俄羅斯油氣井鉆探成功率100%的案例

1俄羅斯資源委員會的建議

2007年2月1日在俄羅斯資源委員會中央委員會石油分會會議上俄羅斯資源委員會成員聽取了戈戈寧科夫和齊穆爾基耶夫A關(guān)于“西西伯利亞中部走滑形變及其在普查、勘探和開發(fā)油氣田中的作用”的報告。特別是主管部門要求在報告中提出的問題在實際工作中進一步發(fā)展和利用，以便優(yōu)化油氣田的勘探工作，更有效地利用己發(fā)現(xiàn)的烴類資源。

根據(jù)會議紀要，俄羅斯資源委員會中央委員會在自己的3948號紀要中提出了一系列建議，其中強調(diào)擴大對西西伯利亞中部走滑形變的研究，那兒有“俄羅斯油公司”“天然氣總公司的油公司”“魯克油公司”和其它油公司所屬的一大批正在開發(fā)的油田。在紀要中要求這些公司把有關(guān)建議加入到各自的地質(zhì)勘探計劃中，以便發(fā)現(xiàn)新的局部含油氣目標和增加油氣儲量（資源量）。同時要重視區(qū)域地質(zhì)研究，從而使已開發(fā)油田的地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以更準確，在注意走滑形變影響的基礎(chǔ)上設(shè)計新的開發(fā)井網(wǎng)和采取技術(shù)措施效果會更好。

紀要也要求中央地球物理研究院作好準備，為那些對走滑形變感興趣的公司提供相應(yīng)的方案，同時使這些公司應(yīng)用俄羅斯科學研究成果，以便為解決上述極其復雜問題達到最高水平，開辟新的舉足輕重的前景。

2二維地震資料解釋

在西西伯利亞地區(qū)現(xiàn)有經(jīng)驗表明：只有三維地震資料才能發(fā)現(xiàn)基底走滑斷層構(gòu)造，用二維地震資料不能對此做出正確解釋。在三維地震已發(fā)現(xiàn)走滑斷層構(gòu)造的工區(qū)內(nèi)，用常規(guī)方法解釋二維地震資料，即使二維資料的測網(wǎng)足夠密（2×2公里），也不能識別走滑斷層構(gòu)造中羽狀排列的斷層結(jié)構(gòu)。

首先，斷層的不正確解釋就會導致目的層構(gòu)造結(jié)構(gòu)解釋的不正確，其后果就是圈閉面積的不準確，以及井位部署欠優(yōu)。 現(xiàn)在已經(jīng)可以大膽地肯定區(qū)域性走滑斷層普遍適用于西西伯利亞北部基底的條件下，二維地震勘探不可能作為部署探井井位的足夠可靠的基礎(chǔ)，尤其不適于設(shè)計油田開發(fā)井網(wǎng)。只有三維地震資料可以準確地畫出斷層區(qū)的結(jié)構(gòu)圖和查明沉積層褶皺和斷裂構(gòu)造的真實關(guān)系。

同時，中央地球物理研究院在走滑形變發(fā)育區(qū)首先開發(fā)并成功地采用了二維地震資料與三維地震資料綜合解釋技術(shù)，確保能夠畫出羽狀結(jié)構(gòu)的斷層分布圖。解釋結(jié)果已被由中央地球物理研究院建議的鉆探結(jié)果所證實，發(fā)現(xiàn)了兩個走滑斷層油藏。

3斷層構(gòu)造的模擬

這樣的結(jié)果是怎么獲得的？隨著時間推移，有關(guān)走滑斷層的成因及其對構(gòu)造生成的影響等方面，人們提出了很多問題，直至前文提到的俄羅斯資源委員會石油分會開會的時候，這些問題仍不清楚。同樣也要求解釋三維區(qū)塊以外的走滑斷層結(jié)構(gòu)特點及飽和度情況，羽狀排列斷層的滲透性，走滑斷層對儲集層孔隙度、滲透性的影響，還有蓋層的屏蔽性質(zhì)。這說明，走滑斷層構(gòu)造無論在理論方面，還是在油氣地質(zhì)應(yīng)用領(lǐng)域方面研究得還非常不夠?？傊岢龅拇蠖鄶?shù)問題是不可能有簡單的答案。在實踐中應(yīng)用這些技術(shù)，會在油氣勘探開發(fā)的所有階段都可能遇到復雜的風險。

為了解決這些問題，中央地球物理研究院對走滑斷層形變進行了深入細致的科學研究，同時邀請俄羅斯國內(nèi)許多著名的科研機構(gòu)共同進行了艱苦細致的研究，這些合作單位有莫斯科大學、俄羅斯科學院地球物理研究所、材料與強度物理研究所、油氣問題研究所、應(yīng)用數(shù)學所及其它單位?？茖W家們解決了有關(guān)走滑斷層形變生成構(gòu)造的許多理論問題，而且他們的研究非常接近西西伯利亞盆地的實際條件。模擬了走滑過程和各種機制，包括水平位移，巖石的應(yīng)力形變狀態(tài)，彈塑性塊體的平衡狀態(tài)及其不穩(wěn)定性，基底斷裂等等。還對西西伯利亞盆地走滑斷層構(gòu)造在地形地貌等方面的反映進行了系統(tǒng)的地質(zhì)動力學研究。研究結(jié)果解決了一系列重大科學方面的問題，包括構(gòu)造地質(zhì)學及大地構(gòu)造物理學方面的問題。同時有些研究成果有獨創(chuàng)性，而且能解決實際問題，例如，中央地球物理研究院在完成生產(chǎn)任務(wù)過程中非常重視生成走滑斷層區(qū)的機制問題，并研究總結(jié)出了在這種地質(zhì)構(gòu)造條件下的找油找氣方面的技術(shù)方法，現(xiàn)在與中央地球物理研究院合作的許多俄羅斯油公司已開始將這些新技術(shù)應(yīng)用于西西伯利亞出現(xiàn)走滑斷層區(qū)的油氣勘探和開發(fā)。

4鉆探成功率高達100%

許多油公司在地質(zhì)勘探工作和鉆井部署方面采納了中央地球物理研究院按照走滑斷層構(gòu)造理論提出的建議，并順利地發(fā)現(xiàn)了很多油氣藏。在這方面，非常有說服力的成果是俄羅斯“天然氣總公司油公司”發(fā)現(xiàn)的西西伯利亞葉特一普羅夫油田的侏羅系油層。2005年，中央地球物理研究院對該區(qū)的三維地震資料解釋成果提出七口探井井位。經(jīng)鉆探，這七口探井全部獲得工業(yè)性油流。特別重要的是發(fā)現(xiàn)了下侏羅系的油層，231井日產(chǎn)油270噸，氣17.7萬方；233井日產(chǎn)油341噸，氣4.9萬方；234井日產(chǎn)油440噸。這是第一次從侏羅系地層中獲得這樣的高產(chǎn)油氣流。

2006年，在這個葉特一普羅夫油田上，中央地球物理研究院又建議鉆探30口井。這些井相繼于2007～2008年完鉆。鉆探后又都獲得工業(yè)性油氣流，而且在西西伯利亞地區(qū)侏羅系地層中獲得了從未有過的高產(chǎn)：238井日產(chǎn)油480噸，氣47萬方；239井日產(chǎn)油700噸，氣49萬方；242井日產(chǎn)油210噸，氣17.9萬方。

換言之，根據(jù)中央地球物理研究院的技術(shù)方法和建議，在走滑斷層構(gòu)造區(qū)部署的探井鉆探成功率達到100%，從而快速有效地查明了葉特一普羅夫油田的侏羅系油藏。

又如，為“天然氣總公司油公司——諾雅勃利油氣公司”提高己開發(fā)油田的地質(zhì)構(gòu)造精度和預測新的遠景區(qū)塊，中央地球物理研究院利用走滑斷層構(gòu)造理論方法，完成了6個工區(qū)（6933平方公里）的三維地震、31個工區(qū)的二維地震資料（649條測線，11845公里）和3000多口井的測井資料的綜合解釋，獲得了以下成果：

1、證實在綜合解釋區(qū)內(nèi)只有一條“常規(guī)的”垂直斷開的構(gòu)造斷層，其它400多條斷層都是由基底走滑斷層引起的；

2、對5個油田裂縫系統(tǒng)參數(shù)在巖石應(yīng)力形變狀態(tài)重建基礎(chǔ)上進行了評估；

3、根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果完成了巖石應(yīng)力形變狀態(tài)的計算；

4、對受到基底走滑斷層影響而復雜化了的各油田的開發(fā)狀態(tài)進行了地質(zhì)分析，并對這類油田為完善各項技術(shù)措施及酸化壓裂方案提出了建議；

5、論證了走滑斷層區(qū)存在的新的油藏類型一層狀帶狀型油藏，并提出了在基底走滑斷層構(gòu)造區(qū)勘探和開發(fā)油氣聚集帶的方法；

6、提出了勘探新類型油藏（非傳統(tǒng)的走滑斷層區(qū)帶狀油氣聚集帶）、其儲量計算和遠景圈閉等級分類的建議；

7、在構(gòu)造頂部和鞍部發(fā)現(xiàn)了29個走滑斷層構(gòu)造相關(guān)的層狀帶狀型圈閉。對所有這些潛在圈閉都評價了其侏羅系層的資源量。對5個油田下一階段侏羅系油層的勘探進行了論證，并提出了鉆探建議（約200口探井和評價井井位）。

5進一步完善設(shè)計

在油氣田開發(fā)過程中實現(xiàn)設(shè)計的效果很差。根據(jù)中央地球物理研究院的工作經(jīng)驗，造成設(shè)計效果不好的主要原因是油藏的地質(zhì)模型不對。最主要的因素是沒有充分考慮在基巖和沉積巖中非常發(fā)育的天然裂縫，因為裂縫造成的油氣儲層滲透性的不均質(zhì)性及其各向異性。如果受走滑斷層構(gòu)造影響的油田在開發(fā)時不注意這一點，那么油田開發(fā)的各項指標就差，速度慢。還有巖石應(yīng)力形變狀態(tài)在縱向上和橫向上的不均勻性也直接影響油田開發(fā)效果及酸化壓裂效果，因為應(yīng)力軸向?qū)r石的天然的和人工的裂縫性參數(shù)具有決定性的作用。同樣在這兒應(yīng)提到具有負面影響的巖石彈性形變性質(zhì)的不均質(zhì)性，它決定著巖石破裂的臨界條件，同時在酸化壓裂時決定著生成人工裂縫。

最后，還要考慮注水井井底壓力與地層破裂壓力之間的關(guān)系，地層破裂壓力與巖石側(cè)向壓力的最小分量值有關(guān)。

對于西西伯利亞走滑斷層構(gòu)造發(fā)育區(qū)的油田和復雜的孔隙一裂縫型儲層（侏羅系及前侏羅系地層）來說，在油田開發(fā)設(shè)計及酸化壓裂時必須遵循以下地質(zhì)準則。

1、孔隙一裂縫性儲層的滲透率各向異性明顯的（Ka>2）或不明顯的（Ka≤2）和裂縫系統(tǒng)滲透性截面與地層流體滲流通道有較強方向性條件下采用面積型（在平面上井網(wǎng)比較均勻）開發(fā)系統(tǒng)效果不好，而且這種系統(tǒng)起著反面作用。因此，必須把開發(fā)井網(wǎng)改變?yōu)槎ㄏ虻男辛惺较到y(tǒng)。

2、開發(fā)井網(wǎng)應(yīng)該是不均勻的，井排內(nèi)井距及排距的關(guān)系必須與滲透率各向異性系數(shù)的倍數(shù)保持穩(wěn)定。各向異性系數(shù)值由井間流體影響程度和流向研究來確定。

3、垂向采油井及注水井排數(shù)設(shè)計時應(yīng)考慮應(yīng)力軸向及它們對滲透性裂縫系統(tǒng)的控制作用。

4、在缺失應(yīng)力軸向資料情況下鉆垂向采油井及注水井排和定向采油井（水平的、定向斜井）其效果會適得其反。

5、為避免地層壓裂生成的人工裂縫和采油井過早水淹，注水壓力（尤其是注水井的井底壓力）不應(yīng)高于巖石側(cè)向壓力的最小分量值。

因此，走滑斷層構(gòu)造發(fā)育區(qū)的油田開發(fā)設(shè)計應(yīng)確保考慮最為重要的因素，這就是儲層的滲透性不均勻性，這種不均勻性是西西伯利亞出現(xiàn)走滑斷層構(gòu)造條件下影響天然的和人工裂縫的結(jié)果。只有在分析裂縫系統(tǒng)和重建巖石應(yīng)力形變狀態(tài)基礎(chǔ)上才能建立可靠的地質(zhì)和流體動力學模型，才能確保油田高效發(fā)開。

6油田開發(fā)實踐與我們的觀點不同

我們所發(fā)表的觀點明顯地與油田開發(fā)實踐活動不同，在西西們利亞絕大多數(shù)碎屑巖儲層油田的開發(fā)采用了對稱成排的開發(fā)井網(wǎng)或面積型系統(tǒng)，叢式井和全方位定向井與水平井。而實際上這些油田己被大量斷層和裂縫所復雜化，尤其是分布在西西伯利亞盆地遭受走滑斷層復雜化的中部和北部的那些大油田已經(jīng)確定有強列的斷層構(gòu)造。在這些地區(qū)到處都可觀測到斷層和裂縫，三維地震資料，VSP，地層壓裂的監(jiān)測資料，井中微電極掃描記錄（FMI），取心及巖心分析資料，流體動力學和流向研究，都可觀測到斷層和裂縫。

研究中己證明了最新構(gòu)造形變在生成含油氣構(gòu)造的控制方面及構(gòu)造形變和流體動力學成因等方面的重要作用。裂縫系統(tǒng)分析及地球應(yīng)力形變狀態(tài)重建分析（利用三維地震資料和西西伯利亞北部構(gòu)造地貌研究，這是一種線性元素分析方法），證明在區(qū)域性最新走滑應(yīng)力場和穩(wěn)定的經(jīng)向構(gòu)造應(yīng)力條件下能夠生成這種類型的油田。在含油氣構(gòu)造范圍內(nèi)在兩種相反的擠壓作用于基底對角線方向走滑條件下生成斷裂系統(tǒng)（走滑斷層的羽狀正斷層）和強烈的裂縫，這就使油氣能垂直運移，并形成油氣藏，在開發(fā)油藏時油氣能垂向地運移到井底。這些重要的流體動力學信息目前也沒有用到油田開發(fā)設(shè)計和油氣藏開采過程中，其后果就是眾所周知的那樣，采油井及油層過早地水淹，地層酸化壓裂效果差，采收率低，總之是資源利用率低。

從西西伯利北部一系列油田開發(fā)效果差，拖的時間長和停頓，可以說明在探井設(shè)計和甚至鉆探面積型開發(fā)井網(wǎng)階段所出現(xiàn)的極大復雜性。

因此，考慮到裂縫生成規(guī)律，使油田范圍內(nèi)的儲層滲透性產(chǎn)生不均勻性，這確實給油藏開發(fā)造成很大的困難。但如能注意到滲透性裂縫系統(tǒng)的方向性和流體動力學向量性規(guī)律的流體動力學模型（和在油藏開發(fā)過程中），則可確保極大地提高油田開發(fā)的效果及最終儲量的利用。

尤其值得重視這樣的一個因素，就是如果在裂縫性儲層的三維地質(zhì)力學和運動學模型基礎(chǔ)上在開發(fā)設(shè)計階段能考慮上述問題，那么油田復活（完全復活不可能，因為在地層內(nèi)有些過程是不可逆的）需要采取一些費用較高的措施，例如調(diào)整開發(fā)井網(wǎng)，改變定向井的井筒軌跡，使其與應(yīng)力軸走向和流體滲濾方向一致。

中央地球物理研究院正在努力地研發(fā)“裂縫控制技術(shù)”，油田開發(fā)人員在設(shè)計新的井位或是復活老油田時應(yīng)將其作為一種實用的工具。

7結(jié)論

考慮到經(jīng)濟危機和野外作業(yè)與地震工作量的減少，應(yīng)在新的理論觀點基礎(chǔ)上對老資料重新進行解釋和綜合分析，這對俄羅斯油公司在近期內(nèi)為保存和發(fā)展資源及地質(zhì)勘探工作是唯一可行的。