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(shì)

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(dòng)用關(guān)鍵的壓裂改造更是成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文結(jié)合致密油層的特點(diǎn)，闡述了國(guó)內(nèi)外致密油壓裂改造的進(jìn)展與現(xiàn)狀，對(duì)致密油壓裂改造的發(fā)展趨勢(shì)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(shì)

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(shì)[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(chǔ)層特點(diǎn)

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(chǔ)層中，未經(jīng)過大規(guī)模長(zhǎng)距離運(yùn)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(zhǎng)，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(guó)能源供應(yīng)格局[2-3]。

我國(guó)致密油勘探開發(fā)起步相對(duì)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(gè)規(guī)模儲(chǔ)量區(qū)，多個(gè)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(tái)子油層為主，具有典型的非均質(zhì)特征，儲(chǔ)層巖性雜，以粉砂巖為主；鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段落實(shí)致密油甜點(diǎn)區(qū)面積較大，且形成首個(gè)超億噸級(jí)儲(chǔ)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(yè)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(qiáng)，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(chǔ)集空間包括裂縫和孔隙。儲(chǔ)層物性差，以中低孔-特低超低滲儲(chǔ)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(shí)具有高排驅(qū)壓力、低進(jìn)汞飽和度等特點(diǎn)。

2 致密油壓裂儲(chǔ)層改造進(jìn)展

致密儲(chǔ)層具備巖性致密、非均質(zhì)性強(qiáng)、層內(nèi)應(yīng)力差異大等特點(diǎn)，當(dāng)對(duì)多層進(jìn)行壓裂改造時(shí)，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(chǔ)層，改善其滲流通道和滲流能力，為地下流體流動(dòng)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(jí)數(shù)分段，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用廣泛。新疆、吉林、長(zhǎng)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(qiáng)，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(shí)單井工具成本下降了60%；長(zhǎng)慶油田采用水平井體積壓裂的同時(shí)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(yàn)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(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(píng)價(jià)方法及預(yù)測(cè)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(shí)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(jì)算模型，編制了甜點(diǎn)預(yù)測(cè)軟件，利用測(cè)井基礎(chǔ)資料可計(jì)算出儲(chǔ)層巖石的脆性指數(shù)和縫網(wǎng)指數(shù)，提高了軟件的實(shí)用性，為指導(dǎo)壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。同時(shí)，結(jié)合裂縫擴(kuò)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(jì)算模型，分析表明在初次改造形成裂縫對(duì)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(chǎng)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(jí)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(shì)及方向

致密油勘探開發(fā)是對(duì)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(shí)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(xiàng)配套工具及方法，不斷提高實(shí)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(cè)與壓后評(píng)價(jià)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(shí)，地質(zhì)研究與工程實(shí)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(yàn)區(qū)、采取專項(xiàng)資金模式，或通過風(fēng)險(xiǎn)合作、探索致密油勘探開發(fā)全生命周期機(jī)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(guó)致密油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、主要類型、基本特征及資源前景[J].石油學(xué)報(bào),2012,33(3):343-350.

[3]鄒才能,張國(guó)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.