打通碳酸鹽巖開發“經絡”

■文/本刊記者 呂榮潔

打通碳酸鹽巖開發“經絡”

■文/本刊記者 呂榮潔

碳酸鹽巖油氣藏作為重要的戰略接替資源，要實現高效穩定開采就必須加快完善理論和技術創新。

◎為了打通碳酸鹽巖油氣藏開發經絡，石油人不畏高山峭壁，奮戰在勘探一線。攝影/余 海

特邀嘉賓

中國石油華北油田公司油藏評價部經理 呂傳炳

中國石化西北油田公司勘探開發研究院副院長 黃詠梅

中國石油塔里木油田公司勘探開發研究院

碳酸鹽巖研究中心副主任 蔡振忠

毫無疑問，我國碳酸鹽巖油氣藏的開發正成為油氣開發中的后起之秀。第三輪全國油氣資源評價和各油公司2007年資料顯示，我國碳酸鹽巖油氣資源量約385×108噸油當量，平均探明率約11%，待勘探領域非常廣闊。現在，我國已在四川、塔里木、鄂爾多斯、柴達木、蘇北等盆地獲得碳酸鹽巖油氣藏發現，且具有較高的產能，對我國的石油發展戰略具有重要意義。

不過，碳酸鹽巖領域的石油勘探、開發，迄今仍是“世界級”難題，很大部分還處于基礎研究階段。那么，應該如何打好碳酸鹽巖油氣藏開發的“攻堅戰”？為此，本刊采訪了華北油田、西北油田、塔里木油田等一線生產的負責人，就碳酸鹽巖油氣藏的高效開發展開了探討。

儲量巨大成就接替區

記者：各位好！當前，國內主力油氣田開發進入中后期，油氣產量持續穩產面臨著重大挑戰。那么，現在實施碳酸鹽巖油氣藏開發，對推動我國石油工業發展有何重要意義？

呂傳炳：在世界范圍內，大約有三分之一的油氣資源儲存于碳酸鹽巖儲層中，特別是中東、北美、蘇聯的許多大型或特大型油氣田均與碳酸鹽巖密切相關。

我國海相碳酸鹽巖儲集層層系分布范圍廣泛，從震旦系至三疊系均有分布，約占大陸沉積巖總面積的40%。與常規的砂巖油氣藏相比，碳酸鹽巖油氣藏勘探開發程度較低。以“潛山”起家的華北油田而言，碳酸鹽巖油藏探明儲量比例只有41.6%。同時因其儲層具有典型的雙重介質特點，滲流規律特殊，加之非均質性嚴重，開發技術不完善，開采效果迥異。

雖然我國碳酸鹽巖油氣藏普遍具有初期產量高、下降速度快、生產壽命短、采收率較低的特點，但近年來我國碳酸鹽巖儲層勘探不斷取得重大突破，相繼發現了一批整裝儲量接替區，在當前國內主力油田開發進入中后期，原油產量持續穩產面臨重大挑戰的情況下，加強此類油藏開發技術和開發規律研究，實施高效開發，對推動我國石油工業發展、保障國家能源安全具有十分重要的意義。

黃詠梅:隨著經濟的快速發展，我國已經成為世界第二大能源消費國，石油需求量由2001年的2.3×108噸上升到2009年的4.1×108噸，對外依存度高達51%，并且具有進一步加大的趨勢。與之形成鮮明對照的是我國東部陸相盆地油氣勘探、開發程度不斷提高，油氣產量呈現遞減趨勢，油氣的供需差距越來越大，不能滿足國民經濟發展的需要。

目前，世界已探明油氣儲量中碳酸鹽巖油氣藏儲量約占50%，而產量占60%以上。中國海相碳酸鹽巖石油資源豐富，具有廣闊的勘探開發前景。我國海相碳酸鹽巖油氣資源量大于300×108噸油當量，石油資源量約150×108噸，主要分布在塔里木和華北地區，但探明率僅11%，勘探開發程度比較低，具有非常大的潛力，是我國陸上油氣資源的戰略接替區。因此，加大碳酸鹽巖油氣藏的開發，對鞏固國家能源安全具有非常重要的意義！

記者：碳酸鹽巖具有良好的生油和儲油能力。那么，目前貴單位在碳酸鹽巖油氣藏的開發進展情況如何？

呂傳炳：華北油田是我國最早開發碳酸鹽巖油藏的單位之一。30多年來，碳酸鹽巖油藏開發取得了引人注目的工作成效，積累了豐富的開發經驗，形成了一整套比較成熟的開發技術。1976年，任丘潛山油藏正式投入開發建設，不到一年時間就建成年產1000萬噸的生產規模，單井日產超千噸的高產油井多達6口，其中任7井初期日產高達4600噸，任9井經酸化后獲得初期日產5400噸以上的高產，迄今仍為我國單井初產之冠。

繼任丘油田投入全面開發之后，在較短的時間內又相繼發現了十個中小潛山，全部投入開發后，儲量動用率高達100%。截至目前，華北油田早期投入開發的潛山油藏全部進入開發后期，總體開發效果較好，但油藏之間差異較大。

蔡振忠：至今，塔里木油田碳酸鹽巖油氣藏勘探開發已經走過了兩個階段：小規模試采階段（2000-2007年）及規模開發階段（2008年至今）。

小規模試采階段，主要集中在輪古油田，從2000年開始起步，其原油產量逐年增加，從1.66萬噸提高到2007年的45萬噸。

2008年，中國石油天然氣股份有限公司提出，塔里木油田要大規模開發，爭取使碳酸鹽巖原油產量達到300萬噸。根據規劃安排，塔里木油田2008年碳酸鹽巖開發進入技術攻關階段，當年碳酸鹽巖原油產量54萬噸。2010年，塔里木油田碳酸鹽巖油氣藏計劃年產原油百萬噸。

經過技術攻關，現在塔里木油田碳酸鹽巖鉆井成功率大為增加。2009年新井成功率達到80%，2010年1～5月新井成功率達到87%。大部分新井投產產量達到或超過方案設計產量，特別是英買2試驗區及塔中I號氣田東部試驗區，開發井成功率達100%。

黃詠梅:1984年9月，中石化西北油田分公司在塔里木盆地SC2井奧陶系獲日產866噸的高產油氣流，拉開了塔里木盆地尋找海相油氣田的序幕。1997年3月，S46井在奧陶系測試獲日產原油212.54立方米。同年10月S48井獲日產524立方米的高產油流，從而發現了塔河油田，實現了塔里木盆地奧陶系碳酸鹽巖尋找大油田的突破。

塔河油田碳酸鹽巖油藏1997年投入開發以來，已歷時12年，截至2009年底，累計探明石油地質儲量94560萬噸，已開發石油地質儲量50911萬噸，標定可采儲量7895.3萬噸，采收率15.5%。

理論創新亮起航標燈

記者：在實施碳酸鹽巖油氣藏開發的實踐過程中，貴單位是如何加強基礎理論研究，積極探索，提出碳酸鹽巖油氣藏開發的新思路、新方法的？

黃詠梅: 超深層碳酸鹽巖縫洞型油氣藏的勘探與開發屬于石油地質理論和勘探開發技術的國際前沿領域，涉及巖溶地質、石油地質、構造地質、流體力學、油藏描述、油藏工程、分析測試等相關學科的交叉研究。西北油田分公司在碳酸鹽巖縫洞型油氣藏的開發實踐過程中，積極與國內外科研院校緊密合作，開展攻關研究，創新了碳酸鹽巖縫洞型油氣藏的開發新思路和新方法。

建立了以三維地震儲層預測技術為核心，綜合應用地質評價、測井評價等技術的縫洞型油藏儲量分類評價技術，開展了縫洞型油藏未動用儲量的分類評價和動用部署研究工作，深化了對縫洞型油藏開發儲量的認識，進一步落實了儲量可靠性。在此基礎上建立了縫洞帶評價技術，研究清楚了縫洞帶的發育規律，整體部署，滾動實施，加快了儲量動用步伐。

創建了碳酸鹽巖縫洞型油氣藏注水提高采收率技術。一是定容性單井縫洞單元注水補充地層能量，利用油水密度差異快速重力分異，形成人工底水驅油提高采收率；二是縫洞單元注水補充地層能量的同時，利用井區致密層產生平面水驅，擴大水體波及體積提高采收率。同時初步形成了低注高采、縫注洞采、溫和注水的碳酸鹽巖縫洞型油氣藏注水技術政策推動我國廣大海相碳酸鹽巖發育區油氣藏勘探開發技術的發展。

蔡振忠：首先，在基礎理論研究方面，塔里木油田把現代巖溶研究引入古巖溶分析中。通過類比現代巖溶與地貌的關系，劃分碳酸鹽巖潛山油氣藏平面儲層發育區；通過地面與井下的對比，劃分出儲層縱向的發育帶。根據碳酸鹽巖儲層的非均質性，建立以逢三個單元為基本評價單元，以產量、儲量為標準的評價體系，確定高產富有氣區塊，為規模開發打下基礎。

其次，在開發的新思路上，認識到碳酸鹽巖復雜，儲層預測、流體預測難度大，造成井位確定困難；新井投產后，原油產量“忽高忽低”，“沒有安全感”，部分井遞減快、易出水，造成穩產困難。因此，需要科研生產人員不斷去分析，思想上要樹立“與天地斗，其樂無窮；與碳酸鹽巖斗，其樂無窮”。

塔里木碳酸鹽巖油氣田地下情況復雜、開發難度大，非均質性極強，一次評價很難評價清楚，開發就等于二次勘探。因此，堅持勘探開發一體化，按照“研究一體化、部署一體化、生產組織一體化、上產增儲一體化、工程地質一體化、投資管理一體化”來組織碳酸鹽巖的勘探開發工作，不但在方法上互相借鑒，而且在工作程序上變前后接力為互相滲透。

由于碳酸鹽巖的復雜性，一個井點特點并不能代表井區特點，少數井點資料無法解剖井區特征，倉促大規模上開發井，風險極大。所以塔里木油田工作模式上打破原有的增儲上產模式，變為上產增儲模式：一是預探階段“重在發現”。二是評價階段重點不是為了交儲量，而是落實油藏特征，圍繞發現尋找更多高產井點，確定油氣富集區，在此基礎上落實商業儲量。三是開發在預探發現之后即刻跟進，圍繞每一個高產井建立高產井組，不同的高產井組組合成高產區，即按勘探尋找高產井，評價開發建立高產井組，開發培育高產區的程序來開展工作。

記者：要實現碳酸鹽巖勘探開發方面的突破，有哪些關鍵環節？為此，我們應該做出哪些努力？

呂傳炳：制約勘探開發取得突破的瓶頸主要有以下兩個方面。

一是有效儲層的識別問題，也就是油氣在什么地方富集的問題。雖然碳酸鹽巖油藏總體勘探程度較低，但類似任丘潛山這種規模大、儲層發育好的油藏，大部分已經找到，即便有漏網的，通過常規的勘探方法也不難找到。所以，我們現在面臨的真正難題是如何尋找到那些儲層非均質性很強的碳酸鹽巖油藏，由于有效儲層的識別技術不過關，不知道油氣在什么地方富集，勘探風險很大，開發效果也沒保證。這是個世界級難題，也是個無法繞開的難題，現在看來只能從物探技術攻關，從資料采集、處理、儲層預測方法、烴類檢測等方面做深入細致的工作。

二是提高采收率的問題，也就是提高開發效益的問題。碳酸鹽巖油藏由于雙重介質的特殊性，驅替機理與砂巖油藏有很大的區別，目前常規的注水開發方式效果較差，采收率普遍較低，制約了開發效益。今后的攻關方向應該立足驅替試驗，篩選驅油效率高、經濟有效的注入介質，提高采收率。有關研究資料表明，注氣開發可能是提高碳酸鹽巖油氣藏采收率的重要方向。

除了上述兩點之外，儲層改造技術、開發方式、開發政策問題也很重要，但這些在目前技術條件下是能夠解決的。

黃詠梅:我國碳酸鹽巖縫洞型油藏一般經歷了多期構造運動、多期巖溶疊加改造、多期成藏等過程，形成了與古風化殼有關的碳酸鹽巖縫洞型油藏。儲集介質一般具有各向異性多重的特點，儲集空間類型多樣化、儲集體連通性差、油水關系復雜、多種流動形式共存。

在碳酸鹽巖開發上，縫洞型油藏開發中主要存在兩個難點：一是縫洞發育和分布規律的認識難度大，二是對油藏流體流動規律認識不清。目前國內外在縫洞型油藏開發方面還沒有形成成熟的開發理論和開發方法，導致開發水平低。塔河油田采收率只有15%，這還達不到碎屑巖的一半，鉆井成功率只有90%，產量年遞減高達25%以上。因此，要重點研究“海相碳酸鹽巖縫洞型油藏儲集體形成機制、海相碳酸鹽巖縫洞型油藏流體動力學機理”兩個關鍵科學問題，實現碳酸鹽巖縫洞型油藏的高效開發。

核心技術鑄造新利器

記者：貴單位在碳酸鹽巖油氣藏開發的哪些方面取得了重大技術創新，形成了哪些領先的特色技術？

黃詠梅: 經過多年的探索、研究和實踐，創新形成了具有塔河特色的一系列領先的特色技術。

第一，創新了以動靜態特征為約束、地震多屬性綜合預測為核心的超深層碳酸鹽巖縫洞型儲層預測評價技術系列，有效地解決了超深層非連續型介質三維空間分布預測問題，儲層預測成功率高達95%。這一系列主要包括超深層碳酸鹽巖縫洞型儲層地震采集技術、超深層碳酸鹽巖縫洞型儲層精細成像技術，建立了碳酸鹽巖縫洞型儲層地震預測識別模式，集成創立了碳酸鹽巖縫洞型儲層綜合預測方法系列，建立了塔河油田奧陶系碳酸鹽巖縫洞型儲層成像測井識別模式，儲層進行分類及儲層參數計算、評價技術系列。

第二，創立了“以縫洞單元為基本開發管理單元，以差異化開發為基本思路，以‘管流’為主要流動特征，以單井注水替油、多井單元注水開發為主要能量補充方式，實行滾動開發、逐步深化、配套完善”的碳酸鹽巖縫洞型油藏開發技術，為該類油氣藏科學開發奠定了基礎。這一技術包括：縫洞單元分類與描述方法、縫洞型油藏儲集體刻畫與儲量計算方法、縫洞型油藏流動特征研究與數值模擬技術、縫洞型油藏開發方式。

第三，建立了以超深復雜地層鉆完井、超深井酸壓儲層改造、超深超稠井筒舉升技術為主的縫洞型油藏的配套工藝技術，為塔河油

秉氣田的突破擴大和高效開發提供了技術保障。這一技術主要包括超深鉆完井技術、超深井低濾失溫控變粘酸酸壓技術、超深超稠井筒舉升工藝。

呂傳炳：經過三十余年的探索和實踐，華北油田碳酸鹽巖油藏開發達到了國際領先水平，逐步形成了較成熟的配套開發技術，主要包括以下幾個方面。

降壓開采技術。針對油田進入后期開發階段，油水關系更趨復雜，含水上升成為油田開發的主要矛盾，機械采油已成為油井生產的主要方式。華北油田在任丘霧迷山組油藏開展了控制注水降壓開采試驗，進而轉為停止注水降壓開采，通過水動力學方法的變化，實現了驅動方式的轉變，較好地發揮了中小縫洞和巖塊系統的生產潛力，改善了潛山油藏后期開發效果。

綜合治理配套工藝技術。為了控制含水上升和減緩產量遞減速度，改善油藏中后期開發效果，油田開展了工藝技術攻關試驗，研制成功裸眼井卡堵水工藝，油田開發后期還進一步研制了適應于大劑量、多段塞和深部堵水技術，高強度有機無機重復堵水工藝系列等適合碳酸鹽巖潛山油藏的堵水工藝，形成了堵、卡、酸、抽綜合治理工藝。

潛山油藏精細描述與綜合挖潛技術。在任丘潛山油藏利用三維地震與動、靜態資料相結合開展油藏精細描述，研究潛力分布規律，發現了二臺階、局部高、山梁帶等多種潛力分布形式，根據潛力研究結果在油藏潛力分布區部署調整井，取得了明顯的挖潛效果。

記者：注重科研和生產相結合是油田企業實現發展的關鍵。在碳酸鹽巖的階段成果轉化方面，貴單位是如何做到注重科研和生產相結合的？

蔡振忠：我們始終樹立科研要及時高效地服務于生產的意識，生產上面臨的困難就是科研需要解決的問題。因此，每年科研項目在立題時都需要與生產單位進行交流和研討，針對勘探開發面臨的重大難題，從理論、方法和技術上提出解決思路，并制定科研計劃，研究過程中也不斷與生產單位結合，及時調整，研究成果也從研究期間的試用到最終成果的應用。

呂傳炳：由于碳酸鹽巖油藏開發沒有更多現成的經驗和技術可以借鑒，生產中遇到的問題就是科研立項的出發點，解決生產中遇到的問題必然是科研的落腳點。生產與科研的這種相互依存關系自然解決了相互結合的問題，同時也加速了科研成果的轉化，通過生產的檢驗與反饋進一步提升了科研的質量和水平。

黃詠梅: 我們主要是通過以下三個方面來使科研與生產緊密結合。首先，制定了關于項目管理、經費管理、科技獎勵和知識產權管理等方面的相關管理辦法，完善科技管理體制機制。其次，組織和參與各類學術交流，加快技術人員成長，實現成果共享。再次，完善科技創新體系。除了注重分公司創新主體自身建設外，還針對研究力量不足的突出矛盾，與中石化勘探開發研究院、大專院校及兄弟油田研究院所、專業技術服務公司等建立了廣泛的技術協作關系，形成了較為穩定的外協攻關團隊，彌補了分公司自身研究力量的不足。