開發(fā)階段儲(chǔ)層研究進(jìn)展和方法

PAGEPAGE11開發(fā)階段儲(chǔ)層研究進(jìn)展和方法隨著中國(guó)陸上含油氣盆地逐步進(jìn)入高成熟勘探階段，探索巖性油氣藏的重要性也日趨明顯。巖性油氣藏是目前中國(guó)陸上油氣勘探的四大重要領(lǐng)域之一(其他3個(gè)領(lǐng)域是前陸沖斷帶油氣藏勘探、疊合盆地中下部組合和老區(qū)精細(xì)勘探)，也是目前中國(guó)陸上實(shí)現(xiàn)油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。本文從地球物理、地球化學(xué)、層序地層學(xué)、計(jì)算機(jī)建模等技術(shù)在儲(chǔ)層研究中的應(yīng)用等方面進(jìn)行論述，以期對(duì)巖性油氣藏轉(zhuǎn)變研究方法起到一點(diǎn)借鑒意義。1.開發(fā)階段儲(chǔ)層研究進(jìn)展1.1地球物理在儲(chǔ)層研究中的應(yīng)用測(cè)井技術(shù)在儲(chǔ)層研究中有廣泛的應(yīng)用?？锪⒋旱龋鶕?jù)對(duì)儲(chǔ)集層之簡(jiǎn)化導(dǎo)電模型的理論分析，提出了一個(gè)由電阻率、孔隙度信息表示的、反映儲(chǔ)層性質(zhì)的。孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)S。并以此參數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)儲(chǔ)集層性質(zhì)、計(jì)算儲(chǔ)層滲透率。張龍海等，通過(guò)對(duì)松遼盆地白堊系、鄂爾多斯盆地二疊系一三疊系和準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系三個(gè)代表性地區(qū)儲(chǔ)集層物源、沉積環(huán)境、沉積相帶和成巖作用的對(duì)比，總結(jié)了低孔低滲儲(chǔ)集層的類型。并針對(duì)不同類型的低孔低滲儲(chǔ)集層提出了測(cè)井評(píng)價(jià)對(duì)策。孫建孟等，首次探討了如何應(yīng)用測(cè)井資料確定儲(chǔ)層敏感性的問(wèn)題。以從測(cè)井資料中提取了l4個(gè)巖性、物性參數(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行了儲(chǔ)層敏感性與各參數(shù)的單相關(guān)分析，提出了單相關(guān)系數(shù)加權(quán)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)由測(cè)井資料預(yù)測(cè)儲(chǔ)層敏感性。地震儲(chǔ)層研究是以地震勘探信息為主，綜合測(cè)井、試井、地質(zhì)、采油及分析化驗(yàn)等各種資料研究?jī)?chǔ)集層的分布情況、巖性變化、厚度變化、物性特征、所含流體情況和油氣藏等的一項(xiàng)綜合的研究課題。油氣勘探早期的區(qū)域性儲(chǔ)層研究主要利用地震資料，結(jié)合露頭地質(zhì)資料，應(yīng)用地震地層學(xué)及層序地層學(xué)的方法預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)層的區(qū)域展布。地震技術(shù)在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和油藏描述等方面的應(yīng)用主要有：碎屑巖儲(chǔ)層的橫向預(yù)測(cè)，特殊巖性的橫向預(yù)測(cè)。1.2地球化學(xué)在儲(chǔ)層研究中的應(yīng)用自從1985年以來(lái)，石油地球化學(xué)的重點(diǎn)從勘探(確定生油巖，區(qū)域成熟度以及生成石油的體積)轉(zhuǎn)移至與儲(chǔ)層有關(guān)的方向，發(fā)展形成儲(chǔ)層地球化學(xué)。主要有兩方面的動(dòng)向：一是研究?jī)?chǔ)層非均質(zhì)性與流體非均質(zhì)性的成因聯(lián)系，油田范圍內(nèi)的巖心抽提物與井口原油之間的差異，這種差異反映了石油向儲(chǔ)層的注人和聚集過(guò)程，二是注重研究各生產(chǎn)層段產(chǎn)出流體的組成差異，從而揭示砂體的連通程度，發(fā)現(xiàn)非滲透層，直接為油氣開發(fā)提供信息。目前存在三種關(guān)鍵性的分析方法：(1)薄層色譜學(xué)一火焰離子鑒測(cè)方法(TLC—FID)即Latroscan分析方法，能夠高分辨率掃描儲(chǔ)層孔隙中可溶解的抽提物。目前利用這種方法可以迅速地確定儲(chǔ)層巖心、石油抽提物的總體組分并且費(fèi)用不高，已經(jīng)成為常規(guī)的處理手段。這種方法可獲得石油飽合度曲線(可與電測(cè)曲線數(shù)值比較)及組分曲線，能夠檢測(cè)油水接觸面(OWC)以及較小的瀝青塞等儲(chǔ)層特征。這種方法還能與Rock-Eval方法結(jié)合，從而作出穿過(guò)重油和輕油儲(chǔ)層的石油質(zhì)量變化的常規(guī)評(píng)價(jià)。(2)自動(dòng)熱蒸發(fā)一氣相色譜技術(shù)一FID或者一MS。這些技術(shù)能夠直接從儲(chǔ)層巖獲得高質(zhì)量氣相色譜和氣相色譜物質(zhì)光譜資料，允許在接近于米的分辨率規(guī)模上以每小時(shí)一個(gè)資料點(diǎn)的速率產(chǎn)生生物標(biāo)記或者芳香族一碳?xì)浠衔飬?shù)曲線，從而能夠檢測(cè)石油柱內(nèi)組分的突變位置，這些位置可能反映存在流體障礙。(3)確定巖心保存過(guò)程中蒸發(fā)殘余水或者地層水中沉淀的鹽的87Sr／86Sr同位素比數(shù)值。這項(xiàng)技術(shù)，稱為殘余鹽分析(RSA)，能夠容許獲取某些有關(guān)原始儲(chǔ)層水組分的信息，其空間分辨率很高。1.3層序地層學(xué)在儲(chǔ)層研究中的應(yīng)用層序地層學(xué)正從盆地規(guī)模的地震地層學(xué)不斷向儲(chǔ)層規(guī)模的高分辨率層序地層學(xué)和儲(chǔ)集體分布預(yù)測(cè)的方向深化，以滿足減小日益增加的隱蔽油氣藏的勘探風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)選開發(fā)方案及剩余油分布預(yù)測(cè)的需要。高分辨率層序地層學(xué)的概念和理論可有效的應(yīng)用于地下地質(zhì)的研究，為精細(xì)的地層對(duì)比、沉積相和儲(chǔ)層特征等的研究提供了有效的分析方法和預(yù)測(cè)工具。1.3高分辨率儲(chǔ)層對(duì)比技術(shù)包括兩個(gè)方面：一是適用于盆地范圍的地層對(duì)比技術(shù)，主要用于勘探階段的地層分析和盆地模擬，主要利用露頭、鉆井、測(cè)井地震、地層古生物、地球化學(xué)等多種資料綜合分析另一方面是適用于油藏規(guī)模的地層對(duì)比技術(shù)。儲(chǔ)層巖性、幾何形態(tài)、連續(xù)性及巖石物理特征等是在沉積物堆積過(guò)程中產(chǎn)生的，精確的地層對(duì)比可以在四維空間中對(duì)這些特征有更清楚的認(rèn)識(shí)，高分辨率地層對(duì)比是識(shí)別非均質(zhì)性的有效方法。1.3不同級(jí)次基準(zhǔn)面旋回的疊加控制了有利儲(chǔ)集層段的展布。從基準(zhǔn)面旋回理論和可容納空間變化的動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，較低級(jí)次的基準(zhǔn)面旋回在高級(jí)次基準(zhǔn)面旋回中的位置在很大程度上控制了旋回內(nèi)部沉積物的地層學(xué)和沉積學(xué)特征，包括旋回內(nèi)部沉積物厚度、地層保存程度、體系域類型、地層堆積樣式、旋回的對(duì)稱性、巖相分布與相類型及體系巖石物理特征等，當(dāng)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回疊置在盆地更高級(jí)次的基準(zhǔn)面旋回上升的早期時(shí)，沉積物以粗碎屑為主，儲(chǔ)集層發(fā)育，但缺乏良好的生油層段，當(dāng)疊置在上升到下降的轉(zhuǎn)換期，即最大可容納空間發(fā)育期時(shí)，以水進(jìn)期泥巖發(fā)育為特征，構(gòu)成盆地主要生油層段，當(dāng)疊置在下降期，特別是晚期時(shí)，以陸源碎屑進(jìn)積作用為主，儲(chǔ)集層發(fā)育。因而，不同層序具有不同的儲(chǔ)層類型及生、儲(chǔ)、蓋配置關(guān)系。1.4計(jì)算機(jī)建模在碎屑巖儲(chǔ)層研究中的應(yīng)用隨著油氣田勘探開發(fā)的不斷深入，儲(chǔ)層研究轉(zhuǎn)向以建立定量的三維儲(chǔ)層地質(zhì)模型為目標(biāo)，這是儲(chǔ)層研究向更高階段發(fā)展的體現(xiàn)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，儲(chǔ)層地質(zhì)建模取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，發(fā)展了很多建模方法，并開發(fā)了不少建模軟件。儲(chǔ)層地質(zhì)建模屬于地質(zhì)、數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)等多學(xué)科結(jié)合的學(xué)科方向。建模內(nèi)涵包括兩大方面，其一為儲(chǔ)層地質(zhì)特征的計(jì)算機(jī)圖形顯示，屬于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的范疇，這一學(xué)科的發(fā)展已基本滿足三維地質(zhì)建模的圖形顯示需要，；其二為井間儲(chǔ)層特征的預(yù)測(cè)，即應(yīng)用已有信息預(yù)測(cè)儲(chǔ)層特征的三維分布，這就要求相應(yīng)的建模方法，它決定著所建立的模型是否符合地下地質(zhì)實(shí)際，亦即建模精度。從這一角度來(lái)說(shuō)，目前已有的建模方法和軟件尚存在一些亟需改進(jìn)的問(wèn)題。2.1儲(chǔ)層非均質(zhì)性關(guān)于儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究始于20世紀(jì)70～80年代，1985年中國(guó)將“中國(guó)陸相儲(chǔ)層特征及其評(píng)價(jià)”列為部級(jí)科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目，由此拉開了中國(guó)儲(chǔ)層研究的序幕，儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究逐漸成為眾多單位與學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。中國(guó)中一新生代陸相盆地蘊(yùn)含了豐富的油氣資源，陸相沉積作用所特有的地質(zhì)條件使得儲(chǔ)集砂體分布復(fù)雜、物性變化大、非均質(zhì)性強(qiáng)，加之在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史過(guò)程中又經(jīng)歷了后期成巖和構(gòu)造等改造作用，儲(chǔ)層非均質(zhì)特征表現(xiàn)得更為明顯，在宏觀與微觀、橫向與縱向均有所體現(xiàn)，因此，其研究?jī)?nèi)容非常廣泛，認(rèn)識(shí)程度也逐步提高。2.1儲(chǔ)層非均質(zhì)性分類及儲(chǔ)集空間刻畫20世紀(jì)70—80年代是認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層非均質(zhì)性的最初階段，當(dāng)時(shí)認(rèn)識(shí)還不統(tǒng)一，分類方法也很多，如Pettijohn對(duì)河流沉積儲(chǔ)層按其規(guī)模劃分了5種儲(chǔ)層非均質(zhì)性；Weber不僅考慮了儲(chǔ)層非均質(zhì)性的規(guī)模，同時(shí)還考慮了非均質(zhì)性及對(duì)流體滲流的影響，將儲(chǔ)層非均質(zhì)性分為7類；中國(guó)則以裘亦楠等的分類最為典型，即考慮非均質(zhì)性的規(guī)模和開發(fā)生產(chǎn)的實(shí)際，將碎屑巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性由大到小分為層間、平面、層內(nèi)和微觀非均質(zhì)性4類，該分類被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)與科研之中，并沿用至今；隨著人們逐漸認(rèn)識(shí)到成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的不均勻改造，又有了對(duì)成巖非均質(zhì)性的研究。儲(chǔ)層非均質(zhì)性是儲(chǔ)層表征的核心內(nèi)容，其研究水平將直接影響到對(duì)儲(chǔ)層中油氣水的分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)和開發(fā)效果的好壞。早期研究以對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集特征及非均質(zhì)性的刻畫為主要內(nèi)容，儲(chǔ)層非均質(zhì)性是沉積、成巖及構(gòu)造等因素共同造成的。儲(chǔ)層非均質(zhì)性首先表現(xiàn)在不同的沉積體系之間，而同一沉積體系不同沉積相帶則由于沉積構(gòu)造、沉積物粒度和分選及礦物成分等特征的不同也具有不同的非均質(zhì)性；成巖作用疊加在儲(chǔ)層沉積格架之上，膠結(jié)、溶解和交代等作用不均勻地分布于儲(chǔ)集空間，進(jìn)一步增加了儲(chǔ)層的非均質(zhì)性；構(gòu)造運(yùn)動(dòng)則對(duì)已形成的儲(chǔ)層進(jìn)行再次改造，不僅使其發(fā)生變形、錯(cuò)斷，而且其活躍的孔隙水還加劇了成巖作用的發(fā)生，使儲(chǔ)層的面貌也越發(fā)復(fù)雜。通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層沉積、成巖和構(gòu)造特征的具體分析，判斷各級(jí)非均質(zhì)性的空間分布強(qiáng)弱，建立相應(yīng)的儲(chǔ)層非均質(zhì)模式，為油藏模擬提供依據(jù)，以達(dá)到正確認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層內(nèi)部構(gòu)型、尋找剩余油和提高采收率的目的。1.2儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)剩余油的影響20世紀(jì)90年代，隨著油田開發(fā)的不斷深入及油氣資源需求量的日益增長(zhǎng)，以提高采收率、挖潛剩余油為目標(biāo)的儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究逐漸引起人們的重視。主要是通過(guò)動(dòng)、靜態(tài)資料的結(jié)合，找出儲(chǔ)層各級(jí)非均質(zhì)性與水驅(qū)效果的關(guān)系，揭示剩余油分布規(guī)律，并提出具體的注水調(diào)整及挖潛措施。在平面上，受砂體展布、規(guī)模、連通性及空間組合方式不同的制約，注水開發(fā)期間注入水沿高滲透帶指進(jìn)，致使高滲透帶水洗程度相當(dāng)高，而低滲透帶波及系數(shù)較小，注水收效較差，導(dǎo)致剩余油在平面上分布不均勻，儲(chǔ)層物性相對(duì)較差、滲透率級(jí)差大的微相帶是剩余油的主要富集區(qū)和挖潛的目標(biāo)區(qū)；受儲(chǔ)層層間非均質(zhì)性的影響，剩余油常富集在儲(chǔ)層滲透率級(jí)差大、物性較差的單砂層內(nèi)，應(yīng)采用分層開采工藝技術(shù)進(jìn)行開采；由于儲(chǔ)層層內(nèi)非均質(zhì)性的差異，水淹程度差異較大，高滲透部位滲流速度較快，水淹程度較高，低滲透部位滲流速度較慢，水淹程度較低，剩余油相對(duì)富集，尤其是在正韻律中上部的低滲透區(qū)，但對(duì)復(fù)合正韻律而言，層內(nèi)剩余油的分布出現(xiàn)多層富集的狀況，反韻律模式通常水驅(qū)效果較好；儲(chǔ)層孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同樣控制著剩余油的形成和分布狀況，孔喉細(xì)小的儲(chǔ)層滲透性差，孔隙連通性差，盲孔較多，容易形成剩余油，孔喉網(wǎng)絡(luò)均質(zhì)系數(shù)低的部位剩余油也相對(duì)富集。該項(xiàng)研究為處于中一高含水期的老油田注入了新的活力，是保持老油田增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的有力保證。與此同時(shí)，隨著認(rèn)識(shí)的加深，研究領(lǐng)域也逐漸由常見的河流、三角洲、扇三角洲和灘壩等，向古潛山、礁灰?guī)r、砂礫巖體、濁積砂體和煤系地層等更加復(fù)雜與隱蔽的儲(chǔ)集體擴(kuò)展。1.3儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)油氣成藏的影響近幾年來(lái)，隨著成藏機(jī)理研究的深入展開，關(guān)于儲(chǔ)層非均質(zhì)性對(duì)油氣成藏影響的研究從微觀開始逐漸向宏觀發(fā)展。在微觀范圍內(nèi)，油氣運(yùn)移的動(dòng)力變化較小，油氣在非均質(zhì)輸導(dǎo)層中的運(yùn)移路徑受運(yùn)移阻力分布的控制，優(yōu)先通過(guò)運(yùn)移阻力較小的輸導(dǎo)層部分(優(yōu)勢(shì)通道)，這就決定了油氣藏內(nèi)油氣的分布，即在同一油氣層內(nèi)高孔、高滲透儲(chǔ)層具有較高的含油飽和度，而低孔、低滲透部分含油飽和度低甚至不含油。層內(nèi)非均質(zhì)性對(duì)油氣成藏具有重要影響。層內(nèi)的韻律性是影響油氣成藏的重要因素，即正韻律儲(chǔ)層底部有利于油氣聚集，含油飽和度高，反韻律儲(chǔ)層頂部含油飽和度高，其粒度級(jí)差是造成該影響程度差異的主要因素。層內(nèi)夾層對(duì)油氣聚集也起到一定的控制作用：一方面，當(dāng)夾層面未形成有效遮擋時(shí)，它會(huì)阻止油氣繼續(xù)往儲(chǔ)層頂部運(yùn)移，不利于油氣成藏，或者可能造成儲(chǔ)層縱向上形成大段不飽和的油(氣)水同層；另一方面，當(dāng)夾層面形成了有效圈閉時(shí)，油氣可能在其中聚集形成小型油氣藏。層間非均質(zhì)性對(duì)油氣成藏的影響主要表現(xiàn)為“層間干擾”現(xiàn)象。關(guān)于儲(chǔ)層平面非均質(zhì)性對(duì)氣成藏影響方面的研究，多為間接地從沉積相和成巖相角度分析儲(chǔ)層對(duì)油氣成藏及分布的影響，即水動(dòng)力條件強(qiáng)的有利沉積相帶及次生孔隙發(fā)育良好的成巖相帶往往是油氣運(yùn)移聚集的有利指向區(qū)。在對(duì)牛莊洼陷沙三段中亞段濁積巖儲(chǔ)層的研究中發(fā)現(xiàn)，沉積相是控制油氣成藏與分布的主要因素，儲(chǔ)集物性最好的中扇亞相濁積水道微相是油氣聚集最為有利的相帶，已發(fā)現(xiàn)的油氣多聚集在該相帶，水道間和朵葉體微相次之，外扇亞相最差；成巖相對(duì)油氣成藏的影響在于局部發(fā)育的膠結(jié)和溶解作用使得油氣在砂體內(nèi)部垂向分布不均勻，但不影響油氣平面上的大規(guī)模聚集，因此相對(duì)于沉積相，成巖相對(duì)油氣成藏分布的影響是次要的。此類研究將儲(chǔ)層非均質(zhì)性的研究目標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)油氣聚集成藏的影響，從而加深了對(duì)油氣成藏過(guò)程的認(rèn)識(shí)，有助于油田勘探階段目標(biāo)的選取，是目前研究的熱點(diǎn)，這既豐富了石油地質(zhì)理論，又為勘探實(shí)踐提供了指導(dǎo)，其研究?jī)?nèi)容與領(lǐng)域也逐漸擴(kuò)大。2.開發(fā)階段儲(chǔ)層研究方法2.1沉積相的地質(zhì)研究?jī)?chǔ)層沉積相研究是儲(chǔ)層地質(zhì)研究的重要內(nèi)容，通常根據(jù)露頭與巖心描述資料，分析地層巖性及儲(chǔ)層油氣儲(chǔ)集條件，掌握儲(chǔ)層層位及其在分布和發(fā)育狀況，結(jié)合測(cè)井資料建立完整的單井與連井綜合沉積相剖面，從而形成儲(chǔ)層在研究區(qū)域內(nèi)縱向上和橫向上發(fā)育、分布的基本格架，并在沉積模式的指導(dǎo)下進(jìn)行平面沉積相分布研究。2.2微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析技術(shù)低滲透油氣儲(chǔ)集層的性質(zhì)在很大程度上取決于其微觀孔隙結(jié)構(gòu)(包括孔隙大小及其分布,孔隙空間的幾何形態(tài),孔隙間的連通性等),要實(shí)現(xiàn)對(duì)低滲透油氣資源的有效開發(fā)就必須加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)的研究。目前進(jìn)行油氣儲(chǔ)層微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析的技術(shù)主要有:真實(shí)砂巖微觀模型驅(qū)替實(shí)驗(yàn)技術(shù)、核磁共振可動(dòng)流體分析技術(shù)、恒速壓汞孔喉分析技術(shù)和CT掃描技術(shù)等。在低滲透油藏注水開發(fā)中,驅(qū)替程度是影響實(shí)際開發(fā)效果的重要因素。真實(shí)砂巖微觀模型驅(qū)替實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的研究方法,其主要利用真實(shí)砂巖的微觀模型研究水驅(qū)油過(guò)程中注入水在喉道和裂縫中的微觀水驅(qū)油機(jī)理、殘余油形成機(jī)理和裂縫對(duì)驅(qū)油效率的影響。核磁共振成像可以對(duì)巖心進(jìn)行三維觀察,得到不同角度、不同轉(zhuǎn)向、任意切片方向、任意切片厚度的圖像。通過(guò)圖像可以觀察到裂縫、小孔洞、溶洞在巖心內(nèi)部的分布特征,測(cè)量縫隙?微裂縫寬度及小孔洞、溶洞直徑的大小,直觀地觀察裂縫、小孔洞、溶洞之間的連通性,判斷連通性的好壞。三維圖像可以分別繞X軸、Y軸、Z軸旋轉(zhuǎn),可在各軸向動(dòng)態(tài)觀察巖心內(nèi)部縫洞的分布特征和連通性,并可隨時(shí)截取任意時(shí)刻的三維圖像進(jìn)行觀察?處理?計(jì)算。恒速壓汞能夠?qū)r樣內(nèi)部的喉道與孔隙區(qū)分開,分別給出每個(gè)巖樣內(nèi)的有效喉道體積、有效喉道個(gè)數(shù)、有效喉道半徑分布、有效孔隙體積、有效孔隙個(gè)數(shù)、有效孔隙半徑分布及有效孔喉半徑比分布等,并由此對(duì)巖樣的孔喉發(fā)育特征(喉道、孔隙、孔喉半徑比)進(jìn)行細(xì)致分析。與以往的巖心分析技術(shù)相比,CT掃描技術(shù)可以在不改變巖心的外部形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的條件下,在幾秒鐘內(nèi)就觀測(cè)到整塊巖心的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、礦物分布以及液流狀況等。CT裝置的這些突出優(yōu)點(diǎn)使其已經(jīng)成為油層物理和油藏工程研究的有力武器。2.3壓裂技術(shù)水力壓裂是低滲透油藏開發(fā)中最早使用也是目前最常使用的技術(shù)。水力壓裂處理的目的是建立能提供很大表面積的長(zhǎng)而窄的裂縫。裂縫的半長(zhǎng)可以在30.5~305m這一數(shù)量級(jí),開度在0.25cm這一數(shù)量級(jí)。成功壓裂處理的真正度量標(biāo)準(zhǔn)是是否增加了產(chǎn)量或注入能力。水力壓裂的首要目的是改善儲(chǔ)層與井眼之間的流體連通。近年來(lái)取得的進(jìn)展包括:粘彈性表面活性劑壓裂液、限流壓裂完井等。粘彈性表面活性劑壓裂液的優(yōu)點(diǎn)是易于準(zhǔn)備、沒(méi)有地層損害和支撐劑充填體仍有很高的傳導(dǎo)性。這種壓裂液通過(guò)在鹽水中混合足夠量的粘彈性表面活性劑來(lái)制備。由于不需要聚合物水化,因此進(jìn)入鹽水中的表面活性劑濃縮物就可以連續(xù)地計(jì)量。不需要交聯(lián)劑、破膠劑或其他化學(xué)添加劑。限流壓裂完井技術(shù)就是選擇壓裂所需的射孔直徑和射孔數(shù)量,以使預(yù)期的注入速率產(chǎn)生足夠的流速,在井眼與水力裂縫之間建立數(shù)十萬(wàn)Pa的壓差。這種做法可以保證流體流入所有炮眼,即使裂縫內(nèi)各個(gè)炮眼之間的壓力變化很大。即使在地層應(yīng)力變化范圍為幾十萬(wàn)Pa的情況下,這項(xiàng)技術(shù)也能保證每個(gè)炮眼都將壓裂液傳送到水力裂縫中。大部分專業(yè)人員都假設(shè)所有炮眼的大小和形狀是均勻的并以相同的速率接受流體。多年來(lái),在低滲透油田的開發(fā)中已增加了大斜度或水平井眼的鉆井以獲得長(zhǎng)生產(chǎn)井段。但在大斜度井或水平井的應(yīng)用中要有效了解次生水力裂縫面。除水力壓裂技術(shù)外,連續(xù)油管分層壓裂技術(shù)、相滲調(diào)節(jié)壓裂液(RPM)增產(chǎn)工藝技術(shù)、多裂縫壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)、水平井壓裂技術(shù)等也是近期壓裂工藝技術(shù)發(fā)展的重要方向。2.4水平井和多分支井技術(shù)從低滲透油田開發(fā)的角度來(lái)講,水平井水平段在油層中的位置、延伸長(zhǎng)度和延伸方向是決定水平井產(chǎn)能的關(guān)鍵因素,因此在水平井的建井過(guò)程中必須應(yīng)用能保證水平井以最佳井身軌跡鉆進(jìn)的新工藝。俄羅斯利用地震聲學(xué)X射線層析成像法以高精確度確定產(chǎn)層在不同方位上產(chǎn)層的深度和含油厚度,作為最佳井身軌跡設(shè)計(jì)的依據(jù);美國(guó)則研制出地質(zhì)導(dǎo)向工具,可測(cè)得離鉆頭1~2m范圍內(nèi)的方位、地層電阻率、伽瑪射線、轉(zhuǎn)速和井斜等,并把這些鉆頭附近的數(shù)據(jù)傳到隨鉆測(cè)量系統(tǒng),以便更好地引導(dǎo)鉆頭穿過(guò)薄層和復(fù)雜地層。多分支井鉆井技術(shù)是利用單一井眼(主井筒)鉆出若干個(gè)支井的鉆井新技術(shù)。20世紀(jì)90年代，郎兆新等人在穩(wěn)定流情況下，用茹可夫斯基函數(shù)的一種特定形式z=lchw(用于雙井底的水平井和直井聯(lián)合開采井網(wǎng))或z2=12chw(用于四井底的水平井直井聯(lián)合開采井網(wǎng))或z-z0=lchw(用于雙井底的純水平井井網(wǎng))等作保角變換，運(yùn)用擬三維求解思想，并且使用鏡像理論、疊加原理和等值滲流阻力法等滲流理論，對(duì)水平井與直井聯(lián)合開采井網(wǎng)進(jìn)行了理論研究。他們分別研究了雙井底、四井底等水平井井網(wǎng)形式，提出了水平井與直井聯(lián)合開采井網(wǎng)的滲流力學(xué)求解方法，并且推導(dǎo)出壓力分布、產(chǎn)能計(jì)算、流速分布、見水時(shí)間及面積波及系數(shù)等的公式，還繪制了沿水平段井筒的滲流速度分布曲線。對(duì)于純水平井井網(wǎng)，運(yùn)用與上面相同的方法，人們對(duì)五點(diǎn)井網(wǎng)和四點(diǎn)井網(wǎng)進(jìn)行了研究。此外，程林松等人還建立了有限元模型，用之對(duì)水平井五點(diǎn)法面積井網(wǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，認(rèn)為從油田開發(fā)總體效果看，雖然水平井五點(diǎn)法面積井網(wǎng)較直井井網(wǎng)有所改善，但是最終采收率提高不多，而且水平井不宜作為注水井等。2.5小井眼鉆井技術(shù)低滲透油藏的油井產(chǎn)量都很低,日產(chǎn)液量只有幾立方米到幾十立方米,從作業(yè)上能否做到低成本是決定能否開發(fā)這類油藏的關(guān)鍵。使用小井眼鉆井技術(shù)可以大幅度降低鉆井投資,提高低滲透油田的經(jīng)濟(jì)效益。小井眼鉆井技術(shù)采用的抽油機(jī)、油管、抽油桿、抽油泵和簡(jiǎn)易防盜采油樹都比常規(guī)的采油設(shè)備小,因此稱為“五小”采油技術(shù)。鉆井系統(tǒng)對(duì)小井眼鉆井成本影響最大,運(yùn)用先進(jìn)的鉆井系統(tǒng)可顯著降低小井眼鉆井成本;一些研究機(jī)構(gòu)估計(jì),成本節(jié)約可高達(dá)40%~60%。小尺寸鉆頭和井下馬達(dá)是小井眼鉆井系統(tǒng)的重要組成部分,HughesChristensen公司對(duì)小尺寸鉆頭做了大量改進(jìn),提高了小井眼鉆井效率。運(yùn)用小井眼鉆井技術(shù)時(shí),如何選擇小尺寸鉆桿,使這項(xiàng)技術(shù)的成本效益不致于因?yàn)樾〕叽玢@桿鉆壓效率低、鉆桿機(jī)械損壞可能性大等缺點(diǎn)而被抵消,也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。與常規(guī)井眼環(huán)空相比,小井眼環(huán)空幾何尺寸小,顯著增大了鉆井液當(dāng)量循環(huán)密度。在法國(guó)研究院、Forasol及DBS公司共同實(shí)施的歐洲小井眼計(jì)劃中,深入研究了小井眼環(huán)空水力學(xué)特性,專門建立了一套模型,運(yùn)用該模型可以調(diào)整流動(dòng)參數(shù)和流體流變學(xué)特性,以此來(lái)優(yōu)化環(huán)空水力流動(dòng),降低當(dāng)量循環(huán)密度,改善環(huán)空內(nèi)的流速分布。國(guó)外小井眼鉆井研究發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)研究和發(fā)展趨勢(shì)有:帶頂部驅(qū)動(dòng)的小井眼鉆機(jī)、小尺寸大功率井下動(dòng)力鉆具、采用高靈敏度井控專家系統(tǒng)控制和預(yù)防井噴、采用連續(xù)取心鉆機(jī)進(jìn)行小井眼取心作業(yè)、采用高強(qiáng)度固定齒的新型鉆頭等,并朝著更小尺寸配套的方向發(fā)展。目前國(guó)外已有可用于76.2mm井眼的全套鉆井和井下配套工具,以及多種連續(xù)取心和混合型鉆機(jī)。近幾年來(lái)我國(guó)在大慶、吉林等油田鉆了一小批小井眼井,統(tǒng)計(jì)的鉆井費(fèi)用較常規(guī)井降低了15%。除小眼井技術(shù)之外,無(wú)油管采油技術(shù)、車載抽油技術(shù)等也是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的節(jié)約鉆采成本的技術(shù)。2.6超前注水技術(shù)超前注水(advancedwaterinjection)是指注水井在采油井投產(chǎn)前投注,油井投產(chǎn)時(shí)其泄油面積內(nèi)含油飽和度不低于原始含油飽和度,地層壓力高于原始地層壓力并建立起有效驅(qū)替系統(tǒng)的一種注采方式。早注水可以使地層壓力保持在較高的水平,相應(yīng)可使油田在一個(gè)較高的水平上穩(wěn)產(chǎn)。超前注水技術(shù)開發(fā)有如下特點(diǎn):①可建立有效的壓力驅(qū)替系統(tǒng),單井獲得較高的產(chǎn)量;②降低因地層壓力下降造成的滲透率傷害;③有利于提高油相相對(duì)滲透率;④超前注水有利于提高最終采收率。長(zhǎng)慶油田公司在安塞、西峰等油田注水開發(fā)中實(shí)施早期強(qiáng)化注水、不穩(wěn)定注水、同步或超前注水、沿裂縫注水、高含水區(qū)提高采液指數(shù)、改變滲流場(chǎng)、加密調(diào)整、調(diào)整注水剖面、調(diào)整產(chǎn)液剖面等技術(shù),從而提高了單井產(chǎn)能及最終采收率,提高了整體開發(fā)效益。同步或超前注水能使地層避免或少受傷害,超前注水能盡快建立起壓力驅(qū)替系統(tǒng)。2001年在安塞油田開展了12個(gè)超前注水井組(王窯7個(gè),杏河5個(gè)),對(duì)應(yīng)油井47口,動(dòng)用含油面積3.87km2。12個(gè)井組先后于5~8月份投注。王窯西南7口注水井平均日注量41m3,注水強(qiáng)度達(dá)到2.0m3/(d·m);杏河西南5口注水井平均日注水量39m3,注水強(qiáng)度2.74m3/(d·m),盡快建立起有效的壓力驅(qū)替系統(tǒng)。通過(guò)超前注水技術(shù)的實(shí)施,單井產(chǎn)能得到一定程度的提高此外,吉林油田分公司松遼盆地木頭油田、吐哈油田分公司吐哈盆地牛圈湖油田低滲透油藏開發(fā)中也都應(yīng)用了此項(xiàng)開發(fā)技術(shù)。2.7層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)爆炸技術(shù)引入石油行業(yè)已有100多年的歷史,大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用也有二三十年的歷史,在低滲透油藏的增產(chǎn)方面,已發(fā)展的技術(shù)很多,如井內(nèi)爆炸技術(shù)、核爆炸技術(shù)、高能氣體壓裂、爆炸松動(dòng)等,但目前應(yīng)用前景較廣的為層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)。層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)就是利用水力壓裂技術(shù)將適當(dāng)?shù)恼ㄋ帀喝霂r石裂縫,點(diǎn)燃那里的炸藥,從而在主裂縫周圍產(chǎn)生大量裂縫,達(dá)到提高地層滲透率的目的。炸藥釋放能量有3種形式:爆轟、爆燃(二者統(tǒng)稱為爆炸)和燃燒。深部地層造縫的特征是壓力高、能量大、加載空間狹窄,同時(shí),根據(jù)力學(xué)原理可知靜水壓力再大也不能壓裂巖石,只有偏應(yīng)力足夠大才能壓裂巖石。水力壓裂技術(shù)滿足這些特征,爆破工程經(jīng)驗(yàn)表明,炸藥爆炸也能滿足這些基本特征。研究認(rèn)為地層深部水力壓裂形成的縫寬約2~3mm,裂縫容積約2~3L/m2,可注入約2~3kg炸藥。爆破工程中爆轟破碎單位體積巖石的耗藥量約1kg/m3,按此估計(jì),“層內(nèi)爆炸”在爆轟時(shí)可破碎約2~3m3巖石,耗藥量顯著低于核爆法。由于爆轟壓力上升太快且遠(yuǎn)大于巖石強(qiáng)度,可能使巖石產(chǎn)生密實(shí)圈(即應(yīng)力籠),而爆燃?jí)毫创笥趲r石強(qiáng)度,壓力上升快慢又適度,因此選擇爆燃作為“層內(nèi)爆炸”炸藥釋放能量的主要形式較為合適。用爆燃形式進(jìn)行層內(nèi)爆炸,只會(huì)在巖石中造成多條分支裂縫,且分支裂縫向主裂縫兩側(cè)延伸的長(zhǎng)度大于2m,如果巖石破碎新增表面耗能大體為常數(shù),則巖層開裂體積至少會(huì)大于2m“層內(nèi)爆炸”壓裂的實(shí)驗(yàn)研究表明,井筒內(nèi)瞬態(tài)壓力不超過(guò)100MPa時(shí)不會(huì)損毀井筒;同時(shí),造成的剪切裂縫兩側(cè)巖石有不可恢復(fù)的錯(cuò)動(dòng),壓裂縫內(nèi)因存在巖屑而有自支撐效應(yīng)。根據(jù)這些經(jīng)驗(yàn),“層內(nèi)爆炸”要把井筒內(nèi)瞬態(tài)壓力控制在100MPa量級(jí),并且可以依靠自支撐效應(yīng)維持油氣層的滲透能力。目前，小規(guī)模模擬實(shí)驗(yàn)已取得了成功。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,層內(nèi)爆炸通過(guò)熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火并傳爆,爆燃的過(guò)程緩慢。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn),至少找到了一組層內(nèi)爆炸用特種火藥基本配方:在200mm和1000m尺度上實(shí)現(xiàn)了特種火藥的擠注、點(diǎn)火和爆燃的基本過(guò)程,其峰值壓力在100MPa左右。該特種火藥的經(jīng)濟(jì)、安全可達(dá)到生產(chǎn)要求,從而證實(shí)層內(nèi)爆炸原理基本可行，產(chǎn)出液后處理安全性問(wèn)題也得到了解決。2.8微生物采油技術(shù)微生物采油技術(shù)(Microbialenhancedoilrecovery)是指利用微生物(主要是細(xì)菌)或其代謝產(chǎn)物提高原油產(chǎn)量和采收率的技術(shù)。微生物采油方法包括:微生物單井吞吐、微生物驅(qū)替、微生物調(diào)剖堵水、微生物除蠟以及利用生物工程生產(chǎn)生物表面活性劑和生物聚合物,作為化學(xué)驅(qū)的注入劑的方法。這些方法可以單獨(dú)使用,也可以與其他方法結(jié)合應(yīng)用。微生物采油技術(shù)特別適合于低滲透油田。目前,美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、加拿大和挪威等國(guó)非常重視微生物采油技術(shù)的研究,研究的投入也在不斷增加。近20年來(lái),美國(guó)能源部(DOE)共支持了47個(gè)微生物采油研究項(xiàng)目,其中有8個(gè)項(xiàng)目正在進(jìn)行之中。2009年4月,在尼日利亞召開的“世界石油微生物技術(shù)大會(huì)”,討論了微生物采油技術(shù)的發(fā)展。近十多年來(lái),我國(guó)微生物采油技術(shù)得到了快速發(fā)展,目前已在吉林、大港、大慶、新疆、勝利、遼河等油田都進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化應(yīng)用并見到了較好的初步效果。國(guó)外在高分辨率地震技術(shù)、多分量地震勘探技術(shù)、四維地震勘探技術(shù)、裂縫識(shí)別、壓裂新技術(shù)、裝備和軟件、水平井和復(fù)雜結(jié)構(gòu)井井下隨鉆測(cè)量和控制技術(shù)、小井眼鉆采工藝、蛇形鉆井工藝、注氣等技術(shù)方面取得突破;我國(guó)則在油藏精細(xì)描述、微觀孔隙結(jié)構(gòu)研究、富集區(qū)優(yōu)選、超前注水、開發(fā)壓裂等一些特色領(lǐng)域以及勘探開發(fā)技術(shù)的集成應(yīng)用方面形成了自己的優(yōu)勢(shì)。國(guó)際上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)滲透率大于0.5×10-3μm2的低滲透油氣田的有效開發(fā),但滲透率小于0.5×10-3μm2的低滲透油氣資源量仍然很大,需要通過(guò)科技進(jìn)步來(lái)不斷拓展低滲透油氣田有效勘探開發(fā)的下限。低滲透儲(chǔ)集層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體預(yù)測(cè)技術(shù)、壓裂技術(shù)、水平井和多分支井技術(shù)、小井眼鉆井技術(shù)、超前注水技術(shù)、層內(nèi)爆炸增產(chǎn)技術(shù)、微生物采油技術(shù)等將是國(guó)際低滲透油氣資源勘探開發(fā)技術(shù)的主要發(fā)展方向。低滲透油氣資源勘探開發(fā)涉及多學(xué)科聯(lián)合研究和高精尖技術(shù)的綜合應(yīng)用,我國(guó)今后需要進(jìn)一步發(fā)展低滲透含油區(qū)帶優(yōu)選技術(shù)、低滲透儲(chǔ)層裂縫先期預(yù)測(cè)技術(shù)、開發(fā)壓裂優(yōu)化注采系統(tǒng)技術(shù)、水平井、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井壓裂技術(shù)、低滲透油藏注氣提高原油采收率技術(shù)、小井眼鉆井技術(shù)等。參考文獻(xiàn)[1]張龍海等，不同類型低孔低滲儲(chǔ)集層的成因、物性差異及測(cè)井評(píng)價(jià)對(duì)策，石油勘探與開發(fā)，2007．[2]楊仁超，儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)研究新進(jìn)展，特種油氣藏，2006．[3]裘亦楠，薛叔浩．油氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)[M]．修訂版．北京：石油工業(yè)出版社，2001．[4]王德發(fā)，陳建文，李長(zhǎng)山．中國(guó)陸相儲(chǔ)層表征與成藏型式[J]．地學(xué)前緣，2000，7(4)：363—369.[5]吳元燕，陳碧玨．油礦地質(zhì)學(xué)[M]．2版．北京：石油工業(yè)出版社，1996．[6]鐘廣法，鄔寧芬．成巖巖相分析：一種全新的成巖非均質(zhì)性研究方法[J]．石油勘探與開發(fā)，1997，24(5)：62—66．[7]JiaoYangquan，YahJiaxin，LiSifian，eta1．ArchitecturalunitsandheterogeneityofchannelreservoirsintheKaramayFormation，out—cropareaofKaramayoilfield，Junggarbasin，northwestChina[J]．AAPGBulletin，2005，89(4)：529—545．[8]ThomasFMoslow，GrahamRDavies．TurbiditereservoirfaciesintheLowerTriassicMontneyFormation．west—centralAlberta[J].BulletinofCanadianPetroleumGeology，1997，45(4)：507—536．[9]胡光義，于會(huì)娟，劉靜，等．番禺30—1砂巖強(qiáng)水驅(qū)氣藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性研究[J]．油氣地質(zhì)與采收率，2006，13(4)：34—35，51．[10]宋廣壽.鄂爾多斯盆地0.3毫達(dá)西類儲(chǔ)層特征及開發(fā)對(duì)策研究[D].西北大學(xué),2009.[11]PriceNJ.FaultandJointDevelopmentinBrittleandSemi-brittleRock[M].London:PergamonPress,1966.[12]NarrW,Lerch[13]王仁,丁中一,殷有泉.固體力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:地質(zhì)出版社,1979.[14]曾錦光,羅元華,陳太源.應(yīng)用構(gòu)造面主曲率研究油氣藏裂縫問(wèn)題[J].力學(xué)學(xué)報(bào),1982,2(2):202-206.[15]郝明強(qiáng),胡永樂(lè),劉先貴.裂縫性低滲透油藏特征綜述[J].特種油氣藏,2007,14(3):12-15.[16]周新桂,張林炎,范昆.含油氣盆地低滲透儲(chǔ)層構(gòu)造裂縫定量預(yù)測(cè)方法和實(shí)例[J].天然氣地球科學(xué),2007,18(3):328-333.[17]郝明強(qiáng),胡永樂(lè),劉先貴.裂縫性低滲透油藏微觀結(jié)構(gòu)與滲流理