致密油壓裂改造進(jìn)展與發(fā)展趨勢

田福春(大港油田石油工程研究院，天津 300280)

致密油壓裂改造進(jìn)展與發(fā)展趨勢

田福春(大港油田石油工程研究院，天津 300280)

隨著致密油勘探開發(fā)的深入,作為其有效開發(fā)動用關(guān)鍵的壓裂改造更是成為人們關(guān)注的焦點。本文結(jié)合致密油層的特點，闡述了國內(nèi)外致密油壓裂改造的進(jìn)展與現(xiàn)狀，對致密油壓裂改造的發(fā)展趨勢進(jìn)行了初步探究。

致密油；體積壓裂；技術(shù)現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

隨著能源需求的增加及勘探開發(fā)的深入，從傳統(tǒng)常規(guī)油氣走向非常規(guī)油氣將成為必然趨勢[1]。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，非常規(guī)油氣開發(fā)取得了一系列進(jìn)展，而致密油作為非常規(guī)能源的典型代表，業(yè)界普遍認(rèn)為其產(chǎn)量將逐步上升。

1 致密油儲層特點

致密油是指夾在或緊鄰優(yōu)質(zhì)生油層系的致密碎屑巖或者碳酸鹽巖儲層中，未經(jīng)過大規(guī)模長距離運移而形成的石油聚集，一般無自然產(chǎn)能，需通過大規(guī)模壓裂才能形成工業(yè)產(chǎn)能。近年來全球致密油產(chǎn)量快速增長，其中北美地區(qū)無疑最具代表性：繼巴肯、鷹灘致密油相繼突破后，2012年蒙特利等區(qū)域致密油又獲重大進(jìn)展，產(chǎn)量迅速上升，甚至改變了美國能源供應(yīng)格局[2-3]。

我國致密油勘探開發(fā)起步相對較晚，近年來發(fā)展迅速，在松遼、鄂爾多斯等盆地形成了多個規(guī)模儲量區(qū)，多個油田均發(fā)現(xiàn)分布廣泛、資源量巨大的致密油資源，如大慶油田以扶楊油層和高臺子油層為主，具有典型的非均質(zhì)特征，儲層巖性雜，以粉砂巖為主；鄂爾多斯盆地延長組長7段落實致密油甜點區(qū)面積較大，且形成首個超億噸級儲量規(guī)模區(qū)。

大港油田致密油同樣有較大規(guī)模，主要分布在滄東凹陷孔二段和歧口凹陷沙一下等層段。作為典型致密油藏，滄東凹陷孔二段致密區(qū)巖性包括泥頁巖類、砂巖類、碳酸鹽巖類和過渡混合巖類，巖性復(fù)雜多變，非均質(zhì)性強，非砂巖類以過渡巖類占主導(dǎo)，發(fā)育有一定的層理和天然裂縫，儲集空間包括裂縫和孔隙。儲層物性差，以中低孔-特低超低滲儲集層為主；微觀孔隙結(jié)構(gòu)以微細(xì)孔喉為主，占總量的75%以上，同時具有高排驅(qū)壓力、低進(jìn)汞飽和度等特點。

2 致密油壓裂儲層改造進(jìn)展

致密儲層具備巖性致密、非均質(zhì)性強、層內(nèi)應(yīng)力差異大等特點，當(dāng)對多層進(jìn)行壓裂改造時，采用常規(guī)壓裂工藝往往不能使所有層得到均衡改造，達(dá)不到最佳的改造效果，經(jīng)濟(jì)效益較差，而體積壓裂則是一種有效途徑。

體積壓裂技術(shù)通過大排量向地層注入大量低粘度+交聯(lián)壓裂液，形成多分支水力裂縫系統(tǒng)，最大程度的打碎儲層，改善其滲流通道和滲流能力，為地下流體流動提供有效的空間。隨著水平井分段體積壓裂技術(shù)進(jìn)步、裂縫實時監(jiān)測技術(shù)的提高和工廠化作業(yè)模式的日益成熟，壓裂段數(shù)越來越多，作業(yè)效率越來越高。水平井分段壓裂技術(shù)有多種，其中泵送橋塞多簇射孔技術(shù)由于適合大排量施工、可以無限級數(shù)分段，現(xiàn)場應(yīng)用廣泛。新疆、吉林、長慶等油田在致密油開發(fā)中應(yīng)用體積壓裂技術(shù)，均取得較好效果：如新疆油田的J173井，巖性以灰質(zhì)粉砂巖為主，脆性較強，地層水平應(yīng)力差小于6MPa，應(yīng)用體積壓裂技術(shù)，排量8-10m3/min，壓后日產(chǎn)油12m3；吉林油田在致密油水平井示范區(qū)，24口井分285段進(jìn)行體積壓裂，日產(chǎn)油26～53t，是直井的7倍以上，同時單井工具成本下降了60%；長慶油田采用水平井體積壓裂的同時優(yōu)選防膨劑和破乳助排劑減少地層傷害技術(shù)，在安83井區(qū)致密油開發(fā)試驗成效顯著，水平井單井平均日產(chǎn)量比直井提高了8倍。

大港油田采用實驗和理論分析相結(jié)合的方法，建立了巖石破裂形態(tài)表征方法及其影響因素、巖石破裂能量特征及脆性表征方法和考慮天然裂縫張開長度的可壓性指標(biāo)，最終結(jié)合脆性和天然裂縫特征建立了可壓性綜合評價方法及預(yù)測致密油藏裂縫復(fù)雜程度的縫網(wǎng)指數(shù)模型，研究成果表明縫網(wǎng)指數(shù)＞0.4時可形成復(fù)雜程度較高的裂縫。根據(jù)建立的縫網(wǎng)指數(shù)計算模型，編制了甜點預(yù)測軟件，利用測井基礎(chǔ)資料可計算出儲層巖石的脆性指數(shù)和縫網(wǎng)指數(shù)，提高了軟件的實用性，為指導(dǎo)壓裂優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。同時，結(jié)合裂縫擴展過程中誘導(dǎo)應(yīng)力的變化特征，建立了裂縫誘導(dǎo)應(yīng)力計算模型，分析表明在初次改造形成裂縫對地應(yīng)力產(chǎn)生干擾后，能夠有效降低地應(yīng)力差，更利于復(fù)雜裂縫的產(chǎn)生，基于此提出并采用多期次加砂壓裂技術(shù)在現(xiàn)場應(yīng)用取得了較好的效果，系統(tǒng)試采的GD6X1、G1608等井均具備較穩(wěn)定的工業(yè)產(chǎn)能，展示了孔二段致密油良好的效益勘探開發(fā)潛力。如G1608井致密油采用二次加砂工藝，注入液量1143.5m3、砂量80.2m3，水平應(yīng)力差由5.6MPa降低至4.1MPa，縫網(wǎng)指數(shù)由0.34提高至0.42，提高了縫網(wǎng)復(fù)雜程度，該井壓前液面1727m 6h不上升，壓后3mm油嘴放噴，日產(chǎn)油53.1t，試采100天累產(chǎn)油1500余噸。研究結(jié)果還顯示，注重次級裂縫的支撐，如提高40/70目等小粒徑支撐劑用量，能夠起到較好的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)效果。

3 發(fā)展趨勢及方向

致密油勘探開發(fā)是對技術(shù)要求高、難度大的領(lǐng)域，如何控制成本、提高效益是其勘探開發(fā)面臨的重要挑戰(zhàn)，高效、低成本壓裂改造模式是實現(xiàn)致密油規(guī)模效益開發(fā)的必由之路，應(yīng)攻關(guān)各項配套工具及方法，不斷提高實施效果并大幅降低作業(yè)成本，進(jìn)而使致密油經(jīng)濟(jì)開發(fā)的下限重新標(biāo)定；還應(yīng)提高壓前預(yù)測與壓后評價相結(jié)合的綜合分析水平，為整體開發(fā)方案編制提供依據(jù)。同時，地質(zhì)研究與工程實施一體化也非常重要。

在生產(chǎn)管理方面，通過設(shè)立致密油勘探開發(fā)試驗區(qū)、采取專項資金模式，或通過風(fēng)險合作、探索致密油勘探開發(fā)全生命周期機制等模式，均有助于致密油更高效勘探開發(fā)。

[1]趙政璋，杜金虎，鄒才能，等.致密油氣[M].石油工業(yè)出版社，2012.

[2]賈承造，鄒才能，李建忠，等.中國致密油評價標(biāo)準(zhǔn)、主要類型、基本特征及資源前景[J].石油學(xué)報,2012,33(3):343-350.

[3]鄒才能,張國生,楊智，等.非常規(guī)油氣概念、特征、潛力及技術(shù)——兼論非常規(guī)油氣地質(zhì)學(xué)[J].石油勘探與開發(fā).2013，(04):385-399.