致密油勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

致密油勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望

1致密油的分布致密油是指締約國附近的致密碎屑巖或碳酸鹽巖儲層中的碳酸鹽巖的集合，它不經(jīng)過長期的大規(guī)模轉(zhuǎn)移，形成石油集合。一般來說，沒有自然生產(chǎn)能力，需要通過大傾角技術(shù)形成工業(yè)生產(chǎn)能力。近年來,非常規(guī)油氣資源發(fā)展較為迅猛,致密油作為一種非常規(guī)石油資源,分布廣泛,全球致密油的資源量約為6900×108t,是常規(guī)石油資源的近3倍,美國致密油開采主要集中在Bakken、EagleFord和Barnett頁巖區(qū)帶,其中Bakken地區(qū)致密油資源量約為230×108t,可采資源量為5.9×108t。我國致密油遠(yuǎn)景資源量約為(70~90)×108t,到目前為止,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了鄂爾多斯盆地長7段、準(zhǔn)格爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組、松遼盆地扶楊油層等致密油區(qū),開發(fā)前景巨大。2致密油儲層孔隙度較低、分布面積致密油是致密儲層油的簡稱,致密儲層的地下滲透率通常不大于0.1mD,孔隙度通常不大于10%。通過對比我國和北美典型致密油儲層,發(fā)現(xiàn)北美地區(qū)致密油儲層的孔隙度通常為5%~13%,地下滲透率為0.01~1.0mD;相對而言,我國的致密油儲層孔隙度較低,通常小于12%,滲透率通常不大于1mD,橫向非均質(zhì)性較強(qiáng)。此外,分布面積大是致密儲層的一大特點(diǎn)。北美地區(qū)致密油儲層分布面積通常不小于1×104km2,單層厚度5~60m,厚度變化較大;我國致密油主要區(qū)塊儲層分布面積通常小于2000km2,單層厚度10~80m。3致密油儲層的改造致密油通常情況下無自然產(chǎn)能,遞減速率較快,局部有“甜點(diǎn)”發(fā)育。因?yàn)橹旅苡蛢涌紫抖群蜐B透率極低的特征,必須采用壓裂技術(shù)進(jìn)行儲層改造,才能使單井產(chǎn)能提高,獲得工業(yè)油流。常規(guī)的壓裂技術(shù)并不能滿足致密油儲層改造的目的。近幾年,隨著美國頁巖氣的成功開發(fā),體積壓裂概念應(yīng)運(yùn)而生,它是指通過分段多簇射孔,利用多段壓裂工具,使用轉(zhuǎn)向材料,優(yōu)選支撐劑粒徑和壓裂液粘度,優(yōu)化加砂方式和施工排量等適當(dāng)組合的工藝技術(shù)。該技術(shù)不但可以使單井產(chǎn)量大幅度提高,而且還能夠使儲層有效動用下限降低,使得儲層采收率和動用率大幅度提高。3.1連續(xù)油管分層壓裂工藝提高縱向上的小層動用率是分層壓裂技術(shù)的目的,該技術(shù)主要包括隔器滑套分層壓裂、連續(xù)油管噴砂射孔環(huán)空加砂壓裂等。在我國,4層以下儲層主要采用封隔器分層壓裂,應(yīng)用較為廣泛。連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)應(yīng)用階段,該工藝是利用通過連續(xù)油管的高速、高壓流體進(jìn)行射孔,使地層和井筒間的通道打開,環(huán)空加入攜砂液,進(jìn)而在地層中形成裂縫。該技術(shù)施工程序一般為:水力噴砂射孔,環(huán)空加砂壓裂,再進(jìn)行填砂作業(yè)封堵已壓裂層位,提升連續(xù)油管到下一目的層,反復(fù)以上步驟到施工結(jié)束,最后再利用連續(xù)油管來進(jìn)行沖砂、返排作業(yè)。該工藝成本低、作業(yè)周期短、不受壓裂層數(shù)的限制,能實(shí)現(xiàn)對多層段的有效改造,使單井產(chǎn)量大幅度提高。3.2井內(nèi)封隔水原理水平井及分段壓裂改造技術(shù)的突破和大面積應(yīng)用使得非常規(guī)油氣藏得以有效開發(fā)。目前,已經(jīng)初步形成水平井雙封單卡、封隔器滑套、水力噴砂、裸眼封隔器分段壓裂等四套主體技術(shù)。此外,引進(jìn)了國外快速可鉆式橋塞分段改造技術(shù)等,有力地推動了我國水平井及分段壓裂改造技術(shù)和工具的發(fā)展。3.2.1層間壓裂技術(shù)及特點(diǎn)水平井雙封單卡分段壓裂技術(shù)其工藝原理主要包括,使用小直徑可以重復(fù)坐封、膠筒殘余形變小的擴(kuò)張式雙封隔器來單卡目的層進(jìn)行壓裂,通過拖動壓裂管柱、反洗等,逐層上提單卡目的層,來實(shí)現(xiàn)水平井一趟管柱進(jìn)行多段壓裂的目的。具有效率高、改造目的性強(qiáng)、可防卡、脫卡等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前,該技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)場完成199口1016段壓裂施工,其中,在大慶油田施工成功率達(dá)到96.7%,壓裂初期水平井產(chǎn)油9.7t/d,是周圍直井壓裂的6倍,累計(jì)產(chǎn)油達(dá)84×104t。3.2.2裸眼封隔器滑套分段壓裂技術(shù)—水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)根據(jù)壓裂工藝特點(diǎn),將水平井封隔器滑套分段壓裂技術(shù)分為針對固井水平段和裸眼水平段的壓裂技術(shù)。該技術(shù)是低滲透油田開發(fā)的有力手段,能實(shí)現(xiàn)不動管柱的情況下,一次完成多段壓裂的目的。水平井裸眼封隔器滑套分段壓裂技術(shù)是近幾年新興的水平井壓裂改造工藝,在頁巖氣、致密油氣藏水平井壓裂改造中取得了良好的應(yīng)用效果。其主要技術(shù)路線為:使用套管連接由裸眼封隔器及裸眼滑套組合的多段完井壓裂管柱下井,通過液壓方式實(shí)現(xiàn)封隔器坐封,利用投球打開滑套來實(shí)現(xiàn)不同層位壓裂。目前,我國自主設(shè)計(jì)研發(fā)的水平井裸眼分段壓裂工具現(xiàn)場完成107口,已成為致密油氣儲層壓裂改造的主要技術(shù)之一。3.2.3射孔周圍水力裂縫水力噴砂壓裂于上世紀(jì)90年代提出,該技術(shù)主要原理為伯努利方程,集成水力壓裂和水射流技術(shù)于一體,利用高速水射流將套管及地層射開并形成射孔,流體的動能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為壓能,在射孔周圍產(chǎn)生一定尺寸的水力裂縫,實(shí)現(xiàn)壓裂作業(yè)。由于井底壓力恰好在裂縫延伸壓力之下,進(jìn)行下一層段壓裂時,已壓開層位不再延伸。所以,在不使用橋塞和封隔器等隔離工具的條件下,就可實(shí)現(xiàn)自動封隔以達(dá)到壓開多段產(chǎn)層的目的。莊平3井5天完成了4段壓裂,投產(chǎn)后首月日產(chǎn)油4.78t,是鄰井(壓裂直井)的4倍,第二月日產(chǎn)油2.4t,下降較迅速,僅為相鄰直井的1.4倍,表現(xiàn)出其遞減較快的特點(diǎn)。3.2.4注重鉆磨橋塞速鉆橋塞分段壓裂技術(shù)采用套管固井,使用電纜傳輸橋塞和射孔聯(lián)作技術(shù),實(shí)現(xiàn)水平井段下段封隔、上段射孔及壓裂作業(yè),完成多段分壓工序后快速鉆磨橋塞,達(dá)到分壓合采的目的,能滿足任何級數(shù)分段壓裂。速鉆橋塞整體采用復(fù)合式材料,該特殊材料具有易鉆性強(qiáng)的特點(diǎn),且鉆后能實(shí)現(xiàn)井筒的全通徑。施工方式采用壓裂液由油套環(huán)空注入的方式,具有封隔可靠、改造規(guī)模大、壓后易鉆磨、人工裂縫起裂位置明確等優(yōu)點(diǎn)。2014年5月,在長慶致密油體積壓裂擴(kuò)大試驗(yàn)區(qū)———合水地區(qū)某致密油井采用了水平井速鉆橋塞分段多簇壓裂技術(shù),日產(chǎn)原油132.6t,增產(chǎn)效果顯著。4致密油勘探的技術(shù)體系我國致密油儲層特征與國外差異較大,國外致密油儲層主要以海相沉積為主且儲層分布廣泛,天然裂縫發(fā)育;而我國主要以陸相沉積為主,非均質(zhì)性較強(qiáng),儲層厚而窄,部分區(qū)塊斷層和局部微裂縫發(fā)育。要充分認(rèn)識到我國地質(zhì)條件的不同,因地制宜,研究出一套適合我國致密油開發(fā)的技術(shù)體系。由于致密油儲層低滲低孔的自身特點(diǎn),水平井和體積壓裂目前是開發(fā)該類非常規(guī)油氣藏的有效技術(shù)。加快水平井分段多簇壓裂和體積壓裂的推廣,同時應(yīng)加強(qiáng)壓裂液體系、裂縫監(jiān)測等配套技術(shù)的發(fā)展,推動致密油在我國的大力發(fā)展。我國致密油