中国陆相页岩油完井方式优选的思考与建议

中国页岩油资源以陆相为主,在形成机理、成藏条件、赋存特征等方面与北美海相页岩油存在较大差异,具有油层平面分布范围小、纵向层系多、单层厚度薄、应力分布复杂等特点,利用水平井体积压裂技术开发呈现出油层钻遇率低、钻井周期长、压裂效果差、工程成本高等一系列不适应性,页岩油规模有效开发面临重大挑战,探索一条适合中国陆相页岩油特点的规模有效开发技术路线至关重要。为此,创新提出陆相页岩油直井高效的开发模式,通过直井和大斜度井大井丛平台式钻井,结合直井限流等压裂技术,纵向实现油层改造全覆盖,横向构建层内复杂体积缝网,实现页岩油分层立体开发,大幅提高页岩油开发效果。提出以下建议:①加强页岩油非均质性精细表征、直井多级精细限流压裂、多井协同压裂设计软件、细分层系开发等基础研究和技术攻关;②选取页岩纵向跨距较大、最大单层油层厚度较薄、甜点区存在多套夹隔层遮挡、砂地比适中的页岩油层开展直井全覆盖开发模式现场试验。     

页岩气“体积开发”理论认识、核心技术与实践

四川盆地及其周缘上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组海相页岩气勘探开发的突破和发展,对中国天然气理论创新和技术进步具有重大的战略意义,连续型油气聚集、水平井体积压裂开发等一批关键理论技术,支撑了四川盆地南部(蜀南)、涪陵等页岩气田的大发展。为了提高中国页岩气区储量动用率和采收率,基于中国页岩气的地质条件和工业实践,梳理了中国页岩气勘探开发进展及取得的主要地质认识,深化了对五峰组—龙马溪组页岩储层主要地质特征的认识和页岩气"甜点区(段)"分级评价标准,从人工干预提高页岩气有效流动性和开发整体性出发,提出了页岩气甜点区"体积开发"的理论内涵和核心技术,进而评价展望了中国页岩气资源"体积开发"的发展前景。研究结果表明:①页岩气"体积开发"指在不同级别含气页岩储层"甜点区""甜点段"范围内,通过多水平层段分段压裂构建人工缝网系统,利用水平方向流动叠加垂向导流缝流动形成复合流动方式,促使波及范围内的页岩气资源成为可开发的商业储量,实现更多页岩气资源的有效动用;②"体积开发"包括"甜点区"综合评价、体积开发井网优化设计、水平井钻井和靶窗优选及轨迹设计、水平井段体积压裂改造技术、生产制度设计与平台式工厂化管理等5项核心技术。结论认为,"体积开发"理论技术不仅为目前长宁、涪陵等页岩气储量区立体开发,而且也为陆相、海陆过渡相页岩气等非常规油气资源的整体利用,提供了重要的理论依据和技术支持,具有广阔的应用前景。     

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。     

长6油藏水平井立体井网开发技术的应用

在多含油层系叠合油藏开发时,水平井立体井网可以最大程度地控制油藏储量,提高开发效果。针对姬塬油田长6油藏储层砂体变化快且含油层系多而复杂的特征,本文应用多油层开发主力层优选技术、储层产能评价技术选择油藏中的优势油砂体,对各油层段进行产能分析,确定纵向上多套含油层系间的产能差异,进行目的层优选,优化水平井参数,指导水平井轨迹设计。对纵向上存在的多套有利目的层提出水平井立体井网开发思路,是提高低渗透油藏开发的有效途径,可大幅度提高油田开发的综合经济效益。     

海陆相页岩型页岩油地质特征的差异与甜点评价——以北美二叠盆地Wolfcamp D页岩油与松辽盆地古龙页岩油为例

全球页岩油技术可采资源量为2512×10⁸t,2021年页岩层系原油累计产量达3.9×10⁸t,已成为全球油气勘探开发的重要领域之一。根据地质条件和沉积特征,中国陆相页岩层系储层“甜点”分为夹层型、混积型与页岩型3类,其中夹层型、混积型已是国内外页岩油勘探开发主体。近期,页岩型页岩油也实现了勘探突破,但急需深化甜点评价,为实现效益开发提供依据。因此,文章尝试以北美二叠盆地海相石炭系Wolfcamp D段和松辽盆地古龙陆相白垩系青山口组两套页岩型页岩油地质特征对比为基础,探讨页岩型页岩油甜点评价关键指标,为中国陆相页岩型页岩油勘探开发提供借鉴。对比认为两套页岩岩性均以高黏土矿物、高石英的长英质页岩和黏土质页岩为主,具有地层超压、油质偏轻且脆性矿物含量较高的相近地质特征;但古龙页岩储集空间为与大量黏土矿物相关的有机质孔—页理缝复合的双重空间,连通性较Wolfcamp D段页岩好,有机碳丰度则略低于Wolfcamp D段页岩。Wolfcamp D页岩油地质甜点为有机碳丰度较高的黏土质泥页岩和硅质泥页岩,结合页岩压裂效果,工程甜点确定为富含生物硅的富...     

延安地区二叠系山西组1段页岩气储层特征及勘探开发关键技术

延安地区二叠系山西组 1 段(山 1 段)陆相页岩气资源丰富,但泥页岩储层非均质性强,成藏条件复杂。为明确该区页岩气勘探潜力,应用钻井、测井、压裂、岩心及分析测试等资料,围绕山 1 段页岩气地质和工程特点,开展系统研究和技术攻关,创建陆相页岩气勘探开发关键技术。研究表明：山 1 段砂泥岩互层发育,横向相变频繁,泥页岩普遍含气,相邻的砂岩也含气,具有砂岩、泥岩混合,复合成藏的特征;山 1 段泥页岩累计厚度平均为 25m,地层压力系数为 0.82;泥页岩中有机质类型以Ⅲ型干酪根为主,R_o在 2.33%～2.85% 之间,泥页岩中主要发育 4 种孔隙、两种裂缝,泥页岩解析气含量平均为 1.2m³/t;相邻的砂岩含气饱和度平均为 45%,孔隙度平均值为 7.2%。通过集成创新,初步形成了陆相页岩气“三品质”测井评价技术、页岩气储层识别及随钻地质导向技术、低成本水平井优快钻井技术、水平井 CO₂混合体积压裂工艺技术等勘探开发关键技术,有力支撑了延安地区页岩气勘探开发工作。现场实施的 3 口水平井钻井周期降低 11.3%,薄层砂岩钻...     

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。     

鄂尔多斯盆地安塞地区页岩油地质-工程一体化技术实践

页岩油是目前国内外油气勘探开发的热点,其地质要素、富集机制与开发特征具有特殊性,实施地质-工程一体化是实现页岩油效益开发的有效举措。采用野外地质调查、岩心观测与采样、测井资料解释、地质与工程参数分析测试等技术方法,在页岩油地质评价方面重点关注岩性、厚度、孔隙度、渗透率、含油饱和度、裂缝发育程度及甜点优选;在工程评价方面针对不同类型甜点,提出适合于鄂尔多斯盆地安塞地区页岩油的开发方式和开发参数。主要认识有：①鄂尔多斯盆地安塞地区三叠统延长组7段（长7段）发育典型陆相页岩油,为三角洲前缘和半深湖亚相沉积,源内致密砂岩主要为低孔-超低孔、超低渗储层或非储层,根据地质和力学参数,由好至差储层综合划分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ共4类,其中Ⅰ和Ⅱ类储层是甜点目标。②长7段页岩油藏依赖储层流体与岩石的弹性膨胀驱动及溶解气驱动,注气补充能量潜力相对有限。针对地质评价优选出的Ⅰ类储层,采用九点法、七点法或交错排状水平井网的准自然能量开发,而Ⅱ类储层采用七点法或五点法水平井网。③长7段典型井页岩油水平井初始产量不高,初期递减率较高,后期递减率逐渐降低,生产周期较长,产量相对比较稳定。     

中国陆相页岩油发展潜力与技术对策

陆相页岩油是埋藏300 m以深、R_o值大于0.5%的陆相富有机质页岩层系中赋存的液态烃和各类有机物的统称,是源岩油气的重要组成类型。以成熟度控制富有机质页岩生排油演化模式为依据,将陆相页岩油划分为中高成熟度和中低成熟度两种类型,研究发现中国陆相页岩层系:①发育淡水和咸水两类湖相优质烃源岩,存在碎屑岩、碳酸盐岩、混积岩、沉凝灰岩、泥页岩等多种类型储集层,形成多套近源或源内聚集的"甜点段"和大面积分布的"甜点区",具规模资源基础。②富有机质页岩实验分析表明,波状和水平纹层状页岩具良好储集条件,页岩水平渗透率是垂向渗透率的数十倍—数百倍,利于源内页岩油横向规模运聚。③经评价,中高成熟度页岩油地质资源总量超过100×10~8t,采用水平井体积压裂技术可以有效开发,是近期石油勘探现实领域;中低成熟度页岩油资源潜力大,初步评价技术可采资源量为(700～900)×10~8 t,是未来石油工业发展的战略性接替资源,需要原位转化等技术突破才能实现效益开发。陆相页岩油是中国陆上油气勘探从"源外"走向"源内"的必然选择,突破"甜点区"评价优选、水平井体积压裂工程技术以及原位转化技术装备等核心理论技术,是实现陆相页岩油规模效益发展的重要途径。图5表3参33     

四川盆地元坝地区大安寨段页岩气“甜点”地震预测

页岩储层的埋深、厚度、有机碳含量、脆性、裂缝发育带等是评价页岩气"甜点"的主要地质指标。为此,以四川盆地元坝地区下侏罗统大安寨段二亚段为研究对象,根据页岩气地质评价标准,在地震资料特殊处理及多种资料综合分析的基础上,提出了一套页岩气"甜点"的地震预测技术。首先,通过合成记录精细标定页岩储层位置,确定优质泥页岩的测井及地震响应特征,结合地震相分析,落实泥页岩的宏观展布;然后,利用地震波阻抗反演和GR反演技术去"灰、砂找泥",在有机碳含量等敏感参数统计分析的基础上,通过铀曲线反演技术进行页岩储层有机碳含量及优质泥页岩厚度的定量预测;再利用裂缝预测技术预测优质页岩储层高产富集区;最后利用叠前纵、横波阻抗联合反演技术预测高脆性指数发育区,开展优质页岩储层压裂品质区的预测。通过以上地震预测技术,落实了元坝地区大安寨段二亚段页岩气"甜点"的勘探区域,为优化页岩气定向水平钻井和储层压裂改造的部署提供了依据。     

渤海湾盆地沧东凹陷页岩油效益开发探索与突破

渤海湾盆地黄骅坳陷沧东凹陷孔二段页岩油规模效益开发面临中低成熟页岩油主力产层评价优选、纵向多甜点层立体开发动用、复杂断块2000m长水平段优快钻完井、纹层型页岩储层高效体积压裂改造和高凝—高含蜡页岩油高效举升等难题。沧东凹陷孔二段页岩油勘探开发经历研究探索、水平井突破、产能评价和先导试验4个阶段,仍有60%的已投产水平井单井EUR小于2.0×10⁴t,单井产量偏低成为制约湖相页岩油效益开发的瓶颈问题。通过综合分析沧东凹陷孔二段47口已投产井测井、录井、压裂参数和生产数据资料,针对复杂断块湖相页岩油效益甜点评价和箱体优选、井网部署、随钻导向、压裂改造和排采制度等方面进行了系统攻关,落实官东地区C1、C3和C5共3个效益开发甜点层,有利面积为42～53.3km²,估算Ⅰ类资源量1.54×10⁸t。优选沧东凹陷5号平台孔二段C1(3)和C3(8)2个10m级甜点层开展页岩油效益开发先导试验,攻克复杂断块水基钻井液长水平段钻探难题,创新形成纹层型页岩油高效压裂技术,实现纹层型页岩储层渗透率提高、溶胀增能、混相降黏,5口试验井测试...     

页岩油气纵向综合甜点识别新方法及定量化评价

页岩储层厚度一般较大,且储层物性纵向上非均质性强,长水平井多级压裂开发技术要求对水平井着陆点及轨迹进行优选。通过综合考虑页岩可压性、资源禀赋、流动性等因素,提出了页岩油气纵向综合甜点的概念,其是纵向地质因素与工程因素的综合。建立了页岩油气纵向综合甜点识别流程及方法,实现了纵向上从远景段、有利段、核心段,再到甜点段的识别过程。定义了纵向综合甜点指数,可以量化评价储层物性纵向分布的差异及非均质性。在此基础上,考虑地应力分布预估有效压裂裂缝高度,定义了纵向综合甜点系数,能够准确量化最优水平井着陆点,可以有效指导水平井靶点及轨迹设计,并且经过现场应用证明了该方法的有效性。     

中国陆相致密油效益勘探开发

在北美致密油勘探开发现状调研基础上,总结北美致密油规模效益勘探开发的成功经验和做法,分析中国陆相致密油与北美海相致密油成藏地质条件差异,提出中国陆相致密油产业发展的技术对策。北美致密油规模勘探、效益开发有6方面经验值得借鉴:在成熟探区寻找新的效益勘探层系;加强"甜点区"经济评价,重点开发高收益"甜点区";通过重复压裂、立体压裂,最大限度提高致密油储量动用程度;优化钻完井技术,降低工程作业成本;采用商品套期保值措施确保公司长期持续盈利;加强不同资源综合开发利用,提升整体经济效益。中国陆相致密油有较好的资源基础,借鉴北美海相致密油勘探开发的成功经验,针对中国致密油储集层地质条件,提出4方面建议:评价致密油资源潜力,优选致密油勘探战略选区;选准"甜点区"、"甜点段",实现精准高效开发;采用先进致密油压裂改造技术实现经济效益开发;通过管理体制创新,推进致密油规模效益开发。     

低油价背景下中国陆相致密油的效益勘探开发

在北美致密油规模勘探开发调研基础上,总结低油价背景下北美致密油规模效益勘探开发的成功经验和做法,分析中国陆相致密油与北美海相致密油成藏地质条件差异,探究中国陆相致密油产业发展的技术对策。北美致密油规模勘探、效益开发有6方面经验值得借鉴:在成熟探区寻找新的效益勘探层系;加强“甜点区”经济评价,重点开发高收益“甜点区”;通过重复压裂、立体压裂,最大限度提高致密油储量动用程度;优化钻完井技术,降低工程作业成本;采用商品套期保值措施确保低油价盈利;出售非核心资产、裁员等,最大限度降低成本。中国陆相致密油有较好的资源基础,借鉴北美海相致密油勘探开发的成功经验,优选“甜点区”,选准“甜点段”,发展针对性方法技术,实现经济效益开发。     

低渗透气藏水平井优化部署及地质导向钻进方法研究与实践——以苏里格气田东区南部为例

水平井开发技术对于低渗透气藏具有提高单井产量和气田开发效益的独特优势。以砂体精细描述及储层评价为重要手段,优选水平井开发有利目标区;针对苏里格气田东区南部上、下古生界储层发育特点,以立体开发、整体开发及大井丛水平井组开发部署结合的方式,进行水平井优化部署;水平井设计根据不同的砂体及有效砂体发育特点,采用平直型、顶穿底型及阶梯型3种水平段轨迹;地质导向以提高储层钻遇率为目标,以入靶跟踪和水平段跟踪调整为核心,形成4种靶点调整和6种轨迹控制的水平井地质导向跟踪技术。研究成果应用于水平井开发中效果良好,获百万方高产井2口,有效储层钻遇率最高达91.6%。     

长庆油田页岩油大井丛水平井钻井提速技术

长庆油田页岩油大井丛水平井钻井过程中存在摩阻扭矩大、滑动钻进托压、机械钻速低和储层地质导向识别程度低等问题,为解决这些问题,进行了大井丛水平井多层系布局、大偏移距设计、三维井眼轨迹控制和提速工具配套等关键技术研究,在平台井网/井序优化部署、密集式井组轨道防碰设计与控制、水平井一趟钻完钻、储层随钻评价与精准控制和注水区安...     

北美页岩气开发的关键技术

为了解决中国页岩气资源经济有效开发问题,依据北美地区页岩油气藏开发案例进行了类比分析,总结了成功开发页岩气的关键技术和油藏管理方法。研究结果表明:页岩油气富集的"甜点区"识别、长水平段水平井钻井、分段清水压裂以及微地震监测是页岩气藏开发的支撑技术;重视压裂液水资源管理和采用同井场多井的水平井钻井技术有利于降低开发成本;中国页岩气储层具有非均质性强的特点,应有针对性地进行储层表征研究。     

CGSTEER旋转导向在长庆页岩油 H100平台的应用

随着勘探开发的进一步发展,井数越来越多的大井丛平台已经成为页岩油开发的新模式,给钻井施工及后续作业提出了较高的要求与挑战。特别是在钻井施工中,大偏移距、长裸眼段、长水平段、高摩阻高扭矩等一系列问题,是钻井施工必须面对、且需要立即解决的技术问题,尤其是平台边缘井更为突出。文章根据旋转导向工具特点及平台地质条件、地质靶体要求,优化了井身剖面,优选了配套钻具组合、钻头、钻井液及钻井参数等,并在H100平台得到了成功应用,形成了一套页岩油大井丛平台集“剖面 ＋工艺 ＋工具 ＋钻井液”于一体的旋转导向工具工艺技术,成功解决大偏移距井钻井过程中长裸眼段存在的高摩阻高扭矩等问题,为后期大井丛平台式开发提供技术支撑。     

陆相页岩油甜点地质特征与勘探关键技术——以沧东凹陷孔店组二段为例

页岩油气等非常规油气资源已成为油气勘探开发的重要接替领域。渤海湾盆地沧东凹陷孔店组二段（孔二段）陆相页岩油十分丰富，但面临着构造复杂、储层非均质性强、埋深大等难题。在进行635.8 m系统取心、厘米级精细描述和上万块次分析联测的基础上，开展了页岩油成藏地质特征与勘探关键技术的攻关研究，形成了"选准甜点区、打准甜点段、压准甜点层、测准裂缝区"的"四准"技术。研究结果表明，孔二段陆相页岩层系可划分为长英质页岩、含灰白云质页岩和混合质页岩，矿物成分多样，层理结构发育，源岩品质好，热演化程度中等，储层致密但微孔缝发育，含油饱和度高，脆性矿物含量高，展示了孔二段页岩油具有良好的勘探前景。通过沉积学研究、总有机碳含量及镜质体反射率评价、脆性矿物计算、地震融合反演等综合评价确定了孔二段I类甜点面积为126 km²，指导了GD1701H井和GD1702H井的水平井井位部署；通过"精细标定追小层、精细反演定箱体、精细落实保入窗、实施调整追甜点"等措施确保了两口水平井96%的甜点钻遇率；通过"一优五高"选点实现了压裂段簇的差异设计；微地震及电位法监测结果表明，体积压裂改造形成的压裂缝长300~400 m、高120 m，缝控体积约0.07 km³，两口水平井最高产油量分别达66 t/d和53 t/d，实现了页岩油缝控储量的有效动用。孔二段页岩油勘探实践表明陆相页岩油效益勘探开发潜力大，"四准"技术是页岩油高效动用的关键。     

陕北地区长7页岩油高效开发技术研究

页岩油是亟待开发利用的一种非常规油气资源,陕北长7页岩油资源丰富,自2010年起,经历了丛式井注水开发、水平井注水开发、大井距体积压裂水平井超前补能开发、小井距大井丛体积压裂水平井超前补能开发等阶段,均取得了一定效果。本文通过研究页岩油开发方式、水平段长度、水平井井距、初期合理流压等主要参数,制定出陕北地区长7页岩油合理的开发技术政策,旨在为同类油藏的高效开发提供一定的技术支持。