中國深層油氣開采的主要技術特點

李晨陽，黃 蒙

（1.西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065；2.中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司，陜西西安 710021）

中國深層油氣開采的主要技術特點

李晨陽1，黃 蒙2

（1.西安石油大學石油工程學院，陜西西安 710065；2.中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司，陜西西安 710021）

就我國目前油氣開發狀況來看，石油開采由中淺層向深層過渡是必然的發展趨勢，深層油氣藏將是石油工業未來最重要的發展領域之一，也是中國石油引領未來油氣勘探與開發最重要的戰略實現領域。我國深部油氣儲量所占比例較大，但由于深層油氣藏開采需要面對復雜的地質情況和各種技術挑戰，因此要對深層油氣藏開采給予足夠的重視。本文著力于全面了解深層油氣藏，就深層油氣藏的定義、地質特征、類型和開采的技術特點，展開系統的分析與研究，為更好、更快地開采深層油氣藏提供堅實的基礎。

深層油氣藏；地質特征；油氣藏類型；技術特點

隨著淺層油氣田的長期開采，各大油田現在都已進入了開發的后期，而且隨著油氣勘探越來越精細，在中淺層油氣領域取得較大的突破已經變得越來越困難。因此轉向深層油氣藏開采是今后的主要方向，本文立足于前人學者的研究基礎，針對深層油氣藏的精確定義、地質特征、主要油藏類型、開發現狀以及技術特點進行總結分析，對系統的認識深層油氣藏，以及更好的開發深層油氣藏具有一定參考意義。

1 深層油氣藏概述

1.1 深層油氣藏定義

深層油氣藏是指埋藏深度介于3 500 m～4 500 m的油氣藏，將埋藏深度大于4 500 m的油氣藏定義為超深層油氣藏[1]。我國深部油氣儲量所占比例很高，如準格爾盆地深層油氣占總儲量40%，塔里木盆地深層油氣資源達83%等，均有著巨大的開發潛力[2]。

而深層油氣藏的開采將要面對的是孔隙度低于12%、滲透率低于1.0×10-3μm2、地層溫度甚至超過120℃～150℃的低孔隙度、低滲透率和高溫、高壓復雜油氣藏。針對這樣的三低兩高油氣藏，開采的技術手段必然不同于中淺層的油氣開采[3]。

1.2 深層油氣藏的形成與分布

我國的深層油氣藏主要分布在碎屑巖盆地、碳酸鹽巖盆地以及火山巖盆地[4]。形成機理及具體分布狀況（見表1）。

1.3 深層油氣藏地質特征及主要類型

在與主動大陸邊緣相關的和與板塊邊界無關的被動大陸邊緣盆地是深層油氣藏分布的兩個區域。其有利于形成深層油氣藏的原因是這兩類盆地的沉積厚度較大，具有形成和保存深層油氣的條件[5]。

圖1 全球深層油氣藏圈閉類型

構造圈閉、巖性圈閉、礁和復合圈閉是深層油氣藏幾個比較常見的圈閉類型。針對世界100個大型深層油氣田進行統計分析得出結論，其中構造圈閉是最常見的圈閉類型（見圖1）。

2 深層油氣藏開采的主要技術特點

2.1 深層油氣藏勘探的主要技術特點

深層油氣藏由于具有三低兩高的特點，這使得勘探的主要特點表現在：高要求、高投入、高風險這幾個方面。

深層油氣藏勘探時地震波從激發到接收，受到干擾的因素頗多。為應對這些挑戰形成了獨具特點的勘探技術手段：綜合運用重力、電磁法以及地震等勘探技術的綜合解釋方法[6]；為了更好的解決成像模糊、精確度差的問題可以采用寬限大組合技術對監測資料進行分析。

石油勘探至少50%的成本投入源于鉆井，鉆井成本與鉆井深度的關系如下：

式中：X-井深；Y1、Y2-油井或氣井的單井總費用。

在高溫、高壓的地下條件下進行勘探工作將大大增加了風險，具體表現在：勘探深度大造成鉆探目標落實程度低；高溫、高壓導致較高的事故率。

2.2 鉆井工程技術特點

深層油氣鉆井具有鉆井周期長、難度大、工藝技術要求高、技術多樣性強等特點。

鉆探深層油氣藏會遇到由砂巖、泥巖熔巖、火山碎屑巖、礫巖以及它們的過渡類型巖性組合形成復雜的地層情況，直接導致了鉆井周期長、效率差、效益差[7]。

近年來為了提高鉆井速度，國內外致力于研制高效的鉆井技術和工具來面對深層鉆井的各個問題。其主要技術及特點（見表2）。

其中欠平衡鉆井使用最為廣泛[8]。大港油田還成立了經驗豐富，技術強硬的專業隊伍[9]。

2.3 深層采油技術特點

深層采油技術具有三個特點：（1）舉升方法耐高溫、耐腐蝕、高強度；（2）舉升深度大、難度高；（3）儲層孔隙結構復雜、非均質性較強，改造儲層困難大。

表1 深層油氣藏形成機理與分布狀況

表2 深層鉆井工藝技術及主要特點

表3 深層采油工藝技術及主要特點

深度一旦超過4 000 m，常規的人工舉升方法就有很大的局限性。另一方面深層油高溫、高含酸性氣體的特性對抽油干的強度和耐腐蝕性要求極高[10]。國內外在深井采油中已成功地應用了有桿泵、電潛泵，具體技術及特點（見表3）。

舉升深度大會帶來舉升技術上的難題，如舉升高度大，掛泵深度大，很容易導致井筒壓力低于氣體飽和壓力，溶解氣體被分離出來，在很大程度上影響舉升設備的生產效率；另外隨著下泵深度的增加，桿柱失穩造成的偏磨更加嚴重，伴隨的還有沖程損失的問題。

針對這些深層油氣開采特有的難題，應采取應對的工藝技術，其主要特點（見表4）。

表4 深層采油工藝面對問題及應對技術

對于深層油氣藏目前的探測技術還不能做到精細地描述，因此開發起來就具有一定的難度。針對深層油氣物性差、埋藏深、高溫、高壓和高含硫化氫等特點，常采用DCA均勻布酸酸化技術和深度酸壓技術。

耐高溫的DCA均勻布酸酸化技術是通過對巖石膠結物、裂縫內填充物質的溶蝕，從而提高地層滲透性。目前已研發出的耐高溫的DCA清潔自轉向酸，使用最深的井接近7 000 m[11]。在150℃條件下殘酸的黏度可達到200 mPa·s以上，流變曲線（見圖2）。

圖2 DCA清潔自轉向酸流變曲線

深度酸壓技術的酸液具有低濾失、低反應速度、遠作用距離和強非均勻刻蝕的能力。目前已經有利多種不同的酸體系，在以往的基礎上研發了具有低濾失、低反應速度的GCA地面交聯酸體系。GCA地面交聯酸通過在20%的鹽酸中交聯形成酸凍膠，從而實現緩速和低濾失。

3 結論

（1）深層油氣藏的地質條件比淺層油氣復雜，開采面臨的高壓、高溫問題遠遠超過淺層油氣藏。

（2）深層油氣藏的開采技術是對淺層油氣開采技術的繼承和發展，同時具有很強的針對性和技術特點。

（3）深層油氣藏的開采技術具有要求高、成本高、風險高的特點，開采深層油氣應著力于工藝技術的改進。

［1］國土資源部辦公廳.石油天然氣儲量計算規范［P］.DZ/T0217-2005.

［2］西部深層油氣勘探面臨三大挑戰［J］.西安石油大學學報（自然科學版），2011，（6）：92.

［3］孫龍德，鄒才能，朱如凱，張云輝，張水昌，張寶民，朱光有，高志勇.中國深層油氣形成、分布與潛力分析［J］.石油勘探與開發，2013，（6）：641-649.

［4］妥進才.深層油氣形成機制研究概述［A］.中國礦物巖石地球化學學會、中國科學院地球化學研究所.中國礦物巖石地球化學學會第12屆學術年會論文集［C］.中國礦物巖石地球化學學會、中國科學院地球化學研究所：2009：1.

［5］白國平，曹斌風.全球深層油氣藏及其分布規律［J］.石油與天然氣地質，2014，（1）：19-25.

［6］宋景明.全信息地質地球物理綜合解釋方法與效果［A］.中國地球物理學會.2001年中國地球物理學會年刊-中國地球物理學會第十七屆年會論文集［C］.中國地球物理學會：2001：1.

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［10］王少力，等.超高強度抽油桿在國內外的推廣應用［J］.石油礦場機械，2008，（4）：24-27.

［11］王永輝，李永平，程興生，周福建，車明光，張福祥，彭建新，楊向同.高溫深層碳酸鹽巖儲層酸化壓裂改造技術［J］.石油學報，2012，（S2）：166-173.

Main technical characteristics of deep oil and gas exploitation in China

LI Chenyang1，HUANG Meng2
（1.College of Petroleum Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.PetroChina Changqing Oilfield Company，Xi'an Shanxi 710021，China）

Judging from the current situation of oil and gas development in our country,the transition from medium-shallow layer to deep layer is an inevitable development trend.Deep-layer reservoir will be one of the most important development fields for the petroleum industry in the future,and also one of the most important areas for petroleum exploration in the future develop the most important areas for strategic realization.China's deep oil and gas reserves account for a large proportion,but due to complex geological conditions and various technical challenges,deep-seated oil and gas reservoirs should pay enough attention to deepseated oil and gas exploration.This article focuses on a comprehensive understanding of the deep reservoirs.The systematic analysis and research on the definition,geological characteristics,types and technical characteristics of deep reservoirs will provide a solid foundation for better and faster exploitation of deep reservoirs.

deep reservoirs；geological features；types of reservoirs；technical features

TE375

A

1673-5285（2017）11-0095-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.11.023

2017-10-10

李晨陽，西安石油大學石油工程學院在讀碩士研究生，郵箱：575990846@qq.com。