周立宏，趙賢正，柴公權(quán)，姜文亞，蒲秀剛，王曉東，韓文中，官全勝，馮建園，劉學(xué)偉

（中國(guó)石油大港油田公司，天津 300280）

0 引言

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的大規(guī)?？碧介_發(fā)，常規(guī)油氣勘探程度越來(lái)越高，勘探難度越來(lái)越大，尋求非常規(guī)油氣領(lǐng)域的突破是實(shí)現(xiàn)資源有序接替的重要手段[1-2]。美國(guó)經(jīng)過(guò)數(shù)十年的技術(shù)探索，在21世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)了海相頁(yè)巖油革命，改變了世界能源版圖[3]。據(jù)世界能源署預(yù)測(cè)，中國(guó)頁(yè)巖油可采資源量高達(dá)45×108t，僅次于美國(guó)和俄羅斯，居世界第3位，勘探潛力巨大[4-5]。但中國(guó)頁(yè)巖油以陸相為主，與國(guó)外海相頁(yè)巖油相比，陸相古湖盆面積小，受氣候條件影響大，地層沉積相變化快，非均質(zhì)性更強(qiáng)，頁(yè)巖油富集條件要求更高，富集規(guī)律更復(fù)雜。

近年來(lái)，以準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組為代表的厚層型（砂地比大于 48%，單砂體厚度大于10 m）和互層型（砂地比30%～48%，單砂體厚度6～10 m）頁(yè)巖油已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā)，但純頁(yè)巖型頁(yè)巖油（砂地比小于 10%，單砂體厚度小于 2 m）尚未取得工業(yè)突破。渤海灣盆地滄東凹陷超過(guò) 100口井鉆遇古近系孔店組二段（Ek2）頁(yè)巖，選擇其中顯示較好的層段試油獲得日產(chǎn)油5～30 t，但試采產(chǎn)量遞減快，累計(jì)產(chǎn)油僅為數(shù)百噸。因此，提高純頁(yè)巖油井單井產(chǎn)量、降低開發(fā)成本是目前急需解決的問(wèn)題[6-7]。

2018年通過(guò)陸相頁(yè)巖油甜點(diǎn)識(shí)別方法、精準(zhǔn)鉆探軌跡設(shè)計(jì)、低成本壓裂改造 3個(gè)勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，滄東凹陷孔二段先導(dǎo)試驗(yàn)井（GD1701H井、GD1702H井）獲得工業(yè)油流；2019年新完鉆 26口水平井，甜點(diǎn)鉆遇率均達(dá)到100%，其中5口已投產(chǎn)水平井獲得穩(wěn)定產(chǎn)量，日產(chǎn)油穩(wěn)定在80 t以上，實(shí)現(xiàn)了純頁(yè)巖型陸相頁(yè)巖油勘探開發(fā)的重大突破[8-9]，可為中等成熟度純頁(yè)巖型頁(yè)巖油效益勘探開發(fā)提供技術(shù)借鑒。本文以系統(tǒng)取心井精細(xì)巖心描述和分析聯(lián)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展陸相頁(yè)巖油富集規(guī)律研究，探索陸相頁(yè)巖油效益勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，并進(jìn)行工程實(shí)踐。

1 研究區(qū)基本地質(zhì)特征

滄東凹陷位于渤海灣盆地腹部的黃驊坳陷南部，勘探面積1 700 km2，孔二段烴源巖是已發(fā)現(xiàn)油氣藏的主要貢獻(xiàn)者?？锥纬练e時(shí)期，湖盆整體處于穩(wěn)定沉降階段（見(jiàn)圖1），平面上呈現(xiàn)出環(huán)帶狀沉積特征[9-10]。外環(huán)帶（A區(qū)）為三角洲前緣粗粒相帶，發(fā)育構(gòu)造-巖性油氣藏；中環(huán)帶（B區(qū)）為三角洲前緣遠(yuǎn)端—前三角洲形成的粗粒與細(xì)粒間互帶，發(fā)育致密砂巖和白云巖類油氣藏；內(nèi)環(huán)帶（C區(qū)）為前三角洲遠(yuǎn)端—半深湖區(qū)的細(xì)粒相帶，發(fā)育厚層泥頁(yè)巖，是頁(yè)巖油勘探的有利區(qū)帶。孔二段巖性主要為灰黑色—黑色泥頁(yè)巖，含有少量淺灰色粉細(xì)砂巖，地層厚度400～600 m。薄片觀察發(fā)現(xiàn)塊狀泥巖部分具有隱形微米級(jí)頁(yè)理（紋理）結(jié)構(gòu)，頁(yè)理不發(fā)育的泥巖主要為均質(zhì)塊狀結(jié)構(gòu)、熒光顯示較差，頁(yè)理發(fā)育的頁(yè)巖主要為紋層結(jié)構(gòu)、熒光順層顯示明顯[11]。

圖1 滄東凹陷孔二段沉積體系圖

孔二段頁(yè)巖整體具有厚度大、生烴母質(zhì)類型好、有機(jī)質(zhì)豐度高、轉(zhuǎn)化率大的特點(diǎn)。有機(jī)質(zhì)豐度一般都在 2.00%以上，平均為 3.61%，最高可達(dá) 11.92%；生烴潛力平均為22.18 mg/g，最高為73.00 mg/g；采用陸相烴源巖地球化學(xué)評(píng)價(jià)方法（SYT 5735—1995）[12]，根據(jù)熱解資料將孔二段有機(jī)質(zhì)劃分為 3大類型（其中第Ⅱ類細(xì)分為 2個(gè)亞類），孔二段有機(jī)質(zhì)以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，占78%，Ⅱ2型和Ⅲ型較少。常規(guī)測(cè)試孔二段細(xì)粒沉積巖孔隙度為 2%～5%，微區(qū)形貌分析技術(shù)揭示頁(yè)巖段密集發(fā)育納米級(jí)晶間孔、有機(jī)質(zhì)孔和微裂縫，孔喉直徑一般為450～1 500 nm，直徑大于油分子的喉道超過(guò) 80%，有利于油分子運(yùn)移[13]，滄東孔二段頁(yè)巖具備形成頁(yè)巖油的基本地質(zhì)條件。

2 甜點(diǎn)識(shí)別與定量評(píng)價(jià)技術(shù)

在滄東凹陷以往勘探中，鉆遇孔二段頁(yè)巖層系的探井超過(guò) 100口，油氣顯示活躍，氣測(cè)值高。試油結(jié)果顯示，其中10余口井獲得油流，但試采效果較差，穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間短（10～30 d），難以商業(yè)開發(fā)。主要原因?yàn)榭锥螢榈湫偷捻?yè)巖發(fā)育段，有機(jī)質(zhì)豐度高，鉆探過(guò)程中均有較好的顯示，但鏡下鑒定顯示儲(chǔ)集層非均質(zhì)性很強(qiáng)，而甜點(diǎn)區(qū)發(fā)育機(jī)理不清，目前缺少評(píng)價(jià)優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū)的理論指導(dǎo)水平井部署，難以實(shí)現(xiàn)單井提產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。

2.1 頁(yè)巖巖性識(shí)別與組構(gòu)模式劃分

鉆探揭示孔二段中—內(nèi)環(huán)帶為一套灰色和灰黑色細(xì)粒泥頁(yè)巖，通過(guò)密集取樣進(jìn)行全巖樣X(jué)-衍射定量分析，發(fā)現(xiàn)孔二段頁(yè)巖由陸源碎屑、碳酸鹽、黏土及其他礦物組成，其中長(zhǎng)英質(zhì)礦物含量17.0%～48.0%，平均38.6%，碳酸鹽礦物含量10.0%～58.0%，平均32.6%，黏土含量一般小于30.0%，平均16.4%，局部方沸石層狀富集，平均含量可達(dá)10.0%以上。

雖然細(xì)粒沉積巖成分比較復(fù)雜，但是其每類巖性內(nèi)礦物成分與對(duì)應(yīng)的聲波、密度測(cè)井資料具有很好的相關(guān)性[13]。長(zhǎng)英質(zhì)等礦物具有低密度、高聲波的響應(yīng)特征；碳酸鹽礦物則具有高密度、低聲波的響應(yīng)特征，因此可以利用聲波、密度距離定量計(jì)算細(xì)粒沉積巖中長(zhǎng)英礦物（石英、長(zhǎng)石）和碳酸鹽的組分含量：

進(jìn)而可通過(guò)擬合公式分別計(jì)算長(zhǎng)英質(zhì)、碳酸鹽礦物含量[11]：

利用計(jì)算出的長(zhǎng)英質(zhì)、碳酸鹽等礦物含量可以實(shí)現(xiàn)細(xì)粒相區(qū)巖性定量識(shí)別和脆性評(píng)價(jià)（見(jiàn)圖2）。另外，聲波、密度交會(huì)形成的頻率結(jié)構(gòu)與紋層發(fā)育程度存在明顯正相關(guān)，可根據(jù)厚度差異劃分出厚層狀、薄層狀和互層狀等結(jié)構(gòu)類型。厚層狀結(jié)構(gòu)紋層欠發(fā)育，互層狀結(jié)構(gòu)紋層非常發(fā)育，可稱為紋層狀。據(jù)此孔二段頁(yè)巖層系可劃分為4種組構(gòu)模式，即紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)組構(gòu)、紋層狀混合質(zhì)組構(gòu)、薄層狀灰云質(zhì)組構(gòu)和厚層狀灰云質(zhì)組構(gòu)。

2.2 陸相頁(yè)巖超越效應(yīng)與頁(yè)巖油富集機(jī)理

陸相頁(yè)巖油是陸相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層系中賦存的液態(tài)石油烴和多類有機(jī)物的統(tǒng)稱，包括地下已經(jīng)形成的石油烴、各類瀝青物和尚未熱降解轉(zhuǎn)化的固體有機(jī)質(zhì)[5]。目前勘探的主體依然是已經(jīng)生成、但尚未排出的那部分頁(yè)巖油。從油氣的生成和排烴過(guò)程來(lái)看，頁(yè)巖進(jìn)入生油門限后，所生成的油氣首先需要滿足干酪根自身的吸附，隨著演化程度的增大，生排烴量逐漸增大，進(jìn)入高成熟階段，液態(tài)烴逐漸減少直至消失。由此可以看出，烴源巖生烴后未排出的液態(tài)烴包括兩個(gè)部分，一部分是干酪根吸附的滯留油，另一部分為有機(jī)質(zhì)周圍礦物顆粒間殘留的游離油，后者為可動(dòng)烴類，對(duì)頁(yè)巖油氣勘探最有意義。也就是說(shuō)，滯留烴量超過(guò)最大吸附量才能形成超越效應(yīng)，決定頁(yè)巖油的富集程度[5]。

圖2 滄東凹陷孔二段頁(yè)巖層系組構(gòu)劃分

頁(yè)巖的超越效應(yīng)可以用熱解生烴潛力與有機(jī)質(zhì)豐度的比值（OSI）進(jìn)行近似表征。純頁(yè)巖中熱解生烴潛力主要反映單位巖石中已經(jīng)生成的殘留烴量，當(dāng)OSI>100時(shí)可以認(rèn)為具有超越效應(yīng)。為了研究不同組構(gòu)頁(yè)巖超越效應(yīng)的大小，分別對(duì) 4種組構(gòu)頁(yè)巖的超越效應(yīng)與含油性進(jìn)行了定量測(cè)試與計(jì)算（見(jiàn)表 1）。結(jié)果表明，紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)、混合質(zhì)頁(yè)巖組構(gòu)相最為有利，OSI平均值大于等于40，其中紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖中OSI值大于100的比例為66%，紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖OSI值大于100的比例為47%，超越效應(yīng)最為明顯，熒光薄片顯示含油性好，頁(yè)巖油最為富集（見(jiàn)圖3）；薄層狀灰云質(zhì)組構(gòu)頁(yè)巖和厚層狀灰云質(zhì)組構(gòu)頁(yè)巖OSI值一般不超過(guò)100，難以形成超越效應(yīng)，因此含油性整體較差，只有零星的熒光顯示。

表1 不同組構(gòu)相頁(yè)巖超越效應(yīng)對(duì)比表

圖3 滄東凹陷孔二段4種組構(gòu)頁(yè)巖熒光薄片

2.3 陸相頁(yè)巖油甜點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)方法

頁(yè)巖油甜點(diǎn)是地質(zhì)甜點(diǎn)和工程甜點(diǎn)的綜合反映，可以通過(guò)聲波與密度曲線交會(huì)頻率（表征巖石組構(gòu)）、TOC（表征生烴能力）、OSI（表征超越效應(yīng)）、脆性礦物含量（表征工程脆性）、孔隙度（表征儲(chǔ)集性能）、Ro（表征頁(yè)巖熱成熟度）6項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。根據(jù)鉆探過(guò)程中油氣顯示情況和試采產(chǎn)量的高低，可以確定不同類型甜點(diǎn)參數(shù)的分布范圍（見(jiàn)表2）。

表2 滄東凹陷孔二段頁(yè)巖油綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

因 6項(xiàng)單因素相互之間存在一定相關(guān)性，不同類型甜點(diǎn)的相關(guān)參數(shù)會(huì)存在一定的交叉，因此進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)時(shí)需要考慮各個(gè)參數(shù)所占的權(quán)重，同時(shí)綜合考慮表2中各影響因素，建立甜點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)：

當(dāng)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)值大于 1.6時(shí)為Ⅰ類甜點(diǎn)；為1.2～1.6時(shí)為Ⅱ類甜點(diǎn)；小于1.2時(shí)為Ⅲ類甜點(diǎn)。利用（4）式和該評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)孔二段劃分出的 21個(gè)小層進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，結(jié)果表明紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)頁(yè)巖和紋層狀混合質(zhì)頁(yè)巖組構(gòu)模式最為有利，主要為Ⅰ類甜點(diǎn)；薄層狀灰云質(zhì)頁(yè)巖組構(gòu)模式次之，多數(shù)為Ⅱ類甜點(diǎn)；厚層灰云質(zhì)頁(yè)巖組構(gòu)模式較差，可以作為潛在的頁(yè)巖油勘探目標(biāo)。

3 水平井精準(zhǔn)鉆探技術(shù)

頁(yè)巖具有低孔低滲特征，直井開發(fā)無(wú)法獲得穩(wěn)定的工業(yè)產(chǎn)量，只有通過(guò)水平井精準(zhǔn)鉆遇甜點(diǎn)并進(jìn)行壓裂改造才能獲得產(chǎn)能突破[14-15]。陸相斷陷盆地構(gòu)造復(fù)雜，縱向上確定的頁(yè)巖甜點(diǎn)段橫向變化大，僅依靠地球物理預(yù)測(cè)難以滿足精準(zhǔn)鉆探的需求，需要建立頁(yè)巖油水平井軌跡設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)跟蹤調(diào)整方法，在實(shí)施過(guò)程中及時(shí)調(diào)整并優(yōu)化井眼軌跡，確保甜點(diǎn)層被水平段準(zhǔn)確鉆遇。

3.1 水平井精準(zhǔn)軌跡設(shè)計(jì)方法

從平面上看，水平井軌跡盡量選擇地層產(chǎn)狀平直、撓曲構(gòu)造少的方向，利于沿層追蹤鉆進(jìn)，同時(shí)需要避開斷層，入窗點(diǎn)離斷層距離最好大于150 m，防止壓裂過(guò)程中沿?cái)鄬勇┦箟?，影響壓裂效果。工程?jīng)驗(yàn)表明水平井軌跡與地層主應(yīng)力方向垂直時(shí)壓裂效果最好，故水平井軌跡與最大主應(yīng)力盡可能垂直或者夾角不小于35°。受研究區(qū)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造影響，水平段長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，綜合考慮不穿斷層、靶前距和軌跡夾角等因素，大部分地區(qū)水平段長(zhǎng)度取600～1 000 m為宜。孔二段頁(yè)巖厚度約400 m，甜點(diǎn)厚度一般10～40 m，地震剖面上具有 2套強(qiáng)反射軸，甜點(diǎn)層分布無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別，水平井軌跡設(shè)計(jì)優(yōu)化難度大。

官東地區(qū) G1608井區(qū) C1甜點(diǎn)層厚度相對(duì)大（70～80 m）、游離烴含量高、試油產(chǎn)量高、氣測(cè)異常明顯、橫向分布穩(wěn)定，故選擇該區(qū)論述甜點(diǎn)層軌跡精準(zhǔn)設(shè)計(jì)步驟。直井 G1608井鉆遇的 C1甜點(diǎn)層可以精細(xì)劃分為4個(gè)小層（見(jiàn)圖4），單層厚度一般為10～25 m，其中②號(hào)、③號(hào)2個(gè)小層綜合評(píng)價(jià)指數(shù)大于2.4，含油性好，水平段應(yīng)盡可能鉆遇。從測(cè)井曲線形態(tài)上來(lái)看，②號(hào)小層電阻率和聲波曲線呈現(xiàn)“W”型，而③號(hào)小層呈現(xiàn)鋸齒型，容易區(qū)分，但C1層整體位于2個(gè)強(qiáng)反射軸之間，電阻率和聲波時(shí)差值差異較小，常規(guī)反演剖面上 4個(gè)小層難以準(zhǔn)確區(qū)分?？紤]到振幅屬性對(duì)巖性變化敏感，頻率是巖性組合關(guān)系敏感屬性，故采用冪次方放大頻率差異，突出頻率屬性的貢獻(xiàn)，進(jìn)而刻畫內(nèi)部的差異：

圖4 水平井井軌跡設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

通過(guò)敏感特征反演，可以刻畫出高阻頁(yè)巖區(qū) 4個(gè)小層的分布形態(tài)（見(jiàn)圖 4）。對(duì)識(shí)別出的②號(hào)、③號(hào) 2個(gè)小層設(shè)立不少于 3個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)，可以進(jìn)一步優(yōu)化水平井軌跡，提高最優(yōu)甜點(diǎn)小層中的水平段進(jìn)尺，保障最優(yōu)甜點(diǎn)段的最大鉆遇率。

3.2 隨鉆跟蹤與軌跡優(yōu)化方法

受地震數(shù)據(jù)體分辨率的制約，解釋的目標(biāo)層深度與實(shí)際深度的誤差一般為數(shù)十米甚至更高，因此大套頁(yè)巖層段中的甜點(diǎn)鉆遇難度非常大。頁(yè)巖油水平井鉆井過(guò)程中，需要利用隨鉆電性曲線和地球化學(xué)錄井資料綜合分析，才能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤調(diào)整并保證甜點(diǎn)鉆遇率。

鉆井進(jìn)入水平段后，由于構(gòu)造微幅度變化、平面相變等原因，20～30 m的箱體在鉆探過(guò)程中容易脫靶，導(dǎo)致甜點(diǎn)鉆遇率偏低。現(xiàn)場(chǎng)跟蹤時(shí)，元素等地球化學(xué)錄井信息具有一定的滯后性，需要實(shí)時(shí)綜合錄井、隨鉆測(cè)井曲線開展精細(xì)對(duì)比，修正軌跡，提高優(yōu)質(zhì)甜點(diǎn)鉆遇率。GD1701H井水平段軌跡主要位于C1甜點(diǎn)層的②號(hào)、③號(hào)小層的中部，兩小層上下界面處電阻率和氣測(cè)值顯著降低，而碳酸鹽含量增加。通過(guò)隨鉆電阻率、氣測(cè)和元素錄井資料綜合分析，實(shí)時(shí)控制水平段軌跡，可以有效防止水平段軌跡提前向下偏出③號(hào)小層，保證其在②號(hào)和③號(hào)小層的中部穿行，盡可能提高Ⅰ類甜點(diǎn)鉆遇率。

利用精細(xì)軌跡優(yōu)化與跟蹤技術(shù)，滄東凹陷頁(yè)巖油水平井甜點(diǎn)鉆遇率得到有效提高，已實(shí)施的26口水平井水平段長(zhǎng)度800～1 200 m，甜點(diǎn)鉆遇率均為100%，其中Ⅰ類甜點(diǎn)鉆遇率平均超過(guò)75%。

4 低成本高效改造技術(shù)

陸相頁(yè)巖埋藏深、巖石礦物組成復(fù)雜，頁(yè)巖油對(duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力要求較高。研究及實(shí)踐均證實(shí)，對(duì)盡可能多的優(yōu)勢(shì)簇點(diǎn)進(jìn)行大規(guī)模體積壓裂，提產(chǎn)效果較為理想，但工程成本較高。通過(guò)合理設(shè)計(jì)壓裂簇點(diǎn)，實(shí)施低成本壓裂改造，可有效提高單井產(chǎn)量。

4.1 陸相頁(yè)巖壓裂段簇精細(xì)設(shè)計(jì)技術(shù)

水平井鉆遇頁(yè)巖油甜點(diǎn)區(qū)內(nèi)部同樣具有強(qiáng)非均質(zhì)性，水平井壓裂簇點(diǎn)的選擇對(duì)單井產(chǎn)量影響很大，綜合考慮有機(jī)碳含量、游離烴含量等 5項(xiàng)參數(shù)，可以構(gòu)建水平井有利壓裂簇點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)：

以歸一化后的有機(jī)碳含量、游離烴含量、孔隙度、氣測(cè)全烴值、脆性指數(shù)分別乘以相應(yīng)的權(quán)重并求和，形成連續(xù)的壓裂簇點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)曲線，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)大于0.5為簇點(diǎn)優(yōu)選位置，再根據(jù)水平井選簇定段的基本原則，優(yōu)選有利壓裂簇點(diǎn)和壓裂段[16]。

將GD1701H井水平段中5 000～5 150 m深度段有機(jī)碳含量、游離烴含量、孔隙度、氣測(cè)全烴值、脆性指數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，代入（6）式計(jì)算綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，將綜合評(píng)價(jià)指數(shù)大于0.5（基準(zhǔn)值）作為簇點(diǎn)優(yōu)選位置（見(jiàn)圖5）。由于水平井任意兩簇點(diǎn)之間的距離保持在10～20 m可達(dá)到較好的壓裂效果，因此結(jié)合綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的大小及簇點(diǎn)之間距離進(jìn)行簇點(diǎn)的差異化設(shè)計(jì)與優(yōu)選，綜合評(píng)價(jià)指數(shù)整體較高的段可適當(dāng)加密設(shè)計(jì)簇點(diǎn)數(shù)量[17-18]。

圖5 GD1701H水平井射孔段簇點(diǎn)設(shè)計(jì)圖

4.2 低成本壓裂液及支撐劑體系

頁(yè)巖油水平井壓裂需要大量壓裂液和支撐劑，傳統(tǒng)的瓜膠壓裂液和陶粒支撐劑價(jià)格昂貴，難以支撐效益勘探開發(fā)。隨著壓裂技術(shù)的進(jìn)步，美國(guó)頁(yè)巖氣大規(guī)模采用滑溜水+石英砂壓裂工藝，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣的低成本商業(yè)化開發(fā)。

滄東凹陷GD1701H井和GD1702H井兩口先導(dǎo)試驗(yàn)水平井體積壓裂進(jìn)行了“滑溜水+石英砂”壓裂工藝的探索，其核心思路為采用“滑溜水+低傷害”壓裂液施工[18-20]，并全程進(jìn)行滑溜水連續(xù)加砂。GD1701H井壓裂液體系為聚合物滑溜水和低傷害壓裂液混合體系：滑溜水的比例為80%，配方為0.08%降阻劑+0.30%防膨劑，滑溜水現(xiàn)場(chǎng)降阻率大于等于 70%；低濃度低傷害壓裂液為低濃度改性瓜膠溶液，瓜膠使用濃度0.3%，殘?jiān)?77 mg/L，與地層配伍性良好。

根據(jù)先導(dǎo)試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合頁(yè)巖地層的特征，對(duì)低阻滑溜水配方進(jìn)一步優(yōu)化，并逐步提高滑溜水比例，形成全程滑溜水壓裂技術(shù)，以滿足頁(yè)巖油大規(guī)模體積壓裂改造需求。2019年滄東凹陷1#平臺(tái)和2#平臺(tái)水平井壓裂施工滑溜水比例已達(dá) 100%，最大液量超過(guò)3×104m3。

滄東凹陷孔二段有效閉合壓力60 MPa，據(jù)此優(yōu)選出一種導(dǎo)流能力與粉陶相當(dāng)?shù)?.106～0.212 mm（70～140目）粉砂支撐劑[21]。粉砂價(jià)格為850元/t，粉陶價(jià)格為2 800元/t，粉砂價(jià)格只有粉陶的30%，性價(jià)比高。為獲得更好的裂縫網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)流能力，壓裂中還優(yōu)化設(shè)計(jì)了按裂縫類型匹配支撐劑的加砂技術(shù)：利用 0.106～0.212 mm（70～140目）粉砂支撐微裂縫，0.212～0.425 mm（40～70目）陶粒支撐次裂縫，0.300～0.600 mm（30～50目）陶粒支撐主裂縫，形成復(fù)雜裂縫網(wǎng)絡(luò)，提高儲(chǔ)集層滲流能力。

在先導(dǎo)試驗(yàn)井取得突破的基礎(chǔ)上，2019年施工的新井石英砂用量占比大幅度提高，官頁(yè)2#平臺(tái)5口井石英砂用量占比64.26%～69.13%，平均66.54%；通過(guò)全程使用滑溜水壓裂液，規(guī)模應(yīng)用石英砂替代陶粒，壓裂成本降低了23.0%～31.0%，平均26.4%。

5 勘探開發(fā)實(shí)踐

G108-8井及GD14井兩口系統(tǒng)取心井獲得565 m連續(xù)巖心，在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)開展了巖性、物性、生烴能力、含油性、工程力學(xué)等方面上萬(wàn)塊次巖心分析聯(lián)測(cè)，篩選出7個(gè)甜點(diǎn)層，預(yù)測(cè)甜點(diǎn)區(qū)面積260 km2，甜點(diǎn)資源量6.8×108t。2017年底在官東地區(qū)部署實(shí)施2口水平井（GD1701H井、GD1702H井），實(shí)際鉆探水平段長(zhǎng)度1 200～1 400 m，油層鉆遇率100%，日產(chǎn)油最高達(dá)75.9 m3，目前穩(wěn)定在20.0～30.0 m3/d，連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間超過(guò)500 d，取得重大勘探突破[22]。在此基礎(chǔ)上，編制了2023年建100×104t產(chǎn)能開發(fā)總體方案，動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量 2×108t。

2019年在滄東凹陷部署 26口水平井，新建產(chǎn)能15×104t，重點(diǎn)在小集GD1701H井區(qū)C1甜點(diǎn)層集中建產(chǎn)，同時(shí)在段六撥和王官屯地區(qū)預(yù)探和評(píng)價(jià) C5、C3甜點(diǎn)層。主要采用多層系超大井組立體開發(fā)方案，在1#、2#、5#、7#和9#平臺(tái)實(shí)施工廠化鉆井和壓裂，建井平均周期縮短17%；同時(shí)實(shí)施24 h不間斷拉鏈?zhǔn)窖h(huán)壓裂，平均每天壓裂3.2段，最多達(dá)4段，高壓泵注時(shí)間達(dá)11.5 h，段與段之間的等候時(shí)間縮短至2～3 h，利用此間隙完成設(shè)備保養(yǎng)、燃料添加等工作，施工效率比傳統(tǒng)壓裂方式提高了 1倍，極大提高了壓裂時(shí)效。至目前已壓裂投產(chǎn)井 5口，均獲得穩(wěn)定的產(chǎn)量，日產(chǎn)油均超過(guò)80 t，預(yù)測(cè)單井最終可采油量為3.1×104t，經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)測(cè)算單井經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)效益開發(fā)。

6 結(jié)論

滄東凹陷孔二段陸相純頁(yè)巖型頁(yè)巖油富集主要受優(yōu)勢(shì)組構(gòu)相和滯留烴超越效應(yīng)兩大因素控制，具有紋層狀長(zhǎng)英質(zhì)、紋層狀混合質(zhì)、薄層狀灰云質(zhì)及厚層狀灰云質(zhì) 4種頁(yè)巖油富集模式；頁(yè)巖油甜點(diǎn)識(shí)別評(píng)價(jià)方法可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)陸相頁(yè)巖油富集甜點(diǎn)區(qū)。

甜點(diǎn)層精準(zhǔn)軌跡設(shè)計(jì)與隨鉆跟蹤-軌跡優(yōu)化地質(zhì)工程一體化控制技術(shù)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用檢驗(yàn)，效果良好，甜點(diǎn)鉆遇率可達(dá)100%，Ⅰ類甜點(diǎn)鉆遇率平均超過(guò)75%。

采用全程“滑溜水+高石英砂”陸相頁(yè)巖油水平井低成本體積壓裂改造技術(shù)，可在水平段形成多期次縫網(wǎng)，大幅度提高產(chǎn)能，綜合工程成本平均降低26.4%。

符號(hào)注釋：

a，b——加權(quán)系數(shù)，無(wú)因次；Ap——振幅屬性，無(wú)因次；At——屬性融合反演系數(shù)，無(wú)因次；BI——?dú)w一化脆性指數(shù)，無(wú)因次；CC——待測(cè)點(diǎn)碳酸鹽礦物的含量，無(wú)因次；CF——待測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)英質(zhì)礦物的含量，無(wú)因次；Ei——綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，無(wú)因次；Fre——頻率屬性，無(wú)因次；GAS——?dú)w一化氣測(cè)全烴值，無(wú)因次；i——甜點(diǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)編號(hào)；n——甜點(diǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)總數(shù)；OSI——熱解生烴潛力與有機(jī)質(zhì)豐度的比值，mg/g；Pi——評(píng)價(jià)參數(shù)實(shí)測(cè)值；PⅡ,max——評(píng)價(jià)參數(shù)Ⅱ類甜點(diǎn)界限最大值；Qi——評(píng)價(jià)參數(shù)權(quán)重系數(shù)，無(wú)因次；Ro——頁(yè)巖熱成熟度，%；S1——?dú)w一化游離烴含量，無(wú)因次；SEI——水平井有利壓裂簇點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，無(wú)因次；TOC——?dú)w一化有機(jī)碳含量，無(wú)因次；ΔL——待測(cè)點(diǎn)處相互疊置的密度測(cè)井曲線與聲波測(cè)井曲線之間的距離，無(wú)因次；Δt——待測(cè)點(diǎn)的聲波時(shí)差值，μs/m；Δt1——聲波時(shí)差曲線選定范圍的最小值，μs/m；Δt2——聲波時(shí)差曲線選定范圍的最大值，μs/m；ρ1——密度曲線選定范圍的最小值，g/cm3；ρ2——密度曲線選定范圍的最大值，g/cm3；ρb——待測(cè)點(diǎn)的密度值，g/cm3；φ——?dú)w一化孔隙度值，無(wú)因次。