永进地区超深低渗透砂岩油藏开发对策

王学忠，秦国鲲

(中石化胜利油田分公司，山东 东营 257000)

永进地区超深低渗透砂岩油藏开发对策

王学忠，秦国鲲

(中石化胜利油田分公司，山东 东营 257000)

永进地区属罕见的超深、低渗透、稀油砂岩油藏，溶蚀作用和异常高压导致油藏次生孔隙发育。虽然异常高压和大量的溶解气提供了驱油能量，但是限于油藏埋藏超深和储层低渗透等特征，压裂改造措施投资大，施工难度大，驱油能量不能充分发挥作用。研究认为，该油藏应立足水平井天然能量开发，从弥补先天条件不足入手，通过地质攻关找到更厚、裂隙更发育的优质储层，通过钻探长井段水平井增加钻探到裂隙的概率，发挥好异常高压、溶解气丰富的优势，实现该类油藏的经济开发。

超深层;低渗透油藏;异常高压;弹性驱动;溶解气驱;水平井;永进地区

引言

2004年，准噶尔盆地腹部永1井在侏罗系西山窑组5 875～5 888 m测试，日产油为72.0 m3/d，日产天然气为10 562 m3/d，20℃地面原油密度为0.889 4 g/cm3，50℃地面原油黏度为47.1 mPa·s，压力系数为1.7，自喷开采至21个月时，累计产油3 779 t，停喷关井。之后，陆续钻探7口探井，有5口井钻遇油层，3口井获得工业油流。2010年以来，该区实施水平井开发先导试验，自喷生产26个月，日产油由投产初期的20 t/d下降为3 t/d。目前发现的超深油田多为碳酸盐优质储层，国内外此类储层多数孔、洞、缝发育，开发难度相对较小，但永进地区油藏情况比较特殊:一是超深，达6 000 m;二是储层低渗透;三是压裂投资较大，措施难度大，酸化效果不明显，水平井开发先导试验效果也不明显。为尽快投入工业化开发，在总结经验的基础上对其进行分析，提出后续的开发对策。

1 油藏概况

1.1 地质特征

永进地区位于准噶尔盆地腹部车莫古隆起南翼，主要含油层系为侏罗系西山窑组上段2砂岩组，储层比较发育(图1)，已上报控制和预测含油面积为390 km2。

2011年，二维地震覆盖3 657 km2，三维地震覆盖812 km2。西山窑组油藏埋深为5 842.5～6 004.0 m，厚度为160m左右［1］。西山窑组上段储层横向发育，分布稳定，岩性为浅灰色荧光细砂岩。永1井获工业油流储层砂体厚度为35 m，测井解释孔隙度为12.6%，渗透率为6.7×10－3μm2，含油饱和度为43.4%，视地层电阻率为24 Ω·m，声波时差为237 ms/m，泥质含量为17.8%。永2井获工业油流储层，井段为5 947.9～5 949.9 m，岩性为浅灰色油迹细砂岩，测井解释孔隙度为12.2%，渗透率为5.9×10－3μm2，含油饱和度为50.2%，视地层电阻率为37.7 Ω·m，声波时差为216 ms/m，泥质含量为16.9%。该区西山窑组油气富集受异常高压、古构造背景以及有利储集相带的控制，属构造背景上的地层油气藏［2］。如:永1井区西山窑组石油可采储量为631×104t，溶解气可采储量为9 ×108m3，原始气油比为143 m3/t，压力系数高达1.69，属超高压异常系统［3］。欠压实引起的异常高压大大削弱了正常压实作用对深部地层的影响，使储集层保留较大的孔隙空间，而且异常高压作用下形成的微裂缝增加了储层的渗透性能，是造成该区 深部优质储层发育的主要原因。

图1 永进地区油藏连井剖面

1.2 试油试采认识及存在问题分析

永1井试采累计产油3 779 t，累计产水688 m3，累计产气163×104m3。2004年永2井试油初期，日产油为7 t/d，日产气为11 694 m3/d，不含水。2005年永3井试采，日产油为34.2 t/d，日产气为6 776 m3/d，累计产油2 134 t，不含水。2010年1月永1－平1井投产，生产井段为5 725.3～6 101.1 m，3 mm油嘴自喷投产，初期套压为15 MPa，日产油为21 t/d，含水率为6%。2011年10月，该井套压为6.2 MPa，自喷生产，日产油为3 t/d，不含水，气油比为129 m3/t，累计产油2 759 t，累计产气20.1× 104m3。

(1)永1－平1井未能充分展示水平井开采超深低渗透油藏的优越性。永1－平1井钻井周期长达2 a，油层污染严重。储层较预想要薄，设计水平段长度为1 500 m，实际钻遇水平段430 m。由于油层中部套管变形，影响了生产。但从国内外开采低渗透油藏实践看，水平井系统的泄压范围远高于直井系统的泄压范围，可有效降低井筒周围的压力，增加钻遇垂直裂缝的几率［4］。水平井段穿越有效垂直裂缝的数量越多，水平井产量越高。

(2)地层天然能量未得到有效利用，稳产难度很大。永进油田天然能量主要是弹性能量和溶解气。该区原始溶解气油比为143 m3/t。永1井开发初期压力恢复测试，关井恢复前日产油为23.9 m3/d，气油比达到 254 m3/t，测试流压为 47.8 MPa，地层静压为97.4 MPa，压差高达49.6 MPa，表明此时溶解气发挥了主导作用。停喷前，气油比达到526 m3/t。永1－平1井有所不同，第1个月气油比仅为26 m3/t，开采至21个月，气油比为126 m3/t，仍然低于原始气油比。初步判断，由于储层渗透性较差，影响了压力传导和溶解气驱油作用的有效发挥。

(3)实施的2井次酸化不成功。永5井试井资料确定储层流动系数为9.0×10－3μm2·m/mPa·s，表皮系数为 －0.9，有效渗透率仅为0.3×10－3μm2，有必要改造储层物性，提高其渗流能力。但是，永1井酸化泵注压力为88 MPa，地层基本不吸液。永6井施工压力高达98 MPa，地层吸液差，17次震荡仅挤入地层6 m3酸液，施工不成功。推算该地层闭合压力为106 MPa，储层属典型的致密低渗储层，改造难度较大。

2 开发难点与对策

2.1 急需突破钻井技术瓶颈

永进地区地层复杂，井壁不稳定。其白垩系清水河组泥岩受高地应力影响周期性井壁失稳，易垮塌掉块，导致井下阻卡严重。侏罗系地层西山窑组、三工河组、八道湾组沙泥岩和煤层发育，易垮塌掉块，井径不规则。井壁垮塌造成井径扩大率大，形成锯齿型不规则井眼，导致完井电测阻卡严重。已钻探的8口井井深为5 916～6 421 m，平均为6 130 m，钻井周期为153～720 d，平均为345 d，钻井过程中卡钻15次。

钻井工程对策:①该区目的层西山窑组直井采用三开井身结构可以满足需要，水平井采用非常规系列井身结构，如:永1－平1井采用直径660 mm三牙轮钻头打导眼，采用直径445 mm三牙轮钻头一开，采用直径311 mm三牙轮钻头二开，采用直径216 mm三牙轮钻头三开(导眼)，采用直径149 mm三牙轮钻头四开，解决复杂地层钻井难题;②准确预测地层坍塌压力，合理设计钻井液密度，优化钻井液性能，避免因压力不平衡引起的井塌，钻井液体系应以包被、防塌、封堵型处理剂为主;③充分考虑地应力方向，合理选择钻井方位。

2.2 急需突破优质储层识别技术瓶颈

永进地区储层虽然超深、低渗，但是难得是稀油。溶蚀作用和异常高压导致了6 350 m深度依然发育优质砂岩储层，如:永1井在5 877.2 m井段岩心实测孔隙度为13%，渗透率为2.8×10－3μm2，在6 116.4 m井段岩心实测孔隙度为11%，渗透率为1.89×10－3μm2，深部明显存在2个次生孔隙发育带。如能加强优质储层识别，就可在一定程度上减轻开发压力。胡见义院士指出，中国超深层优质碎屑岩储层受沉积期特征、深埋时间因素(即成岩过程很长，深埋时间较短)、流体承压程度和次生溶蚀作用的控制［5－6］。影响碎屑岩优质储层分布的主要因素是沉积相的分布以及岸线迁移对砂体分布的控制作用。王波等研究认为，库车坳陷大北—克拉苏深层构造带有效储层埋深下限为8 300 m，有效储层占砂岩厚度百分比是深部储层评价的重要参数，可以利用储集层的埋深范围，反过来求其有效储层厚度［7］。

在缺少钻探数据的情况下，超深层油气勘探主要依靠地震资料。在常规地震剖面上，西山窑组煤层发育区，砂体受煤层强反射屏蔽作用，难以分辨，无煤层沉积区，表现为中弱振幅。永1井区西山窑组地震高分辨率处理，获得了更加丰富的地质信息，断层特征反映明显，北西向的断裂对煤层反射影响显著;局部的高振幅值区，反映煤层下反射叠合能量的加强。应用测井约束反演技术开展的储层预测经钻井资料证实，永1－平1井西山窑组测井解释油层为218.4 m/3层，对应井段为5 764.0～6 172.4 m，对应垂直深度为5 628.1～5 638.3 m，垂直厚度为10.2 m，达到较高的精确度。利用高频分频相干数据体的多尺度分辨率特性，可以识别一些常规数据难以发现的小断裂和裂缝发育带，为井位设计找到新依据［8］。基于现有资料和认识，在有利目标区设计了永1－平2井(图2)。

图2 永1－永3井区西山窑组2砂组储层预测

2.3 探索超深低渗透油藏开发新技术

目前，世界各国开发低渗透油田的主要技术手段为:利用分支井技术提高油藏泄油面积;利用旋转导向系统钻大位移水平井提高油层裸露面积;利用欠平衡钻井、气体钻井技术加强钻完井过程中的油气层保护;大型水力压裂和酸化技术改造油层。胜利油田樊154－平1井属浊积岩沉积特低渗透油藏，实施12段分段压裂，自喷投产成功，初期日产油为42 t/d，已累计产油1 800 t［9］。长庆油田采用“整体压裂、超前注水”。丁雁生提出了低渗油田“层内爆炸”增产技术［10］。但基于油层6 000 m埋深考虑，实施大型压裂及注水开发均存在较大困难。笔者基于深层干热岩富集大量热能的现实，探索了干热岩辅助采油的可能性，可以尝试注水吞吐开采，但致密砂岩油层井筒空间有限，实施难度依然很大［11－12］。因此，建议永进地区充分利用异常高压和溶解气能量，发挥水平井钻遇天然裂缝的概率优势，立足于水平井天然能量开发。

3 结论及建议

(1)永进地区异常高压和大量的溶解气提供了驱油能量，限于超深层和低渗透等条件，压裂改造措施投资大，施工难度大，驱油能量不能充分发挥作用。建议从弥补先天条件不足入手，通过地质攻关找到更加优质的储层，如:加强沉积相及岸线迁移对砂体分布的控制研究，利用储集层的埋深范围反求有效储层厚度。

(2)永进地区有一定储量规模，但油井产能不落实，为了尽快动用这部分储量，已部署钻探长井段水平井，钻探到更多的天然溶孔、裂缝，扩大泄油面积，努力搭建油层—地面之间能量传递的桥梁。同时，攻关深井复杂地层水平井优快钻井工艺技术，缩短钻井周期，减少井下事故和油层污染，落实水平井产能，完善采油工艺。

(3)该地区发现8 a未能规模开发，其开发难度超乎想象，远不是单一学科攻关所能解决的，尚需加强勘探－开发－工程一体化攻关。

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［3］刘传虎，董臣强，王学忠.准噶尔盆地腹部深洼区超高压带分布规律［J］.新疆石油地质，2010，31(1):1－3.

［4］孙焕泉，杨勇.低渗透砂岩油藏开发技术——以胜利油田为例［M］.北京:石油工业出版社，2008:171－183.

［5］胡见义，吴因业，张静.高海拔与超深地层石油地质若干问题［J］.石油学报，2009，30(2):159－167.

［6］Ziegler P A.Geological atlas of western and central Europe［M］.New York:Elsevier Scientific Publishing Company，1982:27－33.

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［10］丁雁生，陈力，谢燮.低渗透油气田“层内爆炸”增产技术研究［J］.石油勘探与开发，2001，28(2):90－96，106.

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［12］王学忠.干热岩辅助采油可行性研究［J］.中国工程科学，2011，13(3):104－106.

Development strategy for the ultra－deep low permeability sandstone reservoirs in Yongjin area

WANG Xue－zhong，QIN Guo－kun

(Shengli Oilfield Company，SINOPEC，Dongying，Shandong 257000，China)

The Yongjin oilfield in Junggar Basin is a rarely seen ultra－deep，low permeability，light oil sandstone reservoir，where dissolution and abnormal high pressure had led to development of secondary pores.Although abnormal high pressure and a huge amount of solution gas provide oil displacement energy，fracturing stimulation is high cost and difficult to operate as limited by ultradeep reservoir burial depth and low permeability，and the oil displacement energy can not give full play.It is concluded through research that this oilfield should rely on natural drive with horizontal wells;quality reservoirs which are thicker and have more developed fractures should be found through geological research;long horizontal section should be drilled to increase the chances of encountering fractures;and the advantages of abnormal high pressure and abundant solution gas should be given full play，thus realizing economic development of such reservoirs.

ultra－deep reservoir;low permeability reservoir;abnormal high pressure;elastic drive;solution gas drive;horizontal well;Yongjin oilfield

TE348

A

1006－6535(2012)03－0063－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.03.015

20110926;改回日期:20120313

国家重大专项“准噶尔盆地碎屑岩层系大中型油气田形成规律与勘探方向”(2011ZX05002－002)

王学忠(1972－)，男，高级工程师，1993年毕业于中国石油大学(华东)油藏工程专业，2006年毕业于中国石油大学(华东)油气田开发专业，获硕士学位，现从事油田开发研究工作。

编辑姜 岭