王　寧，高　東，文　斌，孫　?。?西安石油大學石油工程學院，陜西西安　70065；.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川　750006）

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致密油藏開發(fā)特征及開發(fā)技術(shù)分析

王寧1，高東2，文斌1，孫健1
（1.西安石油大學石油工程學院，陜西西安710065；2.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川750006）

摘要：對致密油藏的廣義與狹義概念，二者的適用范圍進行了闡述，對比常規(guī)油藏，分析了致密油藏的開發(fā)特征、產(chǎn)生原因及國內(nèi)致密油藏的開發(fā)技術(shù)。致密油藏具有明顯的開發(fā)特征：（1）初期油水同產(chǎn)，含水率穩(wěn)定，一段時間后含水率下降；（2）油井的動液面隨著時間的推移變化很快；（3）致密油藏衰竭式開發(fā)時，遞減呈“三段式”特征。水平井體積壓裂衰竭式開發(fā)遞減快，一次采收率低，常規(guī)注水開發(fā)不適用于致密油藏，注水吞吐、體積壓裂悶井、重復壓裂開發(fā)等是現(xiàn)階段提高致密油藏采收率的重要開發(fā)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：致密油藏；體積壓裂；開發(fā)特征；開發(fā)技術(shù)

近年來北美致密油產(chǎn)量快速增長，預計到2020年全美致密油產(chǎn)量將達到1.5×108t[1]。致密油的快速發(fā)展已使美國石油的對外依存度降低至40 %[2]，對世界原油供給的貢獻超過了10 %[3]，目前我國石油對外依存度超過60 %。致密油勘探開發(fā)起步較晚，但資源潛力巨大，全國累計地質(zhì)資源量達80億～100億噸[5]，致密油將是我國未來重要的能源接替資源。本文討論了致密油藏的概念，分析致密油藏開發(fā)特征及其產(chǎn)生的原因，介紹目前國內(nèi)致密油藏開發(fā)技術(shù)，以期為其他致密油區(qū)的開發(fā)提供參考。

1　致密油藏概念

對于致密油藏，其概念有廣義與狹義之分[6]。廣義致密油是指儲存在低孔、低滲的致密儲層中的石油資源，其開發(fā)方式需要使用與頁巖氣類似的水平井及體積壓裂技術(shù)；狹義致密油是指來自頁巖以外的低孔、低滲的致密儲層中的石油資源，其開采同樣需要水平井及體積壓裂技術(shù)。廣義致密油的概念包括頁巖儲層內(nèi)的石油資源，著重強調(diào)的是儲層的致密性。

目前國外多數(shù)機構(gòu)使用的致密油均為廣義致密油的概念，比如美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）所公布的Bakken、Eagle Ford和Barnett儲層的致密油地質(zhì)儲量，阿爾伯塔能源保護委員會（AERCB）所預測的致密油日產(chǎn)量，這些數(shù)據(jù)都包含頁巖儲層中的石油資源。

我國一些學者給出的致密油的定義為狹義致密油的概念，比如鄒才能將致密油定義為“致密油是致密儲層油的簡稱，是指覆壓基質(zhì)滲透率小于或等于0.1× 10-3μm2的砂巖、灰?guī)r等儲集油層[7]”；賈承造認為“致密油是指以吸附或游離狀態(tài)賦存于生油巖中，或與生油巖互層、緊臨的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲集巖中，未經(jīng)過大規(guī)模長距離運移的石油聚集[4]?！?/p>

2　致密油藏開發(fā)特征

致密油藏孔吼系統(tǒng)以納米級為主，微米級共存，儲層的滲流能力差。與常規(guī)油氣藏相比，致密油藏在衰竭式開采時呈現(xiàn)不同開發(fā)特征。

2.1開發(fā)特征

開發(fā)初期，往往油水同時產(chǎn)出，含水率相對穩(wěn)定，生產(chǎn)一定時間之后，含水率下降。在生產(chǎn)一段時間后，含水率均有不同程度的下降（見圖1、圖2）。

圖1　Cardium致密油藏生產(chǎn)1個月和36個月油井含水率變化[9]

圖2　西233致密油示范區(qū)油井初期及目前含水率[10]

這是由于致密油藏油水過渡帶和油氣過渡帶的范圍要比常規(guī)油藏寬[8]，在初期生產(chǎn)時，產(chǎn)出水來自于油水兩相區(qū)內(nèi)的自由水，在生產(chǎn)一個階段之后，伴隨著更多的自由水的產(chǎn)出，兩相區(qū)內(nèi)的可動水逐漸減少，因此含水率也將逐漸降到相對較低的水平（見圖3）。

圖3　常規(guī)油藏與致密油藏過渡區(qū)

2.2開發(fā)特征

油井的動液面隨著時間的推移變化很快。常規(guī)油藏，當井筒內(nèi)的液體被采出后，由于儲層允許流體通過的能力較強，因此流體會迅速補充，油井的動液面基本穩(wěn)定。致密油藏儲層，流體在儲層內(nèi)的流動能力較差，流體不能及時補充，因而動液面發(fā)生很大變化。因此，在開發(fā)過程中控制產(chǎn)量，保持井底流壓高于飽和壓力十分重要。長慶油田YP10井，初期產(chǎn)量很高，動液面下降迅速，使得地層原油脫氣，遞減快[10]（見圖4）。

圖4　致密油藏動液面變化示意圖

2.3開發(fā)特征

致密油藏衰竭式開發(fā)時，遞減呈“三段式”特征。油井經(jīng)過大規(guī)模體積壓裂之后，初期能夠保持高產(chǎn)。一段時間后，進入“快速遞減區(qū)”，該階段內(nèi)的產(chǎn)量快速下降，此后，遞減率隨之降低，進入“遞減過渡區(qū)”，該階段內(nèi)產(chǎn)量繼續(xù)遞減，但遞減速度明顯變小，最后進入第三階段“穩(wěn)定遞減區(qū)”，該區(qū)內(nèi)遞減率基本保持不變，產(chǎn)量較初期已大幅度降低，此后長時間維持低產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)狀態(tài)。美國的巴肯、巴內(nèi)特、加拿大巴肯致密油區(qū)，中石化勝利致密油區(qū)及長慶致密油區(qū)油井均表現(xiàn)為“三段式”開發(fā)特征[11]。一般的水平井進行水力壓裂衰竭式開發(fā)，通常的采收率只有5 %～10 %[12]（見圖5）。

圖5　致密油藏“三段式”遞減規(guī)律

3　開發(fā)技術(shù)分析

對于致密油藏，國內(nèi)外通常采用“水平井+體積壓裂”的基本方式進行開發(fā)。但在基本方式開發(fā)時，遞減快，一次采收率低，因此，有必要進行開發(fā)技術(shù)的探討，以提高最終的采收率。

3.1衰竭式開發(fā)

國外致密油開采較多使用衰竭式開發(fā)，不追求長期穩(wěn)產(chǎn)，前期大液量生產(chǎn)，以盡快收回投資，油井快速遞減，后期長期低產(chǎn)[13，14]。體積壓裂形成縫網(wǎng)，極大程度的改善了儲層的滲流能力，但隨著開采時間的延續(xù)，地層壓力將會快速下降，遞減快，累計產(chǎn)油量低，采出程度低。

3.2常規(guī)注水開發(fā)

鑒于衰竭式開發(fā)的不足，借鑒常規(guī)油藏注水開發(fā)，提出致密油藏注水開發(fā)。目前，國內(nèi)長慶油田安83區(qū)長7致密油進行了注水開發(fā)試驗發(fā)現(xiàn)，有效驅(qū)替系統(tǒng)難建立，常規(guī)注水開發(fā)水驅(qū)效果差。儲層在經(jīng)過大型體積壓裂之后，縫網(wǎng)十分發(fā)育，隨著入地液量的增多，注入水沿著裂縫快速推進，對于水平井來說，水淹風險高，不宜采用注水開發(fā)的方式[14]。

3.3注水吞吐開發(fā)

根據(jù)儲層的潤濕性，進行注水吞吐開發(fā)[15]。水注入后先充滿高孔裂縫等有利部位，關(guān)井憋壓，在毛細管力的作用下，水進入并將低滲孔道中的原油排到高滲孔道（人工壓裂縫），部分注入水留在低滲孔道內(nèi)，悶井一段時間，儲層中油水重新分布，隨后開井降壓，使注入水和被置換出的油一起開采出來。注水吞吐開發(fā)技術(shù)使得原油從基質(zhì)孔隙進入裂縫，利于開采，同時注水使地層壓力提高。對于異常低壓致密油藏，注水首先起到了提高地層能量的作用。目前吐哈油田、長慶油田在致密油區(qū)進行了相關(guān)注水吞吐試驗，取得一些認識[14-16]。

3.4大型體積壓裂不返排悶井開發(fā)

在體積壓裂的基礎(chǔ)上，擴大入地液量，增大壓裂規(guī)模，借鑒注水吞吐開發(fā)的原理，不進行壓裂液的返排，壓后悶井，一段時間后降壓開采。根據(jù)胡尖山油田試驗表明[14]，壓裂不返排悶井與同改造強度體積壓裂井相比有穩(wěn)產(chǎn)時間長，增油效果好的特點。因此可認為這種方式能有效補充地層能量，悶井使油水置換，有利于油井高效開采。

3.5重復壓裂開發(fā)

致密油藏在開采一段時間之后，地層能量降低，投產(chǎn)前壓裂形成的人工裂縫部分會由開啟狀態(tài)轉(zhuǎn)向閉合狀態(tài)，因此，在產(chǎn)量降低之后，可進行“重復式”壓裂改造[17]。在初次壓裂應力的影響下，重復式壓裂可以形成新的裂縫改造體系，提高動用程度，同時壓裂后也可補充地層能量，有效提高單井產(chǎn)量。

4　結(jié)論

我國致密油藏開發(fā)起步較晚，目前正處于試驗探索階段。致密油藏開發(fā)時，應充分認識致密油藏的地質(zhì)特征，正確對待開發(fā)過程中出現(xiàn)“初期高產(chǎn)，快速遞減，長期低產(chǎn)”特征現(xiàn)象，在衰竭式一次開發(fā)基礎(chǔ)上，探索科學的開發(fā)技術(shù)將會在一定程度上提高致密油藏的采收率。

參考文獻：

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復旦研發(fā)出長壽命脫硝催化劑

近日，復旦大學唐幸福教授帶領(lǐng)的環(huán)境催化課題組研發(fā)出一種新型脫硝催化劑，可以有效地控制PM2.5前體物NOx的排放。

據(jù)介紹，這種新型催化劑可以同時抗堿金屬和抗SO2，而傳統(tǒng)催化劑遭遇煙氣環(huán)境中的這兩種“毒物”會“中毒”失活，喪失作用。同時，新型催化劑比傳統(tǒng)催化劑壽命延長10倍以上，特別是在傳統(tǒng)催化劑無法發(fā)揮作用的燃煤工業(yè)鍋爐和特種鍋爐的NOx排放控制方面，也可以保持較高的活性，解決傳統(tǒng)催化劑壽命較短、需要經(jīng)常更換的問題。

脫硫脫硝是解決霧霾問題的重要方法，選擇性催化還原NOx的煙氣脫硝技術(shù)（SCR）以脫硝效率高而得到了廣泛應用，催化劑是該技術(shù)的核心。

（摘自中國化工信息2016年第3期）

油氣工程

Developement characteristic and technique analysis of tight oil reservoir

WANG Ning1，GAO Dong2，WEN Bin1，SUN Jian1
（1.College of Petroleum Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.Gas Production Plant 1 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yinchuan Ningxia 750006，China）

Abstract:The concept of broad and narrow tight oil reservoirs and the scope of the two are described,compared to conventional reservoir,the development characteristics and the causes of tight oil reservoir are analyzed,domestic tight reservoir development techniques are introduced.Tight oil reservoir development has obvious characteristics.（1）In the early stage, both the water and oil is produced,the water cut remain unchanged,after a period of time,it drops.（2）Fluid level changes rapidly over time.（3）When tight oil reservoir is developed by natural depletion, it shows "three-stage" feature.Horizontal well with volumetric fracturing production drops fastly,the first recovery rate is low,and the conventional waterflooding is not suitable for tight oil reservoir development.Cyclic water injection, volume of fracturing and closing in wells and repeated fracturing technique are important development techniques to improve the tight oil reserviors recovery at present.

Key words：tight oil；volumetric fraturing；development characteristic；development technique

*收稿日期：2016－01-08

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.03.004

中圖分類號：TE348

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）03-0015-04