新疆油田致密砂砾岩油藏效益开发的发展与深化——地质工程一体化在玛湖地区的实践与思考

新疆准噶尔盆地是中国陆地的重要油气富集地,蕴含的致密油气潜力巨大,但开发中面临着地质条件复杂、工程难度大、成本高等挑战。为提高开发效益,运用地质工程一体化的思想对玛湖地区的致密油藏开发进行了集中攻关。通过建立精细地质模型和岩石力学模型、优化钻井工具与钻井液体系、采用随钻实时调节的地质导向钻井、基于压裂模拟与实验结果优化改造策略等一系列举措,将区块地质认识和工程实践紧密结合,攻克了钻完井过程中的一系列挑战。研究表明:采用水平井+体积压裂的思路,可以使得玛湖地区的复杂致密油气得到效益开发;水平井钻遇率极大影响了油气井产能;精细三维地质模型指导下的地质导向钻井可有效提高钻遇率和钻井效率;区块适应于细分切割方式的分级体积改造策略,并采用高砂比、高液量、大排量的压裂参数。经过攻关,玛湖地区新开发井的储层品质、钻井品质和完井品质均取得了明显提升,实现了致密油藏效益开发的初步突破,区块已于近期启动了大规模开发建产工作。     

玛湖砂砾岩致密油水平井钻井技术

准噶尔盆地环玛湖斜坡区三叠系百口泉组致密砂砾岩油藏,油气资源丰富,但是由于物性很差,常规直井、注水开发的模式难以有效地动用。借鉴美国和国内非常规油气开发的成功经验,结合玛湖本身的油藏地质特征,以地质-工程一体化理念为指导,优化完井方式和井身结构,开展井眼轨迹剖面设计与控制、高性能水基钻井液、砂砾岩储层个性化PDC钻头设计、薄油层长水平段地质导向、小井眼窄间隙固井等技术的攻关研究和试验,形成了玛湖致密砂砾岩油藏有效开发的水平井钻井配套技术,2015年以来共计完成50余口水平井,水平段长度突破2 000m、三维水平井扭方位90°、水平偏移距400m。水平井单井产量是前期试验水平井的3倍、直井的10倍,实现了低油价形势下玛湖致密砂砾岩油藏的有效开发,对我国西部类似地质条件的致密油气藏开发具有借鉴意义。     

基于反演多参数体约束地质建模的水平井预警技术 ——以玛湖地区致密砂砾岩油藏为例

针对玛湖地区致密砂砾岩油藏储层横向变化快、井间构造和储层预测难度大、优质储层钻遇率低等问题,采用反演多参数体约束地质建模,实现对优质储层三维空间分布的刻画,为水平井预警调控提供重要的依据。通过在油层之上建立预警标志层,根据标志层实钻数据更新局部速度场、构造和地质模型,提前预警靶点深度和水平段倾角关键参数变化,并根据井轨迹方向岩性韵律预测结果和随钻电阻率变化规律,及时进行水平段出层风险预警,以达到提高入靶精度和优质储层钻遇率的目标。当钻进位置位于正韵律区,电阻率下降反映顶切,有顶出的风险,需要进行预警并采取降斜措施;当钻进位置位于反韵律区,电阻率下降较快,有底出的风险,需要进行预警并采取增斜措施。玛湖地区应用效果表明,基于反演多参数体约束地质建模的水平井预警技术使油层钻遇率提高了7.4%,钻井周期缩短了8.7%。     

吐哈油田复杂油藏勘探地质工程一体化精细管理实践

吐哈油田油藏类型多样,为了解决复杂、低效油藏储量难动用问题,保证当前增储增效目标实现的同时兼顾持续稳健有效发展,近年依托技术进步和转变勘探思路,通过实施地质工程一体化精细管理,完成了复杂油气藏的低成本、效益勘探。持续推进降本增效工程,进一步提高复杂油藏勘探开发效益,通过甲方主导开展钻井提速攻关与示范井推广,优化井身结构、完井措施、录测井设计,大幅缩短施工周期,降低成本。通过持续开展地质工程一体化技术攻关,深化成藏机理研究,准确预测储层甜点,优化勘探部署方案;攻关水平井地质导向配套技术,有效提高水平井储层钻遇率;攻关特殊钻井液体系和浅层水平井钻井工艺,安全快速钻进技术日趋成熟,工程质量持续提高;积极推广应用水平井+体积压裂工艺改造技术,并不断优化储层体积压裂改造方式,最大限度提高储层动用率,使得复杂油藏单井提液增产技术获得较好效果。地质工程一体化精细管理的一系列技术举措的实施,在吐哈油田区域扩展方面取得多个领域的突破与进展,发现了规模整装储量并快速建产。     

地质导向技术在玛湖区块的应用分析

地质导向技术在新疆油田玛湖砂砾油藏开发应用中取得较好的效果,油层钻遇率得到大幅度提升,由于不同地质导向技术费用存在较大的差异,受油田开发投资控制需要,针对玛湖不同井区的油藏地质特征,采取探边技术与常规LWD地质导向技术结合,在确保油层钻遇率的情况下,有效地控制了开发成本。通过分析常规LWD地质导向与探边地质导向技术的特点和区别,介绍了探边地质导向在玛湖区块的应用情况,结合玛湖区块地质特征和油藏特征,提出不同水平井应用探边地质导向和常规LWD地质导向技术的优选方案,为后期水平井钻井中选择最优性价比地质导向技术提供参考和借鉴。     

地质工程一体化在玛湖凹陷致密砂砾岩水平井开发中的实践

准噶尔盆地玛湖凹陷东斜坡的玛东2井区致密砂砾岩储层埋藏深,物性差,水敏、压敏现象严重,储层岩体砾径分选性差,非均质性强,脆性差,导致其效益开发难度大。在吸取邻区经验的基础上,将地质认识和工程技术紧密结合,对玛东2井区内第一口评价水平井(玛东1号)的工程设计进行了大量研究论证,并引进先进技术保障实施效果。开展大量岩心实验和精细测井解释,摸清了区块砂砾岩的岩性和物性;采用精细地震采集、解释和建立砂砾岩储层分类方法,优选了目的层和轨迹;采用先进地质导向工具并利用模型重构技术实时调整,确保了钻遇率和钻井效率;通过试油分析和数值模拟分析影响砂砾岩储层压裂增产的因素,进行了工艺技术优化等。通过多学科的协调配合,玛东1号水平井在含水稳定后,采用3mm油嘴生产时的平均产油量达到53.9t/d,取得了远超区块直井的提产增效成果。     

吐哈油田低饱和度油藏地质工程一体化效益勘探实践

吐哈油田近年来在吐哈盆地台北凹陷中—下侏罗统水西沟群低饱和度油藏勘探上取得重要突破,红台地区发现了规模整装储量并快速建产,区域扩展取得多个领域的突破与进展,开辟出一个勘探前景良好的增储建产新领域,实现了复杂类型油气藏的效益勘探。这一勘探重要发现得益于勘探思路的转变和技术进步。吐哈油田借鉴致密油勘探思路,积极推广应用水平井+体积压裂工艺改造技术,地质工程一体化攻关台北凹陷低渗低饱和度油藏,深化成藏机理研究,准确预测储层甜点;科学设计水平井轨迹及方位,强化长水平段工程地质导向及轨迹跟踪,有效提高水平井储层钻遇率;根据油藏特性,优化体积压裂规模和工艺参数,全过程开展地质工程一体化攻关,有力助推勘探获得重要突破;强化成熟技术集成配套,持续推进钻井提速;优化井身结构和完井方式,优化管串设计和固井工艺技术;多措并举,强化工程降本增效,进一步提高低饱和度油藏勘探开发效益。当前应对低品位储量要牢固树立效益勘探的理念,找准主要控制因素是地质工程一体化破解勘探瓶颈的关键,坚持地质工程一体化是实现低品位储量效益动用的保障。     

玛湖致密砂砾岩2 000 m水平段水平井优快钻完井技术

准噶尔盆地玛湖斜坡百口泉组致密油为新疆油田公司新发现的大油区,在探索长水平段水平井开发过程中,面临砂砾岩地层可钻性差,地层井壁失稳垮塌严重,漏失复杂情况多,平均单井漏失173 m3,水平段机械钻速仅2.06 m/h,固井难度大等问题。针对以上难点,重点开展了井身结构及井眼轨迹优化、EVOLUTION?类油基钻井液、长水平段小间隙固井技术、砂砾岩难钻地层的钻头选型等钻井提速配套技术研究和实践。在玛131区块成功完钻了2口2 000 m长水平段水平井,钻井周期减少27.7%,下套管顺利,固井质量满足大型分段压裂要求,形成了一套适合玛湖地区致密油经济有效开发的钻完井技术。     

夏92-H井复杂地层地质导向钻井技术

夏92-H井是环玛湖凹陷斜坡带上的一口预探水平井,该井所在区域构造复杂,横向油藏埋深变化大,各井差异性大,采用常规技术无法及时准确找到储层和确保井眼轨迹在储层中穿行,不利于提高探井水平井的油层钻遇率和油藏产能评价。通过建立钻前地质模型、实时解释随钻测井资料、及时进行地质导向、井眼轨迹描述与优化等,有效地确定了目的层顶界及着陆点深度,水平段油层钻遇率达到100%,取得了较好的地质导向和轨迹控制效果。     

“井工厂”高效开发技术在盐227块致密砂砾岩油藏的应用

东辛油区盐227块砂砾岩油藏前期采用常规方式开采,近年来,采用集中打井、集中压裂、集中投产的集约化建设型"井工厂"非常规开发方式,通过强化技术研究及集成应用,重点针对油藏地质特征及储层性质,配套应用井网优化技术、长井段水平井技术、优快钻井技术、泵送桥塞分段压裂工艺等非常规开发工艺技术,大幅度提高了区块储量动用率和单井产能,明显提升了低渗透致密砂砾岩油藏开发水平,为国内外同类油藏的高效开发提供了有益的参考和借鉴。     

河南油田页岩油长水平段水平井钻井实践

河南油田泌阳凹陷泥页岩油气藏储量丰富,是下一步河南油田的替代资源。水平井钻井技术是当前页岩油气开发的主流技术,应用水平井钻井技术,结合水力压裂技术能够实现致密页岩油气藏的商业开发。以泌页HF1井为例,从井身结构与井眼剖面设计、轨迹控制技术、钻井液技术和固井技术等方面介绍了河南油田页岩油长水平段水平井钻井施工中的关键技术,为类似区块应用水平井技术开发致密页岩油气藏提供技术借鉴。     

裂缝性致密砂岩油藏水平井井筒延伸方位优化

红河油田长8油藏为裂缝性低渗透致密砂岩油藏,主体开发方式为水平井配合压裂改造.在长8储层水平井实际生产情况的基础上,从地质、钻井、压裂、采油的角度论证了水平井井筒延伸方位对工程、产能和防水的影响.结果表明：井筒延伸方位和最大水平地应力夹角介于25～75°时,可获得较高的砂岩钻遇率和显示钻遇率;夹角介于60～90°时,同时避开泥岩和断层,是钻井过程中利于井壁稳定和储层保护的最优方向;夹角介于50～90°时,避开泥岩和断层,是减少出现压裂施工复杂情况的最优方向;夹角介于50～80°时,可获得较好的防水效果;夹角介于40～75°时,可获得较高的单井产能,是利于工程施工、提高单井产能和防水淹的最优方向.     

四川盆地页岩油水平井“测定导”一体化技术应用

四川盆地侏罗系页岩油气埋藏浅、保存条件好、地层压力系数高、发育层系多,具备立体勘探优势。大安寨段和凉高山组主要为特低孔隙度、特低渗透率致密储层,常规手段难以实现经济有效开发。为了提高页岩油优质储层钻遇率,有效降低施工风险,开展了“测定导”一体化技术创新与实践。以LA1导眼井岩心、岩屑资料为基础,综合分析四川盆地中部大安寨段页岩储层中矿物组分含量及孔隙度、TOC、渗透率等物性参数,确定页岩油水平井地质与工程甜点。通过井震结合、精细地质建模,探索优质页岩储层展布规律,优选水平井目标箱体,优化随钻地质导向工具及钻具组合方案。利用水平井轨迹优化设计与控制技术,结合地质模型与随钻自然伽马数据,动态实时跟踪与钻井轨迹调整,页岩油水平井优质井身质量和箱体钻遇率获得有效提高,并为压裂分段分簇奠定良好基础。技术应用后,四川盆地大安寨段页岩突破了出油关。     

致密油藏水平井含水特征及影响因素

针对致密油藏水平井投产后含水较高的问题,以鄂尔多斯盆地D区块42口水平井为研究对象,采用单井采出程度-含水率曲线法开展致密油藏水平井含水特征及影响因素研究。结果表明,致密油藏水平井主要存在3种含水类型,分别是高含水型、中含水型和低含水型。从影响含水特征的地质因素、工程因素和生产因素入手,采用灰色关联度分析法,深入分析了油层厚度、储层非均质程度、压裂段数、压入砂量、压裂排量和泵挂深度等因素对水平井含水变化特征的影响程度并进行了关联排序,明确了致密油藏水平井含水特征主控因素。研究成果可有效指导类似区块水平井开发方案的制定和调整。     

中国致密油藏压裂驱油技术进展及发展方向

针对致密储层"注不进、采不出"的难题,提出"压—注—采"一体化作业的压裂驱油技术。梳理中国国内油田低渗致密储层压裂驱油技术发展的4个阶段:基质渗吸-油水置换采油、裂缝—基质动态渗吸采油、缝网压裂-蓄能增渗采油以及压裂驱油-焖井渗吸采油。明确压裂驱油6个方面技术特征:①细分切割体积压裂,提高缝控程度;②近破裂压力注水,形成大量微裂缝,扩大波及体积;③高压力持续注水,增加孔喉尺寸,改善渗流通道;④前置大液量注入,补充地层能量;⑤焖井渗吸置换,提高驱油效果;⑥添加压驱化学剂,增强洗油效率。综合考虑压驱地质特征、作用机理、工艺参数以及配套设施,深度剖析当前中国致密储层改造面临的地质-工程问题,提出压裂驱油未来4个方面技术攻关方向:①加强地质—工程一体化研究,优化油藏工程注采井网布局;②深化水平井立体改造技术,提高致密储层动用水平;③开展压驱技术作用机理研究,助力压驱工艺参数优化;④完善低成本高效率压驱配套技术,助推致密储层开发降本增效。     

玛湖砾岩致密油“甜点”分类评价及其工程应用

随着全球油气勘探向着深层、隐蔽、非常规拓展,国内的盆地油气勘探工作也不断有新的突破,新疆准噶尔盆地玛湖致密砾岩油藏资源富集,蕴含巨大的规模建产潜力。但是影响油藏渗流能力的因素复杂多样,同时在油藏开发中面临非均质性强,"甜点"的确定和分类评价难度大,两向水平主应力之差大,水力压裂缝形成、扩展机理认识不清,成本高、地质条件复杂等困难,以地质和工程一体化为指导思想,将研究区的地质特征和生产实践紧密结合,制定了针对该类油藏的"甜点"分类评价标准,采用了密切割体积压裂方法,探索了"长水平段、密切割、小井距、大井丛、工厂化"的立体开发技术试验等,形成了一套致密砾岩储层高效开发的技术体系,取得了良好的效果。"甜点"描述精度及三维地质模型精度的提高,显著地提升了钻完井工程效率,水平段轨迹平均调整次数由5次下降为2次,油层钻遇率达到90%以上;玛131井区平均簇间距由67m降至35m,300天平均累计产量增加37.5%。     

苏53区块工厂化钻井完井关键技术

苏里格气田是国内最大的致密砂岩气田,苏53区块是该气田目前实施水平井整体开发的唯一区块。为提高该区块的开发效率,实现低成本开发,以前期实践和国内外工厂化作业先进经验为基础,通过强化区域地质研究,优化方案设计,加强施工管理,形成了适合苏里格气田工厂化作业的钻井完井技术。该技术主要包括水平井地质导向技术、钻井技术、储层改造技术等。地质导向技术主要通过完善地质模型和调整井眼轨迹,实现水平井准确入靶和高效钻进;钻井技术主要为优化井身结构及井眼轨道,优选PDC钻头和钻井液体系及设计钻机平移系统等;储层改造技术是根据区域地质特征及完钻参数,将体积压裂融入同步压裂,以提高储量动用。苏53区块通过实施工厂化钻井完井技术,水平井平均单井钻井周期比该区块常规水平井缩短15.98 d,平均单井储层钻遇率比该区块常规水平井提高4.9百分点,水平井平均单井产气量比该区块常规水平井高0.49×104 m3/d,其工厂化钻井完井技术可为国内非常规气藏水平井工厂化作业提供借鉴。      

顺9井区致密油藏水平井一体化开发技术

顺9井区志留系碎屑岩储层存在埋藏深、温度高、物性差和底水发育,前期直井压裂后无法获得稳定产能的问题,为此,开展了水平井一体化开发技术研究。按照钻井、完井和压裂一体化设计的思想,水平井方位角设计为137.7°,与最大主应力方向正交,以提高压裂后泄油面积;使用油基钻井液钻进,保证井径规则,便于分段完井工具坐封;优选耐温130℃、耐压差70 MPa的裸眼封隔器,保证分段成功,并将压裂端口置于储层发育段,便于裂缝起裂;通过降低胍胶浓度和优化添加剂用量,形成耐温130℃的低伤害压裂液;采用油藏数值模拟方法优化压裂施工参数,应用常规压裂+人工隔层控缝高技术实现避水高度30 m,控缝高、深穿透压裂,形成顺9井区致密油藏水平井一体化开发关键技术。现场试验表明,水平井压裂后产能较直井提高4倍,2口井累计产油量达1.02×104 m3。水平井一体化开发技术提高了顺9井区致密油藏开发效果,对国内同类致密油藏开发具有一定借鉴意义。      

致密油藏体积压裂水平井分区复合产能模型

水平井体积压裂是实现致密油藏有效开发的关键工程技术手段,对致密油藏体积压裂水平井产能的准确模拟计算为体积压裂参数优化设计和压后生产动态预测提供了参考。基于致密油藏体积压裂水平井生产过程中油藏的实际流动形态特征,将水平井划分三线性流区域,结合Warren-Root模型,考虑储集层启动压力梯度和天然裂缝的影响,建立了致密油藏体积压裂水平井分区复合产能模型。结合现场生产数据验证了模型可靠性,并对产能影响因素进行了分析。结果表明:压后总体产量受到延伸主裂缝的条数、半长和导流能力的影响;启动压力梯度及改造区的弹性储容比和窜流系数对压后中后期产量影响大;未改造区窜流系数和弹性储容比影响后期产量的递减速度。该研究对深化认识致密油藏体积压裂水平井流动规律,完善致密油藏体积压裂渗流理论,提升致密油体积压裂优化设计都具有重要理论意义和实际价值。     

济阳坳陷页岩油多层立体开发关键工程技术

济阳坳陷页岩油复杂的工程地质条件导致钻井周期长、复杂时效高、固井质量难控制和压裂施工难度大等问题突出。为解决以上工程技术问题,通过技术攻关和技术集成,形成了包括多层立体开发钻井工程设计、钻井提速提效技术、钻井液抗页岩油污染技术、水平段固井技术和高效增产压裂技术的页岩油多层立体开发关键工程技术。FY先导示范井组应用了页岩油多层立体开发关键工程技术,该井组8口井的平均钻井周期59.58 d、平均钻完井周期69.95 d,复杂时效较未应用该技术前降低51%,且顺利完成252段的压裂施工。研究与现场应用结果表明,页岩油多层立体开发关键工程技术能解决济阳坳陷页岩油立体开发存在的技术难点,使济阳坳陷页岩油立体开发工程技术水平得到提高,为济阳坳陷页岩油资源的有效开发提供了工程技术支撑。