油田上產(chǎn)策略研究
——以準(zhǔn)噶爾盆地勝利油田礦權(quán)區(qū)塊為例

王學(xué)忠，王蘭婷，王建勇，劉小波，劉慧卿，師伶俐，高志衛(wèi)

（1.中石化新疆新春石油開發(fā)有限責(zé)任公司，山東 東營 257000；2.西南財經(jīng)大學(xué)社會發(fā)展研究院，成都 610074；3.中國石化油田勘探開發(fā)事業(yè)部，北京 100728；4.中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院，北京 102249）

2004 年，準(zhǔn)噶爾盆地勝利油田礦權(quán)區(qū)塊（簡稱S礦權(quán)區(qū)塊）部署的Y1 井試油成功，發(fā)現(xiàn)永進(jìn)油田（簡稱Y 油田）。2005 年，排2 井獲高產(chǎn)油流，春光油田誕生。2009 年，中國石化集團公司（簡稱中國石化）調(diào)整西部探區(qū)，勝利油田將50 萬t 年產(chǎn)能規(guī)模的春光油田移交河南油田。2011 年，發(fā)現(xiàn)并開發(fā)春風(fēng)油田（簡稱C 油田）。2015 年，中石化新疆新春石油開發(fā)有限責(zé)任公司（簡稱新春公司）成立，成為中國石化上游第一家屬地注冊企業(yè)，負(fù)責(zé)S 礦權(quán)區(qū)塊油氣勘探開發(fā)銷售。2015 年，新春公司產(chǎn)油102×104t。2019 年，“薄儲層超稠油高效開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲國家科技進(jìn)步獎二等獎。同年，新春公司成為自然資源部首批綠色礦山企業(yè)。2022年，C 油田排612 塊產(chǎn)能建設(shè)工程獲“國家優(yōu)質(zhì)工程獎”。2023 年，“準(zhǔn)噶爾盆地永進(jìn)油田高壓深層高效鉆井關(guān)鍵技術(shù)”獲2022 年度新疆維吾爾自治區(qū)科技進(jìn)步獎二等獎。新春公司投產(chǎn)油井1 400 口，累產(chǎn)油1 220×104t。其中，C 油田新近系沙灣組環(huán)烷基稠油，是生產(chǎn)航空潤滑油、特級瀝青的原料。針對埋藏淺、油層薄、原油黏度很高的油藏特征，形成水平井、氮氣、降黏劑和蒸汽吞吐開發(fā)技術(shù)[1-2]（根據(jù)水平井（Horizontal well）、油溶性復(fù)合降黏劑（Dissolver）、氮氣（Nitrogen）和蒸汽（Steam）4 個英文單詞首字母簡記為HDNS），2015 年建成百萬噸油田并穩(wěn)產(chǎn)至今。配套130 t/h 流化床鍋爐，井口蒸汽干度99%。春風(fēng)油田排6 南區(qū)塊（本文簡記為A 區(qū)塊）微生物采油取得好效果，累增油2.2×104t[3]。當(dāng)前，新春公司82%的產(chǎn)量來自C 油田沙灣組稠油砂巖油藏蒸汽吞吐；7%的產(chǎn)量來自C 油田石炭系普通稠油自噴開發(fā)；8%的產(chǎn)量來自排10 西中深層新近系沙灣組稀油砂巖油藏自噴開發(fā)；2%的產(chǎn)量來自Y 油田侏羅系深層砂巖油藏自噴開發(fā)；另有1%的產(chǎn)量來自外圍試采。Y 油田2021—2022 年產(chǎn)油6.4×104t。C 油田仍依靠蒸汽吞吐開發(fā)，采收率24.2%，多輪次吞吐后產(chǎn)量和油汽比下降較快，部分區(qū)塊采出程度超過20%，需加快提高采收率技術(shù)攻關(guān)。

1 稠油上產(chǎn)對策

1.1 油藏概況

中國稠油產(chǎn)量占到國內(nèi)年產(chǎn)油量8%。膠質(zhì)和瀝青質(zhì)分子之間相互作用形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致稠油黏度大。準(zhǔn)噶爾盆地稠油累計產(chǎn)量突破1×108t，建成優(yōu)質(zhì)環(huán)烷基稠油生產(chǎn)基地。未來稠油開發(fā)需發(fā)展高質(zhì)高效熱力開發(fā)，實現(xiàn)效益開發(fā)和綠色低碳發(fā)展。其中，A 區(qū)塊是獨立油砂體，生產(chǎn)井均用水平井，單井累產(chǎn)油、累計油汽比等指標(biāo)在C 油田名列前茅，目前開井32 口，單井日產(chǎn)油3.1 t，含水81.2%。A 區(qū)塊微生物采油也取得較好效果。從區(qū)域油藏特征入手，輔以單井效果，介紹A 區(qū)塊各項技術(shù)內(nèi)涵、機理、設(shè)計優(yōu)化及應(yīng)用效果，從而形成多種開發(fā)的范式。A 區(qū)塊新近系沙灣組砂巖油藏，生產(chǎn)層是6.0 m 左右的油層，這個獨立的油砂體形態(tài)上像個“紡錘”（圖1），南北長、東西窄，南部發(fā)育邊水。A 區(qū)塊北部發(fā)育一條斷層，延伸長度大于950 m，落差10 m。A 區(qū)塊南部發(fā)育2 條東西和南北向小正斷層，斷層延伸長度小于500 m，落差4 m。頂面構(gòu)造形態(tài)相對簡單，構(gòu)造傾角4°，構(gòu)造頂面埋深470～625 m。儲層孔隙度36.7%，滲透率5 500 mD，含油飽和度70%，油層厚度6.0 m，原始地層壓力5.7 MPa，原始地層溫度33 ℃。巖石壓縮系數(shù)0.011 5 MPa-1。原油凝固點8.7 ℃，含蠟量2.3%，膠質(zhì)含量11.5%，瀝青質(zhì)6.2%。20 ℃原油密度0.949 7 g/cm3，30 ℃脫氣原油黏度15 124 mPa·s，40 ℃脫氣原油黏度5 937 mPa·s，50 ℃脫氣原油黏度2 489 mPa·s。油層溫度下脫氣原油黏度10 000～70 000 mPa·s。A 區(qū)塊原油熱敏性好，原油黏度隨溫度升高下降明顯，適合熱采。A 區(qū)塊在開發(fā)中取得較好效果是不可置疑的事實，對其進(jìn)行總結(jié)以便在類似油藏加以推廣也是可行的。

圖1 A 區(qū)塊位置示意圖

1.2 開發(fā)的范式

能源安全穩(wěn)定供應(yīng)是國家強盛保障和安全基石。中國油氣對外依存度較高，必須增強自給能力，保障能源安全。中國石油工業(yè)堅持老區(qū)“硬穩(wěn)定”，一體優(yōu)化儲量、產(chǎn)量、投資、成本、效益、采油速度和采收率。必須關(guān)注新區(qū)，但首先要穩(wěn)定老區(qū)，這是增儲穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)。油氣開發(fā)企業(yè)經(jīng)常面臨勘探捷報頻傳，開發(fā)無米下鍋的情況。究其原因，還在于找到的儲量難以開發(fā)，而且，產(chǎn)量上得去還要穩(wěn)得住，還要向綠色低碳轉(zhuǎn)型，為此，有必要深入開展油田上產(chǎn)對策研究，運用科學(xué)世界觀和方法論指導(dǎo)實踐，進(jìn)一步端穩(wěn)端牢能源飯碗。石油工業(yè)正在經(jīng)歷數(shù)字產(chǎn)業(yè)化、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化。法國數(shù)學(xué)家米卡埃爾·洛奈[4]認(rèn)為“數(shù)字無處不在，以至于我們忘記數(shù)字產(chǎn)生是多么偉大的想法。有了數(shù)字，人類逐漸明白，他們發(fā)明一種工具，借助這種工具，他們就能夠書寫、分析、理解周圍世界”。堅信知識的力量，無論遇到什么困難和挑戰(zhàn)，都能堅持不懈，勇往直前。人，可以不懂搖滾，但可以喜歡搖滾；人，可以不懂?dāng)?shù)學(xué)，但可以運用數(shù)學(xué)思維解決油田開發(fā)難題，從細(xì)節(jié)中尋找破解難題的密碼。“光說不練是假把式,光練不說是傻把式，又練又說真把式! ”依據(jù)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SYT 6169—1995《油藏分類》，特稠油主要指標(biāo)是油層溫度下脫氣原油黏度在10 000～50 000 mPa·s 之間，輔助指標(biāo)是原油相對密度大于0.95，開采方式為注蒸汽；超稠油主要指標(biāo)是油層溫度下脫氣原油黏度大于50 000 mPa·s，輔助指標(biāo)是原油相對密度大于0.95，開采方式為注蒸汽。參照稠油分類標(biāo)準(zhǔn)，A 區(qū)塊原油屬于特稠油-超稠油范疇，以特稠油為主。熱量在地層中的傳遞主要有熱傳導(dǎo)和熱對流，有效蓋層是減少熱散失和熱量保存必要條件。與我國東部多數(shù)稠油油田相比，A 區(qū)塊埋藏較淺，熱采過程中井筒熱損失較小、有利熱采，原始油藏條件下油層溫度較低，不利熱采；A 區(qū)塊油層較薄，不利熱采；A 區(qū)塊南部油水過渡帶則不利熱采。A區(qū)塊自南向北，構(gòu)造上由低到高，原始含油飽和度越來越大，原油黏度也越來越高，針對油層及原油物性，目前采取7 種不同的開發(fā)的范式（表1）。范式1 為淺層超稠油水平井、降黏劑、氮氣和蒸汽吞吐；范式2 為淺層超稠油水平井、氮氣和蒸汽吞吐；范式3 為淺層特稠油水平井、氮氣和蒸汽吞吐；范式4 為淺層特稠油水平井、蒸汽吞吐、蒸汽驅(qū)、熱水驅(qū)；范式5 為淺層特稠油水平井、微生物單井吞吐；范式6 為淺層特稠油水平井、微生物單井吞吐、注蒸汽；范式7 為淺層特稠油水平井、微生物單井吞吐、蒸汽驅(qū)。不同開發(fā)階段開發(fā)的范式有所不同。表1 中，蒸汽驅(qū)（Steam drive）簡記為A；熱水驅(qū)（Hot water drive）簡記為B；微生物單井吞吐（Microbial huff puff）簡記為C；微生物驅(qū)（Microbial Processes)簡記為M。從成效看，A 區(qū)塊中部成為HDNS及HNS 開發(fā)示范區(qū)，A 區(qū)塊南部成為微生物吞吐采油示范區(qū)。

表1 A 區(qū)塊開發(fā)的范式適用性指標(biāo)對比

1.3 工作展望

C 油田鉆地質(zhì)淺孔200 口，實現(xiàn)未動用儲量及老區(qū)剩余油低成本快速精準(zhǔn)評價。用淺孔鉆機鉆打地質(zhì)淺孔，長井段、連續(xù)取心，還可測井。與常規(guī)鉆井取心相比，C 油田實施的地質(zhì)淺孔每米進(jìn)尺費用下降70%，取心收獲率由40%提至90%。以地質(zhì)淺孔為標(biāo)尺，水平井油層鉆遇率高，提高單井產(chǎn)能達(dá)標(biāo)率。鉆成8 口分支水平井，在開發(fā)井型上，實現(xiàn)直井、水平段長150 m 常規(guī)水平井、水平段長200~300 m 常規(guī)水平井、多分支長水平井的迭代提升。P634-P46 井用HDNS 技術(shù)投產(chǎn)后，峰值日產(chǎn)油17 t，第一周期生產(chǎn)52 d，周期產(chǎn)油565 t，現(xiàn)處于第二周期生產(chǎn)，日產(chǎn)油21 t[5]。此外，2 分支水平井（P612-P101、P614-P19 井）和4 分支水平井相繼獲工業(yè)油流，其中Hq401-P1 井4 個分支進(jìn)尺347 m（油斑級細(xì)砂巖顯示278 m）。與傳統(tǒng)水平井相比，分支水平井無論峰值日產(chǎn)油、周期產(chǎn)油還是生產(chǎn)周期，分支水平井均占優(yōu)勢。A 區(qū)塊已采集四維地震，四維地震探測增加時間維度，主要用在油氣田的開發(fā)階段，以分析剩余油氣的分布狀況與油氣運移特征。

稠油水平井經(jīng)過多輪次籠統(tǒng)注汽開采，井間加熱半徑有限，蒸汽熱利用率降低，造成水平段動不均衡，穩(wěn)產(chǎn)期波段窄、產(chǎn)量遞減快，后期剩余油再挖潛難度較大。為此，將水平段儲層分段分類管理，在含油飽和度高井段提高注汽強度提效；強采兩端，將靠近靶點位置的配注器孔徑增大，提高兩端儲量動用。在PNN（Pulse Neutron Neutron，脈沖中子-中子儀器）測試基礎(chǔ)上，P6-P10 分段采油取得好效果。

2 稀油上產(chǎn)對策

2.1 油藏工程研究

Y 油田地處古爾班通古特沙漠，2005 年采集三維地震，2020 年采集高密度三維地震，面元12.5 m×12.5 m，主頻32 Hz。構(gòu)造上位于沙灣凹陷西段，車莫古隆起南翼，水平地應(yīng)力方向為南北向，原油來自二疊系烴源巖。Y1 井儲層水平層理縫發(fā)育，裂縫影響產(chǎn)能。巖性以細(xì)砂巖為主，石英含量28%，長石含量15%，巖屑含量35%。巖石硬度1 500 MPa，塑性系數(shù)1.8，硬度為中硬性，巖石為硬脆性，沖擊破碎為有效破碎方式。油層厚度3～10 m，滲透率2～27 mD，地溫梯度2.43 ℃/100 m，地層壓力系數(shù)1.69～1.86，地下原油密度0.78 g/cm3，20 ℃地面原油密度0.87 g/cm3，地下原油黏度0.7 mPa·s，50 ℃脫氣原油黏度40 mPa·s，凝固點8 ℃，含蠟16.5%，飽和壓力33.9 MPa，溶解氣油比180 m3/t，地層體積系數(shù)1.3。原油中，膠質(zhì)含量17.0%，瀝青質(zhì)含量3.5%，飽和烴含量58.0%，芳香烴含量為20.1%。儲層以毛細(xì)孔隙為主，親水，束縛水飽和度35%。儲量豐度24.3×104t/km2。Y301 井部分巖心滲透率大于200 mD，最大孔喉半徑4.8 μm，含油飽和度最高達(dá)到85%[6]。Y301 井投產(chǎn)初期，日產(chǎn)油30 t，累產(chǎn)油2.3×104t。Y3-CP1 井投產(chǎn)初期，井口油壓42 MPa，日產(chǎn)油60 t，不含水。試井解釋，儲層滲透率13 mD，探測半徑268 m，表皮系數(shù)-4.5，累產(chǎn)油3.8×104t。

2.2 鉆井工程研究

Y 油田鉆井過程中井壁穩(wěn)定問題突出，鉆井周期長。為此，發(fā)明復(fù)合納米封堵成膜鉆井液、抗高溫高密度合成基鉆井液，并基于巖石沖擊破碎實驗巖石破碎功分析方法，獲發(fā)明專利4 件，形成Y 油田高壓深層高效鉆井關(guān)鍵技術(shù)。抗高溫高密度合成基鉆井液體系具有良好抑制性、封堵性、熱穩(wěn)定性、潤滑性和儲層保護功能。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、隨鉆測井提高油層鉆遇率。Y3 井投產(chǎn)初期，日產(chǎn)油20 t，投產(chǎn)當(dāng)年因為出砂、套破、油管瀝青堵塞報廢，累產(chǎn)油1 689 t。2015 年設(shè)計Y3-CP1 井。為提高產(chǎn)能，采用水平井斜穿層理縫設(shè)計，四開結(jié)構(gòu)優(yōu)化為三開結(jié)構(gòu)。Y3-CP1 井自Y3 井5 357.6 m 開窗側(cè)鉆，水平井段374 m。白堊系以上地層采取長壽命鉆頭、大功率螺桿提速，Y 油田平均機械鉆速由2018 年之前2.6 m/h 提至5.6 m/h。其成功做法推廣到鄰塊，征10 井6 700 m 深層日產(chǎn)油46 t，階段產(chǎn)油7 850 t。

3 結(jié)論

針對A 區(qū)塊埋藏淺、原油黏度高、南部發(fā)育邊水油藏特點及不同開發(fā)階段主要開發(fā)矛盾變化，探索形成7 種開發(fā)的范式。針對Y 油田高質(zhì)量發(fā)展難題，對現(xiàn)有資料重新解讀。Y 油田侏羅系異常高壓、裂縫發(fā)育有助于油氣富集高產(chǎn)。只有堅持原始創(chuàng)新、獨立思考、運用數(shù)學(xué)思維解決油田開發(fā)難題，才能取得Y 油田規(guī)模開發(fā)突破。