劉　偉,李朝霞,呂彥平,王　健,陳煥杰

(中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083)

美國巴肯致密油藏油井EUR影響因素分析

劉偉,李朝霞,呂彥平,王健,陳煥杰

(中國石化石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083)

摘要：基于對巴肯致密油藏在產井的實際生產效果研究分析，在平面上將其劃分為4個預測最終可采儲量(EUR)較高的油氣富集區(qū)，分析了這4個油氣富集區(qū)影響油井EUR的主控因素。研究認為：巴肯致密油藏存在不同類型的油氣高產富集區(qū)，不同地區(qū)影響油井EUR的主控因素不盡相同，其中東部地區(qū)的主控因素為：超壓、含油飽和度、有效厚度和運移；中部地區(qū)的主控因素為：原始TOC含量、含油飽和度、超壓和有效厚度；西部地區(qū)的主控因素為：原始TOC含量、含油飽和度、運移和有效厚度；西北部地區(qū)的主控因素為：原始TOC含量、超壓壓裂段數。

關鍵詞：巴肯致密油藏；最終可采儲量；影響因素

作為一種重要的非常規(guī)油氣資源，致密油的勘探開發(fā)近年來取得了巨大進展。美國是目前全球致密油勘探開發(fā)最成功的地區(qū)，2010年美國致密油產量突破1.9×108桶，使美國持續(xù)24年的石油產量下降趨勢首次得以扭轉[1]。2014年美國致密油產量達到10.7×108桶左右，其中巴肯致密油藏是美國最先投入商業(yè)開發(fā)及面積最大的致密油藏，2014年其產量占美國致密油總產量的1/3[2]。

在巴肯致密油氣勘探開發(fā)的成功示范下，致密油已成為全球油氣熱點。近幾年中國石化在北美地區(qū)相繼收購了一些致密油氣項目。在非常規(guī)油氣新項目評價時，最終可采儲量的評估是項目評價的核心問題。由于非常規(guī)油氣項目的可采儲量評估方法通常采用動態(tài)法，因此油井EUR的合理確定對項目的準確評估關系重大。

1巴肯致密油藏概況

1.1地質特征

巴肯致密油藏位于美國中北部與加拿大接壤的威利斯頓盆地，地質學家金威于1953 年發(fā)現(xiàn)這一地層并將此命名為巴肯(Bakken)組[3]。巴肯地層具有以下幾點特征：①油層面積分布廣泛。巴肯地層跨美國和加拿大兩國，其中美國境內的覆蓋范圍包含了蒙大拿州局部和達科他州北部。②具有優(yōu)質的烴源巖條件。巴肯組上、下段都是很好的烴源巖，以暗色泥巖和頁巖為主，富含有機質，TOC大于10%，有機質成熟度也處在生油窗范圍內，Ro為0.6%～1.0%。③具有有利的儲集層，短距離運移。巴肯中段是以灰褐色極細-細粒礫巖、白云質砂巖和粉砂巖為主的致密地層，其孔滲性相對于上段和下段具有一定的優(yōu)勢，能夠作為優(yōu)質儲層，最大厚度為26m。④屬于脆性地層，脆性礦物含量30%～45%，該地層比較適合運用水力壓裂進行增產改造。⑤巴肯中段天然裂縫發(fā)育，80%的井都鉆遇了自然裂縫。

1.2開發(fā)歷程

巴肯致密油藏于1953年勘探發(fā)現(xiàn)，依據主要開發(fā)技術特征可以劃分為三個開發(fā)階段：直井開發(fā)、水平井開發(fā)(1987-1999年)和水平井分段壓裂開發(fā)(2000年-)[4]。截至2014年6月，共有在產油井8 534口，原油產量0.97×106桶/天，累計生產原油11.6×108桶，其中98%的產量來自于分段壓裂水平井，產量貢獻主要集中在Mountrail、Mckenzie、Dumn和Williams這四個地區(qū)[5-6]。

1.3生產特征

巴肯致密油藏的開發(fā)生產具有以下幾個特征：①典型井生產曲線符合“L”型特征，無穩(wěn)產期，初期遞減快，第一年遞減率達到72%，前三年遞減率達85%；后期遞減逐漸減緩，末期產量較低，長期低產穩(wěn)產。②單井初產分布不均，存在局部高產富集甜點區(qū)，油井單井初產和最終可采儲量(EUR)具有較好的對應關系，單井初產高的地區(qū)，EUR也相應較高。③整個巴肯致密油區(qū)帶自然遞減率大，只能靠鉆探新井來實現(xiàn)穩(wěn)產增產。根據統(tǒng)計，2013年以前投產的5 300口在產井年自然遞減率為45%，要維持區(qū)帶穩(wěn)產，預測需要維持年度新鉆1 470口生產井。

2EUR影響因素分析

巴肯致密油藏油井的單井EUR在平面分布上存在不均一性，不同地區(qū)的單井EUR差別較大，根據平面的分布特點將單井EUR比較大的地區(qū)分為東部、中部、西北部和西部四個地區(qū)。由于致密油藏儲集層物性差，孔隙度、滲透率值很低，水平井鉆井以及水平井多級壓裂完井方式成為該類油藏開發(fā)的必要技術手段，因此將影響單井EUR的因素主要分為地質因素和工程因素。地質因素主要包括：原始TOC含量、超壓、含油飽和度、儲層厚度、運移等；工程因素主要包括：壓裂段數、水平段長度、支撐劑類型、支撐劑用量、井型、壓裂液類型等。

2.1地質因素分析

(1)原始TOC含量。原始TOC含量與高產區(qū)之間總體存在一個較好的正相關關系，但是在東部地區(qū)例外。對比分析可以發(fā)現(xiàn)，中部、西北部以及西部地區(qū)的原始TOC含量都比較高，但東部地區(qū)原始TOC含量卻較低。由此可見不同高產區(qū)EUR的主控因素有所不同，東部地區(qū)原始TOC含量不是其EUR較高的主控因素。

(2) 超壓。致密油藏通常采用衰竭方式進行開發(fā)，一次開發(fā)為主，因此若存在超壓條件則對于提高油井的EUR大小非常有利。泥頁巖快速沉積形成的欠壓實作用以及流體增壓作用都可以導致孔隙異常和流體壓力的異常增高，同時富有機質頁巖中干酪根在熱演化過程中生成的產物會產生增壓作用[6]。巴肯組孔隙流體壓力梯度普遍高于正常流體靜壓力梯度。從壓力梯度和EUR的平面分布圖對應來看，壓力梯度大的地方，EUR相對較高，存在正相關關系。東部地區(qū)壓力梯度較大，同時對應的EUR也相對較高。西部地區(qū)壓力梯度相對較低，其EUR較其它三個地區(qū)小。

(3) 含油飽和度。東部和中部地區(qū)油井的EUR和含油飽和度具有較好的正相關性。西北部地區(qū)的含油飽和度并不高，但其EUR卻相對較高，這主要是由于西北部的鉆井采用了更多的壓裂段數完井，通過增加單井的控制可采儲量面積來增加了油井的EUR。

(4) 有效厚度。油井EUR與有效厚度具有較好的對應關系。通常在有效厚度大的地方，油井的EUR相對較高。

(5) 運移作用。盆地中心生成的油氣在壓力差的驅動下，向上傾方向或者相對構造高部位運移，遇到圈閉遮擋，形成超壓油氣聚集區(qū)。東部和西部地區(qū)都處在盆地的上傾方向，生產的油氣在壓力差的作用下經過運移，在這兩個地區(qū)富集下來。巴肯高產區(qū)大部分處在生油窗內，但東部的部分油田如Sanish/Parshall處在不成熟區(qū)，因此可以推斷東部地區(qū)的油氣富集是存在運移的過程，最后由于巖性變化遮擋而保存富集下來。

2.2工程因素

(1) 壓裂段數。圖1是巴肯區(qū)帶不同地區(qū)的油田油井90天累積產量與壓裂段數的關系。從圖1中可見，整個巴肯區(qū)帶的生產井的生產效果與壓裂段數并沒有直接的關系，生產效果好的井在各個壓裂段數都有分布，并沒有觀察到隨著壓裂段數增加，井的生產效果變好的趨勢。圖2是考慮地質因素的影響，即按照不同的生產井的含油飽和度對井進行分類，可以發(fā)現(xiàn)在相同的含油飽和度下，井的生產效果隨著壓裂段數的增加而變好。因此，單純的工程因素并不能決定油井EUR的高低，只有在地質條件類似時，油井EUR的大小才會隨著壓裂段數的增加而增加。從圖1中可見，西北部油田的壓裂段數普遍較多，這也是其在地質條件較差的情況下，油井EUR還相對較高的主要原因[7-9]。

圖1　不同油田累計產油與壓裂段數的關系

(2)井型。通過統(tǒng)計分析巴肯區(qū)帶不同井型的生產效果發(fā)現(xiàn)，不同的井型對單井產能影響相對較小，雙分支井和三分支井并沒有顯示出比單分支井更高的單井初始產量。

(3)水平段長度。水平段長度對單井EUR的影響與壓裂段數對單井EUR的影響類似，從整個巴肯區(qū)帶來看并沒有直接的關系，但是在地質條件類似時，水平段長度增加，單井產能增加，單井EUR也相應增加。

圖2　累計產量與壓裂段數及含油飽和度之間的關系

(4)支撐劑用量。從整個巴肯區(qū)帶來看(圖3)，支撐劑用量和單井產能并沒有直接的關系，不同的支撐劑用量的油井90天累產的分布范圍基本一致。但當地質條件類似時，支撐劑用量增加，產能增加，EUR也相應增加。

圖3　支撐劑用量與含油飽和度之間的關系

(5)支撐劑類型。不同的支撐劑類型對產能有一定的影響，從巴肯區(qū)帶Dumn和Williams兩個地區(qū)分別使用陶粒和石英砂作為支撐劑的生產井產能表現(xiàn)來看，陶粒優(yōu)于石英砂。

3結論

(1)巴肯致密油區(qū)帶在平面上可以劃分成不同的油氣高產富集甜點區(qū)。不同甜點區(qū)的油井EUR主控因素不盡相同，地質因素和工程因素綜合作用影響油井的EUR。

(2)東部地區(qū)的油井EUR影響主控因素為：超壓、含油飽和度、有效厚度、運移。中部地區(qū)的油井EUR影響主控因素為：原始TOC含量，含油飽和度，超壓，有效厚度。西部地區(qū)的油井EUR影響主控因素為：原始TOC含量、含油飽和度、運移、有效厚度。西北部地區(qū)的油井EUR主控因素為：原始TOC含量，超壓和壓裂段數。

參考文獻

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[8]劉洪.優(yōu)勢滲流通道的試井解釋方法研究[J].石油地質與工程，2015，29(3)：98-100，136.

[9]趙利軍.水平井水平段長度優(yōu)化設計與實踐[J].石油地質與工程，2014，28(2)：110-112.

編輯：李金華

文章編號：1673-8217(2016)02-0139-03

收稿日期：2015-10-15

作者簡介：劉偉,碩士，工程師，1983年生，2008年畢業(yè)于中國石油大學(北京)油氣田開發(fā)專業(yè)，現(xiàn)主要從事海外油氣新項目開發(fā)評價工作。

中圖分類號：TE313.349

文獻標識碼：A