鄂爾多斯盆地頁巖油儲(chǔ)層改造技術(shù)研究

劉鵬程 李彥飛

延長油田股份有限公司定邊采油廠開發(fā)科 陜西榆林 718699

頁巖油是一種重要的非常規(guī)石油資源，我國頁巖油資源比較豐富，開發(fā)潛力巨大。鄂爾多斯盆地三疊系延長組油頁巖不僅是延長組的生油巖，而且是延長組頁巖氣的生、儲(chǔ)層位。為解除近井地帶可能的儲(chǔ)層傷害或在儲(chǔ)層中建立高導(dǎo)流能力的通道，可采取酸化、壓裂及其他增產(chǎn)措施來提高油氣水井的能力。

1 頁巖油儲(chǔ)層改造技術(shù)

對(duì)比分析國內(nèi)外頁巖油儲(chǔ)層改造技術(shù)發(fā)現(xiàn)，改造理念基本相同，均為密切割強(qiáng)加砂分段壓裂技術(shù)，僅部分技術(shù)指標(biāo)存在差異。國外水平段長、壓裂段數(shù)多，目前水平段長2000.00～6000.00m，壓裂段數(shù)50～80 段；國內(nèi)水平段長1000.00～2000.00m，壓裂段數(shù)20～30 段。國外射孔簇?cái)?shù)多在5～15 簇，國內(nèi)射孔簇?cái)?shù)多在3～6 簇。以下以鄂爾多斯盆地為例，主要介紹國內(nèi)的儲(chǔ)層改造技術(shù)。

1.1 改良?jí)毫岩后w系

壓裂液是儲(chǔ)層改造的重要材料，其化學(xué)組成不僅影響攜砂能力，還會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成傷害，影響裂縫延伸距離和范圍、縫網(wǎng)的復(fù)雜程度，從而影響儲(chǔ)層的改造效果。

1.2 重復(fù)壓裂技術(shù)

重復(fù)壓裂技術(shù)是使用封堵劑封堵儲(chǔ)層中高滲透裂縫，同時(shí)向儲(chǔ)層加壓；在高壓力作用下，使儲(chǔ)層中低滲透性裂縫開啟，從而提升壓裂效果。采用重復(fù)壓裂技術(shù)能夠在儲(chǔ)層中形成一個(gè)高壓帶，在壓力作用下，原有裂縫得到了延伸，裂縫導(dǎo)流能力得到了進(jìn)一步提升，從而增強(qiáng)了原油的流通性。

1.3 變排量壓裂技術(shù)

變排量壓裂技術(shù)是通過頻繁大幅度改變壓裂液排量，快速由最大排量變?yōu)樽畹团帕?，然后又快速由最低排量變?yōu)樽罡吲帕俊?/p>

1.4 大規(guī)模體積壓裂改造技術(shù)

現(xiàn)階段，水平井壓裂技術(shù)已經(jīng)得到了長足發(fā)展，由早期的分段壓裂、多級(jí)壓裂，已經(jīng)發(fā)展為大規(guī)模分段體積壓裂。大規(guī)模體積壓力特點(diǎn)是壓裂排量大、注砂量大、砂液比低、顆粒粒徑小等。

2 頁巖油儲(chǔ)層改造前景

根據(jù)國家能源局頁巖油推進(jìn)會(huì)的會(huì)議精神，按照延長油田工作要求，制定了新增頁巖油20 億t 探明儲(chǔ)量的加快發(fā)展規(guī)劃建議。發(fā)育夾層型、頁巖型兩種類型的頁巖油分布范圍廣，資源豐富。其中重力流型儲(chǔ)量規(guī)模30 億t，三角洲前緣型儲(chǔ)量規(guī)模10 億t；紋層型資源量60 億t，頁理型原位轉(zhuǎn)化攻關(guān)探索。根據(jù)加大油氣勘探開發(fā)力度、保障能源安全的重要指示，延長油田優(yōu)化二次加快發(fā)展目標(biāo)，長7 頁巖油是下一步增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要領(lǐng)域?！笆奈濉庇?jì)劃完鉆探評(píng)井200 口，完成三維地震6500km2，落實(shí)探明地質(zhì)儲(chǔ)量10 億t，控制儲(chǔ)量3.5 億t，預(yù)測頁巖油儲(chǔ)量7.5 億t?！笆奈濉眲?dòng)用Ⅰ、Ⅱ1 類儲(chǔ)量，2025 年產(chǎn)量達(dá)到380 萬t；“十五五”動(dòng)用Ⅱ1、Ⅱ2 類儲(chǔ)量，2030 年產(chǎn)量達(dá)到503 萬t；“十四五”期間，動(dòng)用儲(chǔ)量4.5 億t，建產(chǎn)能524.9 萬t/ a。圖1 為2021—2030 年頁巖油探明地質(zhì)儲(chǔ)量規(guī)劃直方圖。

圖1 2021—2030 年頁巖油探明地質(zhì)儲(chǔ)量規(guī)劃直方圖

3 頁巖油儲(chǔ)層改造面臨挑戰(zhàn)

3.1 頁巖油“甜點(diǎn)”目標(biāo)變化快

頁巖油“甜點(diǎn)”目標(biāo)變化快，地質(zhì)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)較大，深水沉積砂巖厚度薄、連續(xù)性差、非均質(zhì)性強(qiáng)，預(yù)測難度大，存在“甜點(diǎn)”目標(biāo)變化的風(fēng)險(xiǎn)。開發(fā)對(duì)象品質(zhì)逐年變差，開發(fā)效果面臨挑戰(zhàn)。目前頁巖油開發(fā)對(duì)象主要為Ⅰ+Ⅱ1，后期逐步轉(zhuǎn)變?yōu)棰?+Ⅱ2，具有多薄層疊合發(fā)育、橫向連續(xù)性更差的特征，開發(fā)效果難以保證。儲(chǔ)層改造技術(shù)適應(yīng)性不夠，頁巖油提產(chǎn)難度大，長7 巖性組合類型多樣，砂體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，針對(duì)不同油藏特征的壓裂改造技術(shù)適應(yīng)性不夠，提產(chǎn)難度大。

3.2 中后期補(bǔ)能方式難以確定

長7 頁巖油地層壓力系數(shù)低，天然能量不足，自然能量開發(fā)下水平井前3 年遞減率分別為34.1%、20.1%、14.3%。借鑒北美頁巖油注氣補(bǔ)能開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，前期開展的注氣補(bǔ)能試驗(yàn)，注氣后鄰井氣竄嚴(yán)重，后期仍需加強(qiáng)注氣補(bǔ)能方式研究。

3.3 規(guī)模效益勘探開發(fā)面臨較大挑戰(zhàn)

根據(jù)開發(fā)規(guī)劃，十四五期間動(dòng)用的以Ⅰ類、II1 類資源為主，2026—2030 年動(dòng)用的以Ⅱ2、Ⅲ類資源為主，資源品質(zhì)逐年變差，效益開發(fā)面臨較大挑戰(zhàn)。變油價(jià)下，Ⅰ類甜點(diǎn)區(qū)經(jīng)濟(jì)效益較好，Ⅱ1 類甜點(diǎn)區(qū)內(nèi)部收益率在6%左右，Ⅱ2 類甜點(diǎn)區(qū)內(nèi)部收益率達(dá)不到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

4 優(yōu)化儲(chǔ)層改造措施

4.1 提高水平井油層鉆遇率

針對(duì)頁巖油多薄層疊合發(fā)育特征，開展大平臺(tái)油藏地質(zhì)研究，結(jié)合三維地震屬性，建立三維地質(zhì)建模，提升地質(zhì)模型精度，優(yōu)化水平井軌跡設(shè)計(jì)；根據(jù)實(shí)鉆數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新模型，結(jié)合隨鉆導(dǎo)向，指導(dǎo)水平井軌跡調(diào)整，提高水平井鉆遇率。

4.2 強(qiáng)化壓裂技術(shù)適應(yīng)性認(rèn)識(shí)及優(yōu)化

在多簇起裂有效性、壓裂液性能優(yōu)化、水平井防砂工藝等方面持續(xù)攻關(guān)試驗(yàn)，提高壓裂技術(shù)適應(yīng)性。提高多簇起裂有效性，射孔簇由6～8↓3～4 簇/ 段，完成單井方案調(diào)整。試驗(yàn)繩結(jié)暫堵，提高多簇起裂，試驗(yàn)連續(xù)油管單簇密切割壓裂，優(yōu)化壓裂液性能，壓裂液中加入阻垢劑等成分。試驗(yàn)CNI 納米驅(qū)油壓裂液。完善防砂工藝，方案源頭設(shè)計(jì)防回流支撐劑，下步計(jì)劃開展現(xiàn)場試驗(yàn)，制定連續(xù)控壓放噴工作制度。圖2 為2017—2021 年平均單段簇?cái)?shù)年度變化直方圖。

圖2 2017—2021 年平均單段簇?cái)?shù)年度變化直方圖

4.3 開展頁巖油開發(fā)試驗(yàn)

開展鉆井提速提效、體積壓裂提產(chǎn)、注氣提高采收率等試驗(yàn)，不斷完善頁巖油開發(fā)配套技術(shù)系列，為控降投資、穩(wěn)產(chǎn)儲(chǔ)備技術(shù)。針對(duì)頁巖油水平井“一趟鉆”比例低問題，2021 年示范區(qū)開展長水平段一趟鉆攻關(guān)試驗(yàn)，連續(xù)3 口井實(shí)現(xiàn)水平段“一趟鉆”，平均水平段長2115m，平均鉆井周期12.5d，提速效果顯著。通過提高多簇起裂效率、增加有效支撐縫長、強(qiáng)化I+Ⅱ類儲(chǔ)層改造程度，進(jìn)一步提升段簇有效性，大幅提升縫網(wǎng)波及系數(shù)，提高單井產(chǎn)量。

下一步主要增產(chǎn)對(duì)策包括，采用新型暫堵技術(shù)提高多簇有效性10%以上；超細(xì)支撐劑增加有效支撐縫長20%以上；差異化設(shè)計(jì)提高優(yōu)質(zhì)段貢獻(xiàn)率10%以上；預(yù)期目標(biāo)縫網(wǎng)波及系數(shù)提高15 個(gè)百分點(diǎn)，單井產(chǎn)量達(dá)到20t/ d，單井EUR 提高15%，

4.4 制定不同生產(chǎn)制度

為探索快速收回投資與經(jīng)濟(jì)效益最大化的生產(chǎn)制度，選取4 口井開展試驗(yàn)。試驗(yàn)井按1.5 倍產(chǎn)量放大壓差生產(chǎn)，配產(chǎn)液量38～45m3/ d，對(duì)比井液量20～25m3/ d。對(duì)環(huán)境敏感區(qū)、井場靶前距區(qū)等儲(chǔ)量難動(dòng)用區(qū)，提出了扇形井網(wǎng)布井模式，探索環(huán)境敏感區(qū)儲(chǔ)量有效動(dòng)用技術(shù)。

5 結(jié)論

隨著油田持續(xù)開采，我國常規(guī)油氣資源可采儲(chǔ)量逐漸減少、開發(fā)難度不斷增加，非常規(guī)油氣資源成為開發(fā)熱點(diǎn)。我國擁有豐富的頁巖油資源，加大對(duì)頁巖油資源開發(fā)力度，提升開發(fā)效果，提升非常規(guī)油氣資源在資源產(chǎn)量中占比，形成穩(wěn)定的接替能源，對(duì)于實(shí)現(xiàn)油田可持續(xù)發(fā)展、保障國家能源安全具有重要意義。