韓洪寶Pascal Le Nen郝 洋Philippe Souillard

（1.中石化石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100031； 2.道達爾也門公司，迪拜 116538）

欠平衡鉆井技術在裂縫性花崗巖油藏開發(fā)中的應用

韓洪寶1Pascal Le Nen2郝 洋1Philippe Souillard2

（1.中石化石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100031； 2.道達爾也門公司，迪拜 116538）

花崗巖儲層特征與常規(guī)儲層有較大差別，選用合適的鉆井技術對降低儲層損害、高效開發(fā)油田至關重要。也門KHA油田儲層屬于裂縫性花崗巖基底油藏，欠平衡鉆井技術不僅可以克服常規(guī)鉆井技術因固相侵入產(chǎn)生的儲層污染，提高機械鉆速，降低鉆井液漏失，對保護油氣層起到重要的作用，為此在KHA油田應用了欠平衡鉆井技術，減少井漏風險，節(jié)約鉆井成本；通過水平井開發(fā)，提高了裂縫鉆遇率以及注水井的注入能力和采油井的單井產(chǎn)量；而且還有助于發(fā)現(xiàn)新的有效儲層，增加油田儲量，為油田開發(fā)部署和加密調整井提供了重要的參數(shù)，從而大幅度地提高了裂縫性花崗巖基底油藏的開發(fā)效果。

欠平衡鉆井； 花崗巖； 基底； 裂縫性油藏； 水平井； 提高采收率

也門KHA油田位于Masilah次級盆地的中部，為晚侏羅系斷裂盆地，下伏中-古生代基底。KHA基巖屬于早侏羅系裂縫性花崗巖，晚侏羅系強烈的構造運動形成平行主斷層分布的北西-南東向斷裂帶，裂縫發(fā)育，但分布不連續(xù)，儲層厚度高達800～900 m。油田初期為自噴生產(chǎn)，泡點壓力較高，隨著油藏壓力的下降，原油大量脫氣，油井不能自噴，須通過注水的方式補充能量。因此，采用什么樣的開發(fā)方式是油田開發(fā)過程中的關鍵所在。欠平衡水平井鉆井技術不僅可以降低儲層污染、保護油氣層、提高裂縫鉆遇率以及注水井的注入能力和采油井的單井產(chǎn)量，而且還有助于發(fā)現(xiàn)新的有效儲層，增加油田儲量，為油田開發(fā)部署和加密調整提供重要的參數(shù)，從而大幅度提高了裂縫性花崗巖基底油藏的開發(fā)效果。

1 欠平衡水平井鉆井技術及適用條件

欠平衡鉆井是20世紀90年代在國際上成熟并迅速發(fā)展的一項鉆井新技術，在及時發(fā)現(xiàn)和準確評價地層信息、提高機械鉆速、減少井漏和壓差卡鉆、保護油氣層以及提高產(chǎn)量等方面具有顯著的優(yōu)越性。欠平衡鉆井與水平井鉆井技術相結合，是高效、經(jīng)濟開發(fā)油氣田的必然趨勢，目前在國內(nèi)外油氣田開發(fā)過程中應用廣泛［1-7］。

實踐表明［8-9］，欠平衡鉆井的適用條件如表1所示。

表1 欠平衡鉆井適用條件

2 油田基本特征及開發(fā)歷史

也門KHA花崗巖基底油藏厚度800～900 m，基質孔隙度為0，裂縫孔隙度為0.5%～1.5%，裂縫分布不連續(xù)，最大裂縫寬1 cm；原始油藏壓力25.5 MPa，泡點壓力19.5 MPa，地層壓力系數(shù)1.34；地面原油密度0.818 g/cm3，地下原油黏度0.28 mPa·s，體積系數(shù)1.55，原始氣油比142～178 m3/m3；2002年發(fā)現(xiàn)KHA基底油藏，2007年投入開發(fā)，油井初期自噴生產(chǎn)，不含水，投產(chǎn)后壓力很快下降到泡點壓力以下，采用注水和注氣的方式補充地層能量。KHA基底油藏目前在產(chǎn)采油井34口，日產(chǎn)油9 614 t，日產(chǎn)液13 852 m3，含水率19.5%，在產(chǎn)注水井27口，日注水15 695 m3，注采比1.14；截至2011年12月31日，累計采油1 326×104t。

3 欠平衡水平鉆井技術在裂縫性花崗巖基底油藏開發(fā)中的應用

3.1 KHA基底油藏地質特征

我國含油氣盆地基底巖石多數(shù)是花崗巖和火山巖類變質巖［10-11］，屬于“新生古藏”型油氣藏，主要分布于東部渤海灣斷陷含油氣盆地，斷層發(fā)育，一些大斷層延伸至基底，基底存在長時間風化剝蝕等，具備基巖油氣成藏條件。而在國外基底油藏開發(fā)比較成功的是越南白虎油田［12］，在文獻［12］中引入了“Halo”模型，其基巖頂部到底部的最大距離為2 000 m，斷面破碎帶沿著斷層面由基巖頂部到底部逐漸收窄，其頂部破碎帶最大距離為200～400 m。根據(jù)該“Halo”模型，基巖頂部裂縫發(fā)育，孔隙度和滲透性較好，屬于較好的儲層。

與越南白虎油田不同的是，KHA基底油藏儲層厚度達800～900 m，而且通過9口井的流體包絡線顯示，基巖最頂部0～50 m的風化殼部分并不是最好的儲層，最好儲層應該在據(jù)基巖頂部垂直距離50～400 m，600 m以上的部分裂縫不發(fā)育，而且在400 m處開始向下烴含量迅速下降，結合測井資料，400 m左右為油水界面。因此，KHA地質特征適用于喇叭口收縮的“Halo”模型。

根據(jù)KHA基底油藏地質模型，由于該油田需要注水開發(fā)，因此，在井位部署時采油井在距基巖頂部垂直距離100～400 m，注水井在400 m以下、600 m以上的位置。

3.2 保護油氣層技術

由于花崗巖儲層的巖性、物性、孔隙結構和敏感性與常規(guī)儲層不同，其損害機理主要是固相侵入和應力敏感性損害［13］。

欠平衡鉆井技術由于在鉆井過程中井底壓力低于地層壓力，地層中的流體有控制地進入井筒并將其循環(huán)到地面，鉆井液中的固相和液相不會在正壓差下侵入儲層，可以避免因固、液相侵入而造成的相關損害。

3.3 欠平衡水平鉆井技術的應用效果

也門KHA油田從2006年2月開始第1口欠平衡水平鉆井以來，至2011年底共實施21口井，平均單井水平段長度800 m，欠平衡鉆井在KHA油田得到了廣泛應用［14-15］，并取得了較好的效果。通過與相同時期的46口常規(guī)鉆井相比，欠平衡鉆井具有以下優(yōu)勢。

3.3.1 提高機械鉆速，降低鉆井液漏失 由于花崗巖地層硬度大，機械鉆速是影響鉆井周期的關鍵因素。進入花崗巖目的層后，常規(guī)鉆井機械鉆速平均3.6 m/h，欠平衡鉆井機械鉆速平均可達4.5 m/h，比常規(guī)鉆井提高了25%，大大提高了機械鉆速。

在提高機械鉆速的同時，由于鉆井液采用原油+氮氣，其液柱壓力低于油藏壓力，因此，欠平衡鉆井還可以降低鉆井液漏失，既可以節(jié)省鉆井液成本，又可以降低儲層污染。在常規(guī)鉆井中，平均單井鉆井液漏失2 415 m3，鉆井液漏失最高的井達到1 320 m3。欠平衡鉆井不存在鉆井液漏失現(xiàn)象，而且在鉆井的同時生產(chǎn)原油，通過對21口井資料進行統(tǒng)計，欠平衡鉆井過程中平均單井生產(chǎn)原油7 765 t，最高的一口井（1-46）達到了2×104t。

3.3.2 降低儲層污染，提高注入率 由于泡點壓力高、地層能量不充足，隨著油田的開發(fā)，油藏壓力很快下降至泡點壓力以下，油井大量出氣，受氣油比上升和地層能量不足雙重因素影響下，油井產(chǎn)能下降，油田產(chǎn)量遞減加快。為彌補地層能量不足引起的負面影響，2006年開始注水，為油藏補充能量。

正因為花崗巖裂縫油藏主要儲集空間和滲流通道是裂縫，裂縫平均孔隙度只有1%，欠平衡鉆井由于鉆井液液柱壓力低于地層壓力，而且采用的是原油鉆井液（原油+氮氣），避免了因固相侵入對裂縫的堵塞，從而降低了對儲層的污染。統(tǒng)計結果表明，采用常規(guī)鉆井的注水井吸水指數(shù)為0.96 m3/m，而采用欠平衡鉆井的注水井吸水指數(shù)為1.13 m3/m，比常規(guī)鉆井提高了17%，較大幅度地提高了注水井注入率，在相同注水量條件下，降低了注水井井數(shù)以及對應的開發(fā)投資。

3.3.3 減少井漏風險，節(jié)約鉆井成本 通過對21口欠平衡鉆井和46口常規(guī)鉆井進入水平段后的鉆井成本進行統(tǒng)計，常規(guī)鉆井每米鉆井成本為1 349 $，欠平衡鉆井每米鉆井成本為3 399 $，是常規(guī)鉆井的2.5倍。雖然欠平衡鉆井每米成本遠高于常規(guī)鉆井，但欠平衡鉆井由于井筒鉆井液液柱壓力低于地層壓力，可以大幅度地降低井漏的發(fā)生機率［16］。

在統(tǒng)計的46口常規(guī)過平衡鉆井中，有7口井由于井漏導致地質或工程側鉆，增加了鉆井周期，這7口井鉆完井費用平均達到918×104$，超過欠平衡鉆井平均單井費用828×104$的11%。再加上欠平衡鉆井比常規(guī)鉆井提高機械鉆速25%，欠平衡鉆井在減少井漏和壓差卡鉆風險、縮短鉆井周期、節(jié)約鉆井成本方面仍然具有較大的優(yōu)勢。

3.3.4 獲取油藏參數(shù)，發(fā)現(xiàn)新儲層，增加儲量 關于欠平衡鉆井是否增加油田儲量，在文獻 ［17］中進行了有關的介紹，文中將從另外一個角度加以論證。

根據(jù)流體包絡線以及綜合測井資料，油水界面深度為-2 100 m（SSTVD）。采油井主要部署在油水界面以上，注水井部署在油水界面以下，通過在油藏底部注水，形成人工底水，巨厚的油層為油水界面向上均勻推進、提高波及效率和采收率、實現(xiàn)水驅和重力驅替同時進行，初步油藏壓力監(jiān)測顯示油藏內(nèi)部具有一定的連續(xù)性，為人造底水驅動方式的可行性提供了依據(jù)?；诖死碚?，2007年在油水界面以下-2 110 m處欠平衡鉆注水井1-21時井涌油量最高超過了1 233 t/d，鉆井過程中平均日產(chǎn)油量為320 t，每米產(chǎn)油指數(shù)達到0.94 t，由于該層段產(chǎn)量高且不含水，最后該井以采油井完井，對超過1 370×104t的P3地質儲量［18］進行了升級（2 P），最新油水界面確定為-2 200m（SSTVD），油田2 P地質儲量提高了16%。

3.3.5 欠平衡鉆井與水平井相結合，提高油田開發(fā)效果 隨著水平井鉆井技術的成熟，近幾年來在低滲透油氣藏、稠油油藏、薄層油氣藏以及頁巖氣等領域得到了廣泛的應用。由于KHA油田花崗巖基底存在大量垂直斷層和高角度天然裂縫，水平井技術的應用，提高了裂縫鉆遇率和單井產(chǎn)量。油田開發(fā)表明，直井單井平均初產(chǎn)147 t，而水平井（水平段長度800）單井平均初產(chǎn)592 t，是直井的4.0倍；直井平均單井控制可采儲量32×104t，而水平井平均單井控制可采儲量119×104t，是直井的3.7倍。欠平衡鉆井與水平井相結合，大幅度地提高了KHA油田的開發(fā)效果。

4 結論

（1）針對KHA基底油藏地層硬度大、斷層和大量裂縫的存在地層漏失嚴重、花崗巖基底儲層井壁穩(wěn)定且地層容易被污染、油水界面不確定，需要及時獲取隨鉆油藏參數(shù)等特點，引入了欠平衡鉆井技術。

（2）通過在基底花崗巖裂縫性油藏中的實際應用，欠平衡鉆井提高了機械鉆速，降低了鉆井液漏失，降低了儲層污染，提高了單井產(chǎn)量和注入率，減少了井漏風險，節(jié)約了鉆井成本，及時獲取了油藏參數(shù)，為發(fā)現(xiàn)新儲層和增加儲量提供了重要信息。

（3）欠平衡鉆井與水平井相結合，大幅度地提高了基底花崗巖裂縫性油藏的開發(fā)效果。

（4）由于欠平衡鉆井是有控制地制造溢流，油氣可有控制地從井內(nèi)返出到地面，經(jīng)分離、處理后，可以作為鉆井過程中的副產(chǎn)品加以利用或出售，從而補償欠平衡作業(yè)的輔助費用。

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（修改稿收到日期 2013-12-19）

〔編輯 薛改珍〕

Application of horizontal unbalanced drilling in the development of fractured granite basement reservoir

HAN Hongbao1,Pascal Le Nen2,HAO Yang1,Philippe Souillard2
（1.Sinochem Petroleum Exploration &Production Co.Ltd.,Beijing100031,China;2.Total E&P Yemen,Dubai116538,Yemen）

The drilling technology is very important for the fractured granite basement reservoir to reduce the damage of formation and improve the production because of the large difference of lithology,physical property and other formation characteristics between granite and conventional reservoir.After the field application of the fractured granite basement reservoir in KHA Field of Yemen,the unbalanced drilling can prevent the formation damage caused by the solid phase invasion,improve the penetration rate,reduce the loss of drilling fluid and protect the hydrocarbon reservoir.It can reduce the risk of lost circulation,and save the drilling cost.The development of horizontal well can improve fracture drilling ratio,injection capacity of injection well and output of single production well.In addition,it helps to discover new effective reservoir,increase the reserve of oil field and provide important parameters for oilfield development,deployment,infilling and adjustment of wells,thus significantly improve the development effect of fractured granite basement reservoir.

Unbalanced drilling;granite;basement;fractured reservoir;horizontal well;enhanced oil recovery

韓洪寶，Pascal Le Nen，郝洋，等.欠平衡鉆井技術在裂縫性花崗巖油藏開發(fā)中的應用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（1）：33-36.

TE249

：A

1000-7393（2014）01-0033-04

10.13639/j.odpt.2014.01.009

韓洪寶，1979年生。2004年畢業(yè)于中國石油大學油氣田開發(fā)工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事國際合作及海外油氣資產(chǎn)項目管理工作，碩士研究生。電話：010-59568570。E-mail：hanhongbao@sinochem.com。