新疆吉木薩爾陸相頁巖油開發(fā) 關(guān)鍵技術(shù)
時(shí)間：2024-10-28 14:23
來源：2024石油與裝備10月刊
作者:小編
準(zhǔn)噶爾盆地二疊系 蘆草溝組原巖目 前未評價(jià)的在 4000m 以下的有 兩個(gè)片區(qū)，一個(gè)是馬湖，一個(gè)是 吉木薩爾，馬湖屬于勘探評價(jià)階 段，吉木薩爾屬于規(guī)模建產(chǎn)階段。 吉木薩爾普遍深度在 3600m， 最深達(dá)到了 4300m，雖然盆地 坳陷比較小，但吉木薩爾坳陷依 然符合全積型的模式，從北到南 依次發(fā)育為常規(guī)商業(yè)油藏到夾層 頁巖油氣，以及混積型頁巖油。 示范性建設(shè)區(qū)主要集中在混積型 頁巖油藏。
吉木薩爾頁巖油
吉木薩爾頁巖油從發(fā)展到 現(xiàn)在歷經(jīng)了三個(gè)階段，分別為 勘探及開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)、評價(jià)及 工業(yè)化試驗(yàn)、示范區(qū)成立及規(guī) ?；óa(chǎn)。到目前為止已經(jīng)實(shí) 現(xiàn)了規(guī)模效益開發(fā)。 混積型頁巖油和夾層型頁 巖油和頁巖型頁巖油有比較大 的差異。夾層型頁巖油戶厚度 比較大，混積型頁巖油相對比 較薄，中間還不連片，導(dǎo)致在 油氣的運(yùn)移以及層系的組合， 對靶體的鉆遇率，以及立方擴(kuò) 展等五個(gè)方面都和其他類型的 頁巖油有著明顯的差異。 具體來說，一個(gè)是源儲互層， 對非均質(zhì)性認(rèn)識不清，導(dǎo)致甜點(diǎn) 評價(jià)難。這一片屬于低能多源互 積，既有陸源碎屑，還有內(nèi)源化 學(xué)物質(zhì)，火山碎屑，這樣就導(dǎo)致 宏觀上多巖性導(dǎo)致縱向和平面上 變化規(guī)矩特別復(fù)雜，攻堅(jiān)展布不 清。微觀上，分米級薄互層特征， 加上多巖性，成巖作用，孔喉特 征復(fù)雜，原油賦存狀態(tài)復(fù)雜，導(dǎo) 致甜點(diǎn)評價(jià)非常難。 第二是薄互層特征，滲流機(jī) 理不清，層系組合難。我們厚度普遍只有 1.5m 左右，不具備開 發(fā)價(jià)值，需要多套層系層來組合 成一套層系，要求和壓裂的匹配 性非常好，才能建立一套合理的 開發(fā)層系。 第三個(gè)是單層厚度薄，對靶 體認(rèn)識不清，優(yōu)快鉆井難。
我們 箱體厚度有 2~5m，但是針對黃 金靶體的厚度，多數(shù)集中在 1.5m 左右，導(dǎo)致在水平井跟蹤過程當(dāng) 中難度非常大，鉆井耗時(shí)比較長， 成本比較高。早期單井費(fèi)用在 7， 500 萬左右。 第四個(gè)是由于薄互層特征，導(dǎo) 致裂縫縱向擴(kuò)展不清，配套壓裂工 藝難。薄互層間加上層系比較發(fā)育， 導(dǎo)致上下不知道到底有多遠(yuǎn)，和層 系組合之間有很大矛盾。 第五個(gè)是遞減規(guī)律不清，制 定排采制度難，一個(gè)是中間的壓 裂置換，合理燜井時(shí)間不清，還 有裂縫閉合、巖石壓敏、滲流規(guī) 律怎么樣和派才制度相結(jié)合。
關(guān)鍵技術(shù)
首先是 2020 年設(shè)立了首個(gè) 國家級陸頁巖油示范區(qū)，要求不 僅要技術(shù)上革新，更要有經(jīng)濟(jì)可 行的目標(biāo)。從五個(gè)方面進(jìn)行部署： 理論創(chuàng)新方面。吉木薩爾 揭示了混積型頁巖油源儲互層 特征，創(chuàng)建了微米孔、納米喉 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的可動油定量表征 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了甜點(diǎn)的精準(zhǔn)預(yù)測。 共分為四個(gè)方面： 一是揭示了異重流成+咸 化湖富烴 + 源儲互層為核心的 甜點(diǎn)富集機(jī)理。我們認(rèn)為這一片 為異重流，但距離比較遠(yuǎn)，達(dá)到 100km 以 上， 導(dǎo) 致 我 們 在 深 湖 和半深湖依然有比較好的儲層； 咸化湖比淡水湖生烴潛力高 3~5 倍，保證了原巖供給；薄互層的 條件下效果最好，含油飽和度可 以達(dá)到 73%。 二是揭示了“微米孔 - 納米 喉”結(jié)構(gòu)特征，建立了可動油孔 喉下限和對應(yīng)核磁 T2 值的評價(jià) 方法。
孔儲量是置換空間，通過 CT 掃描、礦物掃描等來共同研 究這一塊的孔隙結(jié)構(gòu)特征，通過 電鏡和孔喉結(jié)構(gòu)特征來分析這一 塊的喉道發(fā)育的情況。 三是揭示了巖石礦物組成決 定“地質(zhì)甜點(diǎn)”和“工程甜點(diǎn)” 的內(nèi)在規(guī)律，創(chuàng)建了基于元素構(gòu) 成的油層評價(jià)方法和力學(xué)模型。 吉木薩爾頁巖油的空隙度相對比 較高，因?yàn)樾睆埵l(fā)育得比較高， 它的溶蝕會造成孔隙度大幅度增 加，同時(shí)礦物成分決定了力學(xué)性 質(zhì)，建立了相應(yīng)的圖版。 四是創(chuàng)立了混積型頁巖油甜 點(diǎn)分類方法，指導(dǎo)了開發(fā)有利區(qū) 優(yōu)選。前期認(rèn)為只要做儲層，都 應(yīng)該是比較好的產(chǎn)能富集區(qū)，但 是發(fā)現(xiàn)真正決定了產(chǎn)油量高低的 是一類油層的厚度和可動油豐度， 在此基礎(chǔ)上對甜點(diǎn)進(jìn)行了分區(qū)， 分為了一二三類區(qū)，一類區(qū)和二 類區(qū)是支撐目前國家級頁巖油示 范區(qū)的主力。
方案部署方面。吉木薩爾揭 示了走滑斷裂模式，創(chuàng)立了“縫 控可動重量”為核心的立體評價(jià) 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了資源動用的最大化。 吉木薩爾坳陷位于準(zhǔn)噶爾盆地的 東部，它受印度板塊和歐亞板塊 擠壓。同時(shí)，局部構(gòu)造運(yùn)動不均 勻，導(dǎo)致走滑斷裂比較發(fā)育。
這 一塊發(fā)育了六組走滑斷裂，前期 斷裂不發(fā)育，但通過后期的鉆井、 壓裂，實(shí)踐認(rèn)為還是走滑斷裂比 較發(fā)育。因此，調(diào)整了現(xiàn)有方案 部署，盡量做到 B 點(diǎn)在斷裂附近。 建立“孔喉 - 縫網(wǎng)”耦合多因素 油藏?cái)?shù)值模擬方法；建立基于離 散裂縫思想，考慮應(yīng)力敏感、綠 色模型耦合的流動數(shù)據(jù)模型，實(shí) 現(xiàn)了基質(zhì)跟裂縫的壓裂上的動態(tài) 表征和數(shù)值模擬；建立了縫控可 動儲量為核心的差異化部署方法； 建立“井控地質(zhì)儲量 + 數(shù)值模擬 技術(shù)”的差異化井距與水平段設(shè) 計(jì)方法。 在鉆井技術(shù)方面創(chuàng)建了混積 型頁巖油地震 + 巖相 + 井控的建 模技術(shù)，研發(fā)了“黃金靶體”精 準(zhǔn)導(dǎo)向技術(shù)，配套集成優(yōu)快鉆井 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鉆井周期的大幅度 下降。一個(gè)方面是研發(fā)了基于卡 爾曼濾波 + 曲率成像增強(qiáng)的羽狀 斷裂識別刻畫技術(shù)，優(yōu)化地震巖 石物理建模流程，實(shí)現(xiàn)“雙甜點(diǎn)”油藏綜合建模，攻關(guān)形成卡爾曼 濾波 + 曲率屬性增強(qiáng)地震解釋技 術(shù)，同時(shí)也結(jié)合鉆井過程中的測 漏井?dāng)?shù)據(jù)，壓裂套變數(shù)據(jù)，地質(zhì) 力學(xué)數(shù)據(jù)綜合分析，綜合來反演 到底走滑斷裂怎么發(fā)育的。
走滑 斷裂多數(shù)情況下是沒有斷據(jù)的， 通過推演及時(shí)沒有斷據(jù)的走滑斷 裂也可以識別出來，這樣的斷裂 符合率達(dá)到了 72% 以上。 二是創(chuàng)立了“地質(zhì)建模 + 隨 鉆導(dǎo)向 + 元素錄井”水平井導(dǎo)向 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高黃金靶體鉆遇率 大幅度提高。和常規(guī)的水平井導(dǎo) 向不同，吉木薩爾做了一套跟別 人不一樣的，就是 XrD 碳酸鹽的 路徑技術(shù)，通過建立圖版，最后 它作為鉆井導(dǎo)向的重要附屬工具， 目前以 1.5m 的黃金靶體鉆遇率 達(dá)到了 86%。 三是創(chuàng)立了“二開 + 油基 + 一趟鉆”鉆井模式，完井周期大 幅度縮短。首先是實(shí)現(xiàn)了 600m 井深的二開井身結(jié)構(gòu)，上午也匯 報(bào)了，直井段 + 水平段，特別是 水平段，一趟鉆比例達(dá)到了 65% 以上，完井周期由 91 天下降到目 前的 33 天。 揭示了混積型頁巖油裂縫擴(kuò) 展規(guī)律，集成了高密度切割 + 高 密度改造的體積壓裂 2.0，實(shí)現(xiàn)了 初期產(chǎn)量和 EUR 的跨越式增長。 一是揭示了混積型頁巖油穿層擴(kuò) 展與層理開啟機(jī)理，固化了施工 排量及壓裂液粘度。
通過試驗(yàn)， 在層力比較發(fā)育的情況下，人工 縫的意義，小階梯的形式擴(kuò)展， 在遇到微層面的時(shí)候會變窄和漸 滅，由此推算單簇排量在 2.5，目 前基本上 6 簇，從而確定施工排 量在 16 方 ~18 方。二是揭示了 混積型頁巖油低流度頁巖油動用 半徑，固化了簇間距與加砂強(qiáng)度， 動用半徑也是通過試驗(yàn)確定，最 終依據(jù)壓裂傳導(dǎo)速度快慢來確定 簇間距的半徑在 2.8~4.7m，加上 應(yīng)力差的 10Mpa 以上，最終確 定簇間距 6~9m，另外保障高粘 度原油流動需要，確定了 2.5~3.0 的加砂強(qiáng)度。三是揭示了壓裂引 起套變機(jī)理，制訂了防套損套變 的具體措施。一是明確了套變的 主 要 因 素， 主 要 認(rèn) 為 是 壓 裂 液 進(jìn)入斷層以后引起下移，從而導(dǎo) 致了斷裂的激活，目前符合率在 80% 以上；二是精細(xì)刻畫斷裂分 級和套變風(fēng)險(xiǎn)；三是優(yōu)化形成“斷 點(diǎn)處避射 + 風(fēng)險(xiǎn)段控制”的差異 化壓裂防套變模式；四是配套套 變段高效處置措施。
排采技術(shù)
主要是揭示了混積型頁巖油 遞減規(guī)律，制定了全生命周期科 學(xué)開發(fā)技術(shù)政策。在煤井階段主 要考慮了幾個(gè)方面：一個(gè)是重煤 置換、裂縫閉合、地層恢復(fù)，最 終確定了這一塊的合理燜井時(shí)間 在 3 天 左 右。 二 是 綜 合 考 慮 遞 減因素，百方液壓降，設(shè)計(jì)產(chǎn)能 等確定自噴期日產(chǎn)液量，通過早 期的大量數(shù)據(jù)認(rèn)為，第二年的年 遞 減 在 31%， 第 三 年 在 24%， 第 四 年 在 16%， 后 面 幾 乎 都 保 持 在 15% 左 右。 另 外， 隨 著 液 量的增加，百方液的壓降會逐漸 增大。從而確定要保持一年期以 上的自噴能力，百方液的壓降在 0.05~0.08，對應(yīng)的合理液量在 80t~35t。 在初期就要考慮的影響，一 個(gè)是石英砂的抗壓強(qiáng)度，結(jié)合區(qū) 域 計(jì) 算， 液 面 如 果 低 于 1200m 就導(dǎo)致裂縫閉合，引起裂縫導(dǎo)流 能力的大幅下降。另外轉(zhuǎn)出前期 保證一定的供液能力，從而確定 早期的液面下降速度控制在每天 3~6m，對應(yīng)的日產(chǎn)液 35 噸 ~15 噸，后期出臺平衡，主要是在 15 噸左右。 從 2020 年 到 2023 年， 吉 木薩爾投產(chǎn) 201 口井，對比前期 可 以 看 出， 這 4 年 產(chǎn) 量 在 24 噸 ~27 噸，高于前期的 15 噸，預(yù)測 EUR 是 3.4~3.7，高于前期的 2.4； 通過 5 年的迭代，取得了理論創(chuàng)新、 方案部署、鉆井技術(shù)、壓裂技術(shù)、 排采技術(shù)等五個(gè)方面的進(jìn)展，目 前已經(jīng)技術(shù)定型，投資可控，效 益達(dá)標(biāo)，步入高質(zhì)量建設(shè)的快車 道。預(yù)計(jì) 2025 年，采油量將達(dá)到 170 萬噸，完成首個(gè)國家級頁巖 油示范區(qū)的任務(wù)。
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