趙金玲

(中國(guó)石油大港油田分公司第四采油廠，天津 300280)

塘沽油田致密油開(kāi)發(fā)實(shí)踐及思考

趙金玲

(中國(guó)石油大港油田分公司第四采油廠，天津 300280)

塘沽油田古近系沙河街組沙三段發(fā)育厚層泥質(zhì)白云巖與白云質(zhì)泥巖紋層狀特殊巖性體致密油油藏。通過(guò)巖心觀察、X射線衍射鑒定、掃描電鏡分析等技術(shù)，系統(tǒng)剖析了特殊巖性體儲(chǔ)集空間類型、成因及儲(chǔ)層含油性；利用測(cè)井、地震信息有效結(jié)合，對(duì)特殊巖性體展布范圍進(jìn)行有效識(shí)別與精細(xì)刻畫(huà)。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)選先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)塊，進(jìn)行直井加大斜度井井網(wǎng)部署，利用大規(guī)模水力壓裂、微地震監(jiān)測(cè)、大斜度井分段壓裂等儲(chǔ)層改造技術(shù)，結(jié)合井網(wǎng)調(diào)整和循環(huán)注氣技術(shù)探索，塘沽地區(qū)致密油在先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)塊試油獲近百噸高產(chǎn)，試采生產(chǎn)穩(wěn)定，為渤海灣地區(qū)致密油規(guī)模增儲(chǔ)及有效動(dòng)用奠定了基礎(chǔ)。

塘沽油田 泥質(zhì)白云巖 致密油 儲(chǔ)層識(shí)別 儲(chǔ)層改造

隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，致密油氣、頁(yè)巖油氣、煤層氣、油砂等非常規(guī)油氣在能源結(jié)構(gòu)中起著越來(lái)越重要的作用。塘沽油田位于渤海灣盆地，緊鄰歧口主凹、板橋次凹和南堡凹陷。沙三段最大埋深6 500 m，最大厚度3 600 m，是很好的生油層。沙三段下部發(fā)育大套的深灰色泥巖，中間夾著一套厚度百米左右的泥質(zhì)白云巖與白云質(zhì)泥巖紋層和薄互層狀特殊巖性體，自生自儲(chǔ)，異常高壓，壓力系數(shù)1.56，儲(chǔ)層低孔特低滲，孔隙度6.3%～9.4%，有效滲透率0.28×10-3μm2，無(wú)自然產(chǎn)能，經(jīng)儲(chǔ)層改造后獲高產(chǎn)，中質(zhì)原油，不含水，含氣量低，是典型的致密油。通過(guò)儲(chǔ)層識(shí)別和有效改造，塘沽油田致密油試采獲得了較好效果。

1 儲(chǔ)層特征

1.1巖石學(xué)特征

巖性為白云質(zhì)泥巖與泥質(zhì)白云巖紋層、薄互層和不等厚互層(圖1)。泥巖以深灰色為主，偶見(jiàn)棕褐色，白云巖以淺黃色為主，也出現(xiàn)棕褐色。泥質(zhì)白云巖和白云質(zhì)泥巖本身就是良好的烴源巖，經(jīng)過(guò)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造又是良好的裂縫性儲(chǔ)層[1]。

據(jù)取心井樣品礦物成分統(tǒng)計(jì)，白云石含量34.92%，粘土物質(zhì)含量44.84%(表1)。白云石多為鐵白云石。含星點(diǎn)狀黃鐵礦，形成于同生期及準(zhǔn)同生期，為還原條件下有厭氧細(xì)菌作用、介質(zhì)pH值達(dá)9以上環(huán)境的產(chǎn)物。掃描電鏡照片下可見(jiàn)鐵白云石以半自形-自形的菱面體狀晶形為主。

經(jīng)X衍射鑒定，粘土礦物主要為伊蒙混層和伊利石，此外還含有綠泥石和少量高嶺石。伊利石對(duì)孔、滲影響較大，其集合體造成大量束縛孔隙，產(chǎn)生高束縛水飽和度，使?jié)B透率大為降低，伊利石具有強(qiáng)吸附性，能吸附孔隙流體，使產(chǎn)量降低。綠泥石含鐵較多，遇酸能產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀堵塞孔隙，同樣會(huì)造成儲(chǔ)集層滲透性和產(chǎn)能的降低。

圖1 tg1井巖心手標(biāo)本

表1 tg1井特殊巖性體礦物成分統(tǒng)計(jì)

1.2儲(chǔ)層物性

測(cè)井解釋該區(qū)孔隙度5.02%～8.6%，平均6.91%，滲透率(0.1～3.2)×10-3μm2，平均1.49×10-3μm2。鉆井取心測(cè)試資料有效孔隙度6.3%～9.4%，壓力恢復(fù)資料計(jì)算滲透率0.28×10-3μm2，屬低孔特低滲儲(chǔ)層。

1.3儲(chǔ)集空間特征

據(jù)該地區(qū)取心井分析化驗(yàn)資料，儲(chǔ)集空間主要為巖石裂縫和孔隙。裂縫主要為層理縫和構(gòu)造縫，孔隙可分宏觀孔隙和微觀孔隙，宏觀孔隙主要為溶蝕孔洞，微觀孔隙中原生孔隙較少見(jiàn)，次生孔隙主要為晶間孔和晶間溶孔。

構(gòu)造縫常為高角度裂縫，與層面斜交成70°～80°，裂縫面粗糙，開(kāi)啟程度好，且分布廣泛，常與溶蝕孔洞相通，是油氣運(yùn)聚的重要通道之一。層理縫是地層受到各種地質(zhì)作用而沿著沉積層理裂開(kāi)的裂縫，層理縫不僅自身是良好的儲(chǔ)集空間，還是流體運(yùn)移的通道，且能改善儲(chǔ)層的滲透性。裂縫附近溶蝕作用較明顯，見(jiàn)溶蝕孔隙，表明構(gòu)造裂縫既改善沉積體連通性，又輸送流體,易于溶蝕作用發(fā)生。

裂縫發(fā)育的隨機(jī)性很強(qiáng)，與構(gòu)造強(qiáng)度、白云石含量、層厚等多因素有關(guān)。對(duì)于低孔特低滲儲(chǔ)層，基質(zhì)儲(chǔ)集性能的評(píng)價(jià)關(guān)系到這套儲(chǔ)層的儲(chǔ)油規(guī)模。儲(chǔ)集空間的定量表征復(fù)雜，要結(jié)合微觀孔隙結(jié)構(gòu)、CT掃描、核磁共振、常規(guī)物性分析等多信息進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[2-4]。

2 儲(chǔ)層識(shí)別

通過(guò)測(cè)井、地震信息有效結(jié)合，識(shí)別刻畫(huà)儲(chǔ)層。特殊巖性體埋深2 800～4 500 m，鉆遇儲(chǔ)層厚度40.0～125.2 m。根據(jù)常規(guī)3700測(cè)井系列敏感曲線測(cè)井響應(yīng)特征為：聲波時(shí)差275～290 μs/m，自然伽馬90～105 API；泥巖聲波時(shí)差350 μs/m，自然伽馬105 API。

在地震剖面上表現(xiàn)為低頻強(qiáng)振幅反射，受特殊巖性體厚度、碳酸鹽巖含量、火山巖侵入等因素影響，在地震剖面上的反射特征有差異。反射特征清楚的地方特殊巖性體為明顯的強(qiáng)振幅反射。常規(guī)波阻抗反演可以區(qū)分砂泥巖，但砂巖和泥質(zhì)白云巖都對(duì)應(yīng)較高的波阻抗，常規(guī)反演難以區(qū)分。

井震結(jié)合，應(yīng)用波阻抗加GR數(shù)據(jù)體融合巖性體識(shí)別追蹤技術(shù)識(shí)別泥質(zhì)白云巖，利用的是交叉判別原理[5-6]。用GR曲線重構(gòu)擬聲波曲線，反演出的GR數(shù)據(jù)體反映的是泥質(zhì)含量的高低，由于泥質(zhì)白云巖互層泥質(zhì)含量高，介于泥巖與砂巖之間的特點(diǎn)，將GR數(shù)據(jù)體和常規(guī)波阻抗反演數(shù)據(jù)體融合，得到二次識(shí)別后相對(duì)高泥質(zhì)含量、高波阻抗的泥質(zhì)白云巖儲(chǔ)層的展布。

3 儲(chǔ)層改造

由于低孔低滲，致密油的開(kāi)發(fā)依靠有效的儲(chǔ)層改造，與工藝進(jìn)步密切相關(guān)。這套儲(chǔ)層在1972年老井鉆探時(shí)就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于自然產(chǎn)能低，又缺乏有效的儲(chǔ)層改造措施，致密油的潛力未得到解放。

隨著油田開(kāi)發(fā)的不斷深入及油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，塘沽油田沙三段下部致密油應(yīng)用新的開(kāi)采技術(shù)，獲得了較好的試采效果。

3.1大規(guī)模水力加砂壓裂

塘沽油田沙三段下部泥質(zhì)白云巖與白云質(zhì)泥巖儲(chǔ)層泥質(zhì)含量高，但純泥巖較少，多為白云質(zhì)泥巖，且白云質(zhì)泥巖與泥質(zhì)白云巖呈紋層狀，并含有一定量的陸源碎屑，使整個(gè)巖性體脆性較好，適合壓裂改造。大規(guī)模水力加砂壓裂技術(shù)能夠產(chǎn)生半長(zhǎng)大于80 m的裂縫，有效溝通遠(yuǎn)井縫洞發(fā)育帶，配合投球分壓技術(shù)，提高所有射開(kāi)層的改造程度。水力壓裂及重復(fù)壓裂在塘沽油田首口高產(chǎn)井應(yīng)用成功，致密油得到有效開(kāi)發(fā)。

3.2水力壓裂微地震監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)井微地震事件俯視圖(圖2)表明，人工裂縫方向北東向，存在多條平行裂縫，壓裂效果明顯。側(cè)視圖(圖3，4)表明了壓裂裂縫高度及其隨長(zhǎng)度的變化，裂縫高度不平穩(wěn)，西翼前緣翹起。從結(jié)果看裂縫在井的兩側(cè)發(fā)育不對(duì)稱，東翼裂縫偏長(zhǎng)。裂縫不對(duì)稱產(chǎn)生的原因通常是由于地層巖體幾何形狀的復(fù)雜性和滲透率的差別造成[7]。平均裂縫面直立，傾角為90°。主縫為北東50°，有一條明顯的支縫，為北東80°。主縫西翼裂縫長(zhǎng)度為69.08 m，東翼長(zhǎng)度84.91 m，高度值21.54 m。壓裂造縫的2個(gè)裂縫方向與大港油田主應(yīng)力方向和塘沽油田斜坡帶主斷裂系統(tǒng)方向一致(圖5)。

圖3 壓裂監(jiān)測(cè)側(cè)視圖(垂直裂縫方向)

圖4 壓裂監(jiān)測(cè)側(cè)視圖(平行裂縫方向)

圖5 壓裂監(jiān)測(cè)三維裂縫擬合

3.3大斜度井加分段壓裂

塘沽油田斜坡區(qū)地層較陡，約為10°～20°，采用大斜度井，充分利用地層產(chǎn)狀，提高油層鉆遇率，同時(shí)在部署大斜度井時(shí)，考慮地應(yīng)力方向，垂直裂縫方向布井，提高天然裂縫鉆遇率。

4 井網(wǎng)調(diào)整及能量保持

4.1 井網(wǎng)調(diào)整

塘沽油田致密油的特點(diǎn)為平面上連續(xù)分布，油層厚度大，主體區(qū)油層厚度100 m左右。在井網(wǎng)部署時(shí)需優(yōu)先考慮儲(chǔ)層的分布范圍、厚度變化、含油性和裂縫的主要展布方向等問(wèn)題。

目前對(duì)于儲(chǔ)層展布的研究，借助實(shí)鉆井及儲(chǔ)層識(shí)別等技術(shù)，已有初步的研究結(jié)果，但儲(chǔ)層的含油性預(yù)測(cè)相對(duì)困難。綜合考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)情況，采用直井加大斜度井井網(wǎng)部署。先實(shí)施部分直井，部署在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的邊部、變化較大的部位或儲(chǔ)層埋藏較深的部位，以落實(shí)儲(chǔ)層分布范圍及儲(chǔ)量規(guī)模。在此基礎(chǔ)上，部署大斜度井加分段壓裂，實(shí)現(xiàn)致密油的有效開(kāi)發(fā)。

下步井網(wǎng)調(diào)整的研究方向：一是由于該區(qū)油層厚度大，采用大斜度井上下排布技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層縱向的有效動(dòng)用及較高的單井產(chǎn)能[8-9]；二是井網(wǎng)井距的合理排布與裂縫展布方向研究，結(jié)合能量補(bǔ)充方式研究，實(shí)現(xiàn)合理注采井距及其與裂縫方位的優(yōu)化配置。

4.2能量保持

特殊巖性體儲(chǔ)層低滲，且泥質(zhì)含量高，水敏現(xiàn)象嚴(yán)重，暫不適合注水。對(duì)致密油保持能量開(kāi)采，國(guó)內(nèi)外均缺少好的借鑒經(jīng)驗(yàn)[10]。目前認(rèn)為注氣開(kāi)發(fā)較為可行[11]。需要開(kāi)展從室內(nèi)研究、驅(qū)油機(jī)理、開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)到礦場(chǎng)實(shí)施配套技術(shù)研究。建設(shè)性的想法是礦場(chǎng)注氣借助大港油田儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)，建立注氣開(kāi)采方法。

5 結(jié)論

(1)塘沽油田致密油的發(fā)現(xiàn)是打破傳統(tǒng)找油理念，在特殊巖性獲得突破的成功實(shí)例，為渤海灣盆地特殊巖性油藏勘探開(kāi)發(fā)提供了可靠的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

(2)渤海灣等中新生代盆地廣泛發(fā)育湖相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖和泥巖，其熱演化程度較低，厚度大，有機(jī)碳含量高，近源或源內(nèi)勘探潛力大。

(3)致密油的開(kāi)發(fā)是資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的和諧統(tǒng)一；工藝技術(shù)的進(jìn)步為致密油的有效開(kāi)發(fā)提供了支撐。

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(編輯 謝 葵)

Development of tight oil in Tanggu Oilfield

Zhao Jinling

(theFourthOilProductionPlantofDagangOilfieldCompany,CNPC,Tianjin300280,China)

The tight-oil reservoir in the third member of Palaeogene Shahejie Formation of Tanggu Oilfield was a laminar special lithologic body which was interactively formed by argillaceous dolomite and dolomitic mudstone with thickness.By the means of core observation,X-ray diffraction identification,and scanning electron microscopy (SEM) analysis,etc.,it was systematically analyzed the space type,genesis,and oil-bearing property of the special lithology reservoir.In the powerful combination of well logging and seismic information,the range of the distribution of special lithology body can be effectively identified and described in detail.On this basis,screening the pilot test area,implementing the well pattern deployment of straight and high inclination wells,using reservoir reconstruction technologies including large-scale hydraulic fracturing,microseismic monitoring,high-gradient well fracturing,etc.,combined with well pattern adjustment and cycle gas injection,a high yield of nearly 100 t was obtained in the pilot test of Tanggu Oilfiled and the production testing was stable.This can lay a foundation for increasing tight-oil reserves and the effictive development in Bohai Bay area.

Tanggu Oilfield;shaly dolomite;tight oil;reservoir identification;reservoir reconstruction

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.02.009

2016-11-22；改回日期：2017-03-08。

趙金玲(1985—)，女，工程師，主要從事凝析油氣藏、非常規(guī)油藏的評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)。E-mail：zhaojinling492@163.com。

中國(guó)石油科技重大專項(xiàng) “渤海灣盆地精細(xì)勘探技術(shù)與灘海地區(qū)大油氣田分布規(guī)律——歧口富油氣凹陷大油氣田勘探及綜合配套技術(shù)研究”(編號(hào)：2008E-0600)資助。

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