页岩油储层改造和高效开发技术的研究

王芳回 范维兵

摘要：由于勘探技术的不断进步，页岩油的开发取得显著成效，可供开采的资源持续增加，页岩油很有可能成为我国主力开采资源，经过对国内外与之相关的文献进行研究，对页岩油国内外开发历程、储层改造技术以及开发技术的分析与整理。本文主要是对水平井钻井技术、“工业化作业”和地质工程一体化技术进行深刻研究与探讨。

关键词：页岩油;压裂;水平钻井

前言：在目前看来，在所有非常规油气资源之中，页岩油资源的开采前景最为开阔，这引发了石油产业的高度重视。由此看来，能够掌握页岩油的科學且高效的开发技术极其重要。因此，对于页岩油储层改造的新共识、新技术、新观念的指出，可以高效提升对页岩油的革命。

一、页岩油开发历程

（一）国内页岩油开发历程

我国页岩油的可采资源量居世界第三位，高达44.8×108吨。页岩油很有可能跻身成为石油勘探领域的“领军者”。我国页岩油主要分布在准噶尔盆地、华北盆地、松辽盆地等47个盆地。目前，新安边油田是我国第一个亿吨级的页岩油田，吉林油田的建产量也达到30×104吨。我国的石油企业逐渐根据页岩油的开发思路，展开技术攻克，实行试验区的建设，现在已经有所进展，并且发展空间极大[1]。

（二）国外页岩油开发历程

1953年，第一个页岩油藏是在美国的威利斯顿盆地中发现的，于两年后开始正式投产。2005年以来，由于美国致密油与海相页岩油的勘探开发发生了质的飞跃，由此动摇了世界能源的格局。由于美国大部分的石油企业大力推进页岩油的开发，致使2017年美国的致密油与页岩油产量高达2.57×108m3。

二、页岩油储层改造技术进展

（一）储层改造技术特点

高效率、低成本是页岩油储层的基本改造理念，通过压裂形成复杂缝网，以此获取最大的体积进行改造。在北美，页岩油储层改造技术已经成熟，同时具有集约化、精细化和一体化等特色。

1.完井压裂一体化

一般情况下，开发油田需要在地质上先考虑完井方式，然后再选用分段压裂技术。然而，对于北美页岩油的开发则是应该运用将完井和压裂相结合的方式，在确定完井方式之前，预测水力喷射、套管泵送桥塞、裸眼滑套等影响产能的不同压裂方式。这样做是为了地址和工程一体化，将钻井置于压裂方式选取之后，用最优化的开发技术来计划钻井的完井方式、水平段长度、井眼轨道和穿行层位等工作[2]。

2.压裂设计精细化

将每个部分的压裂都进行精细化设计，可以有效发挥任何压裂位置的产油能力，其中包括射孔簇数和压裂技术、工程“甜点”与地质“甜点”（简称“双甜点”）、压裂用量和组合以及砂液比等，这充分体现了“一段一案，一井一策”。

（二）微地震裂缝测试和诊断技术

20世纪90年代后，裂缝反演、压裂管理和油藏动态监测的工作慢慢开始运用微地震监测技术。而这项技术可以实时监控压裂过程错断或破裂而出现的微地震，以此显示出压裂过程中水压裂缝的方位、缝长和缝高等参数，并且及时做出参数调整，整体评价压裂效果，然后将压裂作出高效指导。在国内，东方物探成功自主研发出微地震实时监测系统，为非常规油气开发提供缝网形态指导压裂和识别断层或天然裂缝调整开发方案等发挥了积极作用，为中国非常规油气的开发作出了不小的贡献。在国外，2006年威德福公司推行微地震压裂检测技术，而这是第一次将此技术应用于油气勘探领域。

三、页岩油开发技术

（一）水平井钻井技术

水平井钻井技术由瑞士工程师首次提出，此技术用于生产，它能够提高页岩储层和井筒的基础面积，以此增加页岩气的产量。目前看来，水平井钻井技术正朝着结合油层物理、地质、工程技术、地球物理等诸多因素的合成系统的方向发展。近年来，由于不断发展水平井技术，尤其是钻井液、随钻测井、随钻测量、水平井轨迹设计技术、旋转导向钻井系统等技术的开发，萌生出了各种创新的水平井技术的出现，也慢慢成为非常规油气资源开发的研发手段。

（二）“工厂化”作业

相较于传统方法而言，“工业化”作业的占地面积较小，可以进行批量钻井、压裂，由此增加生产效率，降低设备迁移成本。因为大批量井之间距离较近，所以在“工业化”作业时更加有助于回收利用压裂液和钻井液。现在“工业化”施工主要应用丛式水平井组的方法操作，一般情况下，钻6-10口丛式水平井只需一个平台。“多平台式工厂化”的是未来的主要生产方式，这可以最大化有效利用平台井。“工厂化”是运用最模块化装备、标准化体系和流水线化作业对多口井展开钻井、反排、生产等同步完成的工作。而这一系列的程序在北美已经可以熟练地应用。

（三）地质工程一体化技术

将灰色关联分析法和层次分析法与页岩油开采特点相结合，成为地质工程体系化的复合数学建模方案。一方面，合理地融合了页岩油地质开采成果，另一方面，含有数学模型的严密性与科学性，这可以在最低成本内开采页岩油。杜洪凌等人采取调节钻井液体系、优化钻井技术、创建岩石力学模型等多种类举措，把工程实践与区块地质认识相融合，实现了致密油产量的快速提升，因此，在近期区块展开了大规模的建产工作。

（四）水力压裂技术

水力压裂技术是页岩油储层改造最常用的方法，这在页岩油开发中起到了非常重要的成效。在岩层储存中，页岩的基本结构特征是较为发育的天然裂缝和层理等弱结构面，了解后就可以大力开展对水力裂缝扩展行为的研究。然而，页岩油储层结构复杂，包括泥页岩、碳酸盐岩、砂岩等。压裂改造技术也要考虑不同种类的页岩油储层结构，所以，对页岩油的高效开采的前提是对其进行综合性储层评估。

结论：综上所述，为了促进经济快速发展，页岩油的开采指日可待，由于页岩油在地下层想要实现开采，还是需要配合一些科学且其低成本的技术，如对多平台式工业化的研究，这可以将资源充分利用。将多种技术相结合，这使得在开采页岩油时可以减少不必要的人力物力的资源浪费，并且页岩油的有效开发还可以促进我国经济发展。

参考文献：

[1]管保山，刘玉婷，梁利.页岩油储层改造和高效开发技术[J].石油钻采工艺，2019，41（02）

[2]陈作，刘红磊，李英杰.国内外页岩油储层改造技术现状及发展建议[J].石油钻探技术，2021，49（04）