胡繼聰，梁雨田，王夢妮，康炳曄

（1.西安石油大學(xué)地球與科學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點實驗室，陜西 西安 710065；3.中國石油長慶油田分公司第一采油廠，陜西 西安 716000）

引言

我國地大物博，地質(zhì)條件相對復(fù)雜，特別是在我國的西部地區(qū)分布著塔里木盆地、鄂爾多斯盆地等，一直以來都是我國油氣資源集中分布的區(qū)域，對確保我國的能源安全具有十分重要的作用。隨著現(xiàn)有油氣資源開采程度的不斷加深，在盆地內(nèi)如何快速尋找新的油氣資源并開采，成了保證國家油氣安全的核心。但目前對特殊地質(zhì)條件下的油田成藏條件分析理論研究較少，而且在復(fù)雜地形條件下的地質(zhì)勘探會受到多種因素的影響，造成勘探精度差、效率低，無法滿足油氣勘探需求。

本文以鄂爾多斯盆地為研究對象，從地質(zhì)條件變動和其周圍地形條件入手，從理論上分析了大盆地地質(zhì)條件下油田成藏的依據(jù)，同時結(jié)合盆地條件下地形條件復(fù)雜的情況，從優(yōu)化探測方式、提高探測精度入手，提出了井-震混采及單點接收的三維地震采集技術(shù)方案，提高了復(fù)雜地質(zhì)條件下油田勘探的精度。最后通過優(yōu)化壓裂工藝解決油氣在天然縫隙發(fā)育、巖石脆性指數(shù)低情況下開采困難、開采效率低的不足。為復(fù)雜地形條件下的油田成藏條件分析、勘探和開采提供了理論技術(shù)支撐，具有較大的應(yīng)用推廣價值。

1 油田成藏條件分析

以鄂爾多斯盆地的油田為例，其廣闊的盆地結(jié)果能夠促進大面積的細粒沉積，同時也能促進形成湖相優(yōu)質(zhì)的烴源巖，在這些條件的綜合作用下為頁巖油的形成奠定了堅實的條件，具體分析主要其成藏條件包括以下幾個方面[1]。

1）盆地構(gòu)造下大面積細粒沉積。鄂爾多斯盆地是華北版塊殼運行的結(jié)果，其整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)了東寬西窄的結(jié)構(gòu)，在盆地形成的階段盆地內(nèi)的構(gòu)造發(fā)生了相對劇烈的沉降，再加上四周火山噴發(fā)，最終使盆地結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)型。在盆地結(jié)構(gòu)變化的過程中，來自四周的物源不斷地匯聚到盆地地層內(nèi)，在湖泊沉積體系作用下形成了沉積油層[2]。

2）湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖。在鄂爾多斯細粒沉積層中所含有大量的泥頁巖、粉砂巖均具備較強的生烴潛力，其中生烴能力最強的是黑色頁巖，根據(jù)地質(zhì)探測在該盆地下黑色頁巖的平均沉積厚度達到了67 m，分布范圍極廣，為油田的成藏提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

鄂爾多斯盆地油田區(qū)域黑色頁巖分布結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2 井-震混采三維地震技術(shù)

油田的地震勘探需要同時進行油田的儲存厚度、含油性、烴源巖品質(zhì)等進行探測，從而為選擇合適的鉆進方案提供依據(jù)。

以某典型的黃土塬地貌為分析對象，其地表經(jīng)過長時間的風(fēng)吹、雨淋、水沖刷，已經(jīng)形成了具有復(fù)雜特性的地貌結(jié)構(gòu)，落差可以達到300 m 以上，傳統(tǒng)的勘探開發(fā)技術(shù)方案工作量大、精確性差。因此提出了井-震混采及單點接收的三維地震采集技術(shù)方案。針對黃土塬地質(zhì)條件下對地震波吸收速度快、地震波傳輸衰減量大的不足[3]，提出了將井炮和可控震源混采、單點檢波其接收的地震波信號采集技術(shù)方案[4]。根據(jù)實際應(yīng)用在400 次的驗證中，其探測準確性達到了98.6%以上。

為了解決三維地震資料噪聲壓制和一致性處理困難的不足，通過技術(shù)攻關(guān)形成了以多域六分法去噪加子波一致性處理的井-震混采地震波處理技術(shù)方案[5]。根據(jù)地震波信號所含的噪聲能量強弱交替、先傳輸?shù)皖l再傳輸高頻的特性，可以分步、分域的對噪聲進行多層過濾，達到最大程度保留地震有效信號、消除雜波信號的目的。在進行地震波信息解析的過程中，系統(tǒng)首先對其進行對反褶積算子[6]進行計算并對數(shù)據(jù)進行傅里葉變換處理，提高了數(shù)據(jù)分析的準確性和可靠性。采用三維地震波檢測方案，能夠獲得比二維勘探更高的檢測精度和可靠性，三維地震波檢測和二維地震波檢測對比結(jié)果如圖2 所示。

3 水力噴砂分段壓裂技術(shù)

為了解決油氣在天然縫隙發(fā)育、巖石脆性指數(shù)低情況下開采困難、開采效率低的不足，因此提出了在水平井壓力過程中采用“密切割剁碎儲集體”的開采思路[7]。結(jié)合煤礦井下的實際地質(zhì)情況，開發(fā)了一種新的水力噴砂分段壓裂工藝技術(shù)，其核心是“多簇射孔，環(huán)空加砂、長效封隔”。在工作的過程中年多噴射器能夠?qū)崿F(xiàn)單簇噴砂向著多簇噴砂的轉(zhuǎn)換。采用環(huán)控加砂的方式能夠有效的擴大攜砂的通道，徹底地消除工作時高壓高排量工況下的壓裂問題[8]。同時通過增加封隔時間能夠有效地提升工作時大規(guī)模壓裂的穩(wěn)定性。

為了進一步減少工作時的應(yīng)力集中區(qū)域，提高壓裂的安全性，自主開發(fā)了一種新的封隔器[9]，其采用了長膠筒結(jié)構(gòu)，根據(jù)實際驗證，能夠把錨定力提高4倍，該封隔器的承壓能力達到了83 MPa，比傳統(tǒng)的封隔結(jié)構(gòu)提升了約18.4%，系統(tǒng)工作時的防反濺能力比優(yōu)化前提升了64%以上。目前該新的水力噴砂分段壓裂工藝技術(shù)已經(jīng)在多個油田投入了應(yīng)用，其單趟的管柱壓裂的段數(shù)比優(yōu)化前提升了6 倍以上，顯著地提升了油氣在天然縫隙發(fā)育、巖石脆性指數(shù)低情況下開采困難、開采效率低的不足。該水力噴砂分段壓裂技術(shù)工作原理如圖3 所示。

4 結(jié)論

為了解決特殊地質(zhì)條件下油田成藏條件判斷、勘探、開發(fā)等理論技術(shù)缺失，影響油田開采的現(xiàn)狀，以鄂爾多斯盆地特殊地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，從地質(zhì)條件變動和其周圍地形條件入手，從理論上分析了大盆地地質(zhì)條件下油田成藏的依據(jù)，同時結(jié)合盆地條件下地形條件復(fù)雜的情況，從優(yōu)化探測方式、提高探測精度入手，提出了井-震混采及單點接收的三維地震采集技術(shù)方案，提高了復(fù)雜地質(zhì)條件下油田勘探的精度。根據(jù)實際分析表明以下幾點：

1）大面積的細粒沉積及湖相優(yōu)質(zhì)的烴源巖，是對油田的成藏具有十分重要的意義，在各類巖石中黑色頁巖的成烴能力最強；

2）多域六分法去噪加子波一致性處理的井-震混采地震波處理技術(shù)方案，能夠?qū)Φ卣鸩ㄟM行濾波和高精度解析，從而獲得極高的勘探精度；

3）水力噴砂分段壓裂工藝技術(shù)，以“多簇射孔，環(huán)空加砂、長效封隔”為核心，實現(xiàn)單趟管柱壓裂的段數(shù)比優(yōu)化前提升了6 倍以上。