致密油藏开发特征及开发技术分析

王　宁，高　东，文　斌，孙　健（.西安石油大学石油工程学院，陕西西安　70065；.中国石油长庆油田分公司第一采气厂，宁夏银川　750006）



致密油藏开发特征及开发技术分析

王宁1，高东2，文斌1，孙健1
（1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065；2.中国石油长庆油田分公司第一采气厂，宁夏银川750006）

摘要：对致密油藏的广义与狭义概念，二者的适用范围进行了阐述，对比常规油藏，分析了致密油藏的开发特征、产生原因及国内致密油藏的开发技术。致密油藏具有明显的开发特征：（1）初期油水同产，含水率稳定，一段时间后含水率下降；（2）油井的动液面随着时间的推移变化很快；（3）致密油藏衰竭式开发时，递减呈“三段式”特征。水平井体积压裂衰竭式开发递减快，一次采收率低，常规注水开发不适用于致密油藏，注水吞吐、体积压裂闷井、重复压裂开发等是现阶段提高致密油藏采收率的重要开发技术。

关键词：致密油藏；体积压裂；开发特征；开发技术

近年来北美致密油产量快速增长，预计到2020年全美致密油产量将达到1.5×108t[1]。致密油的快速发展已使美国石油的对外依存度降低至40 %[2]，对世界原油供给的贡献超过了10 %[3]，目前我国石油对外依存度超过60 %。致密油勘探开发起步较晚，但资源潜力巨大，全国累计地质资源量达80亿～100亿吨[5]，致密油将是我国未来重要的能源接替资源。本文讨论了致密油藏的概念，分析致密油藏开发特征及其产生的原因，介绍目前国内致密油藏开发技术，以期为其他致密油区的开发提供参考。

1　致密油藏概念

对于致密油藏，其概念有广义与狭义之分[6]。广义致密油是指储存在低孔、低渗的致密储层中的石油资源，其开发方式需要使用与页岩气类似的水平井及体积压裂技术；狭义致密油是指来自页岩以外的低孔、低渗的致密储层中的石油资源，其开采同样需要水平井及体积压裂技术。广义致密油的概念包括页岩储层内的石油资源，着重强调的是储层的致密性。

目前国外多数机构使用的致密油均为广义致密油的概念，比如美国地质调查局（USGS）所公布的Bakken、Eagle Ford和Barnett储层的致密油地质储量，阿尔伯塔能源保护委员会（AERCB）所预测的致密油日产量，这些数据都包含页岩储层中的石油资源。

我国一些学者给出的致密油的定义为狭义致密油的概念，比如邹才能将致密油定义为“致密油是致密储层油的简称，是指覆压基质渗透率小于或等于0.1× 10-3μm2的砂岩、灰岩等储集油层[7]”；贾承造认为“致密油是指以吸附或游离状态赋存于生油岩中，或与生油岩互层、紧临的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集岩中，未经过大规模长距离运移的石油聚集[4]。”

2　致密油藏开发特征

致密油藏孔吼系统以纳米级为主，微米级共存，储层的渗流能力差。与常规油气藏相比，致密油藏在衰竭式开采时呈现不同开发特征。

2.1开发特征

开发初期，往往油水同时产出，含水率相对稳定，生产一定时间之后，含水率下降。在生产一段时间后，含水率均有不同程度的下降（见图1、图2）。

图1　Cardium致密油藏生产1个月和36个月油井含水率变化[9]

图2　西233致密油示范区油井初期及目前含水率[10]

这是由于致密油藏油水过渡带和油气过渡带的范围要比常规油藏宽[8]，在初期生产时，产出水来自于油水两相区内的自由水，在生产一个阶段之后，伴随着更多的自由水的产出，两相区内的可动水逐渐减少，因此含水率也将逐渐降到相对较低的水平（见图3）。

图3　常规油藏与致密油藏过渡区

2.2开发特征

油井的动液面随着时间的推移变化很快。常规油藏，当井筒内的液体被采出后，由于储层允许流体通过的能力较强，因此流体会迅速补充，油井的动液面基本稳定。致密油藏储层，流体在储层内的流动能力较差，流体不能及时补充，因而动液面发生很大变化。因此，在开发过程中控制产量，保持井底流压高于饱和压力十分重要。长庆油田YP10井，初期产量很高，动液面下降迅速，使得地层原油脱气，递减快[10]（见图4）。

图4　致密油藏动液面变化示意图

2.3开发特征

致密油藏衰竭式开发时，递减呈“三段式”特征。油井经过大规模体积压裂之后，初期能够保持高产。一段时间后，进入“快速递减区”，该阶段内的产量快速下降，此后，递减率随之降低，进入“递减过渡区”，该阶段内产量继续递减，但递减速度明显变小，最后进入第三阶段“稳定递减区”，该区内递减率基本保持不变，产量较初期已大幅度降低，此后长时间维持低产稳产状态。美国的巴肯、巴内特、加拿大巴肯致密油区，中石化胜利致密油区及长庆致密油区油井均表现为“三段式”开发特征[11]。一般的水平井进行水力压裂衰竭式开发，通常的采收率只有5 %～10 %[12]（见图5）。

图5　致密油藏“三段式”递减规律

3　开发技术分析

对于致密油藏，国内外通常采用“水平井+体积压裂”的基本方式进行开发。但在基本方式开发时，递减快，一次采收率低，因此，有必要进行开发技术的探讨，以提高最终的采收率。

3.1衰竭式开发

国外致密油开采较多使用衰竭式开发，不追求长期稳产，前期大液量生产，以尽快收回投资，油井快速递减，后期长期低产[13，14]。体积压裂形成缝网，极大程度的改善了储层的渗流能力，但随着开采时间的延续，地层压力将会快速下降，递减快，累计产油量低，采出程度低。

3.2常规注水开发

鉴于衰竭式开发的不足，借鉴常规油藏注水开发，提出致密油藏注水开发。目前，国内长庆油田安83区长7致密油进行了注水开发试验发现，有效驱替系统难建立，常规注水开发水驱效果差。储层在经过大型体积压裂之后，缝网十分发育，随着入地液量的增多，注入水沿着裂缝快速推进，对于水平井来说，水淹风险高，不宜采用注水开发的方式[14]。

3.3注水吞吐开发

根据储层的润湿性，进行注水吞吐开发[15]。水注入后先充满高孔裂缝等有利部位，关井憋压，在毛细管力的作用下，水进入并将低渗孔道中的原油排到高渗孔道（人工压裂缝），部分注入水留在低渗孔道内，闷井一段时间，储层中油水重新分布，随后开井降压，使注入水和被置换出的油一起开采出来。注水吞吐开发技术使得原油从基质孔隙进入裂缝，利于开采，同时注水使地层压力提高。对于异常低压致密油藏，注水首先起到了提高地层能量的作用。目前吐哈油田、长庆油田在致密油区进行了相关注水吞吐试验，取得一些认识[14-16]。

3.4大型体积压裂不返排闷井开发

在体积压裂的基础上，扩大入地液量，增大压裂规模，借鉴注水吞吐开发的原理，不进行压裂液的返排，压后闷井，一段时间后降压开采。根据胡尖山油田试验表明[14]，压裂不返排闷井与同改造强度体积压裂井相比有稳产时间长，增油效果好的特点。因此可认为这种方式能有效补充地层能量，闷井使油水置换，有利于油井高效开采。

3.5重复压裂开发

致密油藏在开采一段时间之后，地层能量降低，投产前压裂形成的人工裂缝部分会由开启状态转向闭合状态，因此，在产量降低之后，可进行“重复式”压裂改造[17]。在初次压裂应力的影响下，重复式压裂可以形成新的裂缝改造体系，提高动用程度，同时压裂后也可补充地层能量，有效提高单井产量。

4　结论

我国致密油藏开发起步较晚，目前正处于试验探索阶段。致密油藏开发时，应充分认识致密油藏的地质特征，正确对待开发过程中出现“初期高产，快速递减，长期低产”特征现象，在衰竭式一次开发基础上，探索科学的开发技术将会在一定程度上提高致密油藏的采收率。

参考文献：

［1］卢雪梅.美国致密油称为开发新热点［N］.中国石化报，2011-12-30.

［2］BP.Statistical review of world enengy［EB/OL］.［2013-03-01］.http://www.bp.com/statistics.

［3］Tight oil production pushes U.S.crude supply to over world total，U.S.Enggy Information Adnimistation，March 2014.

［4］贾承造，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，（3）：343-350.

［5］庞正炼，邹才能，陶士振，等.中国致密油形成分布与资源潜力评价［J］.中国工程科学，2012，（7）：60-67.

［6］周庆凡，杨国丰.致密油与页岩油的概念与应用［J］.石油与天然气质，2012，（4）：541-544+570.

［7］邹才能，等.常规与非常规油气聚集类型、特征、机理及展望-以中国致密油和致密气为例［J］.石油学报，2012，（2）：173-187.

［8］Gregory et al.Tight reservoirs.Journal of Petroleum Technology，2010.

［9］K.Zhang，K.Sebakhy，K.Wu，et al.Future Trends for Tight Oil Exploitation［R］.SPE 175699，2015.

［10］樊建明，杨子清，李卫兵，等.鄂尔多斯盆地长7致密油水平井体积压裂开发效果评价及认识［J］.中国石油大学学报（自然科学版），2015，（4）：103-110.

［11］魏海峰，等.致密油藏开发技术研究进展［J］.油气地质与采收率，2013，（2）：62-66+115.

［12］Tight Oil Development in the Wsetern Canada Sedimentary Basin Energy Briefing Note，National Energy Board，2011.

［13］李朝霞，等.西加盆地致密油开发特征分析［J］.石油地质与工程，2014，（4）：79-82+156.

［14］李忠兴，李健，屈雪峰，等.鄂尔多斯盆地长7致密油开发试验及认识［J］.天然气地球科学，2015，（10）：1932-1940.

［15］王鹏志.注水吞吐开发低渗透裂缝油藏探讨［J］.特种油气藏，2006，（2）：46-47+55+106.

［16］李晓辉.致密油注水吞吐采油技术在吐哈油田的探索［J］.特种油藏，2015，（4）：144-146+158.

［17］杜金虎，刘合，马德胜，等.试论中国陆相致密油有效开发技术［J］.石油勘探与开发，2014，（2）：198-205.

复旦研发出长寿命脱硝催化剂

近日，复旦大学唐幸福教授带领的环境催化课题组研发出一种新型脱硝催化剂，可以有效地控制PM2.5前体物NOx的排放。

据介绍，这种新型催化剂可以同时抗碱金属和抗SO2，而传统催化剂遭遇烟气环境中的这两种“毒物”会“中毒”失活，丧失作用。同时，新型催化剂比传统催化剂寿命延长10倍以上，特别是在传统催化剂无法发挥作用的燃煤工业锅炉和特种锅炉的NOx排放控制方面，也可以保持较高的活性，解决传统催化剂寿命较短、需要经常更换的问题。

脱硫脱硝是解决雾霾问题的重要方法，选择性催化还原NOx的烟气脱硝技术（SCR）以脱硝效率高而得到了广泛应用，催化剂是该技术的核心。

（摘自中国化工信息2016年第3期）

油气工程

Developement characteristic and technique analysis of tight oil reservoir

WANG Ning1，GAO Dong2，WEN Bin1，SUN Jian1
（1.College of Petroleum Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China；2.Gas Production Plant 1 of PetroChina Changqing Oilfield Company，Yinchuan Ningxia 750006，China）

Abstract:The concept of broad and narrow tight oil reservoirs and the scope of the two are described,compared to conventional reservoir,the development characteristics and the causes of tight oil reservoir are analyzed,domestic tight reservoir development techniques are introduced.Tight oil reservoir development has obvious characteristics.（1）In the early stage, both the water and oil is produced,the water cut remain unchanged,after a period of time,it drops.（2）Fluid level changes rapidly over time.（3）When tight oil reservoir is developed by natural depletion, it shows "three-stage" feature.Horizontal well with volumetric fracturing production drops fastly,the first recovery rate is low,and the conventional waterflooding is not suitable for tight oil reservoir development.Cyclic water injection, volume of fracturing and closing in wells and repeated fracturing technique are important development techniques to improve the tight oil reserviors recovery at present.

Key words：tight oil；volumetric fraturing；development characteristic；development technique

*收稿日期：2016－01-08

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.03.004

中图分类号：TE348

文献标识码：A

文章编号：1673-5285（2016）03-0015-04