准噶尔盆地吉木萨尔凹陷陆相页岩油开发实践

新疆准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组陆相页岩油资源丰富,估算资源量超过15.8×108t。为实现页岩油有效开发,近年来通过对芦草沟组陆相页岩油地质特征、工程技术、生产特征及规律等详细分析,结合开发实践的总结,取得了以下成果及认识:①吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油是陆相咸化湖相细粒沉积的页岩,烃源岩品质优、厚度大,源储一体,页岩段原位聚集,"甜点"段邻源供烃为主、自生为辅的特征,是典型的陆相页岩油;②明确了页岩油体积压裂水平井裂缝控制区内游离孔隙度和游离油储量丰度是页岩油高产的基础;③随着埋深增大,水平两向应力差增大,压裂缝复杂性降低,是部分含油性好的"上甜点体"水平井低产的主要原因;④原油黏度是影响"下甜点体"水平井产量的关键因素;⑤优质"甜点"钻遇长度及压裂米加砂量是吉木萨尔页岩油水平井高产的工程关键因素;⑥页岩油压裂液与基质孔隙原油存在渗吸置换作用,压裂后适当焖井可以提高生产效果;⑦水力压裂缝长度有限,合理井距不应大于200m。通过持续研究和开发实践,页岩油开发取得了较好的效果,水平井单井最高年产突破1.3×10~4m^3,2019年已基本进入规模试验建产,为中国陆相页岩油的工业化开发积累了丰富的经验。     

昌吉致密油水平井组工厂化钻井认识及实践

2012年,昌吉油田吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油勘探获得重大发现,初步揭示了一个巨大的致密油开发潜力区。2013年,新疆油田在此区块部署10口井,开展致密油工厂化生产作业程序、批量化钻井技术先导试验。通过致密油工厂化先导试验井钻井实践,初步形成了致密油工厂化钻井作业模式,对致密油规模化开发具有借鉴意义。     

吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油开发难点及对策

为实现吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油资源的有效动用和高效开发,推动中国陆相页岩油的规模化建产,通过详细对比国内外页岩油储集层地质特征,分析了中国陆相页岩油与北美海相页岩油的地质差异,结合吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油勘探开发的探索与实践,形成了吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油高效开发的技术对策体系。研究结果表明,吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油具有储集层埋深大、物性差、非均质性强等特征,开发过程中面临的难点主要体现在甜点识别标准不完善、整体有效可动用程度低、开发技术参数不明确、降本增效难度大等。通过开展以下工作有效解决了目前面临的开发技术难题:(1)综合储集层、测井、录井、地震和基础力学实验研究,建立"甜点"评价标准,优选地质和工程有利区;(2)开展地质工程一体化研究,结合现场井距试验和生产动态资料分析,优选井网部署参数、优化合理工作制度;(3)基于原油流动性实验分析,明确原油流动性主要影响因素为黏度,采用CO_2前置压裂可有效降黏增效;(4)推动大平台批钻批压,降低压裂窜扰、套损等问题对规模建产的影响,奠定降本增效技术攻关方向。吉木萨尔凹陷页岩油开发过程中形成的技术对策,对中国陆相页岩油资源的规模建产具有积极的示范作用。     

新疆油田最深水平井JHW018井完钻

<正>2013年11月14日,由淮东钻井公司50580钻井队承钻、定向井技术服务公司承担技术服务的新疆油田最深、水平段最长的JHW018井顺利完钻,被新疆油田分公司和新疆油田生产协调部评定为优质工程。该井是中石油集团公司在准噶尔盆地东部隆起昌吉油田吉174井区芦草沟组致密油A区,开发先导试验井组平台3丛式水平井中的1口,完钻井深5 325 m,水平段长达1 964 m。定向井技术服务公司在该     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油上甜点地质工程一体化开发实践

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组(P2l)页岩油资源富集、开发潜力巨大。自首口水平井吉172_H井获得产量突破以来,围绕页岩油规模效益开发的目标,对10口水平井开展体积压裂技术攻关试验,但生产效果均未达预期。通过地质工程一体化联合,在确定P2l22-2岩屑长石粉细砂岩层为优质甜点目标、明确优质甜点钻遇率是压后高产地质保障的基础上,分析了层理面和高强度泥岩隔层对人工裂缝纵向延伸能力的限制作用,对比了已实施水平井的压裂改造参数差异,提出了水平井密切割、高强度体积改造的提产提效技术对策。2017年部署的开发试验井创造了最高日产108.3t、投产240天累计产油过万吨的新生产纪录;2018年推广试验水平井10口,投产5个月平均日产油量达到30.4t,充分证明水平井密切割、高强度体积改造可以有效提高单井产量,取得较高的开发效益,为吉木萨尔凹陷页岩油的规模开发奠定了扎实的技术基础,提供了有力的工程支撑。     

吉木萨尔页岩油水平井钻井技术实践

吉木萨尔页岩油3 000 m以浅部署的水平井水平段长度普遍在1 000～2 000 m左右,井斜角近90°,增斜段、水平段地层钻进存在着钻压传递、井眼清洁、井壁稳定等技术难点,从井身结构优化、PDC钻头优选、"大功率螺杆+水力振荡器"协同提速导向、复合盐钻井液体系优化等方面入手,研究形成了吉木萨尔浅层页岩油水平井钻井关键技术。2019年应用该技术在吉木萨尔油田钻水平井22口,井身结构由"三开"变为"二开",平均水平段长1538 m,平均机械钻速8.81 m/h,平均钻完井周期66.38 d;与前期水平井相比,旋转导向工具占比由100%降至28%,平均水平段长增加291 m,但平均钻完井周期仍缩短7.1 d。实践表明,吉木萨尔页岩油水平井钻井技术有效缓解了页岩油水平井提速对进口旋转导向工具的依赖,满足了吉木萨尔页岩油效益开发的需求,也为国内页岩油水平井开发提供了借鉴。     

吉木萨尔致密油平台3工厂化钻井实践

丛式水平井组技术能节约大量的土地,提高钻井效率,是非常规油气田规模开发的有效途径。通过借鉴国内丛式水平井组井工厂化钻井成功经验,在技术调研和油藏地质研究的基础上,新疆油田吉木萨尔致密油在平台3首次实施了丛式水平井组的工厂化钻井实践,通过配套钻井技术和集约化钻井生产组织管理,钻井速度大幅提高,有效缩短了钻井周期。通过工厂化钻井技术和生产组织实践和探讨,从方案设计、工厂化钻井配套技术应用、实践效果分析,为致密油规模开发和提高钻井效率,降低开发成本,提供了技术支持,为今后致密油工厂化钻井提供了经验借鉴。     

非常规油藏地质工程一体化效益开发实践——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油为例

吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层埋藏深度大、物性差、非均质性强、原油黏度高,水平井大规模体积压裂技术是实现效益开发的关键.自2012年采用水平井体积压裂技术开发以来,强化地质工程一体化攻关,改造理念和技术体系逐步完善,并配套优质完井和高效举升技术,实现了页岩油高效开发.将地质工程相结合,明确上甜点最优质的P2l22-2层为水平井钻井和压裂 目标,创新集成"优质甜点钻遇率+密切割+高强度改造"的主体压裂技术系列,水平井产量得以充分释放;同时,配套完善完井和举升工艺,既满足了水平井高强度、安全改造的需求,也保证了长期稳产.通过地质工程一体化攻关,建立了芦草沟组页岩油水平井采油工程技术体系,为页岩油规模开发奠定了坚实的技术基础,提供了强有力的工程支撑.     

吉木萨尔页岩油藏超长水平井水平段长度界限研究

页岩油气开发实践表明,较长的水平段有利于提高单井控制储量与经济效益。与美国相比,中国页岩油气埋藏深度相当,但水平井的水平段长度差距较大。优化钻井技术、提高水平井水平段长度已成为现阶段中国非常规油气藏水平井钻井技术难题之一。以吉木萨尔页岩油藏超长水平井为例,分析了制约水平段长度的关键因素,包括额定泵压、钻井液安全密度窗口、钻柱和套管屈曲等,推导了水平井管柱摩阻-扭矩计算模型。基于吉木萨尔页岩油藏JHW00421井地质条件和现有钻井设备工艺参数,优化了井眼轨迹与钻具组合,研究了避免钻柱与套管屈曲的技术条件,制订了水平段长度为3 500 m的钻井技术方案,该井最终完钻井深为5 830 m,水平段长度为3 100 m,达到钻井方案设计要求。该项技术为页岩油藏超长水平井的实施提供了技术参考。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油勘探实践与展望

通过回顾准噶尔盆地二叠系页岩油的勘探历程,剖析吉木萨尔凹陷页岩油的地质条件和成藏特征,系统总结长期研究形成的页岩油地球物理勘探技术,展望了准噶尔盆地页岩油下一步勘探部署方向。勘探实践表明,吉木萨尔凹陷页岩油是中国陆相页岩油的典型代表,具有咸化湖盆、多源混积、源储一体和"甜点"分散的地质特征。芦草沟组页岩油的赋存方式为吸附态和游离态2种类型,整体为源内聚集或近源成藏。突破诸多技术瓶颈,形成页岩油"甜点"的配套地震预测技术和页岩油高分辨率测井综合评价技术。研究认为,吉木萨尔凹陷西部具备高成熟和高产页岩油的地质条件,为准噶尔盆地陆相湖盆页岩油勘探的新领域。在此基础上,建立吉木萨尔凹陷国家页岩油勘探开发示范区,以期对中国陆相湖盆页岩油的勘探提供借鉴和技术支撑。     

吉木萨尔页岩油水平井大段多簇压裂技术

吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油储层物性差,非均质性强、原油流动性差,水平井精准改造优势储层的难度大,分段压裂方式增产效果有限,压裂投入高、产出低的矛盾突出。针对这些问题,采用非均匀极限限流布孔技术改善段内各簇的压裂液进液分布,通过缝口暂堵和缝内暂堵提高净压力以形成复杂缝网,优化压裂施工参数促进段内多簇裂缝均衡起裂,最终形成了适用于吉木萨尔页岩油藏的水平井大段多簇压裂技术。现场应用效果表明,该技术可有效提高页岩油储层的改造程度和生产效果,为吉木萨尔页岩油经济有效开发提供有力支撑。      

旋转导向钻井技术在昌吉油田JHW007水平井中的应用

JHW007井是2013年新疆昌吉油田吉木萨尔井区部署的一口目的层为芦草沟组致密油藏的先导试验水平井,设计井深4 593 m。通过优化井身结构、优选PDC钻头、优化轨迹控制技术和钻具组合、使用先进的旋转导向系统等技术措施,该井顺利完钻,在造斜段采用三维绕障轨迹控制技术两趟钻完成施工;三开水平段使用旋转导向钻井系统,使水平段一趟钻完成;全井斜井段施工仅用21.77天完成,大大提高了该区块水平井的机械钻速。     

关于吉木萨尔凹陷页岩油的思考

关于准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组原油类型,历来有2种观点,一种观点认为属于致密油,另一种观点认为属于页岩油。参照《致密油地质评价方法》和《页岩油地质评价方法》这2个国家标准,厘定了吉木萨尔凹陷芦草沟组原油的归属。研究表明,依据源储关系和单层厚度统计数据,认为吉木萨尔凹陷芦草沟组原油为页岩油。依据页岩油的赋存条件、源储关系和富集模式,将吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油划分为夹层富集型页岩油。从烃源岩地球化学参数、储集层岩性和物性、油藏参数、裂缝发育情况和脆性特征几个方面,对比了国内外典型页岩油特征。结果表明,吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油为低—中成熟度页岩油,烃源岩在早期就开始大量生排烃;储集层孔隙度相对较高,但渗透率明显偏低;油藏含油饱和度较高,但原油密度大,黏度高,气油比低,流动性差;储集层天然裂缝不发育,岩石力学脆性较差。     

新疆油田油气上产异彩纷呈

致密油勘探获突破 今年4月30日,新疆油田昌吉致密油先导试验首口水平井JH W001井开钻,标志着新疆油田加快了从常规油气资源勘探开发向非常规油气资源勘探开发迈进的步伐,规模效益开发非常规资源的大幕开启. 经过57天奋战,在首批参与试验的水平井中,JHW007水平井最先完钻,成为昌吉致密油规模有效开发先导试验区首口完钻的水平井,奠定了致密油开发当年见产的基础.     

斜直井钻机在新疆油田九区VHSD水平井中的应用

新疆油田拥有丰富的浅层稠油资源,1993年新疆油田利用斜直井钻机在克拉玛依油田九区和风城地区钻成了8口斜直水平井,因当时钻机设备及工艺落后,该技术并未得到推广应用,多年来新疆油田公司一直采用直井钻机钻水平井的方式开采浅层稠油油藏,2014年新疆油田开展了直井与水平井组合的驱泄复合(VHSD:Vertical Horizontal Steam Drive)先导试验。最终试验表明,VHSD技术可有效提高稠油油藏蒸汽吞吐后期的开发效果。为继续应用水平井技术经济、有效地开发浅层稠油油藏,同时探索新的水平井钻井方式,时隔二十余年后,2018年新疆油田公司决定选择在克拉玛依九区进行斜直井钻机钻VHSD水平井的先导试验,并成功钻成了新疆油田第一口应用斜直井钻机钻成的VHSD水平井——HWT98020井,该井完钻井深757 m,垂深165.40 m,井斜角89.50°。该井的顺利完成,不仅意味着新疆油田对钻井设备的不断探索突破,对克拉玛依油田未来的浅层稠油井开采也具有及其重大意义。     

吉木萨尔致密油钻井提速技术与实践

水平井技术是实现致密油开发的重要途径。2013年在吉木萨尔致密油区开展了水平井井组开发先导性试验,针对水平井裸眼长、水平段长、位移大的特点,及钻遇地层井壁易垮塌、井漏、机械钻速低、钻井周期长等主要技术难点,在分析地层特征的基础上,通过优化简化井身结构、井眼轨迹控制、优化钻井液体系、开展个性化钻头及小井眼降摩减扭措施和配套工具的技术攻关和现场应用,初步形成了一套吉木萨尔致密油水平井钻井提速技术,同比机械钻速提高98.27%、钻井周期缩短17.92%,为吉木萨尔致密油长水平段水平井进一步提速及规模应用奠定了基础。     

沧东凹陷页岩油水平井优快钻井技术

在沧东凹陷页岩油水平井钻井过程中,面临机械钻速低、安全风险大、固井质量难以保证等问题。为解决这些问题,预测了地层漏失压力和坍塌压力,进行了井身结构和井眼轨道优化、PDC钻头个性化设计,并集成盐水钻井液、旋转导向钻井技术、韧性水泥浆和漂浮顶替固井等配套技术,形成了沧东凹陷页岩油水平井优快钻井技术。该技术在沧东凹陷20口页岩油水平井进行了应用,应用结果显示:固井质量优质率提高了30.4%;井深超过4 500.00 m井的平均机械钻速提高了20.2%,平均钻井周期缩短了30.6%;井深小于4 500.00 m井的平均机械钻速提高了82.9%,平均钻井周期缩短了49.9%。研究与应用结果表明,该技术满足了沧东凹陷页岩油水平井优快钻井需求,为页岩油水平井高效开发提供了技术手段,也为国内各油田非常规油气藏钻井技术优化提供了借鉴。      

吉木萨尔页岩油超长水平段水平井安全高效下套管技术

吉木萨尔油田属于典型的页岩油油藏,采用"水平井+体积压裂"开发方式。为了探索页岩油产能建设新模式,2019年在该油田开展了超长水平段水平井试验。其中,JHW00421井水平段长3 100.0 m,刷新了多项非常规油气水平井钻井纪录。为了降低超长水平段下套管难度和风险,对下套管技术方案做了诸多优化,主要包括套管柱下入能力预测分析、通井钻具组合设计、井筒清洁参数优选、套管扶正器选型与使用等。研究与实践表明,采用多扶正器通井钻具组合、较高的钻井液排量和钻柱转速能够提高通井和井筒清洁效果,为安全高效下套管创造条件;采用滚轮扶正器、整体式弹性扶正器并优化安装位置,能够有效降低长水平段下套管阻力。此外,若常规下套管技术难以满足要求时,建议采用漂浮下套管技术,慎用或不用"上提下冲操作"。该研究成果能够为超长水平段水平井钻完井设计与施工提供参考。     

陆相页岩油测井评价关键技术获得重大突破

我国陆相页岩油勘探开发亟须解决关键地质参数精细刻画面临的难题,中国石油以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油为主要研究目标,以配套的岩石地化、物性、含油性为基础,在页岩油润湿性、赋存状态等关键地质参数测井表征方法研究方面取得重要突破。     

吉木萨尔页岩油“甜点”预测方法

针对吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油"甜点"变化快、水平井钻遇率低等问题,从测井和地震2个方面展开分析。纵向上,将二叠系芦草沟组页岩油"甜点"分为上"甜点"和下"甜点"2个部分,类型上划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3类,并明确了上、下"甜点"的地震反射特征。在此基础上,通过敏感参数交会分析,确定了基于地震地质统计学模拟的"甜点"预测方法,预测精度得到了有效提高,预测"甜点"识别厚度由前期的20 m提至6 m,"甜点"钻遇率由87%提高至92%以上,从而实现了完钻水平井规模压裂及高效开发。通过上述研究,形成了一套针对陆相页岩油"甜点"的地震预测方法,并在生产实践中得到了验证,为页岩油水平井高效开发提供了技术支撑。