李錦鋒，楊連如，張鳳博，曹丹丹，李 碩，梁 歡，薛 佺，薛佳奇，宋成平

(延長(zhǎng)油田股份有限公司下寺灣采油廠，陜西延安 716000)

繼頁(yè)巖氣之后，在世界石油工業(yè)界享有“黑金”美譽(yù)[1-2]的致密油已經(jīng)成為非常規(guī)油氣資源勘探開(kāi)發(fā)的新亮點(diǎn)。美國(guó)和加拿大是致密油開(kāi)發(fā)最成功的國(guó)家，在各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的研究中均取得了突破性進(jìn)展[3-5]。近年研究表明中國(guó)的致密油資源亦十分豐富，如松遼盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地及四川盆地等，均發(fā)現(xiàn)了地質(zhì)儲(chǔ)量可觀的致密油資源。因此中國(guó)的致密油具有廣闊的開(kāi)發(fā)前景。但是我國(guó)致密油的勘探開(kāi)發(fā)及其相關(guān)技術(shù)手段與美國(guó)和加拿大等致密油開(kāi)發(fā)較成功的地區(qū)相比仍處于相對(duì)較為落后的階段。近幾年國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者在致密油的研究中取得了一定的成果[6-11]。如賈承造等人[6]對(duì)我國(guó)致密油的主要類(lèi)型和致密油的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，并對(duì)我國(guó)致密油的開(kāi)發(fā)前景等均進(jìn)行了評(píng)估；鄒才能和姚涇利等人[7-9]對(duì)中國(guó)致密油的聚集類(lèi)型、致密油的特征及其生成機(jī)理等都進(jìn)行了一定的研究，并對(duì)開(kāi)發(fā)前景進(jìn)行了展望；任戰(zhàn)利、李文后和于波等人[10-11]則對(duì)致密油的成藏條件進(jìn)行了深入分析，在此基礎(chǔ)上又對(duì)其成藏主控因素等進(jìn)行了一定的分析研究；張文正、楊華、李劍鋒和李相博等人[12-17]則對(duì)致密油的生排烴特征及其機(jī)理等進(jìn)行了一定的分析和研究，并對(duì)各致密油藏的油源進(jìn)行了一定的分析；趙靖舟、王香增和楊華[18-19]等人對(duì)致密油的定義進(jìn)行了一定的探討，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行了重新定義。但在現(xiàn)有技術(shù)條件下對(duì)致密油有效儲(chǔ)層識(shí)別的研究則相對(duì)較少。

本次研究結(jié)合鄂爾多斯盆地近幾年對(duì)致密油的勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)[20]，對(duì)在現(xiàn)有技術(shù)條件下鄂爾多斯盆地南部探區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8段可開(kāi)采的有效儲(chǔ)層下限標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了重新厘定，并對(duì)其地質(zhì)“甜點(diǎn)”進(jìn)行了優(yōu)選，對(duì)今后南部探區(qū)延長(zhǎng)組下組合致密油的開(kāi)發(fā)具有一定的參考作用。

1 LLY區(qū)長(zhǎng)8致密油的開(kāi)發(fā)概況

下寺灣油田在構(gòu)造位置上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡帶西南部。2012年至今，下寺灣油田在三疊系延長(zhǎng)組下組合致密油的勘探中取得了突破性的進(jìn)展[21-25]，其中長(zhǎng)6和長(zhǎng)7均建立了一定規(guī)模的產(chǎn)能，長(zhǎng)8也在LLY區(qū)取得了一定突破(圖1)。在LLY區(qū)長(zhǎng)8致密油前期主要采用探井及叢式井相結(jié)合的方式開(kāi)采，但投產(chǎn)初期平均單井產(chǎn)液3.21 m3/d，產(chǎn)油0.21 m3/d，含水率93.4%，年遞減率近70%，整體開(kāi)發(fā)效果較差。隨著近幾年水平井及大規(guī)模體積壓裂改造工藝的成熟，LLY區(qū)長(zhǎng)8致密油采用了水平井加大規(guī)模體積壓裂后衰竭式開(kāi)發(fā)，水平井投產(chǎn)初期平均單井產(chǎn)油量達(dá)到8.2 m3/d，整體開(kāi)發(fā)效果較好，但隨之又有新的問(wèn)題暴露出來(lái)，即在部分區(qū)域出現(xiàn)了低液量或高含水低效井。

2 有效儲(chǔ)層的識(shí)別

2.1 決定產(chǎn)能的關(guān)鍵因素—有效儲(chǔ)層

由于致密砂巖油儲(chǔ)層致密，因此運(yùn)用常規(guī)技術(shù)手段無(wú)法開(kāi)采或開(kāi)采效果較差。在同一油氣富集區(qū)，在壓裂工藝相同的情況下，有效儲(chǔ)層的厚度、有效孔滲的大小和含油性等便是影響水平井產(chǎn)能的主要因素。根據(jù)研究區(qū)探井巖心和測(cè)井相分析，認(rèn)為下寺灣油田延長(zhǎng)組下組合長(zhǎng)8段是湖泊擴(kuò)張期的沉積產(chǎn)物，為陸相三角洲和湖相沉積，其中以三角洲沉積為主，湖相沉積次之[21-25]。LLY區(qū)受東北部物源的影響，以三角洲前緣水下分流河道和分流間灣沉積微相為主，其中水下分流河道是主要的油氣富集區(qū)。但整體來(lái)說(shuō)，LLY區(qū)長(zhǎng)8期水下分流河道微相沉積規(guī)模較小，河道較窄。從橫向上看，砂層變化大，砂體發(fā)育不穩(wěn)定且時(shí)有尖滅，且主河道兩翼擺動(dòng)幅度較大(圖2)，致使水平井無(wú)法鉆遇有效儲(chǔ)層，從而影響水平井的單井產(chǎn)量。從縱向上看，長(zhǎng)8期雖有多套油層發(fā)育，但其夾層較多且單油層分布不穩(wěn)定，油層準(zhǔn)連續(xù)發(fā)育，給水平井井位的部署帶來(lái)了不確定性。當(dāng)水平井軌跡鉆至砂體尖滅鉆遇泥巖時(shí)，會(huì)影響整體油層的鉆遇率，且如果泥質(zhì)夾層厚度較大時(shí)采用大規(guī)模體積壓裂也不能有效地溝通上下儲(chǔ)層，從而影響水平井的產(chǎn)量。

圖1 下寺灣油田烴源巖及過(guò)剩壓力差疊合圖Fig.1 The source rock and superimposed map of excess pressure in Xiasiwan oilfield

圖2 LLY區(qū)長(zhǎng)82砂體展布Fig.2 The distribution of Chang-82 sandbody in LLY

2.2 巖心特征

對(duì)LLY區(qū)LP187、LP184和LP127等井進(jìn)行巖心觀察及薄片鏡下鑒定分析發(fā)現(xiàn)，LLY區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層以灰色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖為主，粉—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖及中—細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖次之，屬致密砂巖儲(chǔ)集層[22]，具有礦物成熟度低、結(jié)構(gòu)成熟度低、成巖作用強(qiáng)烈等特征[22]。從巖心上看，長(zhǎng)8 致密油有效儲(chǔ)層以灰色塊狀或交錯(cuò)層理油跡細(xì)砂巖、灰褐色塊狀油斑細(xì)砂巖為主；而細(xì)紋水平層理、波狀層理的淺灰色熒光級(jí)以下的細(xì)砂巖薄層則多數(shù)為無(wú)效儲(chǔ)層。研究區(qū)取心井巖心顯示，長(zhǎng)8 含油性變化大，如LP184巖心含油性較好，其對(duì)應(yīng)電阻率為41 Ω·m；而LP123巖心含油性較差，其對(duì)應(yīng)電阻率只有24 Ω·m。因此可以根據(jù)巖心觀察的層理結(jié)構(gòu)及顏色等確定其是否為有效儲(chǔ)層。

2.3 電性特征

致密油儲(chǔ)層中鉆遇高含水層是水平井低產(chǎn)的一個(gè)重要原因。根據(jù)研究區(qū)近幾年對(duì)延長(zhǎng)組下組合致密油的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為延長(zhǎng)組下組合致密油準(zhǔn)連續(xù)成藏[26-28]，儲(chǔ)層含油性主要受沉積作用和物性控制，在沉積主河道或主水道區(qū)且儲(chǔ)層物性好的區(qū)域出油，非主河道或主水道且物性較差的區(qū)域出油較差。在準(zhǔn)連續(xù)成藏理論的指導(dǎo)下，LLY區(qū)采用探井和水平井相結(jié)合的方式開(kāi)發(fā)，但在投產(chǎn)后出現(xiàn)部分高含水低效井。與高產(chǎn)區(qū)相比其沉積環(huán)境、砂體厚度及儲(chǔ)層物性等差異不大，但其含油性差異較大，高含水低效區(qū)在電性特征中主要表現(xiàn)為低電阻率，由此認(rèn)識(shí)到致密油在準(zhǔn)連續(xù)成藏背景下，在部分區(qū)域存在高含水區(qū)帶。根據(jù)LLY區(qū)探井及水平井資料統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)層電阻率與其產(chǎn)量具有較強(qiáng)的相關(guān)性，電阻率越高，其產(chǎn)量越高；當(dāng)電阻率小于32.0 Ω·m時(shí)，其產(chǎn)油量小于2.5 m3/d，但其含水率則高達(dá)90%，為高含水低效井。本次研究為了避免了高含水水平井的出現(xiàn)，特將電阻率下限從原來(lái)的29.0 Ω·m提高到32.0 Ω·m。

2.4 物性特征

LLY區(qū)11口取心井巖心分析孔隙度分布范圍為6.1%～15.6%，平均為8.4%，大多數(shù)樣品在8.0%～10.0%之間，占總數(shù)的70.4%；滲透率分布范圍在0.03～1.27 mD，平均為0.21 mD，滲透率主要分布在0.10～0.51 mD之間，占總孔隙的83.6%。

根據(jù)研究區(qū)取心井巖心錄井、常規(guī)錄井及試油試采資料，當(dāng)儲(chǔ)層滲透率下限值取0.05 mD時(shí)，錄井顯示為油跡級(jí)以上，儲(chǔ)層仍有一定的產(chǎn)油能力。根據(jù)巖心含油產(chǎn)狀統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)層滲透率大于0.05 mD、孔隙度大于6.5%時(shí)，含油級(jí)別一般在油跡級(jí)以上，試油可獲油流。由此在LLY區(qū)長(zhǎng)8致密油開(kāi)發(fā)的前期將儲(chǔ)層物性下限定為滲透率大于等于0.05 mD，孔隙度大于等于6.5%。

但以此為標(biāo)準(zhǔn)，水平井在投產(chǎn)后部分區(qū)域出現(xiàn)了低液量低效井。當(dāng)孔隙度小于8.5%、滲透率小于0.15 mD時(shí)，穩(wěn)產(chǎn)后其液量小于10 m3/d，為低液量低效井。因此本次研究將有效儲(chǔ)層滲透率下限從原來(lái)的0.05 mD提高到0.15 mD，孔隙度下限從原來(lái)的6.5%提高到8.5%，從而避免了低液量低效井的出現(xiàn)。

2.5 含油性特征

含油性評(píng)價(jià)是致密油儲(chǔ)層評(píng)價(jià)最重要的要素之一。下寺灣油田L(fēng)LY區(qū)長(zhǎng)8段為三角洲前緣沉積，位于生烴中心地帶，但由于其準(zhǔn)連續(xù)成藏，因此砂體在橫向上和縱向上連片性較差。平面上儲(chǔ)層含油性變化較大，部分區(qū)域出現(xiàn)高含水現(xiàn)象，投產(chǎn)后其含水率高達(dá)80%以上，地質(zhì)“甜點(diǎn)”優(yōu)選風(fēng)險(xiǎn)增加。研究區(qū)的高含水井與正常井相比，砂體厚度和孔滲參數(shù)相差不大，但其電阻率主要分布在15～29 Ω·m之間，含油飽和度在10%～25%之間，比正常區(qū)塊低，投產(chǎn)后平均含水率達(dá)85%以上。因此本次研究將LLY區(qū)長(zhǎng)8含油飽和度下限從原來(lái)的25%提高到30%。

2.6 綜合錄井特征

長(zhǎng)8致密儲(chǔ)層緊鄰生油巖，頂部為長(zhǎng)7烴源巖，厚度為30～50 m[21]；長(zhǎng)8中部發(fā)育厚度為6～15 m的烴源巖；底部為長(zhǎng)9頂部烴源巖，厚度為15～25 m[22-25]。研究區(qū)長(zhǎng)8油藏為典型的近油源致密砂巖油藏，儲(chǔ)層具有烴源巖條件好、源儲(chǔ)配置好但儲(chǔ)層整體物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)且油質(zhì)輕等特點(diǎn)。油氣錄井顯示直照消光，肉眼不易落實(shí)其含油性，因此在LLY區(qū)前期鉆井過(guò)程中采用了綜合氣測(cè)錄井和巖屑錄井相結(jié)合的技術(shù)，避免了錄井中漏失油層事件的發(fā)生。在氣測(cè)錄井中，參考鉆井液密度、黏度和鉆時(shí)對(duì)氣測(cè)全烴值的共同影響，將氣測(cè)全烴值5倍于基值以上的層定義為明顯異常層，可能鉆遇油層，結(jié)合巖屑錄井中系列對(duì)比情況確定其含油性。氣測(cè)錄井中在鉆時(shí)、鉆井液密度和黏度一定的情況下，其全烴含量越高，含油性越好；當(dāng)氣測(cè)全烴值相同時(shí)，其輕烴組分(主要為甲烷和乙烷)越高，儲(chǔ)層含油性越好。反之，在鉆時(shí)、鉆井液密度和黏度一定的情況下，其全烴含量越低，儲(chǔ)層含油性越差；當(dāng)全烴值相同時(shí)，其輕烴組分越低，儲(chǔ)層含油性越差。在水平井鉆井過(guò)程中需綜合分析鉆井液密度、黏度和鉆時(shí)對(duì)全烴值的影響，根據(jù)全烴值的變化及組分中輕烴含量的變化，及時(shí)調(diào)整軌跡，確保其鉆遇有效儲(chǔ)層，提高油層鉆遇率。

2.7 油層有效厚度

鄂爾多斯盆地近幾年致密油的開(kāi)發(fā)主要采用水平井加大規(guī)模體積壓裂衰竭式開(kāi)發(fā)，油層有效厚度越大，其單井控制儲(chǔ)量越大，累積產(chǎn)量越高。LLY區(qū)目前已投產(chǎn)長(zhǎng)8水平井20余口，水平段長(zhǎng)度為700～900 m，其產(chǎn)油量與單砂體的油層有效厚度存在明顯相關(guān)性，油層有效厚度越大，累產(chǎn)油越多(圖3)，因此為提高開(kāi)發(fā)效益，儲(chǔ)層需具備一定的油層有效厚度。

圖3 長(zhǎng)8初月累產(chǎn)液、累產(chǎn)油與有效厚度的關(guān)系Fig.3 The relationship between liquid, oil production and effective thickness of Chang-8

研究區(qū)LP19井設(shè)計(jì)參考井 A 目的層油層厚度約5.0 m，參考井B目的層油層厚度為3.0 m，水平段長(zhǎng)935.0 m，采用水力噴砂射孔加環(huán)空加砂體積壓裂，排量為8.0 m3/min，射孔9段，入地液為3 964 m3，砂量為550 m3，初期產(chǎn)油量為5.1 m3/d，含水為84.8%，初周月累產(chǎn)油為57.9 m3，整體開(kāi)發(fā)效果較差。QP3井設(shè)計(jì)參考井A目的層油層厚度約8.0 m，參考井B目的層油層厚度為6.0 m，水平段長(zhǎng)990.0 m， 采用水力噴砂射孔加環(huán)空加砂體積壓裂，排量為8.0 m3/min，射孔10段，入地液為3 925.0 m3，砂量為530 m3，初期產(chǎn)油量為47.0 m3/d，含水為35.6%，初周月累產(chǎn)油為257.6 m3，開(kāi)發(fā)效果好。

LP19和QP3在水平段長(zhǎng)度、壓裂方式及壓裂規(guī)模相近的情況下，由于其鉆遇油層的有效厚度不同，導(dǎo)致二者產(chǎn)量存在很大的差異。為了進(jìn)一步提高其油層鉆遇率及單井可控儲(chǔ)量，避免低效井的出現(xiàn)，本次研究根據(jù)目前對(duì)延長(zhǎng)組下組合致密油的開(kāi)發(fā)實(shí)踐并結(jié)合研究區(qū)已投產(chǎn)井產(chǎn)量及鉆遇油層厚度情況，將砂體油層的有效厚度下限確定為5.0 m。

3 致密油地質(zhì)“甜點(diǎn)”優(yōu)選

3.1 地質(zhì)“甜點(diǎn)”的優(yōu)選方法

LLY區(qū)長(zhǎng)8致密油目前主要采用探井和700～900 m長(zhǎng)水平段水平井相結(jié)合的大規(guī)模體積壓裂后衰竭式開(kāi)采，部署區(qū)內(nèi)可參考井較少，這對(duì)水平井“甜點(diǎn)”的優(yōu)選增加了不確定性。地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)的優(yōu)選難度增加，需要從烴源巖、沉積微相和過(guò)剩壓力等方面預(yù)測(cè)有利區(qū)，然后用儲(chǔ)層巖性、電性、含油性、物性、油層有效厚度及綜合錄井等重新厘定的下限標(biāo)準(zhǔn)來(lái)優(yōu)選地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)，并參考鄰井已投產(chǎn)井的開(kāi)發(fā)效果，避免低效區(qū)。

LLY區(qū)長(zhǎng)8致密油水平井“甜點(diǎn)”區(qū)的篩選方法：①根據(jù)研究區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖的分布、優(yōu)越的沉積微相之下優(yōu)良的儲(chǔ)層及較高的過(guò)剩壓力差致密油三大控制因素[10-11,24-25]為優(yōu)選原則對(duì)其有利區(qū)域進(jìn)行優(yōu)選。LLY區(qū)有利儲(chǔ)層為三角洲前緣水下分流河道砂體，但其主河道規(guī)模相對(duì)較小，砂體準(zhǔn)連續(xù)沉積。本次研究將砂體連通性較好的主河道與烴源巖厚度等值線圖和過(guò)剩壓力等值線圖疊合，三者疊合較好的區(qū)域作為其有利區(qū)帶。②在確定了其有利區(qū)帶的基礎(chǔ)上，再根據(jù)重新厘定的有效儲(chǔ)層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)(表1)對(duì)其地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)進(jìn)行優(yōu)選。LLY區(qū)長(zhǎng)8要求巖心分析孔隙度大于等于8.5%，滲透率大于等于0.15 mD，對(duì)應(yīng)的聲波時(shí)差大于等于222 μs/m，單砂體油層有效厚度大于等于5.0 m，含油飽和度大于等于30%，錄井顯示油跡及以上，全烴氣測(cè)達(dá)到基值的5倍以上，測(cè)井反映電阻率大于等于32 Ω·m，達(dá)到以上標(biāo)準(zhǔn)的可作為產(chǎn)能建設(shè)部署的地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)。③對(duì)于達(dá)不到要求的儲(chǔ)層或區(qū)域堅(jiān)決緩鉆緩壓，減少低效井的出現(xiàn)，提高產(chǎn)建效益。

表1 “甜點(diǎn)”區(qū)各參數(shù)下限標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The criteria for lower limits of parameters in “sweet point” area

3.2 LLY區(qū)地質(zhì)“甜點(diǎn)”的優(yōu)選

根據(jù)上述地質(zhì)“甜點(diǎn)”各參數(shù)下限優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)，在LLY區(qū)長(zhǎng)8致密油共優(yōu)選出10個(gè)“甜點(diǎn)”區(qū)，分別為L(zhǎng)P180井區(qū)、LP187井區(qū) 、LP176井區(qū)、LP164井區(qū)、X100井區(qū)、X32井區(qū)、X105井區(qū)、X112井區(qū)、QT4井區(qū)和QT19井區(qū)(圖2)。這10個(gè)“甜點(diǎn)”區(qū)可作為研究區(qū)下一步水平井部署的重點(diǎn)區(qū)。

4 結(jié)論

(1)根據(jù)研究區(qū)長(zhǎng)8致密油的開(kāi)發(fā)實(shí)踐，形成了以?xún)?yōu)質(zhì)烴源巖、優(yōu)越的沉積微相和較高的過(guò)剩壓力差三大致密油成藏主控因素優(yōu)選區(qū)帶，以?xún)?chǔ)層物性、單砂體油層有效厚度優(yōu)選區(qū)塊，以其含油性(參考綜合氣測(cè)錄井)確定井位的致密油地質(zhì)“甜點(diǎn)”優(yōu)選方法。

(2)在準(zhǔn)連續(xù)成藏的背景下，局部存在低液量或高含水低效區(qū)。重新厘定了地質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)各參數(shù)下限標(biāo)準(zhǔn)：巖心分析滲透率需大于等于0.15 mD，孔隙度大于等于8.5%，聲波時(shí)差大于等于222.0 μs/m，單砂體油層有效厚度大于等于5.0 m，含油飽和度大于等于30%，測(cè)井反映電阻率大于等于32.0 Ω·m，錄井需細(xì)砂巖油跡級(jí)以上，全烴氣測(cè)值達(dá)到基值的5.0倍以上。

(3)水平井單井產(chǎn)量的決定因素主要有單砂體油層的有效厚度、有效孔滲的大小、含油性及油層鉆遇率等，單砂體油層有效厚度越大、有效孔滲越大及含油性越好、油層鉆遇率越高，其單井產(chǎn)量越高。