致密砂岩油气藏开发技术

刘国良 朱丽君 李朋

摘要 近年来，随着油气藏开采水平的提高，致密砂岩油气藏的勘探开发成为关注的焦点。由于致密砂岩储层具有孔隙度小、渗透率低、粘土矿物类型丰富和岩性致密等特殊的地质特征，导致此类油气藏经济高效开发难度大。虽然在国内外已有成功开发致密油气藏的先例，但目前对于致密砂岩油气藏的开发技术还未形成统一的认识。本文对目前致密砂岩油气藏的开发技术进行了分析，希望借此文章达到对致密砂岩储集层开发技术能有一个较为明确的认识。

关键词 致密砂岩；油气藏；开发技术

中图分类号：TE34：P61 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

1引言

目前国外所开发的大型致密砂岩气藏以深盆气藏为主，主要集中在加拿大西部和美国西部。全球致密油资源量约为6900×108t；根据中国国土资源报（2014/1/9）公布的全国油气资源动态评价的结果，我国剩余天然气资源62×1012m3，其中非常规致密天然气资源量占天然气总资源的50%左右。

我国未来油气产量稳产增产将更多地依靠开采低渗透油气藏，致密砂岩油气藏是低渗透中重要的一种。随着勘探程度的提高和油气资源需求的不断增长，对致密砂岩油气藏的开发将是中国油气开发建设的主战场之一，所以研究致密砂岩油气藏显得至关重要。

2致密砂岩油气藏的特点

致密砂岩油气藏由于储层致密，油气逃逸速度低于生烃和排烃速度，原生油气藏均为高压油气藏，其油气水的关系十分复杂，这类油气藏当中都有一定程度天然裂缝的发育。在对此类油气藏进行开发的过程中，往往出现以下特征：①不高的水驱动用程度；②油井动液面出现较低，采油井底流压太小；③采油速度降低很快；④地层压力降低很快。

3致密砂岩油气藏开发技术

3.1多段压裂水平井技术

多段压裂水平井技术结合了水平井技术和人工压裂技术的优点，有效改善了近井地带渗流条件，大幅提高了单井控制储量，已成为有效开发致密砂岩油气藏的重要技术手段。通过利用参数对比法、试井曲线形态判别法、裂缝参数分析法等方法，对多段压裂水平井的有关参数进行评价，进行方案优选。其流动原理如图1所示：

这种方法已经运用于实践，松辽盆地徐家围子一口深层气井（4610.0～3700.0m），用多段压裂水平井的试井方法进行解释，最后拟合的情况基本符合实际情况。

3.2超前注水技术

致密砂岩油气藏的岩性致密，渗流阻力大，而且压力的传导能力很差，所以仅仅依靠天然的能量进行开采，其采收率很低，而且地层压力很难恢复。因此要保持地层的注采平衡，可以采用超前注水的方法。

超前注水是指注水井在采油井投产前投注，经过一定时间的注水，使地层压力上升至高于原始地层压力，并建立起有效驱替系统，油层内驱替压力梯度大于启动压力梯度后，油井投产并保持这种状态下开采的开发方式。

采用超前注水的机理如下：超前注水可以维持地层压力，促使单井获得较高的产量，从而避免了储层渗透率的降低和启动压力梯度的升高；超前注水增大了流体在地层中的渗流速度，有利于提高油相相对渗透率；超前注水会提高油气藏的最终采收率。

超前注水技术，是长庆油田通过一个现象得到启发而获得的。在油井打好后先注水3个月至半年时间，事先为储层建立驱替压力，然后再开采，油产量会相当稳定。这一技术的运用，成为长庆油田的首创。

3.3油气藏描述技术

油藏描述总体上分为三种：以测井为主体的油藏描述阶段、多学科协同油藏描述发展阶段、多学科一体化油藏描述技术。

对致密砂岩气藏进行精细描述，是有效开发这类气藏的基础。目前发展了以提高储层预测和气水识别精度为目标的二、三维地震技术系列，主要包括构造描述技术、波阻抗反演储层预测技术、地震属性技术、频谱成像技术、三维可视化技术以及地震叠前反演技术。

对致密砂岩气藏而言，寻找裂缝发育带，对提高致密储层天然气的储量、提高单井产量有着举足轻重的作用，它直接关系到致密砂岩气藏的经济可采性。1996年，美国ARI公司在科罗拉多皮申斯盆地致密砂岩气田北部应用三维地震及裂缝预测技术，优化布井，单井控制储量由使用三维地震之前的0.51×108m3提高到0.96×108m3亿立方米。

3.4储层改造技术

在20世纪末，储层改造主要是作为增产措施和解除近井地带地层的伤害、提高近井地带油气层的渗流能力、提高单井产量的重要手段。现阶段，储层改造技术越来越受到重视。中石油单位对储层改造技术给予了高度的重视，并设置了多个重大专项，这些条件为储层改造技术的进步和发展提供了坚实的后盾。常见的储层改造技术如下：

加砂压裂技术：在地面用压裂泵车，使井眼内的压力增高，从而达到克服地层的地应力和岩石张力强度，进而促使岩石破裂，形成人工裂缝。

高能气体压裂技术：通过电缆将高能燃料输送到气层井段，利用点燃气体产生的大体积的燃烧气体，瞬间产生一个破裂压力，撕开多条主裂缝和微裂缝。

喷砂射孔技术：通过油管将高压喷射射孔枪送到目的层段，利用射孔枪喷射产生的高速液体，在岩石中形成一定深度的孔眼。

酸化技术：在地面用高压泵车，从油管内向地层注入一定浓度的酸液，通过酸液与地层中钻井泥浆、滤液和地层中的可酸蚀成分发生化学反应，清除孔隙中染和扩大孔隙，减小油气流阻力，提高油气井的产量。致密砂岩气层增产改造技术对于川西地区的新场气田、洛带气田、马井构造等的勘探发现和规模开发都起了至关重要的作用。

3.5注气开发技术

注气开发技术大致上可以分为一次接触、多次接触和非混相驱三种，其基本原理是通过注气达到降低油水界面张力，进而提高油田的驱油效率和提高油田的经济效益。

采用注气开发技术开发致密砂岩油气藏，首先要选择什么气体作为注入气，现行的注气开发一般选用的是CO2、N2或者烃类气体，使用最多的是CO2。CO2气体能有效降低原油粘度，降低残余油饱和度，溶解储层中胶质，提高渗透率。

气驱时，气体与原油接触后，气体溶解于油中，原油的粘度降低、体积膨胀，同时油和注入气体的界面张力降低，原油中溶解的气体越多，降粘的幅度越大，油气的界面张力越小，气体进入孔隙的阻力越小。在同样条件下，3种气体中，天然气的主要成分为甲烷，CO2在油中的溶解能力高于甲烷，天然气在油中的溶解能力高于N2、CO2和天然气这3种气体注入油层后，气体可以很快溶解到原油中，降低油气之间的界面张力，减小气体进入孔隙的阻力，同时CO2溶于地层水中，降低pH值，溶解岩层中的碳酸盐，增大地层孔隙度和渗透性。此外，油在CO2中比在天然气中更容易挥发。

目前这三种气体作为注入气在致密砂岩储层开发中都已经得到应用。如江苏富民油田和安塞油田注入N2后，实现了混相驱替，使采收率增加了5%。

3.6其他技术

虽然当前情况下对于致密砂岩油气藏的开发技术有一定的研究，开发技术也可谓是层出不穷，由于此类油气藏开发难度十分大，所以开发效果不是特别明显。除了上文提及的技术，还有井网加密技术、MD分子模或纳米MD模技术、仿水平井技术、活性水驱、多分支井和裂缝诊断技术都尚在研究当中。

4结论

致密砂岩油气藏进行开发的基础是对地质的认识，对致密油藏所在区域的地质有个良好的认识，并对于致密砂岩油气藏的开发有一定的技术，能够保证致密砂岩油气藏开发的质量和效率。

目前对于致密砂岩油气藏的地质认识和开发技术都还没有形成统一的理论基础与实践基础，多段压裂水平井技术和超前注水技术是现阶段运用较为成熟和运用较多的技术。

参考文献

[1]窦宏恩，马世英. 巴肯致密油藏开发对我国开发超低渗透油藏的启示[J]. 石油钻采工艺，2012，02：120-124.

[2]杨建.川中地区致密砂岩气藏损害机理及保护技术研究[D].西南石油学院，2005.

[3]杜清.致密砂岩油气藏特征研究[J].西部探矿工程，2011，07：37-38+42.

[4]方度，贾倩. 油气藏描述基本内容及方法的几点认识[J]. 石油地质与工程，2007，06：43-46.

[5]甘振维等.致密砂岩气藏储层改造技术，中国石化出版社，2012

[6]高辉.解析致密油藏开发技术研究进展[J]. 中国石油和化工标准与质量，2014，01：135.

[7]齐贺.冀中北部主力砂岩油藏开发技术对策研究[D].西南石油学院，2004.