巴肯致密油压裂水平井产能影响因素分析

才博 张绍礼 马秋菊 谢宇 陈艳辉 李文彪

(1.中国石油勘探开发研究院廊坊分院，河北廊坊 065007;2.中国石油勘探与生产分公司，北京 100011;3.中国石油渤海钻探公司井下分公司，河北任丘 062550;4.华北油田采油二厂作业大队，河北任丘 062550)

致密油开发在美国石油产业中占重要地位。北美是目前致密油资源开发最成功的地区，凭借革命性的技术突破与规模应用，北美致密油产量大幅增加［1］。位于美国北达科他州和蒙大拿州的巴肯(Bakken)致密油产区是目前最主要的致密油产区［2］。1953年巴肯油田就在Antelope背斜附近的裂缝发育带获得高产油井，但递减很快。其后长期以来虽不时有所发现，但受工艺技术制约，勘探开发一直未能有大的突破。2000年以后，借助水平井钻井技术的不断进步，巴肯致密油的勘探开发获得突破性进展，开采井数与产量不断增加。尤其是2006年后，随着水平井分段压裂技术不断取得突破与完善，日产油量由2003年11月近7.9×104bbl/d(3 242口井)(1bbl=0.159 m3)上升至2012年7月的67.4×104bbl/d(8 355口井)，增产的主要贡献来自于巴肯致密油田的水平井。巴肯油田有水平井4 679口(占总井数的56%)，日产油60.7×104bbl(约占整个油田日产量的90%)，平均单井日产油130 bbl，巴肯致密油展示出良好的发展前景［3-6］。

相比而言，我国致密油勘探开发起步较晚，但发展较快。近三年来，通过持续推进致密油勘探开发理论研究与生产实践，在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等6大盆地形成了3个超亿吨级规模储量区、获得6项新发现和新苗头的一批成果，创新完善一大批以致密油甜点区预测和提高单井产量为目标的关键配套技术［6-9］。开展国外巴肯致密油与我国致密油产能影响因素对比分析工作，可进一步指导国内致密油勘探开发。本次研究采用信息量分析方法，将巴肯致密油与我国主要致密油区块开展水平井地质与工程的影响因素分析，进行影响因素排序，研究结果对加强国内致密油理论认识深化、关键技术突破、效益开发与降本增效具有重要意义。

1 信息量分析方法

该方法将分析对象按照某一数值标准划分为A组和B组，分别统计各参数不同变化区间映射在A组和B组的频率。根据这些频率确定属于两个级别(A和B)的分配差别程度，差别程度越大，则信息量值越大。使用该方法分析各因素对致密油压裂水平井产能影响的信息量。每个因素总信息量的大小表示该因素对产能影响程度的大小，总信息量值越大的因素，对产能的影响也越大，越需要高度重视。信息量分析方法的计算步骤是:(1)将映射在A组和B组的频率换算为概率频率yδA和yδB，δ为区间序号;(2)计算每个区间中的平均概率频率，计算公式为=0.1(yδ－2+2yδ－1+4yδ+2yδ+1+yδ+2);(3)计算平均频率比值;(4)计算诊断系数Zδ=10lg);(5)计算参数在每个变化区间的信息量Iδ=0.5Zδ();(6)计算总信息量I=∑Iδ。

2 影响因素分析

对比美国北达科他州巴肯致密油田与我国主要致密油区块地质资料，计算各参数对致密油水平井产能的影响程度，参数见表1和表2。压裂水平井产能数值标准定以巴肯致密油田的130t/d为参考值，小于130t/d为 A组，大于130t/d为 B组。需要计算信息量的参数有渗透率、孔隙度、地层压力、地下原油黏度、溶解气油比等。

表1 巴肯及国内部分致密油储层基础参数

表2 巴肯及国内其它致密油储层改造基础数据

2.1 储层地质参数分析

利用上述方法，分析储层地质参数对产能的影响，具体对比结果见图1。结果表明储层地质参数中，TOC含量、原油黏度(50℃)、含油饱和度、天然裂缝发育程度和渗透率是影响我国致密油与巴肯致密油产能的主要控制因素，这些因素的信息量值明显高于其他参数20%左右，说明影响程度大，基本保持在前4位;而储层的压力系数、孔隙度和油层厚度的信息量计算结果仅为40% ～50%，说明影响程度较小。原因在于致密油藏自然产能低或无自然产能，储层的物质基础占据重要的地位。对致密油储层而言，不同区块渗透率的差别较小，因此，渗透率对产量的影响程度的比例也变小。

图1 我国致密油与巴肯致密油产能影响地质因素分析

2.2 工程参数影响因素分析

确定各参数之间的关联性及各参数对产能的影响程度结果表明:压裂级数、缝长、水平井段长度的信息量值在50%以上，而其他因素在30%左右，说明这3个参数是影响国内致密油与巴肯致密油藏压裂水平井产能的主要参数;而导流能力、缝宽和加砂规模的信息量较低，说明这3个因素为次要影响参数，影响程度较小。因此对于我国致密油储层需增加水平井压裂的级数、增加水平井的长度，增加裂缝长度。适当降低裂缝导流能力，减小裂缝的宽度。

对比我国致密油不同区块致密油水平井产能影响因素发现:储层参数中的原油黏度(50℃)、溶解气油比、物性等参数信息量较高(大于75%)，是影响产量的主要因素。相比而言，改造的规模和加砂量的信息量均小于50%，所占的比重较低，对产量的影响不明显。因此对于我国致密油田，在加强地质评价的基础上优选针对性的改造技术有利于提高水平井的产能。

图2 我国致密油与巴肯致密油产能影响工程因素分析

3 我国非常规致密油储层改造需解决的问题

我国低渗透致密油储层多是陆相薄互层沉积，与美国海相层状、厚层透镜体砂岩的储层特点不同，改造方式不能生搬硬套。针对我国非常规致密油储层的特征及改造需求，应加强以下各方面的研究。

(1)加强致密油储层地质特征的对比分析。由于储层超低渗透，导致在裂缝不发育前提下，致密油储层很难具有开发价值。与巴肯致密油相比，加强天然裂缝发育区域，高含油饱和度及高TOC甜点的识别，设立重点研究示范区域，通过试验区的以点带面的改造模式更为合理。

(2)不同致密油储层的对策研究。对于非均质不强的致密油储层在较高的水平应力差的条件下很难实现裂缝的复杂化，因此水平井分段改造中，提出了“细分切割”和“复杂缝网”的方案，具体采取哪种方案需根据储层的特征及流体的流动特征开展研究。

(3)致密油储层裂缝复杂化程度的认识仍不清楚。目前普遍认为常规砂岩储层压裂裂缝属于张开性裂缝特征，但裂缝复杂化的条件、什么样的储层、什么样的应力差条件下能够实现复杂缝网仍不清楚。需开展1 m3大型物理模拟裂缝转向实验方案，了解裂缝复杂化影响因素。

(4)致密油体积改造一体化工艺设计技术。目前国内致密油储层改造模式主要借鉴页岩气的体积改造思路，即大排量、大液量“千方砂、万方液”的模式，但如何实现液量、砂量等参数的科学设计是制约致密油体积改造、经济开发亟待解决的关键问题。开展以体积改造最优化为核心的工艺技术研究，实现钻井、完井、改造的一体化设计已是迫切需要研究的内容。

［1］赵政璋，杜金虎.致密油气［M］.北京:石油工业出版社，2012:12-14.

［2］林森虎，邹才能，袁选俊，等.美国致密油开发现状及启示［J］.岩性油气藏，2011，23(4):45-47.

［3］吴奇，胥云，刘玉章，等.美国页岩气体积改造技术现状及对我国的启示［J］.石油钻采工艺，2011，33(21):1-7.

［4］贾承造，邹才能，李建忠，等.中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景［J］.石油学报，2012，33(3):343-349.

［5］吴奇，胥云，王腾飞，等.增产改造理念的重大变革:体积改造技术概论［J］.天然气工业，2011，31(4):7-12.

［6］才博，丁云宏，卢拥军，等.非常规储层体积改造中岩石脆性特征的判别方法［J］.重庆科技学院学报(自然科学版)，2012，14(5):86-88.

［7］邹才能，董大忠，王社教，等.中国页岩气形成机理、地质特征及资源潜力［J］.石油勘探与开发，2010，37(6):641-653.

［8］贾承造，郑民，张永峰.中国非常规油气资源与勘探开发前景［J］.石油勘探与开发，2012，39(2):129-135.

［9］王鸿勋，张士诚.水力压裂设计数值计算方法［M］.北京:石油工业出版社，1998:238-246.