随着能源需求的增加及勘探开发的深入, 从传统常规油气走向非常规油气将成为必然趋势[1]。随着技术的不断进步, 非常规油气开发取得了一系列进展, 而致密油作为非常规能源的典型代表, 业界普遍认为其产量将逐步上升。
致密油是指夹在或紧邻优质生油层系的致密碎屑岩或者碳酸盐岩储层中, 未经过大规模长距离运移而形成的石油聚集, 一般无自然产能, 需通过大规模压裂才能形成工业产能。近年来全球致密油产量快速增长, 其中北美地区无疑最具代表性:继巴肯、鹰滩致密油相继突破后, 2012年蒙特利等区域致密油又获重大进展, 产量迅速上升, 甚至改变了美国能源供应格局[2,3]。
我国致密油勘探开发起步相对较晚, 近年来发展迅速, 在松辽、鄂尔多斯等盆地形成了多个规模储量区, 多个油田均发现分布广泛、资源量巨大的致密油资源, 如大庆油田以扶杨油层和高台子油层为主, 具有典型的非均质特征, 储层岩性杂, 以粉砂岩为主;鄂尔多斯盆地延长组长7段落实致密油甜点区面积较大, 且形成首个超亿吨级储量规模区。
大港油田致密油同样有较大规模, 主要分布在沧东凹陷孔二段和歧口凹陷沙一下等层段。作为典型致密油藏, 沧东凹陷孔二段致密区岩性包括泥页岩类、砂岩类、碳酸盐岩类和过渡混合岩类, 岩性复杂多变, 非均质性强, 非砂岩类以过渡岩类占主导, 发育有一定的层理和天然裂缝, 储集空间包括裂缝和孔隙。储层物性差, 以中低孔-特低超低渗储集层为主;微观孔隙结构以微细孔喉为主, 占总量的75%以上, 同时具有高排驱压力、低进汞饱和度等特点。
致密储层具备岩性致密、非均质性强、层内应力差异大等特点, 当对多层进行压裂改造时, 采用常规压裂工艺往往不能使所有层得到均衡改造, 达不到最佳的改造效果, 经济效益较差, 而体积压裂则是一种有效途径。
体积压裂技术通过大排量向地层注入大量低粘度+交联压裂液, 形成多分支水力裂缝系统, 最大程度的打碎储层, 改善其渗流通道和渗流能力, 为地下流体流动提供有效的空间。随着水平井分段体积压裂技术进步、裂缝实时监测技术的提高和工厂化作业模式的日益成熟, 压裂段数越来越多, 作业效率越来越高。水平井分段压裂技术有多种, 其中泵送桥塞多簇射孔技术由于适合大排量施工、可以无限级数分段, 现场应用广泛。新疆、吉林、长庆等油田在致密油开发中应用体积压裂技术, 均取得较好效果:如新疆油田的J173井, 岩性以灰质粉砂岩为主, 脆性较强, 地层水平应力差小于6MPa, 应用体积压裂技术, 排量8-10m3/min, 压后日产油12m3;吉林油田在致密油水平井示范区, 24口井分285段进行体积压裂, 日产油26~53t, 是直井的7倍以上, 同时单井工具成本下降了60%;长庆油田采用水平井体积压裂的同时优选防膨剂和破乳助排剂减少地层伤害技术, 在安83井区致密油开发试验成效显著, 水平井单井平均日产量比直井提高了8倍。
大港油田采用实验和理论分析相结合的方法, 建立了岩石破裂形态表征方法及其影响因素、岩石破裂能量特征及脆性表征方法和考虑天然裂缝张开长度的可压性指标, 最终结合脆性和天然裂缝特征建立了可压性综合评价方法及预测致密油藏裂缝复杂程度的缝网指数模型, 研究成果表明缝网指数>0.4时可形成复杂程度较高的裂缝。根据建立的缝网指数计算模型, 编制了甜点预测软件, 利用测井基础资料可计算出储层岩石的脆性指数和缝网指数, 提高了软件的实用性, 为指导压裂优化设计提供依据。同时, 结合裂缝扩展过程中诱导应力的变化特征, 建立了裂缝诱导应力计算模型, 分析表明在初次改造形成裂缝对地应力产生干扰后, 能够有效降低地应力差, 更利于复杂裂缝的产生, 基于此提出并采用多期次加砂压裂技术在现场应用取得了较好的效果, 系统试采的GD6X1、G1608等井均具备较稳定的工业产能, 展示了孔二段致密油良好的效益勘探开发潜力。如G1608井致密油采用二次加砂工艺, 注入液量1143.5m3、砂量80.2m3, 水平应力差由5.6MPa降低至4.1MPa, 缝网指数由0.34提高至0.42, 提高了缝网复杂程度, 该井压前液面1727m 6h不上升, 压后3mm油嘴放喷, 日产油53.1t, 试采100天累产油1500余吨。研究结果还显示, 注重次级裂缝的支撑, 如提高40/70目等小粒径支撑剂用量, 能够起到较好的增产和稳产效果。
致密油勘探开发是对技术要求高、难度大的领域, 如何控制成本、提高效益是其勘探开发面临的重要挑战, 高效、低成本压裂改造模式是实现致密油规模效益开发的必由之路, 应攻关各项配套工具及方法, 不断提高实施效果并大幅降低作业成本, 进而使致密油经济开发的下限重新标定;还应提高压前预测与压后评价相结合的综合分析水平, 为整体开发方案编制提供依据。同时, 地质研究与工程实施一体化也非常重要。
在生产管理方面, 通过设立致密油勘探开发试验区、采取专项资金模式, 或通过风险合作、探索致密油勘探开发全生命周期机制等模式, 均有助于致密油更高效勘探开发。
摘要：随着致密油勘探开发的深入, 作为其有效开发动用关键的压裂改造更是成为人们关注的焦点。本文结合致密油层的特点, 阐述了国内外致密油压裂改造的进展与现状, 对致密油压裂改造的发展趋势进行了初步探究。
关键词：致密油,体积压裂,技术现状,发展趋势
[1] 赵政璋, 杜金虎, 邹才能, 等.致密油气[M].石油工业出版社, 2012.
[2] 贾承造, 邹才能, 李建忠, 等.中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景[J].石油学报, 2012, 33 (3) :343-350.
[3] 邹才能, 张国生, 杨智, 等.非常规油气概念、特征、潜力及技术——兼论非常规油气地质学[J].石油勘探与开发.2013, (04) :385-399.
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