致密砂巖油氣藏開發(fā)技術(shù)

劉國良 朱麗君 李朋

摘要 近年來，隨著油氣藏開采水平的提高，致密砂巖油氣藏的勘探開發(fā)成為關(guān)注的焦點(diǎn)。由于致密砂巖儲層具有孔隙度小、滲透率低、粘土礦物類型豐富和巖性致密等特殊的地質(zhì)特征，導(dǎo)致此類油氣藏經(jīng)濟(jì)高效開發(fā)難度大。雖然在國內(nèi)外已有成功開發(fā)致密油氣藏的先例，但目前對于致密砂巖油氣藏的開發(fā)技術(shù)還未形成統(tǒng)一的認(rèn)識。本文對目前致密砂巖油氣藏的開發(fā)技術(shù)進(jìn)行了分析，希望借此文章達(dá)到對致密砂巖儲集層開發(fā)技術(shù)能有一個(gè)較為明確的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞 致密砂巖；油氣藏；開發(fā)技術(shù)

中圖分類號：TE34：P61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

1引言

目前國外所開發(fā)的大型致密砂巖氣藏以深盆氣藏為主，主要集中在加拿大西部和美國西部。全球致密油資源量約為6900×108t；根據(jù)中國國土資源報(bào)（2014/1/9）公布的全國油氣資源動態(tài)評價(jià)的結(jié)果，我國剩余天然氣資源62×1012m3，其中非常規(guī)致密天然氣資源量占天然氣總資源的50%左右。

我國未來油氣產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)將更多地依靠開采低滲透油氣藏，致密砂巖油氣藏是低滲透中重要的一種。隨著勘探程度的提高和油氣資源需求的不斷增長，對致密砂巖油氣藏的開發(fā)將是中國油氣開發(fā)建設(shè)的主戰(zhàn)場之一，所以研究致密砂巖油氣藏顯得至關(guān)重要。

2致密砂巖油氣藏的特點(diǎn)

致密砂巖油氣藏由于儲層致密，油氣逃逸速度低于生烴和排烴速度，原生油氣藏均為高壓油氣藏，其油氣水的關(guān)系十分復(fù)雜，這類油氣藏當(dāng)中都有一定程度天然裂縫的發(fā)育。在對此類油氣藏進(jìn)行開發(fā)的過程中，往往出現(xiàn)以下特征：①不高的水驅(qū)動用程度；②油井動液面出現(xiàn)較低，采油井底流壓太??；③采油速度降低很快；④地層壓力降低很快。

3致密砂巖油氣藏開發(fā)技術(shù)

3.1多段壓裂水平井技術(shù)

多段壓裂水平井技術(shù)結(jié)合了水平井技術(shù)和人工壓裂技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，有效改善了近井地帶滲流條件，大幅提高了單井控制儲量，已成為有效開發(fā)致密砂巖油氣藏的重要技術(shù)手段。通過利用參數(shù)對比法、試井曲線形態(tài)判別法、裂縫參數(shù)分析法等方法，對多段壓裂水平井的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行評價(jià)，進(jìn)行方案優(yōu)選。其流動原理如圖1所示：

這種方法已經(jīng)運(yùn)用于實(shí)踐，松遼盆地徐家圍子一口深層氣井（4610.0～3700.0m），用多段壓裂水平井的試井方法進(jìn)行解釋，最后擬合的情況基本符合實(shí)際情況。

3.2超前注水技術(shù)

致密砂巖油氣藏的巖性致密，滲流阻力大，而且壓力的傳導(dǎo)能力很差，所以僅僅依靠天然的能量進(jìn)行開采，其采收率很低，而且地層壓力很難恢復(fù)。因此要保持地層的注采平衡，可以采用超前注水的方法。

超前注水是指注水井在采油井投產(chǎn)前投注，經(jīng)過一定時(shí)間的注水，使地層壓力上升至高于原始地層壓力，并建立起有效驅(qū)替系統(tǒng)，油層內(nèi)驅(qū)替壓力梯度大于啟動壓力梯度后，油井投產(chǎn)并保持這種狀態(tài)下開采的開發(fā)方式。

采用超前注水的機(jī)理如下：超前注水可以維持地層壓力，促使單井獲得較高的產(chǎn)量，從而避免了儲層滲透率的降低和啟動壓力梯度的升高；超前注水增大了流體在地層中的滲流速度，有利于提高油相相對滲透率；超前注水會提高油氣藏的最終采收率。

超前注水技術(shù)，是長慶油田通過一個(gè)現(xiàn)象得到啟發(fā)而獲得的。在油井打好后先注水3個(gè)月至半年時(shí)間，事先為儲層建立驅(qū)替壓力，然后再開采，油產(chǎn)量會相當(dāng)穩(wěn)定。這一技術(shù)的運(yùn)用，成為長慶油田的首創(chuàng)。

3.3油氣藏描述技術(shù)

油藏描述總體上分為三種：以測井為主體的油藏描述階段、多學(xué)科協(xié)同油藏描述發(fā)展階段、多學(xué)科一體化油藏描述技術(shù)。

對致密砂巖氣藏進(jìn)行精細(xì)描述，是有效開發(fā)這類氣藏的基礎(chǔ)。目前發(fā)展了以提高儲層預(yù)測和氣水識別精度為目標(biāo)的二、三維地震技術(shù)系列，主要包括構(gòu)造描述技術(shù)、波阻抗反演儲層預(yù)測技術(shù)、地震屬性技術(shù)、頻譜成像技術(shù)、三維可視化技術(shù)以及地震疊前反演技術(shù)。

對致密砂巖氣藏而言，尋找裂縫發(fā)育帶，對提高致密儲層天然氣的儲量、提高單井產(chǎn)量有著舉足輕重的作用，它直接關(guān)系到致密砂巖氣藏的經(jīng)濟(jì)可采性。1996年，美國ARI公司在科羅拉多皮申斯盆地致密砂巖氣田北部應(yīng)用三維地震及裂縫預(yù)測技術(shù)，優(yōu)化布井，單井控制儲量由使用三維地震之前的0.51×108m3提高到0.96×108m3億立方米。

3.4儲層改造技術(shù)

在20世紀(jì)末，儲層改造主要是作為增產(chǎn)措施和解除近井地帶地層的傷害、提高近井地帶油氣層的滲流能力、提高單井產(chǎn)量的重要手段?，F(xiàn)階段，儲層改造技術(shù)越來越受到重視。中石油單位對儲層改造技術(shù)給予了高度的重視，并設(shè)置了多個(gè)重大專項(xiàng)，這些條件為儲層改造技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的后盾。常見的儲層改造技術(shù)如下：

加砂壓裂技術(shù)：在地面用壓裂泵車，使井眼內(nèi)的壓力增高，從而達(dá)到克服地層的地應(yīng)力和巖石張力強(qiáng)度，進(jìn)而促使巖石破裂，形成人工裂縫。

高能氣體壓裂技術(shù)：通過電纜將高能燃料輸送到氣層井段，利用點(diǎn)燃?xì)怏w產(chǎn)生的大體積的燃燒氣體，瞬間產(chǎn)生一個(gè)破裂壓力，撕開多條主裂縫和微裂縫。

噴砂射孔技術(shù)：通過油管將高壓噴射射孔槍送到目的層段，利用射孔槍噴射產(chǎn)生的高速液體，在巖石中形成一定深度的孔眼。

酸化技術(shù)：在地面用高壓泵車，從油管內(nèi)向地層注入一定濃度的酸液，通過酸液與地層中鉆井泥漿、濾液和地層中的可酸蝕成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，清除孔隙中染和擴(kuò)大孔隙，減小油氣流阻力，提高油氣井的產(chǎn)量。致密砂巖氣層增產(chǎn)改造技術(shù)對于川西地區(qū)的新場氣田、洛帶氣田、馬井構(gòu)造等的勘探發(fā)現(xiàn)和規(guī)模開發(fā)都起了至關(guān)重要的作用。

3.5注氣開發(fā)技術(shù)

注氣開發(fā)技術(shù)大致上可以分為一次接觸、多次接觸和非混相驅(qū)三種，其基本原理是通過注氣達(dá)到降低油水界面張力，進(jìn)而提高油田的驅(qū)油效率和提高油田的經(jīng)濟(jì)效益。

采用注氣開發(fā)技術(shù)開發(fā)致密砂巖油氣藏，首先要選擇什么氣體作為注入氣，現(xiàn)行的注氣開發(fā)一般選用的是CO2、N2或者烴類氣體，使用最多的是CO2。CO2氣體能有效降低原油粘度，降低殘余油飽和度，溶解儲層中膠質(zhì)，提高滲透率。

氣驅(qū)時(shí)，氣體與原油接觸后，氣體溶解于油中，原油的粘度降低、體積膨脹，同時(shí)油和注入氣體的界面張力降低，原油中溶解的氣體越多，降粘的幅度越大，油氣的界面張力越小，氣體進(jìn)入孔隙的阻力越小。在同樣條件下，3種氣體中，天然氣的主要成分為甲烷，CO2在油中的溶解能力高于甲烷，天然氣在油中的溶解能力高于N2、CO2和天然氣這3種氣體注入油層后，氣體可以很快溶解到原油中，降低油氣之間的界面張力，減小氣體進(jìn)入孔隙的阻力，同時(shí)CO2溶于地層水中，降低pH值，溶解巖層中的碳酸鹽，增大地層孔隙度和滲透性。此外，油在CO2中比在天然氣中更容易揮發(fā)。

目前這三種氣體作為注入氣在致密砂巖儲層開發(fā)中都已經(jīng)得到應(yīng)用。如江蘇富民油田和安塞油田注入N2后，實(shí)現(xiàn)了混相驅(qū)替，使采收率增加了5%。

3.6其他技術(shù)

雖然當(dāng)前情況下對于致密砂巖油氣藏的開發(fā)技術(shù)有一定的研究，開發(fā)技術(shù)也可謂是層出不窮，由于此類油氣藏開發(fā)難度十分大，所以開發(fā)效果不是特別明顯。除了上文提及的技術(shù)，還有井網(wǎng)加密技術(shù)、MD分子?；蚣{米MD模技術(shù)、仿水平井技術(shù)、活性水驅(qū)、多分支井和裂縫診斷技術(shù)都尚在研究當(dāng)中。

4結(jié)論

致密砂巖油氣藏進(jìn)行開發(fā)的基礎(chǔ)是對地質(zhì)的認(rèn)識，對致密油藏所在區(qū)域的地質(zhì)有個(gè)良好的認(rèn)識，并對于致密砂巖油氣藏的開發(fā)有一定的技術(shù)，能夠保證致密砂巖油氣藏開發(fā)的質(zhì)量和效率。

目前對于致密砂巖油氣藏的地質(zhì)認(rèn)識和開發(fā)技術(shù)都還沒有形成統(tǒng)一的理論基礎(chǔ)與實(shí)踐基礎(chǔ)，多段壓裂水平井技術(shù)和超前注水技術(shù)是現(xiàn)階段運(yùn)用較為成熟和運(yùn)用較多的技術(shù)。

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