美国巴肯致密油藏油井EUR影响因素分析

刘　伟,李朝霞,吕彦平,王　健,陈焕杰

(中国石化石油勘探开发研究院,北京 100083)

美国巴肯致密油藏油井EUR影响因素分析

刘伟,李朝霞,吕彦平,王健,陈焕杰

(中国石化石油勘探开发研究院,北京 100083)

摘要：基于对巴肯致密油藏在产井的实际生产效果研究分析，在平面上将其划分为4个预测最终可采储量(EUR)较高的油气富集区，分析了这4个油气富集区影响油井EUR的主控因素。研究认为：巴肯致密油藏存在不同类型的油气高产富集区，不同地区影响油井EUR的主控因素不尽相同，其中东部地区的主控因素为：超压、含油饱和度、有效厚度和运移；中部地区的主控因素为：原始TOC含量、含油饱和度、超压和有效厚度；西部地区的主控因素为：原始TOC含量、含油饱和度、运移和有效厚度；西北部地区的主控因素为：原始TOC含量、超压压裂段数。

关键词：巴肯致密油藏；最终可采储量；影响因素

作为一种重要的非常规油气资源，致密油的勘探开发近年来取得了巨大进展。美国是目前全球致密油勘探开发最成功的地区，2010年美国致密油产量突破1.9×108桶，使美国持续24年的石油产量下降趋势首次得以扭转[1]。2014年美国致密油产量达到10.7×108桶左右，其中巴肯致密油藏是美国最先投入商业开发及面积最大的致密油藏，2014年其产量占美国致密油总产量的1/3[2]。

在巴肯致密油气勘探开发的成功示范下，致密油已成为全球油气热点。近几年中国石化在北美地区相继收购了一些致密油气项目。在非常规油气新项目评价时，最终可采储量的评估是项目评价的核心问题。由于非常规油气项目的可采储量评估方法通常采用动态法，因此油井EUR的合理确定对项目的准确评估关系重大。

1巴肯致密油藏概况

1.1地质特征

巴肯致密油藏位于美国中北部与加拿大接壤的威利斯顿盆地，地质学家金威于1953 年发现这一地层并将此命名为巴肯(Bakken)组[3]。巴肯地层具有以下几点特征：①油层面积分布广泛。巴肯地层跨美国和加拿大两国，其中美国境内的覆盖范围包含了蒙大拿州局部和达科他州北部。②具有优质的烃源岩条件。巴肯组上、下段都是很好的烃源岩，以暗色泥岩和页岩为主，富含有机质，TOC大于10%，有机质成熟度也处在生油窗范围内，Ro为0.6%～1.0%。③具有有利的储集层，短距离运移。巴肯中段是以灰褐色极细-细粒砾岩、白云质砂岩和粉砂岩为主的致密地层，其孔渗性相对于上段和下段具有一定的优势，能够作为优质储层，最大厚度为26m。④属于脆性地层，脆性矿物含量30%～45%，该地层比较适合运用水力压裂进行增产改造。⑤巴肯中段天然裂缝发育，80%的井都钻遇了自然裂缝。

1.2开发历程

巴肯致密油藏于1953年勘探发现，依据主要开发技术特征可以划分为三个开发阶段：直井开发、水平井开发(1987-1999年)和水平井分段压裂开发(2000年-)[4]。截至2014年6月，共有在产油井8 534口，原油产量0.97×106桶/天，累计生产原油11.6×108桶，其中98%的产量来自于分段压裂水平井，产量贡献主要集中在Mountrail、Mckenzie、Dumn和Williams这四个地区[5-6]。

1.3生产特征

巴肯致密油藏的开发生产具有以下几个特征：①典型井生产曲线符合“L”型特征，无稳产期，初期递减快，第一年递减率达到72%，前三年递减率达85%；后期递减逐渐减缓，末期产量较低，长期低产稳产。②单井初产分布不均，存在局部高产富集甜点区，油井单井初产和最终可采储量(EUR)具有较好的对应关系，单井初产高的地区，EUR也相应较高。③整个巴肯致密油区带自然递减率大，只能靠钻探新井来实现稳产增产。根据统计，2013年以前投产的5 300口在产井年自然递减率为45%，要维持区带稳产，预测需要维持年度新钻1 470口生产井。

2EUR影响因素分析

巴肯致密油藏油井的单井EUR在平面分布上存在不均一性，不同地区的单井EUR差别较大，根据平面的分布特点将单井EUR比较大的地区分为东部、中部、西北部和西部四个地区。由于致密油藏储集层物性差，孔隙度、渗透率值很低，水平井钻井以及水平井多级压裂完井方式成为该类油藏开发的必要技术手段，因此将影响单井EUR的因素主要分为地质因素和工程因素。地质因素主要包括：原始TOC含量、超压、含油饱和度、储层厚度、运移等；工程因素主要包括：压裂段数、水平段长度、支撑剂类型、支撑剂用量、井型、压裂液类型等。

2.1地质因素分析

(1)原始TOC含量。原始TOC含量与高产区之间总体存在一个较好的正相关关系，但是在东部地区例外。对比分析可以发现，中部、西北部以及西部地区的原始TOC含量都比较高，但东部地区原始TOC含量却较低。由此可见不同高产区EUR的主控因素有所不同，东部地区原始TOC含量不是其EUR较高的主控因素。

(2) 超压。致密油藏通常采用衰竭方式进行开发，一次开发为主，因此若存在超压条件则对于提高油井的EUR大小非常有利。泥页岩快速沉积形成的欠压实作用以及流体增压作用都可以导致孔隙异常和流体压力的异常增高，同时富有机质页岩中干酪根在热演化过程中生成的产物会产生增压作用[6]。巴肯组孔隙流体压力梯度普遍高于正常流体静压力梯度。从压力梯度和EUR的平面分布图对应来看，压力梯度大的地方，EUR相对较高，存在正相关关系。东部地区压力梯度较大，同时对应的EUR也相对较高。西部地区压力梯度相对较低，其EUR较其它三个地区小。

(3) 含油饱和度。东部和中部地区油井的EUR和含油饱和度具有较好的正相关性。西北部地区的含油饱和度并不高，但其EUR却相对较高，这主要是由于西北部的钻井采用了更多的压裂段数完井，通过增加单井的控制可采储量面积来增加了油井的EUR。

(4) 有效厚度。油井EUR与有效厚度具有较好的对应关系。通常在有效厚度大的地方，油井的EUR相对较高。

(5) 运移作用。盆地中心生成的油气在压力差的驱动下，向上倾方向或者相对构造高部位运移，遇到圈闭遮挡，形成超压油气聚集区。东部和西部地区都处在盆地的上倾方向，生产的油气在压力差的作用下经过运移，在这两个地区富集下来。巴肯高产区大部分处在生油窗内，但东部的部分油田如Sanish/Parshall处在不成熟区，因此可以推断东部地区的油气富集是存在运移的过程，最后由于岩性变化遮挡而保存富集下来。

2.2工程因素

(1) 压裂段数。图1是巴肯区带不同地区的油田油井90天累积产量与压裂段数的关系。从图1中可见，整个巴肯区带的生产井的生产效果与压裂段数并没有直接的关系，生产效果好的井在各个压裂段数都有分布，并没有观察到随着压裂段数增加，井的生产效果变好的趋势。图2是考虑地质因素的影响，即按照不同的生产井的含油饱和度对井进行分类，可以发现在相同的含油饱和度下，井的生产效果随着压裂段数的增加而变好。因此，单纯的工程因素并不能决定油井EUR的高低，只有在地质条件类似时，油井EUR的大小才会随着压裂段数的增加而增加。从图1中可见，西北部油田的压裂段数普遍较多，这也是其在地质条件较差的情况下，油井EUR还相对较高的主要原因[7-9]。

图1　不同油田累计产油与压裂段数的关系

(2)井型。通过统计分析巴肯区带不同井型的生产效果发现，不同的井型对单井产能影响相对较小，双分支井和三分支井并没有显示出比单分支井更高的单井初始产量。

(3)水平段长度。水平段长度对单井EUR的影响与压裂段数对单井EUR的影响类似，从整个巴肯区带来看并没有直接的关系，但是在地质条件类似时，水平段长度增加，单井产能增加，单井EUR也相应增加。

图2　累计产量与压裂段数及含油饱和度之间的关系

(4)支撑剂用量。从整个巴肯区带来看(图3)，支撑剂用量和单井产能并没有直接的关系，不同的支撑剂用量的油井90天累产的分布范围基本一致。但当地质条件类似时，支撑剂用量增加，产能增加，EUR也相应增加。

图3　支撑剂用量与含油饱和度之间的关系

(5)支撑剂类型。不同的支撑剂类型对产能有一定的影响，从巴肯区带Dumn和Williams两个地区分别使用陶粒和石英砂作为支撑剂的生产井产能表现来看，陶粒优于石英砂。

3结论

(1)巴肯致密油区带在平面上可以划分成不同的油气高产富集甜点区。不同甜点区的油井EUR主控因素不尽相同，地质因素和工程因素综合作用影响油井的EUR。

(2)东部地区的油井EUR影响主控因素为：超压、含油饱和度、有效厚度、运移。中部地区的油井EUR影响主控因素为：原始TOC含量，含油饱和度，超压，有效厚度。西部地区的油井EUR影响主控因素为：原始TOC含量、含油饱和度、运移、有效厚度。西北部地区的油井EUR主控因素为：原始TOC含量，超压和压裂段数。

参考文献

[1]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.

[2]郭永奇,铁成军.巴肯致密油特征研究及对我国致密油勘探开发的启示[J].辽宁化工,2013,42(3):309-312.

[3]魏海峰,凡哲元,袁向春.致密油藏开发技术研究进展[J].油气地质与采收率,2013,20(2):62-65.

[4]CosimaTheloy,StephenASonnenberg.FactorsinfluencingproductivityintheBakkenPlay,WillistonBasin[C].AAPGAnnualConventionandExhibition,LongBeach,California,USA,April22-25, 2012.

[5]马峰,王红军,张光亚,等.致密油聚集特征及潜力盆地选择标准[J].新疆石油地质,2014,35(2)：243-246.

[6]CosimaTheloy,StephenASonnenberg.Integratinggeologyandengineering:implicationsforproductionintheBakkenPlay,WillistonBasin[C].UnconventionalResourcesTechnologyConferenceheldinDenver,Colorado,USA, 12-14August2013.

[7]董志辉，孙连坡，汪海波.长水平段超深水平井技术在元坝区块272-1H井的应用[J].石油地质与工程，2015，29(2)：115-118，121.

[8]刘洪.优势渗流通道的试井解释方法研究[J].石油地质与工程，2015，29(3)：98-100，136.

[9]赵利军.水平井水平段长度优化设计与实践[J].石油地质与工程，2014，28(2)：110-112.

编辑：李金华

文章编号：1673-8217(2016)02-0139-03

收稿日期：2015-10-15

作者简介：刘伟,硕士，工程师，1983年生，2008年毕业于中国石油大学(北京)油气田开发专业，现主要从事海外油气新项目开发评价工作。

中图分类号：TE313.349

文献标识码：A