巴肯致密油地質(zhì)特征及開發(fā)技術(shù)研究

何 接，黃貴花，唐 康

（西安石油大學(xué)，陜西西安 710065）

巴肯致密油地質(zhì)特征及開發(fā)技術(shù)研究

何 接，黃貴花，唐 康

（西安石油大學(xué)，陜西西安 710065）

近年來，致密油已經(jīng)成為繼頁巖氣之后全球非常規(guī)石油勘探的又一新亮點(diǎn)，首先鑒于致密油和頁巖油在概念上比較相近，通過調(diào)研國內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)，分析和整理出國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對于致密油術(shù)語的不同定義，確定出主流概念；其次，以北美致密油開發(fā)較為成功的地區(qū)－美國致密油主要作業(yè)區(qū)Bakken（巴肯）為研究對象，對其地質(zhì)概況，所采取的開發(fā)方案以及所取得的開發(fā)效果進(jìn)行分析，以期對我國致密油開發(fā)提供借鑒和參考。

Bakken；致密油；地質(zhì)特征；開發(fā)技術(shù)

1 致密油的概念

致密油（tight oil）早期在國外用于描述含油的致密砂巖，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)對致密油的認(rèn)識[1]（見表1）。

目前對于致密油的認(rèn)識，是指以吸附或游離狀態(tài)賦存于生油巖，或與生油巖互層、緊鄰的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲(chǔ)層，未經(jīng)過大規(guī)模長距離運(yùn)移的石油聚集。強(qiáng)調(diào)了源儲(chǔ)直接接觸或緊鄰，且將儲(chǔ)集巖限定為砂巖和碳酸鹽巖，不包含頁巖油儲(chǔ)層（見圖1）。

表1 國內(nèi)外對致密油的定義

圖1 致密油源儲(chǔ)配置關(guān)系圖

2 北美地區(qū)巴肯致密油地質(zhì)特征

威利斯頓盆地Bakken組可分為3段。上段為半深海黑色富含有機(jī)質(zhì)的頁巖；中段是一套淺海相灰色貧有機(jī)質(zhì)砂泥巖；下段也為半深海黑色頁巖[2]（見圖2）。

圖2 Bakken組地層剖面圖

Bakken組頁巖的干酪根類型以Ⅰ、Ⅱ型為主，其中上段和下段含有大量Ⅱ型干酪根，以生油為主。Bakken油層厚度較小，但有機(jī)碳含量較高。在剖面上，Bakken組上段和下段的TOC含量分別為12.1%和11.5%[3]。在平面上，Bakken組下段的TOC含量平均值為8%，最大可達(dá)20%；Bakken組上段和下段累計(jì)厚度分別為2 m～8 m和0～15 m，是主要烴源巖發(fā)育層段，鏡質(zhì)體反射率為0.6%～0.9%，生烴強(qiáng)度大，有機(jī)質(zhì)成熟度屬于熱催化生油氣成熟階段，故均為優(yōu)質(zhì)有效烴源巖。

Bakken組儲(chǔ)集層為中段的白云質(zhì)－泥質(zhì)粉砂巖，其上下段頁巖由于裂縫發(fā)育，也可作為儲(chǔ)集空間。在物性特征方面，Bakken組上下段的孔隙度分別為3%～9%和2.5%～5.0%；中段的孔隙度為5%～10%，滲透率范圍為0.01 mD～0.10 mD，Bakken組儲(chǔ)集層的喉道半徑為0.01 μm～0.10 μm。孔隙類型主要有粒間孔、晶間孔、半徑小于0.5 μm的微孔以及局部發(fā)育的垂直裂縫和水平裂縫[2]。

圖3 生產(chǎn)水處理流程

3 開發(fā)技術(shù)分析

3.1 CO2氣水交替驅(qū)WAG

致密油藏常見的開發(fā)方式是衰竭式開發(fā)，但隨著開采的延續(xù)，地層壓力快速下降，單井產(chǎn)量遞減快；而水驅(qū)只適用于部分油藏，采收率依然較低；氣驅(qū)容易造成氣體前緣向前突進(jìn)。因此采用CO2氣水交替驅(qū)可以提高原油采出程度[4，5]。

3.2 納米流體和氣體混相驅(qū)NAG

在注入水里面加入比表面積較高的納米顆粒，不會(huì)增加流體的密度，反而改變儲(chǔ)層巖石的潤濕性，降低油水的表面張力。當(dāng)納米顆粒濃度為0.05%，便可以將接觸角降低一半，油滴就會(huì)從膜狀形成球狀，更容易被驅(qū)替出來[6]。

3.3 表面活性劑驅(qū)

使用陰離子表面活性劑中的磺酸鹽型時(shí)，乙基數(shù)量越多，溶液的穩(wěn)定性越好。非離子表面活性劑在地層條件下的穩(wěn)定性不隨烯烴數(shù)目的不同而改變。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，加入表面活性劑的原油采收率在40%以上。

3.4 注水（生產(chǎn)水）吞吐

與前幾種開發(fā)方案相比，水驅(qū)成本最低，但是某些地區(qū)水源短缺，因此可以將生產(chǎn)水作為注入流體。

ANDNIR/HUAFU公司開發(fā)了一套水處理裝置，流程（見圖3），生產(chǎn)水依次經(jīng)過撇油罐，氣浮分離裝置，多重介質(zhì)過濾裝置，聚合物薄膜便可以達(dá)到國際注入水的標(biāo)準(zhǔn)。按照吞吐方式注入地層，流體先充滿高孔裂縫等有利部位，關(guān)井憋壓，在毛細(xì)管力的作用下，流體將低滲孔道中的原油排到高滲孔道，部分流體留在低滲孔道內(nèi)，燜井一段時(shí)間，油水重新分布，開井降壓，使注入流體和被置換出的原油同時(shí)開采出來。對于異常低壓油藏，也可提高地層壓力[7]。

3.5 重復(fù)壓裂

致密油藏在開采一段時(shí)間之后，地層能量就會(huì)降低，投產(chǎn)前形成的人工裂縫會(huì)由開啟狀態(tài)轉(zhuǎn)向?yàn)殚]合狀態(tài)，而重復(fù)壓裂會(huì)形成一個(gè)應(yīng)力區(qū)帶，它會(huì)使連續(xù)裂縫改變方向，從而增加井眼與油藏的有效接觸面積。同時(shí)壓裂后也可補(bǔ)充地層能量，有效提高單井產(chǎn)量。

4 目前致密油開發(fā)面臨的問題

致密儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相滲曲線上存在較寬范圍的“滲透率枷鎖”，同時(shí)，儲(chǔ)層不同程度地發(fā)育裂縫，提高了游離相油氣運(yùn)移的輸導(dǎo)能力。此外，由于構(gòu)造-沉積-成巖“三位一體”式的綜合作用，造成儲(chǔ)層的非均質(zhì)性嚴(yán)重，這些影響了對致密油廣度和深度的研究。

5 結(jié)論與認(rèn)識

近年來我國在常規(guī)油氣開采中穩(wěn)中有升，但面臨產(chǎn)量遞減、品質(zhì)變差等問題制約，增儲(chǔ)上產(chǎn)形勢嚴(yán)峻，因此需要加大對致密油的勘探開發(fā)。在儲(chǔ)集層類型、源儲(chǔ)關(guān)系、甜點(diǎn)主控因素認(rèn)識的基礎(chǔ)上，探索形成適合我國致密油藏的開發(fā)方案尤為重要。

［1］張威，劉新，張玉瑋.世界致密油及勘探開發(fā)現(xiàn)狀［J］.石油科技論壇，2013，32（1）：41－44.

［2］張妮妮，劉洛夫，蘇天喜，等.鄂爾多斯盆地延長組長7段與威利斯頓盆地bakken組致密油形成條件的對比［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2013，27（5）：1121－1130.

［3］Smith M G，Bustin R M.Production and preservation of organic matter during deposition of the Bakken Formation（Late Devonian and Early Mississippian）［J］.Paleogeography，Paleoclimatology，Paleoecology，1998，（142）：185－200.

［4］Steve H，Luis B，Solange A，et al.From source to trap：A review of the Bakken Petroleum system，upper Devonian Mississip pian，Southeastern Saskatchewan ［J］.Saskatchewan Geological Survey，2007，（1）：1－6.

［5］盧雪梅.美國致密油稱為開發(fā)新熱點(diǎn)［N］.中國石化報(bào)，2011-12-30.

［6］K.zhang，Y.Li，A.Hong，et al.Nano-fluid Alternating Gas for tight oil exploration［C］.SPE176241，2015：1－17.

［7］Chen yong，oliver wu，jon H xiao，et al.Re-injecting produced water into tight oil reservoir［C］.SPE-162863，2012：1－7.

Tight oil geological characteristics and development technology research in Bakken

HE Jie，HUANG Guihua，TANG Kang
（Xi＇an Shiyou University，Xi＇an Shanxi 710065，China）

Recently,tight oil has been become anther debut in worldwide non-conventional oil exploration after shale gas.Firstly,researching a large number of relevant literatures both at home and abroad,because tight oil and shale oil is similar in concept.Putting forward the concept of the mainstream through analyzing different opinions about the definition of tight oil that some researches institutions at home and abroad held.Secondly,some areas of tight oil development more successful in north America are taken as the research example-Bakken.Analyzing foreign oil reserves,development plan and development effect of tight oil in development is to provide some references about tight oil development and production for our country.

Bakken；tight oil；geological characteristics；development technique

TE122.2

A

1673-5285（2017）08-0082-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.08.019

2017－07-10

何接，碩士研究生，郵箱：1256601143@qq.com。