江漢盆地新溝嘴組碳酸鹽巖油藏特征及開發(fā)技術(shù)

張建榮，蘇葦，陳立欣，李維（中石化江漢油田分公司江漢采油廠，湖北 潛江 433123）

1 區(qū)域地質(zhì)概況

江漢盆地東部包括潛江凹陷及沔陽(yáng)凹陷，古近系新溝嘴組（Ex）油藏主要分布在潛江凹陷東南部及沔陽(yáng)凹陷。由于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和斷裂作用所產(chǎn)生的一系列褶皺和斷裂，造成工區(qū)內(nèi)復(fù)雜的隆凹相間的現(xiàn)今構(gòu)造格局。以Ex為代表自西南向東北依次為新溝斷壘帶－老新鼻狀隆起帶－總口向斜帶－拖市隆起帶－潘場(chǎng)向斜帶－通?？谕蛊穑讖R向斜帶，隆起帶與向斜帶之間為斜坡過渡，向斜與凸起為斷層接觸（通?？跀鄬樱?。南北分別為新溝斷壘帶、總口向斜帶、建新斷裂帶、毛場(chǎng)斜坡帶。凸起和低凸起分布，其間為凹隆相間和斜坡結(jié)構(gòu)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造起伏的幅度較大，以新溝嘴組上段（Exu）底界埋深為例，工區(qū)南部的新溝低凸起埋深最淺處僅有600m左右，而在總口、潘場(chǎng)向斜帶最大埋深達(dá)到6000m左右，埋深大于3000m的地區(qū)有880km2。

Ex沉積時(shí)期，江漢盆地為山間拗陷型沉積盆地。盆地周緣古地貌總體表現(xiàn)為北高南低、東高西低的特征，并發(fā)育3組隆凹相間的構(gòu)造體系：北部為北西向展布的隆凹相間的構(gòu)造體系，東部為北東向隆凹相間的構(gòu)造體系，西部及南部為東西向隆凹相間的構(gòu)造體系。盆緣古地貌特征決定了江漢盆地Ex北部單向多物源供給特點(diǎn)，自東而西發(fā)育有漢川、漢水、荊門、遠(yuǎn)安及枝江5大物源；與之相對(duì)應(yīng)，在盆地內(nèi)形成了5大三角洲－湖泊沉積體系。盆地內(nèi)為廣盆淺水環(huán)境，由于受盆緣山系及入湖水系的影響，西部及南部物源少、規(guī)模小。

江漢盆地東部主要發(fā)育有新近系平原組（Np）、廣華寺組（Ng），古近系荊河鎮(zhèn)組（Ejh）、潛江組（Eq）、荊沙組（Ejs）、新溝嘴組上段（Exu）、新溝嘴組下段（ExL），白堊系。其中，ExL自上而下又分為大膏層、Ⅰ油組（ExLⅠ）、Ⅱ油組（ExLⅡ）、泥隔層、Ⅲ油組（ExLⅢ）。含油層位有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ油組，主要產(chǎn)油層系是ExLⅠ、ExLⅢ［1］。古隆起背景上的構(gòu)造圈閉是油氣富集的場(chǎng)所。研究區(qū)縱向上含油層系多，構(gòu)造復(fù)雜，砂巖儲(chǔ)層發(fā)育且分布規(guī)律復(fù)雜，已發(fā)現(xiàn)了馬王廟油田、拖市油田、老新油田、新溝油田和洪湖油田，均為常規(guī)砂巖油藏，探明地質(zhì)儲(chǔ)量3830×104t。

2 新溝嘴組碳酸鹽巖油藏特征

2.1 源儲(chǔ)共生準(zhǔn)連續(xù)式聚集

趙靖舟等［2～4］在對(duì)鄂爾多斯盆地上古生界氣藏形成與分布規(guī)律的研究后認(rèn)為，介于常規(guī)氣藏與非常規(guī)氣藏或不連續(xù)型與連續(xù)型天然氣聚集之間的過渡類型稱為 “準(zhǔn)連續(xù)型氣藏”或 “準(zhǔn)連續(xù)型聚集”。所謂準(zhǔn)連續(xù)型氣藏，是指天然氣聚集受非常規(guī)圈閉控制、氣藏大面積準(zhǔn)連續(xù)分布、無(wú)明確氣藏邊界的致密天然氣聚集。這里所說的非常規(guī)圈閉是指介于常規(guī)油氣藏那種 “有”圈閉與典型連續(xù)型非常規(guī)油氣藏那種 “無(wú)”圈閉之間的一種過渡類型圈閉，或者說是介于有形的常規(guī)圈閉與無(wú)形的非常規(guī)圈閉之間的一種過渡類型圈閉。準(zhǔn)連續(xù)型油氣藏就是在巖性圈閉、動(dòng)力圈閉等非常規(guī)圈閉控制下形成的一種與連續(xù)型油氣藏相類似的油氣聚集。準(zhǔn)連續(xù)型油氣藏油氣呈準(zhǔn)連續(xù)分布、源外成藏、近源聚集、圈閉介于有形與無(wú)形之間；而典型連續(xù)型油氣藏油氣呈連續(xù)分布、源內(nèi)成藏、自生自儲(chǔ)、無(wú)明顯圈閉（圈閉無(wú)形）或?yàn)閯?dòng)力圈閉等。鄂爾多斯盆地上古生界準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖氣藏代表了非常規(guī)的盆地中心氣與常規(guī)巖性氣藏之間的一種過渡類型［5］。

江漢盆地ExLⅡ非常規(guī)儲(chǔ)層大面積分布，具有準(zhǔn)連續(xù)型油氣藏油氣呈準(zhǔn)連續(xù)分布、圈閉介于有形與無(wú)形之間的特點(diǎn)，但同時(shí)又具有典型連續(xù)型油氣藏源內(nèi)成藏、自生自儲(chǔ)的特點(diǎn)。從巖－油對(duì)比結(jié)果分析，江漢盆地Ex原油與該區(qū)的低成熟烴源巖有明顯的親緣關(guān)系，具體表現(xiàn)為：一是母質(zhì)相同，烴源巖與原油同樣表現(xiàn)為混合型母質(zhì)的特征；二是沉積環(huán)境一致，均屬半咸水－咸水湖相的強(qiáng)還原環(huán)境；三是原油與烴源巖成熟度相同，均處于低成熟階段；四是從飽和烴色譜參數(shù)、三環(huán)萜烷／總萜、Tm／Ts等參數(shù)上，也強(qiáng)烈指示新溝地區(qū)原油與該區(qū)較高豐度、低成熟的烴源巖有良好的親緣關(guān)系。這些特點(diǎn)決定了新溝地區(qū)的油氣成藏模式為近源運(yùn)移聚集、源儲(chǔ)共生的準(zhǔn)連續(xù)式成藏模式（圖1）。

圖1 Ex致密油源儲(chǔ)共生準(zhǔn)連續(xù)聚集成藏模式圖

2.2 油藏大面積準(zhǔn)連續(xù)分布

勘探實(shí)踐表明，江漢盆地ExLⅡ油藏分布十分普遍，表現(xiàn)在橫向上真正意義上的干井很少；縱向上，整個(gè)ExLⅡ約200m厚，都發(fā)現(xiàn)了廣泛的含油氣顯示。而且，油藏多無(wú)明確的邊界，在現(xiàn)有的油田內(nèi)幾乎劃分不出單個(gè)油藏的邊界，整個(gè)油田實(shí)際上就是由眾多中小型構(gòu)造巖性油藏或 “甜點(diǎn)”所組成，它們?cè)谟吞锓秶鷥?nèi)呈準(zhǔn)連續(xù)分布，從而構(gòu)成大面積分布的油田面貌。隨著勘探開發(fā)范圍的拓展，含油面積往往還會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大；或者隨著油層改造技術(shù)的進(jìn)步，一些原來認(rèn)為低產(chǎn)的甚至僅見顯示的井可能會(huì)變?yōu)橛薪?jīng)濟(jì)價(jià)值的生產(chǎn)井。

2.3 烴類近距離彌漫式充注

非常規(guī)油氣運(yùn)移和滲流機(jī)理決定了其勘探開發(fā)方式，非常規(guī)油氣非浮力源內(nèi)或近源聚集，滯留于納米孔喉儲(chǔ)集層內(nèi)，無(wú)一次和二次運(yùn)移，以顆粒表面吸附和孔隙空間游離兩種主要方式富集成藏。當(dāng)排烴壓力足夠大時(shí)，賦存于Ex泥巖中的烴類向物性比較好的泥晶白云巖、粉砂巖等儲(chǔ)層顆粒中充注，充注的方向主要為垂向運(yùn)移，充注后的儲(chǔ)層內(nèi)含有大量油氣，與富含有機(jī)質(zhì)的泥巖呈薄互夾層，此時(shí)層段可以出油。當(dāng)排烴壓力不足或所夾泥巖層過于致密難以使烴類排出時(shí)，或者當(dāng)儲(chǔ)層物性較差烴類難以排驅(qū)進(jìn)去時(shí)，層段含油性差，甚至不含油。層段的含油性及產(chǎn)能與儲(chǔ)層物性、有機(jī)質(zhì)豐度關(guān)系較大。

3 新溝嘴組碳酸鹽巖油藏開發(fā)技術(shù)

3.1 直井及水平井開發(fā)技術(shù)

國(guó)內(nèi)外對(duì)非常規(guī)油氣藏的開發(fā)多采用水平井開發(fā)方式，主要目的是增加泄油面積提高產(chǎn)能。截止到2013年5月新溝地區(qū)已投產(chǎn)11口油井，其中水平井及大位移定向井5口，直井6口（其中直井新鉆井4口，老井恢復(fù)利用2口）。

3.1.1 直井評(píng)價(jià)含油性

直井的開發(fā)主要用于評(píng)價(jià)油藏含油性及含油面積分布。老井新135井是新一區(qū)評(píng)價(jià)ExLⅡ含油性的第1口井，投產(chǎn)后獲得初期日產(chǎn)油3.5t，2013年5月日產(chǎn)油1.2t的產(chǎn)量，表明ExLⅡ碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有含油性及產(chǎn)能。研究區(qū)相繼恢復(fù)了新79斜－3井、新76井等2口老井，鉆探了4口新井并取心進(jìn)行研究，其中3口井是全井段取心。6口直井中，除1口新井（新521井）試油全水未投產(chǎn)外，其余5口井均投產(chǎn)并獲得了工業(yè)油流，初期平均單井日產(chǎn)油3t，穩(wěn)定后日產(chǎn)量為1t。評(píng)價(jià)井的分布位置控制了含油面積30km2（圖2）。

圖2 Ex非常規(guī)油藏控制面積圖

3.1.2 水平井評(píng)價(jià)產(chǎn)能及建產(chǎn)

新溝地區(qū)構(gòu)造受東荊河斷層及周老嘴斷層控制，區(qū)內(nèi)形成了由一系列北東－南西向斷層構(gòu)成的斷壘構(gòu)造。有2口探井進(jìn)行了地應(yīng)力方向測(cè)試，最大主應(yīng)力方向?yàn)楸睎|向（43.8～59.6°）。因此，利用水平井配合壓裂工藝提高產(chǎn)能，首先應(yīng)考慮主應(yīng)力方向。新一區(qū)的第1口水平井新1－1HF井，設(shè)計(jì)主要目的層是ExLⅡ下段，限于斷層位置的原因，水平段長(zhǎng)度600m，部署方向與最大主應(yīng)力方向呈近90°斜交，并設(shè)計(jì)在壓裂過程中監(jiān)測(cè)主裂縫方向，用于水平井井距的確定。新1－1HF井實(shí)際鉆遇水平段長(zhǎng)度660m，裂縫監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，最大主應(yīng)力方向?yàn)楸睎|向（58～67.9°），分8段壓裂，平均半縫長(zhǎng)分布在216.9～272.9m，縫高38.4～44.7m。因此，在下一步水平井井網(wǎng)部署中，水平井井距應(yīng)保持在550m以上，才可能避免井間干擾。新1－1HF井分8段泵送橋塞壓裂之后，初期日產(chǎn)液62t，日產(chǎn)油11.2t，綜合含水率82%。生產(chǎn)3個(gè)月后，日產(chǎn)液44.8t，日產(chǎn)油6.4t，含水率85.7%?；貧w擬合后2013年產(chǎn)油量1680t（見圖3）。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，水平井產(chǎn)量是直井產(chǎn)量的4倍以上（見表1），取得了較好的增產(chǎn)效果。從產(chǎn)量效益進(jìn)行對(duì)比，水平井開發(fā)要優(yōu)于直井開發(fā)。

圖3 新1－1HF井年度產(chǎn)油擬合圖

表1 新溝油田ExLⅡ非常規(guī)油井生產(chǎn)情況對(duì)比表

3.2 水平井分段壓裂工藝技術(shù)

新1－1HF井獲得高產(chǎn)主要得益于水平井＋大型分段壓裂技術(shù)。新1－1HF井采用射孔橋塞聯(lián)作壓裂工藝施工，根據(jù)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)將水平段分為8段壓裂，平均每段間隔75m。該井油層埋深較淺，閉合壓力不高，地層溫度為43℃，施工時(shí)采用低溫－硼砂壓裂液體系、石英砂做支撐劑。根據(jù)鉆遇油氣層物性，結(jié)合電纜橋塞與射孔聯(lián)作工藝特點(diǎn)，選擇合理射孔井段對(duì)新1－1HF井段進(jìn)行壓裂投產(chǎn)。第1段射孔采用油管傳輸射孔，第2～8段采用橋塞坐封－射孔聯(lián)作工藝，可實(shí)現(xiàn)多層壓裂。根據(jù)三軸力學(xué)試驗(yàn)，該井形成的裂縫為垂直縫。從增產(chǎn)挖潛方面考慮，可適當(dāng)增大施工規(guī)模，以便同時(shí)改造上部油層，第1段及第4～8段以大規(guī)模大排量施工、充分改造儲(chǔ)層為主；第2、3段距離下部泥隔層較近，應(yīng)適當(dāng)控制施工規(guī)模。壓前進(jìn)行小型壓裂測(cè)試，主要進(jìn)行階梯升排量測(cè)試、注入測(cè)試和階梯降排量測(cè)試，求取裂縫延伸壓力、閉合壓力、液體效率等參數(shù)，以便能及時(shí)調(diào)整主壓裂泵注程序。同時(shí)采用微地震方法進(jìn)行裂縫監(jiān)測(cè)，以了解裂縫的幾何尺寸和井筒周圍地應(yīng)力場(chǎng)三向主應(yīng)力的大小分布，為區(qū)塊其他井壓裂人工裂縫方位提供指導(dǎo)。

新1－1HF井套管完井，采用可鉆橋塞和射孔聯(lián)作工藝技術(shù)，壓裂所用橋塞為自主研制，耐溫耐壓指標(biāo)高，鉆塞速度快，完全能夠滿足該井的壓裂需要。該井施工共下入了7個(gè)橋塞。鑒于新1－1HF井開發(fā)獲得成功，在新一區(qū)ExLⅡ下段還部署鉆探了新1－3HF井、新1－5HF井，在ExLⅡ中段部署了新1－2HF井，這3口井也進(jìn)行了分多段壓裂。從目前產(chǎn)量對(duì)比上看，壓裂規(guī)模及壓裂段數(shù)與產(chǎn)量高低沒有明顯正比關(guān)系（見表2）。因此，Ex碳酸鹽巖油藏水平井的大型壓裂技術(shù)還需要深化研究壓裂規(guī)模、段數(shù)與產(chǎn)能關(guān)系，進(jìn)一步探討采用何種方法更為適合江漢盆地地質(zhì)條件的壓裂工藝。

表2 非常規(guī)水平井ExLⅡ壓裂規(guī)模與產(chǎn)量關(guān)系表

3.3 降本增效技術(shù)

3.3.1 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，減少技術(shù)套管

新井采用縮小上部井眼尺寸，提高機(jī)械鉆速，和常規(guī)鉆井相比，可節(jié)約鉆井周期3d，節(jié)約套管費(fèi)用9萬(wàn)元，節(jié)約固井費(fèi)用25萬(wàn)元，且油井生產(chǎn)未受到不良影響。

3.3.2 優(yōu)化靶半徑，解放鉆壓

根據(jù)ExLⅡ致密油井目的層位跨越厚度較長(zhǎng)的實(shí)際地質(zhì)情況，將中靶半徑由原來5m放寬至10m，在不影響地質(zhì)目的的基礎(chǔ)上解放鉆壓，將機(jī)械鉆速由原來的14.42m／h提高至29.43m／h，大大降低了鉆井周期。

3.3.3 壓裂配液優(yōu)化技術(shù)

在前期壓裂工作中，通過在新一區(qū)試驗(yàn)降低胍膠濃度并取得了較好的應(yīng)用效果；同時(shí)，努力探索其他途徑降低壓裂成本技術(shù)。一是評(píng)價(jià)非胍膠壓裂液體系，開展超分子、低聚物等低成本壓裂液配方的研究及活性水壓裂液添加劑的評(píng)選。二是評(píng)價(jià)有機(jī)防膨劑取代氯化鉀，建議使用有機(jī)防膨劑替代氯化鉀，展開有機(jī)防膨劑防膨效果試驗(yàn)，達(dá)到保證質(zhì)量、降低成本的效果；同時(shí)簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)配液工序，提高配液效率。

4 結(jié)論與建議

1）江漢盆地Ex碳酸鹽巖油藏為源儲(chǔ)共生準(zhǔn)連續(xù)型聚集的 “非常規(guī)”油藏，該類油藏只有通過水平井開發(fā)并經(jīng)過大型壓裂改造才能獲得經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

2）江漢盆地Ex碳酸鹽巖油藏儲(chǔ)層非砂巖，主要賦存于泥晶白云巖及其夾層中。其主要特點(diǎn)是：多層疊置，有 “甜點(diǎn)區(qū)”富集，大面積成藏，無(wú)明顯油水邊界，圈閉介于有形和無(wú)形之間。

3）在Ex碳酸鹽巖油藏開發(fā)過程中，水平井的大型分段分級(jí)壓裂技術(shù)的成功實(shí)施為江漢油田非常規(guī)油藏開發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。下一步將不斷改進(jìn)各種技術(shù)方法，在保證產(chǎn)量的同時(shí)不斷降低投資成本，以適應(yīng)于規(guī)模開發(fā)。

［1］江漢油田地質(zhì)志編寫組 .中國(guó)石油地質(zhì)志（卷9）：江漢油田 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1991.

［2］趙靖舟，曹青，王曉梅，等 .中國(guó)致密砂巖大氣田成藏模式 ［A］.中國(guó)第4屆石油地質(zhì)年會(huì)論文摘要集 ［C］.北京，2011－06－08～10.

［3］趙靖舟，白玉彬，曹青，等 .論準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖大氣田成藏模式與形成條件 ［A］.首屆非常規(guī)油氣成藏與勘探評(píng)價(jià)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文及摘要集 ［C］.西安，2011－09－23～24.

［4］趙靖舟，白玉彬，曹青，等 .鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖大氣田成藏模式與分布規(guī)律 ［A］.首屆非常規(guī)油氣成藏與勘探評(píng)價(jià)學(xué)術(shù)討論會(huì)論文及摘要集 ［C］.西安，2011－09－23～24.

［5］趙靖舟，付金華，姚涇利，等 .鄂爾多斯盆地準(zhǔn)連續(xù)型致密砂巖大氣田成藏模式 ［J］.石油學(xué)報(bào)，2012，33（增刊1）：37～52.

［6］朱筱敏.沉積巖石學(xué) ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.191～200.