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2021年 第11卷 第1期 刊出日期:2021-02-26
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    深层页岩气勘探开发进展与攻关方向
    郭彤楼
    2021, 11(1):  1-6.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.001
    摘要 ( 355 )   HTML( 360 )   PDF (2317KB) ( 360 )   收藏
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    通过对近年来深层页岩气突破井的总结,提出了深层页岩气的4个地质特点:①深、浅层页岩基本评价参数相似,但深层页岩含气量和孔隙度一般都要高于中深层;②深层页岩水平应力差远大于中深层;③盆地内深层页岩气普遍表现为超压,压力系数普遍在1.9~2.1,盆地边缘复杂构造区则表现为常压;④正向构造依然是深层页岩气获得高产的主要因素。根据Haynesville和Barnett页岩气田单井生产曲线递减特征分析和四川盆地深层页岩气地质特点,指出了深层页岩气存在的理论认识创新、工程工艺适用性、成本与效益开发3个主要方面问题及其相应的攻关对策。

    对启动压力梯度和压敏效应的反思、推导与评论
    陈元千,刘攀,雷丹凤
    2021, 11(1):  7-13.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.002
    摘要 ( 186 )   HTML( 121 )   PDF (1914KB) ( 121 )   收藏
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    Bear(1972)和Fatt(1952)分别提出的启动压力梯度和压敏效应,对于低渗透油气藏的开发具有一定的实际意义。所谓启动压力梯度,是指促使油气在地层中开始流动的临界压力梯度。所谓压敏效应是指地层渗透率随地层压降而降低的现象。尽管由于致密低渗的鄂尔多斯盆地油气藏开发分析的需要,我国的有关专家学者对启动压力梯度和压敏效应关注了近二十年,但对两者的认识至今仍处在初期的感性阶段,究原因是缺少基础理论上的研究。通过推导表明,达西线性流动的压力梯度和启动压力梯度均为常数,而达西平面径向流的压力梯度和启动压力梯度则为径向半径的函数。我国的专家学者将线性流的启动压力梯度这一常数直接用于平面径向流方程是不正确的。大量的实验数据表明,渗透率的压敏效应是存在的,但绝对不可以用于达西定律的流动方程。因为“达西定律是建立在常数渗透率基础上的”,否则,就会动摇地下流体力学、油气藏工程和油藏数值模拟的理论基础。

    页岩气勘探
    川南寒武系筇竹寺组勘探潜力研究
    熊亮,葛忠伟,王同,温真桃,钟文俊,周桦,何显莉
    2021, 11(1):  14-21.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.003
    摘要 ( 147 )   HTML( 59 )   PDF (9960KB) ( 59 )   收藏
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    川南下寒武统筇竹寺组勘探实践表明,页岩厚度薄且多套叠置,页岩层段测试及试采效果不佳。为进一步落实该区有利勘探目标,实现寒武系筇竹寺组效益开发,开展了系统取心、岩心观察及实验分析。结果表明:①川南下寒武统筇竹寺组发育泥页岩、(泥质)粉砂岩、粉砂质页岩等多种岩性,页岩厚度相对较薄,纵向不连续沉积;②页岩热演化程度过高,储集空间类型以无机孔为主,含粉砂质储层段无机孔也占主导地位;③不同岩性的储层品质相当,均具备储集能力;④钻井揭示位于筇竹寺组中部的含粉砂泥页岩段厚度大、储层物性好、含气性好,是有利目标层段。研究认识对该区拓宽勘探思路具有重要的指导意义。

    联合建模技术在深层页岩气双复杂地区深度偏移成像中的应用
    沈杰,张剑飞,王金龙,李立红,林娜,王鹏
    2021, 11(1):  22-28.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.004
    摘要 ( 88 )   HTML( 25 )   PDF (8971KB) ( 25 )   收藏
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    永川新店子“双复杂”区近地表因素变化大,构造复杂,资料信噪比低,导致准确成像难度大。页岩气勘探开发过程中,面临新店子背斜构造内幕不清、局部小断层成像不准、水平井设计轨迹与实钻不符等问题。常规网格层析反演方法在低信噪比区速度建模中适用性较差,既难以求准浅层速度,消除复杂近地表对成像的影响,又难以在中深层实现有效数据驱动,准确更新中深层速度。针对“双复杂”地区深度域建模问题,采用全偏移距初至层析反演求取近地表速度,选取合适界面,将浅层与中深层模型进行融合。在网格层析迭代过程中,应用构造模型对速度进行约束,实现了速度低频量与构造分布相契合及高频收敛。应用结果表明,浅中深融合建模与构造约束网格层析技术的联合应用弥补了通常方法的不足,形成的最终速度场精度更高,“双复杂”地区成像得到较明显改善,更有力地支撑了该区勘探开发。

    永川深层页岩气田储层特征及富集规律研究
    葛忠伟,欧阳嘉穗,王同,周静,郭卫星,靳利超
    2021, 11(1):  29-37.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.005
    摘要 ( 114 )   HTML( 128 )   PDF (14388KB) ( 128 )   收藏
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    永川深层页岩气田经过多年的勘探开发一体化实践,取得了一定的油气成果,但总体表现出不同构造区气井测试产能差异大的特征,制约了该区规模增储及效益开发。为落实该区的高产富集区带,明确勘探开发攻关方向,通过开展构造样式及断裂分布规律的精细刻画,储层特征精细描述,结合地层压力特征及生产规律分析,总结出该区深层页岩气富集的关键因素包括:厚大且稳定展布的优质页岩储层、有利的构造样式、断而不破的小规模断层、相对发育的天然裂缝、相对较大的埋深和良好的顶底板封堵能力。该区整体具有较高的含气丰度和良好的资源规模。

    测井评价技术在威荣深层页岩气田中的应用
    钟文俊,熊亮,黎鸿,董晓霞,周静
    2021, 11(1):  38-46.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.006
    摘要 ( 154 )   HTML( 126 )   PDF (3979KB) ( 126 )   收藏
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    页岩气储层的岩性、物性、含气性等特征与常规油气藏相比有明显的不同,因此,传统的常规测井技术和解释评价方法不能完全适用。针对威荣深层页岩气田储层地质特征和测井技术系列,在分析龙马溪组页岩储层测井响应特征及“六性”关系研究的基础上,运用“岩心刻度测井”技术以及岩石物理最优化体积模型和回归分析等技术方法,开展了页岩储层地质和工程参数的测井计算方法研究,形成了威荣深层页岩气储层关键参数的计算方法并建立页岩储层测井识别标准,在威荣深层页岩储层评价中取得了较好效果。

    基于地层水指标的页岩气保存条件评价——以渝东南地区五峰组—龙马溪组页岩气藏为例
    张光荣,聂海宽,唐玄,张培先,彭勇民
    2021, 11(1):  47-55.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.007
    摘要 ( 114 )   HTML( 79 )   PDF (2045KB) ( 79 )   收藏
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    四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩气勘探开发已取得较好成果,但不同井位之间页岩含气量差异大。通过对渝东南地区PY1HF、JY1HF、NY1HF、LY1等井位地层水的矿化度、地化指标、水型等分析后认为:CaCl2水型反映较好的页岩气保存条件,NaHCO3和Na2SO4水型反映地层水与大气水有不同程度的贯通,保存条件相对较差。基于渝东南地区发育的大型断裂和残留向斜构造及五峰组—龙马溪组地层水特征,将其地下水渗流方式对应划分为大型断裂发育区地层水下渗型和残留向斜区地层水向心流型两种类型,分别对应不同的页岩气保存条件。大型断裂发育的地区,地表水沿断裂下渗深度较大,对页岩气藏破坏较大,多表现为微含气或不含气状态;残留向斜区地层水向心流型,向斜深部保存条件相对较好。在向斜边缘地表水与地层水形成自由交替带,页岩气藏的保存条件较差,因而含气性较差,而越靠近核部地区受大气水下渗影响越弱,保存条件越好。

    川南龙马溪组页岩甲烷等温解吸特征研究
    林海宇,熊健,刘向君
    2021, 11(1):  56-61.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.008
    摘要 ( 109 )   HTML( 81 )   PDF (1930KB) ( 81 )   收藏
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    目前,我国页岩气逐渐开始由勘探突破向开发建产转变,页岩气产量递减的快慢主要依赖于页岩中吸附气的解吸作用。因此,研究页岩中甲烷的解吸规律对于页岩气的开发有重要意义。为研究川南龙马溪组页岩甲烷等温解吸特征,以川南龙马溪组页岩为研究对象,进行了高压甲烷等温吸附/解吸实验。在此基础上,优选了适用于川南龙马溪组页岩的甲烷解吸模型,计算了页岩中甲烷解吸效率曲线,分析了目标区页岩气解吸规律。研究结果表明:当实验条件为低压(<12 MPa)时,5个模型拟合效果差别不大;当实验条件为高压时,Weibull模型和D-A模型相较于其他几个模型,能够更好地描述甲烷解吸过程。基于实验测试结果,模型拟合效果为:Weibull模型>D-A模型>解吸式模型>Langmuir模型>Freundlich模型。随着压力的降低,拟合精度最好的Weibull模型得到的页岩甲烷解吸效率先缓慢增大后快速增大。根据特征压力点,将甲烷解吸过程划分为4个阶段,其中快速解吸阶段的甲烷解吸量占全部解吸量的40 %,对页岩气产能贡献最大。

    渝东南地区五峰—龙马溪组页岩气储层孔缝发育特征及其地质意义
    吴艳艳,高玉巧,陈云燕,李辉,蔡潇,丁安徐
    2021, 11(1):  62-71.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.009
    摘要 ( 121 )   HTML( 50 )   PDF (15276KB) ( 50 )   收藏
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

    选择渝东南地区五峰—龙马溪组页岩储层为研究对象,采用场发射扫描电镜、低温液氮吸附、覆压渗透率孔隙度测试等实验,分析页岩中微观孔缝类型、孔隙结构及其分形学特征等。研究发现,页岩宏观裂缝主要为页理缝与构造缝,盆缘高压页岩气井样品中裂缝多数呈雁列状分布,盆外常压页岩气井样品中裂缝形态较为平直。宏观裂缝极为发育的位置微裂缝也较为发育,含气量与渗透率高。深部与浅部页岩孔缝特征存在明显差异。深部样品裂缝发育较浅部样品少,微裂缝以收缩缝与溶蚀缝为主。浅部样品中孔隙类型、形态、结构在纵向上具有相似的分布特征,平均孔径与覆压孔隙度明显大于深部样品。石英与黏土矿物对微孔和中孔的发育有一定的影响,显微类型是有机孔发育的重要影响因素。埋深大于3 500 m时,孔隙形态与孔径分布的主要影响因素为深度,深部页岩经历更为复杂的成岩作用,孔隙遭受强烈的后期改造,孔缝结构不再是被有机质主控。具有这类孔缝赋存特征的深部页岩压裂时,缝网形成的难度较大,需要对深部页岩缝网形成机制开展进一步的研究。通过对不同尺度裂缝的观测,可快速判断易压裂层位的位置,即使这类孔缝占比原位孔隙体积的比例极小,对储层的渗透率没有作用,但是在压裂改造下,这类孔缝群体会被激发,作为页岩储层的主要渗流通道。

    页岩气开发
    地质力学在永川深层页岩气开发中的应用
    龙章亮,钟敬敏,胡永章,温真桃,李辉,曾贤薇
    2021, 11(1):  72-80.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.010
    摘要 ( 127 )   HTML( 121 )   PDF (4572KB) ( 121 )   收藏
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    永川深层山地页岩气区块位于华蓥山褶皱带向南呈帚状撒开的低背斜群,构造褶皱强烈,断层发育,龙马溪组目的层具有埋深差异大、地压地温高、水平应力差异大等特征,过路层研磨性强,井壁易失稳,可钻性差。早期地质认识不足导致钻井时效低、施工周期长、复杂情况频发,多口井压裂改造效果不理想。针对永川工区面临的主要问题,分别进行了可钻性实验、硬度实验、研磨性实验、可钻性剖面建立、地层三压力预测、三维地应力有限元及不同水平应力差模式下的裂缝扩展仿真模拟、水平井地质-工程双甜点预测等针对性的地质力学参数研究。研究表明:永川地区地层可钻性级值较高,安全钻井液密度窗口较窄,地应力方向差异较大,高应力差影响水力压裂缝网形成。利用地质力学研究成果,有针对性地进行了工程工艺调整,钻井提速和压裂增产效果明显,对川南深层页岩气开发具有借鉴意义。

    威远页岩气水平井控缝防窜技术优化与应用
    曾凌翔
    2021, 11(1):  81-85.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.011
    摘要 ( 118 )   HTML( 114 )   PDF (2215KB) ( 114 )   收藏
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    由于大型天然裂缝、水力裂缝延伸单一等原因,多平台压裂时容易发生井间窜扰现象,邻井瞬时产气量最高降低93 %,井口压力最高上涨12 MPa,严重影响页岩气压裂开发效果。针对该类复杂情况,提出了一种页岩气水平井控缝防窜技术,主要包含多裂缝控缝长技术与转向控缝长技术。通过增加水力裂缝条数,降低净压力,或者利用暂堵材料控制水力裂缝远端延伸转向等措施,控制水力裂缝延伸,增加裂缝复杂程度,避免与邻井发生窜扰现象,最终实现井控泄气区域内有效开发页岩气。数值模拟表明,运用该技术有效缝长缩短了11.9 % ~ 24.8 %,且现场应用效果明显,微地震实时监测缝长同比降低24 %,邻井压力实时监测压力未上涨。页岩气水平井控缝防窜技术不仅为现场施工提供了理论支撑,同时降低了复杂情况发生概率,提高了单井产量。

    威荣深层页岩气田开发水平井测试选段技术研究
    王浩宇,熊亮,史洪亮,董晓霞,魏力民,简万洪
    2021, 11(1):  86-94.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.012
    摘要 ( 104 )   HTML( 65 )   PDF (3181KB) ( 65 )   收藏
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    国内外成功开发的经验表明,压裂改造是实现页岩气开发的重要步骤,而测试选段是压裂改造前期工作中最为关键的一步,选段好坏决定着压裂改造的效果。以威荣页岩气田平台井为研究对象,根据前期评价井和后期开发井基础资料的特征,结合测试选段原则,对后期开发井的选段思路进行深化,并从轨迹、地质、工程、裂缝预测四大方面对开发井资料进行合理利用,形成以轨迹穿行评价、地质参数评价、工程参数评价、裂缝预测、综合分段“五步法”的页岩气水平井地质—工程一体化测试选段技术。使用该项技术开发井的测试无阻流量较前期评价井提高1~2倍,节约40 %方案时间。现场试验表明,该技术对提高深层页岩气的效益开发具有一定的借鉴。

    深层页岩气水平井压后生产管理与排采技术
    杜洋,雷炜,李莉,赵哲军,倪杰,刘通
    2021, 11(1):  95-101.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.013
    摘要 ( 233 )   HTML( 132 )   PDF (2174KB) ( 132 )   收藏
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    川南深层页岩气井采用测-采-输一体化作业模式,实现了降成本、减排放、快投产、早收益的开发目标,但在一体化作业实施中大量采用矿场经验做为决策依据,缺乏通用指导性。针对压后焖井、返排制度及排采对策三方面内容开展了覆压核磁共振渗吸、渗透率应力敏感及气液两相渗流实验,模拟计算了井筒流态及压力剖面分布,并开展了现场30余口气井排采效果评价。研究结果表明:压裂液渗吸进入储层有利于提高页岩裂缝复杂程度,川南页岩气井最优焖井参考周期为4~10 d;形成6阶段返排优化方案,建立了压后排采指导图版。确定以流态转变时机为下油管及人工举升工艺介入时机,油管最佳下入位置为井斜70°~85°,提出了排水采气对策。研究结果对于指导深层页岩气井压后生产管理及排采技术具有较好的指导意义。

    川南深层页岩气体积压裂工艺技术
    王兴文,林永茂,缪尉杰
    2021, 11(1):  102-108.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.014
    摘要 ( 231 )   HTML( 228 )   PDF (3679KB) ( 228 )   收藏
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    威荣深层页岩埋深大(3 500~4 200 m)、地应力高、地应力差异大(7~17 MPa)、储层脆性低(<0.5)、天然裂缝不发育,压裂改造面临施工压力高、压力窗口窄、敏感砂比低、加砂难度大。大型物模实验表明,威荣页岩压裂裂缝形态以主缝+分支缝为主,裂缝复杂程度低,压裂易形成双翼缝。在地质工程一体化的基础上,结合地质甜点优化分段分簇,进一步细分切割地层。通过支撑剂运移规律研究,优化了三级粒径支撑剂铺置方式和注入时机,提高了加砂强度。通过复合暂堵转向压裂工艺提高了裂缝横向复杂程度,并通过缝内暂堵、优化施工排量和液体黏度,提高缝内净压力及裂缝复杂程度,从而提高压裂改造体积和控制储量。研究成果在威荣气田得到了成功应用,加砂强度提高至1.95 t/m,压后单井平均无阻流量为38.5×104 m3/d,单井EUR(估算最终可采储量)为0.9×108 m3,改造效果较前期显著提高。压后评估可知,压裂效果与加砂强度成正相关关系。因此,深层页岩气如何提高加砂强度、控制用液强度,是经济有效压裂的关键。

    南川页岩气开发区污染防治措施及其环境保护效果研究
    李成龙,潘俊鸥,包凯,高涣杰,谢凯玲,卢培利
    2021, 11(1):  109-116.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.015
    摘要 ( 150 )   HTML( 98 )   PDF (1712KB) ( 98 )   收藏
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    页岩气开发对区域环境质量的潜在影响包括水力压裂过程对地下水的污染风险,返排水回到地表对地表水体的污染风险,甲烷泄露对区域大气环境质量的影响等。对页岩气开发区域的环境质量进行跟踪、监测和评价是确认污染防治措施效果和了解长期累积性环境影响的有效手段。对南川页岩气开发区域的污染防治措施进行了总结,重点监测了开发区域的地下水环境、地表水环境、大气环境、声环境和土壤环境。按照最不利原则,采用最大监测值的单因子指数对当前的环境质量状况进行了评价,对各要素环境质量的年际变化进行了评估。结果表明:各环境监测因子满足相应功能区的环境质量标准;各监测因子,尤其是氯化物等页岩气开发的特征污染因子的评价指数未发生明显年际变化,区域页岩气开发未造成各环境要素的污染和引起环境质量发生明显不利变化。虽然,当前采用的污染防治措施有效,但持续、累积性的环境影响尚需更长时间的跟踪监测与评价。

    综合研究
    自生固相化学压裂缝内温度分布数值模拟
    罗志锋,张楠林,赵立强,鲜超,王春雷,庞琴
    2021, 11(1):  117-123.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.016
    摘要 ( 106 )   HTML( 79 )   PDF (1831KB) ( 79 )   收藏
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    自生固相化学压裂中裂缝几何尺寸、相变时机等均与裂缝温度场密切相关。在拟三维裂缝扩展模型的基础上,建立了缝内温度场模型,并进行耦合求解,该模型考虑了自生固相化学压裂液体系黏度随温度的变化,并对两相压裂液进行均相处理。通过实例计算,结果表明:温度场、压裂液体系黏度、裂缝几何尺寸之间相互影响;增加低比热容、高热传导系数的非相变压裂液体积,有利于提高缝内温度,使相变压裂液尽快相变,形成稳定支撑;根据裂缝内的温度分布情况,可选用不同相变温度的压裂液体系,达到“快速相变、有效支撑”的目的。通过研究,能够帮助提高自生固相化学压裂材料和工艺设计的针对性。

    活跃边水气藏水侵系数与稳产期关系研究
    何云峰,杨小腾
    2021, 11(1):  124-128.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.017
    摘要 ( 132 )   HTML( 75 )   PDF (1661KB) ( 75 )   收藏
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    目前对活跃边水气藏稳产期末的采出程度预测没有特别有效的手段,经常出现产量在没有任何征兆的情况下发生快速递减。以雅克拉水驱气藏储层长岩心物理模型为基础,通过水驱气实验模拟水侵过程气水两相渗流特征;以水驱物质平衡方程为理论方法,引入水侵系数概念描述气藏水侵特征。由于注入水的含烃孔隙体积与水侵系数概念一致,通过水驱实验模拟活跃边水气藏水侵对气藏的影响是可行的。实验结果表明,当注入水达到0.3 ~ 0.45倍HPV(含烃孔隙体积)时,水驱前缘突破,天然气产能从稳产期进入快速递减期。生产历史表明,中下气层水侵系数达到0.33 ~ 0.36时,天然气产能快速递减,实验和生产实际基本吻合。通过对上气层开展水侵系数计算,2019年8月至2020年2月水侵系数达到0.33 ~ 0.36时,进入稳产末期,和数值模拟结果基本一致,需及时对高风险井进行调整。

    苏里格气田小井眼套管开窗侧钻水平井钻完井技术
    欧阳勇,刘汉斌,白明娜,段志锋,黄占盈
    2021, 11(1):  129-134.  doi:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2021.01.018
    摘要 ( 182 )   HTML( 143 )   PDF (2036KB) ( 143 )   收藏
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    侧钻水平井可动用原井控制储量,挖潜侧向、纵向剩余油气藏。国内外研究表明:长时间停产井重新复产及低产井增产都需要实施侧钻水平井工艺。苏里格气田地处鄂尔多斯盆地,是我国储量规模超万亿的特大气田,已建成249×108 m3的年产能,但其单井产量低、递减速度快,日产量小于3 000 m3的井占50 %。如何实现苏里格气田开发的稳产和降本增效,探索侧钻水平井,提高气田采收率是一个技术方向。针对研究区块的小井眼侧钻水平井的工艺难点,从安全钻井、完井工艺、经济效益方面开展研究。现场试验侧钻水平井12口,平均水平段长度672 m,平均钻井周期为49 d,工艺实施后平均单井日产气量2.7×104 m3。实践表明,套管侧钻水平井对苏里格气田低产低效井提高气田采收率在技术上是可行的。