開發(fā)階段儲層研究進展和方法

PAGEPAGE11開發(fā)階段儲層研究進展和方法隨著中國陸上含油氣盆地逐步進入高成熟勘探階段，探索巖性油氣藏的重要性也日趨明顯。巖性油氣藏是目前中國陸上油氣勘探的四大重要領(lǐng)域之一(其他3個領(lǐng)域是前陸沖斷帶油氣藏勘探、疊合盆地中下部組合和老區(qū)精細勘探)，也是目前中國陸上實現(xiàn)油氣增儲上產(chǎn)的重要現(xiàn)實領(lǐng)域。本文從地球物理、地球化學(xué)、層序地層學(xué)、計算機建模等技術(shù)在儲層研究中的應(yīng)用等方面進行論述，以期對巖性油氣藏轉(zhuǎn)變研究方法起到一點借鑒意義。1.開發(fā)階段儲層研究進展1.1地球物理在儲層研究中的應(yīng)用測井技術(shù)在儲層研究中有廣泛的應(yīng)用?？锪⒋旱龋鶕?jù)對儲集層之簡化導(dǎo)電模型的理論分析，提出了一個由電阻率、孔隙度信息表示的、反映儲層性質(zhì)的?？紫督Y(jié)構(gòu)參數(shù)S。并以此參數(shù)來評價儲集層性質(zhì)、計算儲層滲透率。張龍海等，通過對松遼盆地白堊系、鄂爾多斯盆地二疊系一三疊系和準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系三個代表性地區(qū)儲集層物源、沉積環(huán)境、沉積相帶和成巖作用的對比，總結(jié)了低孔低滲儲集層的類型。并針對不同類型的低孔低滲儲集層提出了測井評價對策。孫建孟等，首次探討了如何應(yīng)用測井資料確定儲層敏感性的問題。以從測井資料中提取了l4個巖性、物性參數(shù)為基礎(chǔ)，進行了儲層敏感性與各參數(shù)的單相關(guān)分析，提出了單相關(guān)系數(shù)加權(quán)的方法來實現(xiàn)由測井資料預(yù)測儲層敏感性。地震儲層研究是以地震勘探信息為主，綜合測井、試井、地質(zhì)、采油及分析化驗等各種資料研究儲集層的分布情況、巖性變化、厚度變化、物性特征、所含流體情況和油氣藏等的一項綜合的研究課題。油氣勘探早期的區(qū)域性儲層研究主要利用地震資料，結(jié)合露頭地質(zhì)資料，應(yīng)用地震地層學(xué)及層序地層學(xué)的方法預(yù)測有利儲層的區(qū)域展布。地震技術(shù)在儲層預(yù)測和油藏描述等方面的應(yīng)用主要有：碎屑巖儲層的橫向預(yù)測，特殊巖性的橫向預(yù)測。1.2地球化學(xué)在儲層研究中的應(yīng)用自從1985年以來，石油地球化學(xué)的重點從勘探(確定生油巖，區(qū)域成熟度以及生成石油的體積)轉(zhuǎn)移至與儲層有關(guān)的方向，發(fā)展形成儲層地球化學(xué)。主要有兩方面的動向：一是研究儲層非均質(zhì)性與流體非均質(zhì)性的成因聯(lián)系，油田范圍內(nèi)的巖心抽提物與井口原油之間的差異，這種差異反映了石油向儲層的注人和聚集過程，二是注重研究各生產(chǎn)層段產(chǎn)出流體的組成差異，從而揭示砂體的連通程度，發(fā)現(xiàn)非滲透層，直接為油氣開發(fā)提供信息。目前存在三種關(guān)鍵性的分析方法：(1)薄層色譜學(xué)一火焰離子鑒測方法(TLC—FID)即Latroscan分析方法，能夠高分辨率掃描儲層孔隙中可溶解的抽提物。目前利用這種方法可以迅速地確定儲層巖心、石油抽提物的總體組分并且費用不高，已經(jīng)成為常規(guī)的處理手段。這種方法可獲得石油飽合度曲線(可與電測曲線數(shù)值比較)及組分曲線，能夠檢測油水接觸面(OWC)以及較小的瀝青塞等儲層特征。這種方法還能與Rock-Eval方法結(jié)合，從而作出穿過重油和輕油儲層的石油質(zhì)量變化的常規(guī)評價。(2)自動熱蒸發(fā)一氣相色譜技術(shù)一FID或者一MS。這些技術(shù)能夠直接從儲層巖獲得高質(zhì)量氣相色譜和氣相色譜物質(zhì)光譜資料，允許在接近于米的分辨率規(guī)模上以每小時一個資料點的速率產(chǎn)生生物標(biāo)記或者芳香族一碳氫化合物參數(shù)曲線，從而能夠檢測石油柱內(nèi)組分的突變位置，這些位置可能反映存在流體障礙。(3)確定巖心保存過程中蒸發(fā)殘余水或者地層水中沉淀的鹽的87Sr／86Sr同位素比數(shù)值。這項技術(shù)，稱為殘余鹽分析(RSA)，能夠容許獲取某些有關(guān)原始儲層水組分的信息，其空間分辨率很高。1.3層序地層學(xué)在儲層研究中的應(yīng)用層序地層學(xué)正從盆地規(guī)模的地震地層學(xué)不斷向儲層規(guī)模的高分辨率層序地層學(xué)和儲集體分布預(yù)測的方向深化，以滿足減小日益增加的隱蔽油氣藏的勘探風(fēng)險、優(yōu)選開發(fā)方案及剩余油分布預(yù)測的需要。高分辨率層序地層學(xué)的概念和理論可有效的應(yīng)用于地下地質(zhì)的研究，為精細的地層對比、沉積相和儲層特征等的研究提供了有效的分析方法和預(yù)測工具。1.3高分辨率儲層對比技術(shù)包括兩個方面：一是適用于盆地范圍的地層對比技術(shù)，主要用于勘探階段的地層分析和盆地模擬，主要利用露頭、鉆井、測井地震、地層古生物、地球化學(xué)等多種資料綜合分析另一方面是適用于油藏規(guī)模的地層對比技術(shù)。儲層巖性、幾何形態(tài)、連續(xù)性及巖石物理特征等是在沉積物堆積過程中產(chǎn)生的，精確的地層對比可以在四維空間中對這些特征有更清楚的認識，高分辨率地層對比是識別非均質(zhì)性的有效方法。1.3不同級次基準(zhǔn)面旋回的疊加控制了有利儲集層段的展布。從基準(zhǔn)面旋回理論和可容納空間變化的動力學(xué)觀點出發(fā)，較低級次的基準(zhǔn)面旋回在高級次基準(zhǔn)面旋回中的位置在很大程度上控制了旋回內(nèi)部沉積物的地層學(xué)和沉積學(xué)特征，包括旋回內(nèi)部沉積物厚度、地層保存程度、體系域類型、地層堆積樣式、旋回的對稱性、巖相分布與相類型及體系巖石物理特征等，當(dāng)長期基準(zhǔn)面旋回疊置在盆地更高級次的基準(zhǔn)面旋回上升的早期時，沉積物以粗碎屑為主，儲集層發(fā)育，但缺乏良好的生油層段，當(dāng)疊置在上升到下降的轉(zhuǎn)換期，即最大可容納空間發(fā)育期時，以水進期泥巖發(fā)育為特征，構(gòu)成盆地主要生油層段，當(dāng)疊置在下降期，特別是晚期時，以陸源碎屑進積作用為主，儲集層發(fā)育。因而，不同層序具有不同的儲層類型及生、儲、蓋配置關(guān)系。1.4計算機建模在碎屑巖儲層研究中的應(yīng)用隨著油氣田勘探開發(fā)的不斷深入，儲層研究轉(zhuǎn)向以建立定量的三維儲層地質(zhì)模型為目標(biāo)，這是儲層研究向更高階段發(fā)展的體現(xiàn)。自20世紀(jì)80年代以來，儲層地質(zhì)建模取得了長足的進展，發(fā)展了很多建模方法，并開發(fā)了不少建模軟件。儲層地質(zhì)建模屬于地質(zhì)、數(shù)學(xué)與計算機等多學(xué)科結(jié)合的學(xué)科方向。建模內(nèi)涵包括兩大方面，其一為儲層地質(zhì)特征的計算機圖形顯示，屬于計算機圖形學(xué)的范疇，這一學(xué)科的發(fā)展已基本滿足三維地質(zhì)建模的圖形顯示需要，；其二為井間儲層特征的預(yù)測，即應(yīng)用已有信息預(yù)測儲層特征的三維分布，這就要求相應(yīng)的建模方法，它決定著所建立的模型是否符合地下地質(zhì)實際，亦即建模精度。從這一角度來說，目前已有的建模方法和軟件尚存在一些亟需改進的問題。2.1儲層非均質(zhì)性關(guān)于儲層非均質(zhì)性的研究始于20世紀(jì)70～80年代，1985年中國將“中國陸相儲層特征及其評價”列為部級科技攻關(guān)重點項目，由此拉開了中國儲層研究的序幕，儲層非均質(zhì)性研究逐漸成為眾多單位與學(xué)者關(guān)注的焦點。中國中一新生代陸相盆地蘊含了豐富的油氣資源，陸相沉積作用所特有的地質(zhì)條件使得儲集砂體分布復(fù)雜、物性變化大、非均質(zhì)性強，加之在漫長的地質(zhì)歷史過程中又經(jīng)歷了后期成巖和構(gòu)造等改造作用，儲層非均質(zhì)特征表現(xiàn)得更為明顯，在宏觀與微觀、橫向與縱向均有所體現(xiàn)，因此，其研究內(nèi)容非常廣泛，認識程度也逐步提高。2.1儲層非均質(zhì)性分類及儲集空間刻畫20世紀(jì)70—80年代是認識儲層非均質(zhì)性的最初階段，當(dāng)時認識還不統(tǒng)一，分類方法也很多，如Pettijohn對河流沉積儲層按其規(guī)模劃分了5種儲層非均質(zhì)性；Weber不僅考慮了儲層非均質(zhì)性的規(guī)模，同時還考慮了非均質(zhì)性及對流體滲流的影響，將儲層非均質(zhì)性分為7類；中國則以裘亦楠等的分類最為典型，即考慮非均質(zhì)性的規(guī)模和開發(fā)生產(chǎn)的實際，將碎屑巖儲層非均質(zhì)性由大到小分為層間、平面、層內(nèi)和微觀非均質(zhì)性4類，該分類被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)與科研之中，并沿用至今；隨著人們逐漸認識到成巖作用對儲層的不均勻改造，又有了對成巖非均質(zhì)性的研究。儲層非均質(zhì)性是儲層表征的核心內(nèi)容，其研究水平將直接影響到對儲層中油氣水的分布規(guī)律的認識和開發(fā)效果的好壞。早期研究以對儲層儲集特征及非均質(zhì)性的刻畫為主要內(nèi)容，儲層非均質(zhì)性是沉積、成巖及構(gòu)造等因素共同造成的。儲層非均質(zhì)性首先表現(xiàn)在不同的沉積體系之間，而同一沉積體系不同沉積相帶則由于沉積構(gòu)造、沉積物粒度和分選及礦物成分等特征的不同也具有不同的非均質(zhì)性；成巖作用疊加在儲層沉積格架之上，膠結(jié)、溶解和交代等作用不均勻地分布于儲集空間，進一步增加了儲層的非均質(zhì)性；構(gòu)造運動則對已形成的儲層進行再次改造，不僅使其發(fā)生變形、錯斷，而且其活躍的孔隙水還加劇了成巖作用的發(fā)生，使儲層的面貌也越發(fā)復(fù)雜。通過對儲層沉積、成巖和構(gòu)造特征的具體分析，判斷各級非均質(zhì)性的空間分布強弱，建立相應(yīng)的儲層非均質(zhì)模式，為油藏模擬提供依據(jù)，以達到正確認識儲層內(nèi)部構(gòu)型、尋找剩余油和提高采收率的目的。1.2儲層非均質(zhì)性對剩余油的影響20世紀(jì)90年代，隨著油田開發(fā)的不斷深入及油氣資源需求量的日益增長，以提高采收率、挖潛剩余油為目標(biāo)的儲層非均質(zhì)性研究逐漸引起人們的重視。主要是通過動、靜態(tài)資料的結(jié)合，找出儲層各級非均質(zhì)性與水驅(qū)效果的關(guān)系，揭示剩余油分布規(guī)律，并提出具體的注水調(diào)整及挖潛措施。在平面上，受砂體展布、規(guī)模、連通性及空間組合方式不同的制約，注水開發(fā)期間注入水沿高滲透帶指進，致使高滲透帶水洗程度相當(dāng)高，而低滲透帶波及系數(shù)較小，注水收效較差，導(dǎo)致剩余油在平面上分布不均勻，儲層物性相對較差、滲透率級差大的微相帶是剩余油的主要富集區(qū)和挖潛的目標(biāo)區(qū)；受儲層層間非均質(zhì)性的影響，剩余油常富集在儲層滲透率級差大、物性較差的單砂層內(nèi)，應(yīng)采用分層開采工藝技術(shù)進行開采；由于儲層層內(nèi)非均質(zhì)性的差異，水淹程度差異較大，高滲透部位滲流速度較快，水淹程度較高，低滲透部位滲流速度較慢，水淹程度較低，剩余油相對富集，尤其是在正韻律中上部的低滲透區(qū)，但對復(fù)合正韻律而言，層內(nèi)剩余油的分布出現(xiàn)多層富集的狀況，反韻律模式通常水驅(qū)效果較好；儲層孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同樣控制著剩余油的形成和分布狀況，孔喉細小的儲層滲透性差，孔隙連通性差，盲孔較多，容易形成剩余油，孔喉網(wǎng)絡(luò)均質(zhì)系數(shù)低的部位剩余油也相對富集。該項研究為處于中一高含水期的老油田注入了新的活力，是保持老油田增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的有力保證。與此同時，隨著認識的加深，研究領(lǐng)域也逐漸由常見的河流、三角洲、扇三角洲和灘壩等，向古潛山、礁灰?guī)r、砂礫巖體、濁積砂體和煤系地層等更加復(fù)雜與隱蔽的儲集體擴展。1.3儲層非均質(zhì)性對油氣成藏的影響近幾年來，隨著成藏機理研究的深入展開，關(guān)于儲層非均質(zhì)性對油氣成藏影響的研究從微觀開始逐漸向宏觀發(fā)展。在微觀范圍內(nèi)，油氣運移的動力變化較小，油氣在非均質(zhì)輸導(dǎo)層中的運移路徑受運移阻力分布的控制，優(yōu)先通過運移阻力較小的輸導(dǎo)層部分(優(yōu)勢通道)，這就決定了油氣藏內(nèi)油氣的分布，即在同一油氣層內(nèi)高孔、高滲透儲層具有較高的含油飽和度，而低孔、低滲透部分含油飽和度低甚至不含油。層內(nèi)非均質(zhì)性對油氣成藏具有重要影響。層內(nèi)的韻律性是影響油氣成藏的重要因素，即正韻律儲層底部有利于油氣聚集，含油飽和度高，反韻律儲層頂部含油飽和度高，其粒度級差是造成該影響程度差異的主要因素。層內(nèi)夾層對油氣聚集也起到一定的控制作用：一方面，當(dāng)夾層面未形成有效遮擋時，它會阻止油氣繼續(xù)往儲層頂部運移，不利于油氣成藏，或者可能造成儲層縱向上形成大段不飽和的油(氣)水同層；另一方面，當(dāng)夾層面形成了有效圈閉時，油氣可能在其中聚集形成小型油氣藏。層間非均質(zhì)性對油氣成藏的影響主要表現(xiàn)為“層間干擾”現(xiàn)象。關(guān)于儲層平面非均質(zhì)性對氣成藏影響方面的研究，多為間接地從沉積相和成巖相角度分析儲層對油氣成藏及分布的影響，即水動力條件強的有利沉積相帶及次生孔隙發(fā)育良好的成巖相帶往往是油氣運移聚集的有利指向區(qū)。在對牛莊洼陷沙三段中亞段濁積巖儲層的研究中發(fā)現(xiàn)，沉積相是控制油氣成藏與分布的主要因素，儲集物性最好的中扇亞相濁積水道微相是油氣聚集最為有利的相帶，已發(fā)現(xiàn)的油氣多聚集在該相帶，水道間和朵葉體微相次之，外扇亞相最差；成巖相對油氣成藏的影響在于局部發(fā)育的膠結(jié)和溶解作用使得油氣在砂體內(nèi)部垂向分布不均勻，但不影響油氣平面上的大規(guī)模聚集，因此相對于沉積相，成巖相對油氣成藏分布的影響是次要的。此類研究將儲層非均質(zhì)性的研究目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷τ蜌饩奂刹氐挠绊?，從而加深了對油氣成藏過程的認識，有助于油田勘探階段目標(biāo)的選取，是目前研究的熱點，這既豐富了石油地質(zhì)理論，又為勘探實踐提供了指導(dǎo)，其研究內(nèi)容與領(lǐng)域也逐漸擴大。2.開發(fā)階段儲層研究方法2.1沉積相的地質(zhì)研究儲層沉積相研究是儲層地質(zhì)研究的重要內(nèi)容，通常根據(jù)露頭與巖心描述資料，分析地層巖性及儲層油氣儲集條件，掌握儲層層位及其在分布和發(fā)育狀況，結(jié)合測井資料建立完整的單井與連井綜合沉積相剖面，從而形成儲層在研究區(qū)域內(nèi)縱向上和橫向上發(fā)育、分布的基本格架，并在沉積模式的指導(dǎo)下進行平面沉積相分布研究。2.2微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析技術(shù)低滲透油氣儲集層的性質(zhì)在很大程度上取決于其微觀孔隙結(jié)構(gòu)(包括孔隙大小及其分布,孔隙空間的幾何形態(tài),孔隙間的連通性等),要實現(xiàn)對低滲透油氣資源的有效開發(fā)就必須加強對儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的研究。目前進行油氣儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析的技術(shù)主要有:真實砂巖微觀模型驅(qū)替實驗技術(shù)、核磁共振可動流體分析技術(shù)、恒速壓汞孔喉分析技術(shù)和CT掃描技術(shù)等。在低滲透油藏注水開發(fā)中,驅(qū)替程度是影響實際開發(fā)效果的重要因素。真實砂巖微觀模型驅(qū)替實驗是近年來發(fā)展起來的一項新的研究方法,其主要利用真實砂巖的微觀模型研究水驅(qū)油過程中注入水在喉道和裂縫中的微觀水驅(qū)油機理、殘余油形成機理和裂縫對驅(qū)油效率的影響。核磁共振成像可以對巖心進行三維觀察,得到不同角度、不同轉(zhuǎn)向、任意切片方向、任意切片厚度的圖像。通過圖像可以觀察到裂縫、小孔洞、溶洞在巖心內(nèi)部的分布特征,測量縫隙?微裂縫寬度及小孔洞、溶洞直徑的大小,直觀地觀察裂縫、小孔洞、溶洞之間的連通性,判斷連通性的好壞。三維圖像可以分別繞X軸、Y軸、Z軸旋轉(zhuǎn),可在各軸向動態(tài)觀察巖心內(nèi)部縫洞的分布特征和連通性,并可隨時截取任意時刻的三維圖像進行觀察?處理?計算。恒速壓汞能夠?qū)r樣內(nèi)部的喉道與孔隙區(qū)分開,分別給出每個巖樣內(nèi)的有效喉道體積、有效喉道個數(shù)、有效喉道半徑分布、有效孔隙體積、有效孔隙個數(shù)、有效孔隙半徑分布及有效孔喉半徑比分布等,并由此對巖樣的孔喉發(fā)育特征(喉道、孔隙、孔喉半徑比)進行細致分析。與以往的巖心分析技術(shù)相比,CT掃描技術(shù)可以在不改變巖心的外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的條件下,在幾秒鐘內(nèi)就觀測到整塊巖心的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、礦物分布以及液流狀況等。CT裝置的這些突出優(yōu)點使其已經(jīng)成為油層物理和油藏工程研究的有力武器。2.3壓裂技術(shù)水力壓裂是低滲透油藏開發(fā)中最早使用也是目前最常使用的技術(shù)。水力壓裂處理的目的是建立能提供很大表面積的長而窄的裂縫。裂縫的半長可以在30.5~305m這一數(shù)量級,開度在0.25cm這一數(shù)量級。成功壓裂處理的真正度量標(biāo)準(zhǔn)是是否增加了產(chǎn)量或注入能力。水力壓裂的首要目的是改善儲層與井眼之間的流體連通。近年來取得的進展包括:粘彈性表面活性劑壓裂液、限流壓裂完井等。粘彈性表面活性劑壓裂液的優(yōu)點是易于準(zhǔn)備、沒有地層損害和支撐劑充填體仍有很高的傳導(dǎo)性。這種壓裂液通過在鹽水中混合足夠量的粘彈性表面活性劑來制備。由于不需要聚合物水化,因此進入鹽水中的表面活性劑濃縮物就可以連續(xù)地計量。不需要交聯(lián)劑、破膠劑或其他化學(xué)添加劑。限流壓裂完井技術(shù)就是選擇壓裂所需的射孔直徑和射孔數(shù)量,以使預(yù)期的注入速率產(chǎn)生足夠的流速,在井眼與水力裂縫之間建立數(shù)十萬Pa的壓差。這種做法可以保證流體流入所有炮眼,即使裂縫內(nèi)各個炮眼之間的壓力變化很大。即使在地層應(yīng)力變化范圍為幾十萬Pa的情況下,這項技術(shù)也能保證每個炮眼都將壓裂液傳送到水力裂縫中。大部分專業(yè)人員都假設(shè)所有炮眼的大小和形狀是均勻的并以相同的速率接受流體。多年來,在低滲透油田的開發(fā)中已增加了大斜度或水平井眼的鉆井以獲得長生產(chǎn)井段。但在大斜度井或水平井的應(yīng)用中要有效了解次生水力裂縫面。除水力壓裂技術(shù)外,連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)、相滲調(diào)節(jié)壓裂液(RPM)增產(chǎn)工藝技術(shù)、多裂縫壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)、水平井壓裂技術(shù)等也是近期壓裂工藝技術(shù)發(fā)展的重要方向。2.4水平井和多分支井技術(shù)從低滲透油田開發(fā)的角度來講,水平井水平段在油層中的位置、延伸長度和延伸方向是決定水平井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素,因此在水平井的建井過程中必須應(yīng)用能保證水平井以最佳井身軌跡鉆進的新工藝。俄羅斯利用地震聲學(xué)X射線層析成像法以高精確度確定產(chǎn)層在不同方位上產(chǎn)層的深度和含油厚度,作為最佳井身軌跡設(shè)計的依據(jù);美國則研制出地質(zhì)導(dǎo)向工具,可測得離鉆頭1~2m范圍內(nèi)的方位、地層電阻率、伽瑪射線、轉(zhuǎn)速和井斜等,并把這些鉆頭附近的數(shù)據(jù)傳到隨鉆測量系統(tǒng),以便更好地引導(dǎo)鉆頭穿過薄層和復(fù)雜地層。多分支井鉆井技術(shù)是利用單一井眼(主井筒)鉆出若干個支井的鉆井新技術(shù)。20世紀(jì)90年代，郎兆新等人在穩(wěn)定流情況下，用茹可夫斯基函數(shù)的一種特定形式z=lchw(用于雙井底的水平井和直井聯(lián)合開采井網(wǎng))或z2=12chw(用于四井底的水平井直井聯(lián)合開采井網(wǎng))或z-z0=lchw(用于雙井底的純水平井井網(wǎng))等作保角變換，運用擬三維求解思想，并且使用鏡像理論、疊加原理和等值滲流阻力法等滲流理論，對水平井與直井聯(lián)合開采井網(wǎng)進行了理論研究。他們分別研究了雙井底、四井底等水平井井網(wǎng)形式，提出了水平井與直井聯(lián)合開采井網(wǎng)的滲流力學(xué)求解方法，并且推導(dǎo)出壓力分布、產(chǎn)能計算、流速分布、見水時間及面積波及系數(shù)等的公式，還繪制了沿水平段井筒的滲流速度分布曲線。對于純水平井井網(wǎng)，運用與上面相同的方法，人們對五點井網(wǎng)和四點井網(wǎng)進行了研究。此外，程林松等人還建立了有限元模型，用之對水平井五點法面積井網(wǎng)進行了數(shù)值模擬研究，認為從油田開發(fā)總體效果看，雖然水平井五點法面積井網(wǎng)較直井井網(wǎng)有所改善，但是最終采收率提高不多，而且水平井不宜作為注水井等。2.5小井眼鉆井技術(shù)低滲透油藏的油井產(chǎn)量都很低,日產(chǎn)液量只有幾立方米到幾十立方米,從作業(yè)上能否做到低成本是決定能否開發(fā)這類油藏的關(guān)鍵。使用小井眼鉆井技術(shù)可以大幅度降低鉆井投資,提高低滲透油田的經(jīng)濟效益。小井眼鉆井技術(shù)采用的抽油機、油管、抽油桿、抽油泵和簡易防盜采油樹都比常規(guī)的采油設(shè)備小,因此稱為“五小”采油技術(shù)。鉆井系統(tǒng)對小井眼鉆井成本影響最大,運用先進的鉆井系統(tǒng)可顯著降低小井眼鉆井成本;一些研究機構(gòu)估計,成本節(jié)約可高達40%~60%。小尺寸鉆頭和井下馬達是小井眼鉆井系統(tǒng)的重要組成部分,HughesChristensen公司對小尺寸鉆頭做了大量改進,提高了小井眼鉆井效率。運用小井眼鉆井技術(shù)時,如何選擇小尺寸鉆桿,使這項技術(shù)的成本效益不致于因為小尺寸鉆桿鉆壓效率低、鉆桿機械損壞可能性大等缺點而被抵消,也是一項關(guān)鍵技術(shù)。與常規(guī)井眼環(huán)空相比,小井眼環(huán)空幾何尺寸小,顯著增大了鉆井液當(dāng)量循環(huán)密度。在法國研究院、Forasol及DBS公司共同實施的歐洲小井眼計劃中,深入研究了小井眼環(huán)空水力學(xué)特性,專門建立了一套模型,運用該模型可以調(diào)整流動參數(shù)和流體流變學(xué)特性,以此來優(yōu)化環(huán)空水力流動,降低當(dāng)量循環(huán)密度,改善環(huán)空內(nèi)的流速分布。國外小井眼鉆井研究發(fā)展的先進技術(shù)研究和發(fā)展趨勢有:帶頂部驅(qū)動的小井眼鉆機、小尺寸大功率井下動力鉆具、采用高靈敏度井控專家系統(tǒng)控制和預(yù)防井噴、采用連續(xù)取心鉆機進行小井眼取心作業(yè)、采用高強度固定齒的新型鉆頭等,并朝著更小尺寸配套的方向發(fā)展。目前國外已有可用于76.2mm井眼的全套鉆井和井下配套工具,以及多種連續(xù)取心和混合型鉆機。近幾年來我國在大慶、吉林等油田鉆了一小批小井眼井,統(tǒng)計的鉆井費用較常規(guī)井降低了15%。除小眼井技術(shù)之外,無油管采油技術(shù)、車載抽油技術(shù)等也是近年來發(fā)展起來的節(jié)約鉆采成本的技術(shù)。2.6超前注水技術(shù)超前注水(advancedwaterinjection)是指注水井在采油井投產(chǎn)前投注,油井投產(chǎn)時其泄油面積內(nèi)含油飽和度不低于原始含油飽和度,地層壓力高于原始地層壓力并建立起有效驅(qū)替系統(tǒng)的一種注采方式。早注水可以使地層壓力保持在較高的水平,相應(yīng)可使油田在一個較高的水平上穩(wěn)產(chǎn)。超前注水技術(shù)開發(fā)有如下特點:①可建立有效的壓力驅(qū)替系統(tǒng),單井獲得較高的產(chǎn)量;②降低因地層壓力下降造成的滲透率傷害;③有利于提高油相相對滲透率;④超前注水有利于提高最終采收率。長慶油田公司在安塞、西峰等油田注水開發(fā)中實施早期強化注水、不穩(wěn)定注水、同步或超前注水、沿裂縫注水、高含水區(qū)提高采液指數(shù)、改變滲流場、加密調(diào)整、調(diào)整注水剖面、調(diào)整產(chǎn)液剖面等技術(shù),從而提高了單井產(chǎn)能及最終采收率,提高了整體開發(fā)效益。同步或超前注水能使地層避免或少受傷害,超前注水能盡快建立起壓力驅(qū)替系統(tǒng)。2001年在安塞油田開展了12個超前注水井組(王窯7個,杏河5個),對應(yīng)油井47口,動用含油面積3.87km2。12個井組先后于5~8月份投注。王窯西南7口注水井平均日注量41m3,注水強度達到2.0m3/(d·m);杏河西南5口注水井平均日注水量39m3,注水強度2.74m3/(d·m),盡快建立起有效的壓力驅(qū)替系統(tǒng)。通過超前注水技術(shù)的實施,單井產(chǎn)能得到一定程度的提高此外,吉林油田分公司松遼盆地木頭油田、吐哈油田分公司吐哈盆地牛圈湖油田低滲透油藏開發(fā)中也都應(yīng)用了此項開發(fā)技術(shù)。2.7層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)爆炸技術(shù)引入石油行業(yè)已有100多年的歷史,大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用也有二三十年的歷史,在低滲透油藏的增產(chǎn)方面,已發(fā)展的技術(shù)很多,如井內(nèi)爆炸技術(shù)、核爆炸技術(shù)、高能氣體壓裂、爆炸松動等,但目前應(yīng)用前景較廣的為層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)。層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)就是利用水力壓裂技術(shù)將適當(dāng)?shù)恼ㄋ帀喝霂r石裂縫,點燃那里的炸藥,從而在主裂縫周圍產(chǎn)生大量裂縫,達到提高地層滲透率的目的。炸藥釋放能量有3種形式:爆轟、爆燃(二者統(tǒng)稱為爆炸)和燃燒。深部地層造縫的特征是壓力高、能量大、加載空間狹窄,同時,根據(jù)力學(xué)原理可知靜水壓力再大也不能壓裂巖石,只有偏應(yīng)力足夠大才能壓裂巖石。水力壓裂技術(shù)滿足這些特征,爆破工程經(jīng)驗表明,炸藥爆炸也能滿足這些基本特征。研究認為地層深部水力壓裂形成的縫寬約2~3mm,裂縫容積約2~3L/m2,可注入約2~3kg炸藥。爆破工程中爆轟破碎單位體積巖石的耗藥量約1kg/m3,按此估計,“層內(nèi)爆炸”在爆轟時可破碎約2~3m3巖石,耗藥量顯著低于核爆法。由于爆轟壓力上升太快且遠大于巖石強度,可能使巖石產(chǎn)生密實圈(即應(yīng)力籠),而爆燃壓力即大于巖石強度,壓力上升快慢又適度,因此選擇爆燃作為“層內(nèi)爆炸”炸藥釋放能量的主要形式較為合適。用爆燃形式進行層內(nèi)爆炸,只會在巖石中造成多條分支裂縫,且分支裂縫向主裂縫兩側(cè)延伸的長度大于2m,如果巖石破碎新增表面耗能大體為常數(shù),則巖層開裂體積至少會大于2m“層內(nèi)爆炸”壓裂的實驗研究表明,井筒內(nèi)瞬態(tài)壓力不超過100MPa時不會損毀井筒;同時,造成的剪切裂縫兩側(cè)巖石有不可恢復(fù)的錯動,壓裂縫內(nèi)因存在巖屑而有自支撐效應(yīng)。根據(jù)這些經(jīng)驗,“層內(nèi)爆炸”要把井筒內(nèi)瞬態(tài)壓力控制在100MPa量級,并且可以依靠自支撐效應(yīng)維持油氣層的滲透能力。目前，小規(guī)模模擬實驗已取得了成功。實驗結(jié)果表明,層內(nèi)爆炸通過熱傳導(dǎo)實現(xiàn)點火并傳爆,爆燃的過程緩慢。通過模擬實驗,至少找到了一組層內(nèi)爆炸用特種火藥基本配方:在200mm和1000m尺度上實現(xiàn)了特種火藥的擠注、點火和爆燃的基本過程,其峰值壓力在100MPa左右。該特種火藥的經(jīng)濟、安全可達到生產(chǎn)要求,從而證實層內(nèi)爆炸原理基本可行，產(chǎn)出液后處理安全性問題也得到了解決。2.8微生物采油技術(shù)微生物采油技術(shù)(Microbialenhancedoilrecovery)是指利用微生物(主要是細菌)或其代謝產(chǎn)物提高原油產(chǎn)量和采收率的技術(shù)。微生物采油方法包括:微生物單井吞吐、微生物驅(qū)替、微生物調(diào)剖堵水、微生物除蠟以及利用生物工程生產(chǎn)生物表面活性劑和生物聚合物,作為化學(xué)驅(qū)的注入劑的方法。這些方法可以單獨使用,也可以與其他方法結(jié)合應(yīng)用。微生物采油技術(shù)特別適合于低滲透油田。目前,美國、俄羅斯、英國、加拿大和挪威等國非常重視微生物采油技術(shù)的研究,研究的投入也在不斷增加。近20年來,美國能源部(DOE)共支持了47個微生物采油研究項目,其中有8個項目正在進行之中。2009年4月,在尼日利亞召開的“世界石油微生物技術(shù)大會”,討論了微生物采油技術(shù)的發(fā)展。近十多年來,我國微生物采油技術(shù)得到了快速發(fā)展,目前已在吉林、大港、大慶、新疆、勝利、遼河等油田都進行了現(xiàn)場工業(yè)化應(yīng)用并見到了較好的初步效果。國外在高分辨率地震技術(shù)、多分量地震勘探技術(shù)、四維地震勘探技術(shù)、裂縫識別、壓裂新技術(shù)、裝備和軟件、水平井和復(fù)雜結(jié)構(gòu)井井下隨鉆測量和控制技術(shù)、小井眼鉆采工藝、蛇形鉆井工藝、注氣等技術(shù)方面取得突破;我國則在油藏精細描述、微觀孔隙結(jié)構(gòu)研究、富集區(qū)優(yōu)選、超前注水、開發(fā)壓裂等一些特色領(lǐng)域以及勘探開發(fā)技術(shù)的集成應(yīng)用方面形成了自己的優(yōu)勢。國際上已經(jīng)實現(xiàn)了對滲透率大于0.5×10-3μm2的低滲透油氣田的有效開發(fā),但滲透率小于0.5×10-3μm2的低滲透油氣資源量仍然很大,需要通過科技進步來不斷拓展低滲透油氣田有效勘探開發(fā)的下限。低滲透儲集層優(yōu)質(zhì)儲集體預(yù)測技術(shù)、壓裂技術(shù)、水平井和多分支井技術(shù)、小井眼鉆井技術(shù)、超前注水技術(shù)、層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)、微生物采油技術(shù)等將是國際低滲透油氣資源勘探開發(fā)技術(shù)的主要發(fā)展方向。低滲透油氣資源勘探開發(fā)涉及多學(xué)科聯(lián)合研究和高精尖技術(shù)的綜合應(yīng)用,我國今后需要進一步發(fā)展低滲透含油區(qū)帶優(yōu)選技術(shù)、低滲透儲層裂縫先期預(yù)測技術(shù)、開發(fā)壓裂優(yōu)化注采系統(tǒng)技術(shù)、水平井、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井壓裂技術(shù)、低滲透油藏注氣提高原油采收率技術(shù)、小井眼鉆井技術(shù)等。參考文獻[1]張龍海等，不同類型低孔低滲儲集層的成因、物性差異及測井評價對策，石油勘探與開發(fā)，2007．[2]楊仁超，儲層地質(zhì)學(xué)研究新進展，特種油氣藏，2006．[3]裘亦楠，薛叔浩．油氣儲層評價技術(shù)[M]．修訂版．北京：石油工業(yè)出版社，2001．[4]王德發(fā)，陳建文，李長山．中國陸相儲層表征與成藏型式[J]．地學(xué)前緣，2000，7(4)：363—369.[5]吳元燕，陳碧玨．油礦地質(zhì)學(xué)[M]．2版．北京：石油工業(yè)出版社，1996．[6]鐘廣法，鄔寧芬．成巖巖相分析：一種全新的成巖非均質(zhì)性研究方法[J]．石油勘探與開發(fā)，1997，24(5)：62—66．[7]JiaoYangquan，YahJiaxin，LiSifian，eta1．ArchitecturalunitsandheterogeneityofchannelreservoirsintheKaramayFormation，out—cropareaofKaramayoilfield，Junggarbasin，northwestChina[J]．AAPGBulletin，2005，89(4)：529—545．[8]ThomasFMoslow，GrahamRDavies．TurbiditereservoirfaciesintheLowerTriassicMontneyFormation．west—centralAlberta[J].BulletinofCanadianPetroleumGeology，1997，45(4)：507—536．[9]胡光義，于會娟，劉靜，等．番禺30—1砂巖強水驅(qū)氣藏儲層非均質(zhì)性研究[J]．油氣地質(zhì)與采收率，2006，13(4)：34—35，51．[10]宋廣壽.鄂爾多斯盆地0.3毫達西類儲層特征及開發(fā)對策研究[D].西北大學(xué),2009.[11]PriceNJ.FaultandJointDevelopmentinBrittleandSemi-brittleRock[M].London:PergamonPress,1966.[12]NarrW,Lerch[13]王仁,丁中一,殷有泉.固體力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:地質(zhì)出版社,1979.[14]曾錦光,羅元華,陳太源.應(yīng)用構(gòu)造面主曲率研究油氣藏裂縫問題[J].力學(xué)學(xué)報,1982,2(2):202-206.[15]郝明強,胡永樂,劉先貴.裂縫性低滲透油藏特征綜述[J].特種油氣藏,2007,14(3):12-15.[16]周新桂,張林炎,范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