涪陵气田钻井平台

“今年以来，我们共使用压裂逆向设计完成焦石坝产建井组方案设计5轮，涉及井数38口。这是自去年12月，该项技术在涪陵气田白马区块焦页143平台成功应用后，在涪陵气田的进一步规模化使用。”7月4日，江汉油田工程院非常规油气开发专家肖佳林说。

涪陵气田深层页岩气资源量丰富，其中3500-~4500米储层是气田重要的产能接替阵地。近年来，江汉油田工程院加大对涪陵气田埋深超过4000米储层的勘探开发工程技术支撑力度，首创了压裂逆向设计技术，增强了深层页岩气的动用效能，为我国深层页岩气开发提供了有益借鉴。

难解的深层开发难题

涪陵气田深层页岩气储层，由于埋深大，构造复杂，出现弹性模量大、塑性强，水平应力差大等地质特征，导致岩层硬度高。对岩层实施压裂作业制造泄气通道时，时常遭遇地层硬度高、压力高、改造难度较大等难题。

“如果把开发浅层气田，比作敲鸡蛋的话，相同投入条件下，开发深层气田，无异于敲核桃，比较费劲。”江汉油田工程院储层改造专家华继军说。

同时，深层页岩气地形极为复杂，给设计改造方案带来难题。

“过去勘探开发浅层页岩气储层时，由于浅层页岩气储层地形相对简单，局部与局部情况普遍类似，采取先按照普遍经验设计改造方案，再按照同一方案改造所有地层的步骤。现在勘探开发深层页岩气储层时，由于深层页岩气地形极为复杂，局部情况差距很大，无法先行设计同一方案去改造所有局部地层。”华继军说。

形成开发最优解

为了解决深层页岩气压裂面临的地层硬度高、地形极为复杂，导致开发改造难、设计改造方案难等难题，江汉油田工程院2020年开始组织骨干技术人员开展攻关，研发了“压裂逆向设计”技术。

压裂逆向设计技术是江汉油田工程院为“打造透明气藏”，对地层硬度高、地形极为复杂的深层页岩气储层情况精准把控，建立的一项基于数值模拟技术的压裂设计方法，并对各类参数方案进行优化的重要手段。

压裂逆向设计技术的核心流程，即在电脑上使用“数值模拟软件”建立精细的可视化地质模型，模型能够直观显示出深层页岩气储层的弹性模量、水平应力等性质。地质模型建立好后，在地质模型上可以开展不同参数的水力压裂模拟，通过软件模拟出的水力压裂裂缝的展布形态，可以直观地显示出裂缝的长、宽、高、导流能力，研究人员能够直观了解不同压裂参数对地层的改造情况、对资源的动用程度以及和老井裂缝的沟通情况等。在此基础上，每一项压裂设计参数的修改、每一个地质属性的变化对裂缝形态的影响都能够直观显示，可以给压裂设计的修改和优化提供重要参考，并形成一个“最优”压裂设计参数，最终形成勘探开发深层页岩气储层的最佳方案。

实现逆向化设计

在实际运用压裂逆向设计技术设计改造模型时，可以实现在已定地质模型、压裂模型内，只改变参数的正向设计，和通过输入真实的施工数据反向改变地质模型、压裂模型的逆向设计两种工作目标。

设计定稿后，在现场压裂的过程中，继续使用数值模拟软件，将真实的施工数据导入软件开展反演模拟工作，能够直观显示出实际裂缝与设计裂缝的区别，可以根据实际情况对压裂设计参数及时调整优化，实现压裂改造效果的优化；可以根据实际情况对整个压裂模型和地质模型进行优化，再次使用优化过后的地质模型开展压裂参数设计模拟时，裂缝形态能够更加接近真实施工的裂缝，最终实现设计和实际的高度吻合。

“针对深层页岩气地形极为复杂，局部情况差距很大，无法先行设计同一方案去改造所有局部地层的情况，我们采取压裂逆向设计技术，即先了解清楚复杂地形下储层剩余气分布情况，再采用地模嵌入式精细建模方法建立地层模型，模拟压裂作业作用于深层页岩气储层的各种工作结果，仿佛军事演习中采用的沙盘推演法，可以准确预测地层硬度高、地形极为复杂的深层页岩气储层的增产效果，提前纠正设计偏差，再根据模型确定具体改造方案，实现目标资源的成功开采。这就好比，以前不管锅有多大，都下相同多的米，现在先摸清楚锅的大小，再对应下入适量的米，提高了工作精准度。”江汉油田工程院储层改造所主任张凡说。

截至目前，该技术助力油田在焦页171-3HF井等4口埋深超过4000米的深井中取得试气产量超过10万立方米/天的良好效果，试气产量整体提高30%。

肖佳林说：“压裂逆向设计技术的成功应用，使中石化掌握了具有自主知识产权的深层页岩气高导流复杂缝网设计方法和关键技术，初步增强了超过4000米深度储层的动用能力，提高了深层页岩气井页岩气产量，为深层页岩气开发提供技术支撑。”（文图/黄慧 姜建琼 记者 魏东）