黃驊坳陷的大港 灘區(qū)位于渤海 灣盆地腹地， 自 從 1961 年 南側(cè)勝利油田的花 8 井獲得工 業(yè)流油以來，無論是從石油資 源量，還是探明儲(chǔ)量，還是年 產(chǎn)油量，渤海灣盆地都是中國 第一大原油生產(chǎn)基 地。在這個(gè) 盆地中，系頁沉積區(qū)頁巖油資 源非常豐富，一類二類資源有 160 億噸，相當(dāng)于整個(gè)國家頁 巖油資源量的 1/3 到 1/4，主 要分布在黃驊大港、濟(jì)陽等 11 個(gè)有利區(qū)。
頁巖層的分布
對于渤海灣腹地大港油田， 油氣現(xiàn)在的特色是頁巖油和這個(gè) 凹區(qū)為特色的勘探。整個(gè)黃驊坳 陷一南一北有兩個(gè)富油凹陷，南 側(cè)是滄東凹陷，北側(cè)是漆口，實(shí) 際往北濱海新區(qū)的北塘次凹。這 里面有三套系頁層，這三個(gè)助力 烴源層就是頁巖油的富集層段， 總數(shù)資源量大概有 30 億噸，相當(dāng) 于南側(cè)勝利濟(jì)陽坳陷的 1/3。 這套頁巖是典型的具有高 頻 紋層結(jié)構(gòu)的頁巖，做粒度分 布可以看到，這個(gè)粒徑都是在 62.5 微米，就是粉砂以下級別 占 了 90%。同時(shí)這套層系里面是以長英質(zhì)、碳酸質(zhì)為主體的 特征。這套系頁沉積，由于是 陸相斷陷這 種復(fù)雜的盆地，所 以沒辦法照搬前人或者北美經(jīng) 驗(yàn)，所以必須攻克陸相這種斷 陷頁巖油富集主控因素和甜點(diǎn) 分布規(guī)律，水平井優(yōu)快鉆完井 及壓裂工藝，才能夠開發(fā)。
理論與技術(shù)創(chuàng)新
十 多 年 來， 攻 關(guān) 形 成 了 “ 1 3 3 ”理 論 認(rèn) 識(shí) 與 方 法 技 術(shù) ， 一體化的創(chuàng)新成果，包括甜點(diǎn) 區(qū)層評價(jià)方法，鉆完井、壓裂 和開發(fā)方部署的三項(xiàng)關(guān)鍵技 術(shù)。在這些技術(shù)的支撐下，在 認(rèn)識(shí)創(chuàng)新助力下，大港頁巖油 這十來年走出了從零到一的重 要跨越。 十多年來，我們現(xiàn)在主要形 成了“133”理論認(rèn)識(shí)與方法技 術(shù)，一體化的創(chuàng)新成果。“1” 就是一項(xiàng)理論，我們叫優(yōu)勢組 構(gòu)項(xiàng)，滯留烴超越效應(yīng)，這種 泥微型頁巖油富集機(jī)理的認(rèn)識(shí)。
還有三項(xiàng)，包括甜點(diǎn)區(qū)層評價(jià) 方法，包括鉆完井、壓裂和開 發(fā)方部署的三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。另外就是理論認(rèn)識(shí)，我們 叫“211”， 第 一 個(gè) 就 是 優(yōu) 勢 組構(gòu)。高長英質(zhì)脆性礦物、高 頻紋層、高有機(jī)質(zhì)含量和低黏 土質(zhì)。大港頁巖油有兩個(gè)顯著 特征，一個(gè)是脆性礦物含量是 40% 多，還有一個(gè)就是低黏土 質(zhì)。總體來說，黏土礦物含量 低于 20%。這樣“三高一低” 紋層型頁巖油，既有利于升油， 又有利于滯留油的富存與可動(dòng)。 第二個(gè)優(yōu)就是“優(yōu)勢區(qū)間”， 頁巖油必須是在這個(gè)業(yè)態(tài)窗的 范圍之內(nèi)，現(xiàn)在看就是中等熱 演化階段，大概其 Ro 在 0.7- 1.2 的 范 圍 內(nèi)， 通 過 熱 演 化 試 驗(yàn)可以看到總生烴量 20-60% 都是在頁巖之中。實(shí)鉆錄井的 OSI 和試油資料也可以看到， 在 3，300m-4，200m，包羅線， 就是 OS 值高，所以就超越吸附 效應(yīng)很明顯。另外從試油來看， 在 0.7 以下出現(xiàn)高產(chǎn)的概率大 為提高。
第三個(gè)就是超越可動(dòng)。這 是一套高有機(jī)質(zhì)的頁巖，它天 生對油就有吸附性，因?yàn)樗?親油的。所以說在頁巖層里面， 只有滿足頁巖自身吸附后，多余的業(yè)態(tài)烴才可以動(dòng)。大概 S1 除上 TOC 乘以 100，只要大于 100 的情況下，這里面的液態(tài) 烴才可動(dòng)。這里面有個(gè)內(nèi)容就 要超越吸附烴量效應(yīng)。 第四個(gè)最為核心的問題， 實(shí)際上現(xiàn)在看到頁巖油氣的富 集和常規(guī)油氣的富集到底有沒 有區(qū)別？肯定是有區(qū)別的，但 是如果從本質(zhì)上來看，它不會(huì) 超越前人總結(jié)的石油地質(zhì)學(xué) 經(jīng)典理論，也是源儲(chǔ)匹配。富 有機(jī)質(zhì)紋層和具有儲(chǔ)集性能的 富長英質(zhì)紋層，多個(gè)源儲(chǔ)，多 個(gè) 這樣富存的紋層，甚至叫層 耦，實(shí)際上是一個(gè)復(fù)雜的幾何 體。
油在什么地方呢？通過油 氣定量熒光的分析，可以看到 在淺色的長英質(zhì)紋層里面，能 夠 達(dá) 到 27.1mg/g 的 油， 而 在深色的富有機(jī)質(zhì)紋層中只有 0.3mg/g。油顯然是在長英質(zhì) 作為儲(chǔ)集性為主的紋層之中， 這是頁巖油氣。 第五個(gè)看吹紋層頁巖油的 富集是有差異性的，差異性體 現(xiàn)在什么地方？體現(xiàn)在它的儲(chǔ) 集紋層。如果有多種類別的儲(chǔ) 集紋層，那就是哪一個(gè)儲(chǔ)集紋 層的儲(chǔ)集性能好哪一個(gè)就 是 最富有的，說對儲(chǔ)集紋層來講， 兼有優(yōu)富，獨(dú)有也富。對于開 發(fā)頁巖油有一個(gè)共同的認(rèn) 識(shí) 。 生烴紋層和儲(chǔ)集紋層比較起來 看哪一個(gè)更重要呢？現(xiàn)在看儲(chǔ) 集紋層和儲(chǔ)集性能更重要。
評價(jià)方法
要想到怎么樣找這個(gè)甜點(diǎn) 層？我們制訂了一個(gè)鉆探相提的 定量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。有五個(gè)方面的性 能參數(shù)：含油性、可壓性、滲流 性和儲(chǔ)集性。這里面 TOC 有沒 有作用？答案是有但是它的意 義不是那么重要。重要的是我們 S1 以及 S1 里 TOC 這個(gè)值。S1 代表了這里面游離烴量的大小， 而 OSI 就 是 S1：TOC 的 值， 代表游離烴量的可動(dòng)效率，這兩 個(gè)參數(shù)非常關(guān)鍵。特別是 OSI 這個(gè)參數(shù)，OSI 如果在 200 以上， 這個(gè)產(chǎn)量出現(xiàn)高產(chǎn)的概率就會(huì)大 為提高。
我們要平面上選區(qū)。第一 個(gè) 就是要用我們垂手可得的每 口井都有的資料，如果這個(gè)資 料 很少，你拿不到，這只能說 在 實(shí)驗(yàn)室有用，在生產(chǎn)上用處 不 大。測井這塊很重要，在巖 心測井資料基礎(chǔ)上我們建立 了 S1 和測井響應(yīng)之間的關(guān)系， 形 成了含油性評價(jià)指數(shù)的評價(jià) 方 法，把測井資料用起來很重要； 第二個(gè)要把地震 資料在平面上 用起來，井與井靠近的資料， 主要是通過交匯 分析，優(yōu)選出 了聲波時(shí)差、電阻率作為這幾 種頁巖組構(gòu)相識(shí)別的敏感參數(shù)。 特別是通過聲波時(shí)差擬合電阻 率反演來識(shí)別 演巖性甜點(diǎn)，平 面上每一個(gè)小長段的甜點(diǎn)空間 分布就搞出來了。 對資源量的評價(jià)和儲(chǔ)量的 計(jì)算。
這也是業(yè)界十分關(guān)心的 問題。我們要算頁巖油資源量 的事，如果按照傳統(tǒng)容積法來 算必須要用孔隙度，但是如果 用有機(jī)容積抽提的油有一個(gè)體 積，用試驗(yàn)方法能測出孔隙度， 油的體積度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于孔隙度， 所以含油飽和度會(huì)大于 100%。 為什么我們的孔隙度測不準(zhǔn)？ 怎么克服這個(gè)問題？我 們可以 用體積含油率法，每個(gè)立方的 巖石中有多少立方的油，或者 是每克巖石有多少毫克的油， 用百分之比的方法來算。另外 這個(gè) S 可動(dòng)，我們一個(gè)是考慮 了有機(jī)質(zhì)的吸附效應(yīng)，就是 S1 還要乘以一個(gè) K1，減去干酪根 對油的吸附。
儲(chǔ)量計(jì)算方法。一個(gè)是要用 質(zhì)量含油率法，另一個(gè)就是要 用測井資料，因?yàn)檫@個(gè)是每口 井都有的。通過多溫階熱 解 和 測井響應(yīng)、電阻率、聲波時(shí)差、 密度，尤其是聲波時(shí)差和密度 這兩個(gè)參數(shù)在我們大港非常好 用，通過建立了這個(gè)關(guān)系，確 定了質(zhì)量含油率 Tf，這樣把頁 巖油儲(chǔ)量就能算出來。 地質(zhì)工程一體化。實(shí)際上 就是逆向思維設(shè)計(jì)，正向作業(yè) 實(shí)施，要多學(xué)科、多技術(shù)融合， 最終把設(shè)計(jì)的藍(lán)圖轉(zhuǎn)化為工程 作業(yè)，轉(zhuǎn)化為效益的產(chǎn)量。一 是一趟鉆技術(shù)能提高 效率；二 是壓裂技術(shù)，因?yàn)椴?同的巖性 要用不同的技術(shù)來比如說對長 英質(zhì)頁巖，紋層發(fā)育抗壓性好， 長段多簇中等液量，全程滑溜 水，高起泵連續(xù)加砂。而對于灰云質(zhì)頁 巖，可能抗壓性差一 些，不易 形成復(fù)雜縫網(wǎng)。
大港 油田下一 步要斷塞滑溜水這種 連 續(xù) 加砂的壓裂技術(shù)。包括現(xiàn) 在形成的趾端蓄能體積壓裂， 在壓裂首段注入滑溜水，然后 提升地層能量，延長壓后的穩(wěn) 產(chǎn)期。還有二氧化碳前置增等 等，降低原油粘度，增加地層 彈性能量。第三個(gè)是開發(fā)方案， 首先是要定好井方位，綜合斷 塊特征，努力打 長水平段，造 大體積縫。 陸相斷陷盆地有特點(diǎn)，微裂 縫，小斷層很發(fā)育，在60度左右， 10MPa 條件下微裂縫就開啟了， 所以井距小了不行。
經(jīng)驗(yàn)啟示
地質(zhì)天然氣，要聚焦生烴 中心和 S1 大于 6mg/g，現(xiàn)在 對頁巖油來說是十分有利的 區(qū) 域。開始選這個(gè)甜點(diǎn)的時(shí) 候 ， 3mg/g 夠了，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到能夠 達(dá)到 6mg/g，就是現(xiàn)在效益開 發(fā)的一類甜點(diǎn)， 這樣甜點(diǎn)鉆探 箱體的厚度鎖定 在 10m 以內(nèi)。 一 定 是在弱構(gòu)造富相區(qū)的生烴 中心來找高 S1，對找頁巖油十 分有利。 水平段長度，要努力打長打 準(zhǔn)一類甜點(diǎn)。
水平井的長度跟 產(chǎn)量是有一個(gè)很好的正向關(guān)系。 現(xiàn)在要努力打長水 平段，現(xiàn)在 看是 1，800m 最優(yōu)。 井距由早期的 100~200m， 調(diào) 整 到 現(xiàn) 在 300~400m，根據(jù)壓裂監(jiān)測縫 高縫長，控制這個(gè)時(shí)間差，有 效避免了井間干擾。 壓裂工藝這塊持續(xù)迭代升 級，形成了趾端蓄能，前置二 氧化碳，多液適砂低粘的體積 壓裂技術(shù)，在大港是一種特色。 我 們 段 藏 50~60 米， 簇 間 距 8~10 米，米液量 35 方，米砂 量大于 2.5 方，壓裂工藝是 2.0 版本。 排采方式一定要控壓排采， 一是合理 的燜井時(shí)間，大將是 15~30 天 的 燜 井 時(shí) 間， 井 口 壓力如果連續(xù)三天壓降，小于 0.1Mpa，這個(gè)時(shí)候就開井放噴， 這個(gè)時(shí)候效果比較好。第二個(gè) 是合理的放噴之后控壓生產(chǎn)， 如果降得太快，裂縫閉合之后 80% 都恢復(fù)不了。
一定是一個(gè) 合理放噴，況且要是實(shí)時(shí)鉆采。 我們實(shí)現(xiàn)了 25MPa 高壓鉆采， 保證了井筒的通暢，這塊鉆采 之后產(chǎn)量能夠提升 2-3 倍，井 口壓力低于 2Mpa，液量小于 10 方的時(shí)候下泵，這時(shí)候產(chǎn)量 還能提升 2.6 倍。 2025 年計(jì)劃進(jìn)一步升級 迭 代壓裂工藝技術(shù)，在 5 號平臺(tái)， 更北邊的這個(gè) 8 號平臺(tái)，打了 15 口水平井立體開 發(fā)，鋪開大 港頁巖油高質(zhì)量發(fā)展之路。主 要指標(biāo)是首年平均日產(chǎn)油由 32 噸 提 高 到 35 噸。EUR 奮 斗 目 標(biāo) 5 萬噸，首年遞 減率要降到 30%， 單 井 投 資 要 降 到 4400 萬元，百萬噸產(chǎn)能建設(shè)再降 5%， 內(nèi)部收益率提升到 10%，桶油 成本控制在 40 美金。 總之，大港頁巖油現(xiàn)在都 是吃的一類甜點(diǎn)，以后這個(gè) 飯會(huì)越來越差，怎么打井， 怎么研究，這方面有挑戰(zhàn)， 需要繼續(xù)研究。
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