大牛地氣田在歷經十幾年規模開發后，建成氣井2000余口，按照早期復合砂體氣藏認識，氣田加密調整井部署已沒有“立足之地”，尤其是2017~2018年，每年新建年產能僅1億~1.5億立方米，不能支撐氣田穩產。“2018年底，我們開始立項研究單砂體刻畫技術并成功應用，達到國際領先水平，扭轉了氣田快速遞減趨勢，新建年產能12.7億立方米，支撐氣田硬穩產30億立方米。”張家偉說。

新技術帶來新轉機

大牛地氣田具有低壓、低滲、低豐度、低產特性，屬于非常規致密砂巖氣藏，穩產難度大，綜合遞減率高。在氣田開發初期，科研人員把氣田分為盒1、盒2、山1、山2等7個氣藏14套復合砂體，依據“先肥后瘦”原則，運用“直井單采”和“直井多層合采”，對優質的Ⅰ、Ⅱ類儲層進行了有效開發。接著，他們針對次級的Ⅲ、Ⅳ類儲層，運用水平井技術，也實現了效益開發。大牛地氣田年產氣量逐年增加，2014年產氣40億立方米。

“這期間我們一直運用復合砂體的理念部署井位，均獲得了預期產量。”華北油氣勘探開發研究院大牛地天然氣所所長李曉慧介紹，隨著油氣開發持續深入，儲層內部剩余氣分布變得更為零散與復雜，層間、平面儲量動用不清，復合砂體刻畫已經不能滿足開發調整需求。

2017年，華北油氣部署了一批新井，但效果未達預期。2018年底，單砂體刻畫技術研究全面展開。

2019年，科研人員加快對全氣田、全層系單砂體的精細描述。他們整理、分析了氣田1800余口井的數據，從中歸攏砂體表征的數據，完成單砂體劃分，將縱向14個小層細分為29個單砂體，實現全區閉合，完成主力目的層單砂體刻畫。這相當于把一整棟大樓重新劃分隔間、改造裝修，難度與復雜程度可想而知。

正是在單砂體刻畫的基礎上，科研人員評價出了井網未控型儲量6.8億立方米，加密調整可新增年產能0.37億立方米；評價出井控未動型儲量33億立方米，補孔合采可新增年產能0.55億立方米。

隨著該技術不斷修正和完善，目前已完成了從點到線、面，再到立體的升級，形成了三維立體構型，客觀展示出氣藏的展布方向，為井位部署提供支撐。

精準定位加密調整井

打開大牛地氣田氣井分布圖，井位密密麻麻，要如何在這些氣井中間部署加密調整井成為難題。

大66井區為Ⅱ、Ⅲ類儲量疊合區，具有縱向層位多、單層氣層薄、連片性差的特點。開發初期，以直井“多層合采”開發方式為主，整體來看井網控制程度高，但層間動用差異大，規模開發后剩余氣呈碎片化分布。

為“吃干榨凈”剩余氣，科研人員創新思維，開展“小井組、小網格”建模數模一體化剩余氣研究，分析多層合采氣藏的層間動用差異及平面波及狀況，探索形成“小區域集中攻關、多層系立體部署、儲量極致動用”的思路，分別部署兩口水平井和一口定向井，實現了對該井組區域盒3、盒1、山2、太2、太1等層系剩余儲量的充分控制，將剩余氣“一網打盡”。采用三井式混合井型加密井組開發至今，大66井區累計產氣3378萬立方米，平均日產氣8.1萬立方米。

大12井區為水平井加密區，水平井在施工過程中，其井眼軌跡在進入水平段之前要有一個造斜段，井口與著陸點一般有300~350米靶前距，存在剩余氣。2022年，華北油氣在水平井DPT-30井與DPT-48井靶前距之間的太2層，部署了加密井D12P-95井，試獲日產氣2萬立方米。

還有一種情況是井間加密，早期部署的水平井井距為500米，在水平段尾端會出現壓裂改造不到位的情況。為挖潛這部分剩余氣，2022年，科研人員在DPT-16井與DPT-42井針對太2層部署了加密井D12P-74井，采用1000米水平段錯位設計，將井距調整為300米，獲得了預期產量。

在外擴區塊，科研人員依據單砂體展布方向，判定有充分的剩余資源，在大70井區部署了水平井小井組D70-P1井、D70-P2井、D70-P3井，其水平段目的層分別是山1-1、山1-2和山1-3，這些氣層均在較窄的河道內。單砂體刻畫技術將這些1~5米厚的“甜點”刻畫出來，為井位部署提供了支撐。

措施挖潛“喚醒”低效井

大牛地氣田已開發的層位儲量逐步減少，每年都會產生部分低效、無效的氣井，甄別具有儲量潛力的氣井成為精細化勘探開發的重要任務。隨著單砂體刻畫技術逐步成熟，哪里存在什么類型的剩余氣也清晰起來。

2019年，華北油氣勘探開發研究院大牛地天然氣所整理出一大批低效、關停的老井進行挖潛。

D1-1-144井是2006年投產的氣井，原來的生產層位是盒3、太2層。科研人員通過研究認為其他未動用氣層具有較好的儲量潛力，于是決定重新下入套管，對未動用的盒1、盒2、山1氣層進行壓裂改造，該井投產后，日增產氣4400立方米。

華北采氣一廠生產技術室副主任王排營說：“使用這種方法治理氣井的效果有時相當于施工一口新井，但成本只有新井的50%。”

DK13-FP8井是2020年部署在下古生界的定向井，因產氣量較低沒有投產，一直處于關停狀態。科研人員按照地質評價有潛力、工程工藝有對策、經濟評價有效益的原則，類比鄰井儲層特征，認為該井上古生界氣層具有潛力。通過封堵下古生界氣層，上返打開上古生界山1、盒3氣層，DK13-FP8井日產氣2.3萬立方米。

“針對這個類型井筒條件完好的關停井，下一步我們計劃利用開窗側鉆技術，在井筒上鉆一個新井眼，直達目的層。”王排營說。

支撐氣田立體開發

“這是大牛地和東勝氣田的第83個井組，一個井組平臺上可以施工多口單井，這些井眼軌跡像大樹的根一樣，分別扎到不同的氣藏層位，通過立體開發把天然氣采出來。”正在井組施工的華北五普鉆井隊隊長邢大偉介紹。

叢式井組立體開發具有大幅度降本、集約化環保、多層系增儲等諸多優勢。但鄂爾多斯盆地致密低滲油氣藏儲層非均質性較強、河道較窄，“甜點”分布零散。

“由于整體動用難度較大，我們進一步推廣井組立體開發模式，攻關鉆井軌跡控制、精準導向及儲層保護等關鍵技術，使其能夠適應氣藏開發，將零散的‘珍珠’精準穿起來。”華北油氣石油工程技術研究院院長王翔說。

“我們依據單砂體刻畫研究，建立不同沉積類型砂體的構型模式，形成三維精細表征技術，使氣藏空間展布更加直觀，部署井位時做到有的放矢。”華北油氣勘探開發研究院油氣田開發專家閆淑紅介紹。

目前，大牛地氣田可以在同一個井組平臺上部署三維水平井、魚鉤狀井等各種復雜軌跡的開發井，實現儲量動用最大化。

“一段一策”指引壓裂改造

壓裂作業是致密砂巖氣提高單井產量的有效手段。以復合砂體理念部署井位時，科研人員認為只要在砂體中壓裂就可以溝通氣層，而實際上會因隔夾層存在遺漏含氣砂體。

單砂體刻畫技術應用后，壓裂作業更具針對性，可根據單砂體“甜點”的外部形態、體積、內部構型等，有目標、有方向地設計壓裂段間距、壓裂規模、控逢高、造長縫等參數。“早期設計水平井水平段的段間距是100米左右，后來發現氣層之間有隔夾層，造成壓裂改造不充分，效果差，之后就按照砂體構型規模將段間距優化為30~50米。”閆淑紅說。

通過不斷探索，他們以剩余氣充分動用為目標，總結出“一段一策，合理布縫”的施工模式：當遇到縱向上的疊加層，就適當增加壓裂縫高，盡可能溝通更多氣層；當氣層橫向延伸較長，就運用能夠造長縫的壓裂工藝；當遇到顯示效果差的氣層，就縮小壓裂規模，或者不壓裂。

根據單砂體刻畫情況有針對性地實施“大規模、密切割”壓裂方式，壓裂改造見到明顯效果，水平井平均單井日產量達到3.5萬立方米，單井井控儲量提高50%。

華北油氣首席專家、油氣開發管理部經理 王國壯

石油勘探開發研究院華北地區勘探開發研究中心黨支部書記、副經理 嚴 謹

問：什么是致密氣？有何特點？

王國壯：致密砂巖氣藏（簡稱：致密氣）在世界各大含油氣盆地廣泛分布，是重要的天然氣藏類型之一。根據第四次油氣資源評價結果，我國陸上致密氣總資源量21.85萬億立方米，其中鄂爾多斯盆地上古生界致密氣資源量13.3萬億立方米，占全國的60%。

我國致密儲層非均質性強，單個有效砂體規模小，呈孤立狀非均勻分布，低孔薄層導致三維地震儲層預測及“甜點”描述難度大，優質儲層難以發現。

因致密儲層孔喉細小，相當比例的天然氣儲存于納米級儲集空間或非連通孔隙中，難以產出，儲量動用難度大。同時，由于儲層致密，天然氣充注過程中地層水驅替不充分，導致氣藏中除存在傳統意義上的“束縛水”外，還存在大量毛細管“滯留水”，在開采過程中會隨著生產壓差增大變成“可動水”，在氣藏中形成氣水兩相流，導致氣相滲透率降低。另外，致密儲層固有的啟動壓力梯度、強應力敏感、水鎖等特性，都導致采收率降低。

嚴 謹：全球致密氣資源豐富，分布范圍十分廣泛，已成為非常規天然氣勘探開發的重要領域之一，但世界上尚無統一的致密氣標準和界限，不同國家根據不同時期的資源狀況、技術經濟條件、稅收政策來確定其標準和界限。我國致密氣是指覆壓基質滲透率小于或等于0.1毫達西的砂巖類氣層，單井一般無自然產能或自然產能低于工業氣流下限，但在一定經濟條件和技術措施下可獲得工業天然氣產量。

1927年，致密氣最早發現于美國的圣胡安盆地。目前，全球已發現致密氣的盆地約70個，可采資源量209.7萬億立方米。我國自1971年發現川西中壩氣田之后開始致密氣研究，隨著地質理論和開發技術不斷進步，致密氣勘探開發取得了顯著進展，已成為天然氣增儲上產的重要領域。

問：當前，中國石化致密氣勘探開發取得了哪些進展？

嚴 謹：中國石化致密氣主要分布在鄂爾多斯和四川盆地，具有埋藏深度大、氣層厚度小、非均質性強、含氣飽和度低、氣水關系復雜的地質特征，開發具有“三低一快一長”的特點。近年來，中國石化以提高單井產量、降低開發成本為目標，借鑒國外致密氣開發經驗，結合自身致密氣的地質特征，通過自主研發創新，形成了儲層“甜點”預測及有利區定量優選、多層系多井型開發優化、直井多層壓裂和水平井分段壓裂、排水采氣等關鍵技術，建成了新場、大牛地、中江、東勝等大型氣田，推動了致密氣的規模化開發。圍繞致密氣田長效穩產，形成了致密氣藏剩余氣定量表征及綜合調整優化技術系列，主要包括復雜沉積體系單砂體精細描述技術、基于致密儲層滲流特征的復雜剩余氣定量表征技術、井網立體調整優化技術、全生命周期氣藏-井筒-地面一體化壓力利用技術，實現了大牛地、新場致密氣田長期穩產。

問：致密氣勘探開發的下一步攻關方向是什么？

王國壯：一是持續加強三維地震采集、處理、解釋一體化，有效提升地震資料品質，攻關形成不同類型致密儲層及“甜點”有效預測技術；二是加強地震地質一體化，持續深化單砂體精細描述，建立接近氣藏實際的精細地質模型，明確剩余氣空間分布特征，采取新井、側鉆、補孔等針對性措施精準挖潛；三是深化不同類型氣井開采規律研究，優化合理開采方式，持續深化不同開發階段有效排采技術研究與應用，降低地層廢棄壓力。

鏈 接

單砂體刻畫是什么？

鄂爾多斯盆地成藏地質條件復雜，部分地區致密氣呈現層數多、層薄、低滲背景下相對高滲的特點。把地層縱向上逐級細分，可以將復合的砂層組或油氣層組細分到單砂層。同一單砂層在平面上可以劃分為若干個（孤立的）單砂體，單砂體是指自身內部垂向和平面連續，與其上、下砂體被泥巖等非滲透夾層分隔的砂體。

單砂體構型研究、單砂體刻畫是大牛地氣田開發中后期儲層描述的重點，通過對儲層內部不同級次單元要素進行解剖，描述儲集層內部的非均質性，刻畫不同級次儲層構成單元的單砂體幾何形態、規模、疊置關系等，實現剩余油氣的高效挖潛。

近幾年，華北油氣又綜合利用數字化平臺，通過井位圖導航，采用點、線、面、體多角度的地層對比形成三維立體的地層構型，將單砂體存在位置、大小、走向等參數標注清晰，科研人員可以直觀看到單砂體的展布方向，明確各類儲層平面展布特征，打造出“透明”氣藏，為剩余氣研究、井位部署提供技術支撐。

單砂體刻畫技術系列包括哪些內容？

第一，垂向期次劃分技術，運用數字化應用平臺，在地層格架控制下，確定單砂體沉積期次劃分方案，實現全氣田期次劃分的吻合。

第二，成因機理研究技術，通過沉積分析及模擬、野外露頭觀測等，明確大牛地氣田上古生界儲層砂體構型以辮狀河、三角洲平原分流河道、障壁島沉積為主，為單砂體構型解剖指明了方向。

第三，構型模式建立技術，在建立儲層成因模式的基礎上，弄清楚不同沉積類型單砂體的形態、規模、疊置關系及內部構型特征，精細刻畫儲層的空間展布。

第四，密井網構型解剖技術，通過對密井網解剖，建立了露頭-巖芯-測井間的聯系，為精細描述單砂體的位置、形態、規模、疊置關系奠定了基礎。

第五，精細定量表征技術，通過大量現代沉積、野外露頭觀測、巖芯描述的研究及1800余口氣井詳細對比，形成了以“垂向分期、曲線定位、側向劃界、心灘刻畫”為核心的構型表征技術，為開展單砂體剩余氣三維定量表征和井網完善奠定基礎。

該技術的形成和應用有何意義？

一是在砂體展布方面可由已知推未知。利用已鉆井資料，通過三維地質建模分析，開展沉積模擬、密井網解剖，可以明確未鉆井區域有效砂體展布特征，量化不同類型單砂體發育規模的關鍵參數，精細預測井間儲層展布，指導井位的實鉆跟蹤調整。

二是明確剩余氣挖潛對策。通過單砂體精細表征及數值模擬，可以按照壓力波及范圍和層內阻流帶、層間阻隔層特征，將剩余氣細分為井網未控型、井間未波及型、滲流阻隔型、層間未控型、層間未打開型、層間干擾型等6類，結合地層壓力監測資料，明確不同開發單元的剩余氣分布模式與挖潛方向。

三是指導鉆井、壓裂現場施工。基于單砂體描述成果，分析有效砂體疊置特征，通過“建模數模一體化”動態模擬與效益比選，“地質工程一體化”優化不同砂體疊置模式下的水平井軌跡設計，制定優化地質、工程“雙甜點”壓裂改造方案，提高單井產能。