二連盆地白堊系低滲儲(chǔ)層壓裂改造技術(shù)

針對(duì)蘇北盆地阜寧組低滲透油藏的地質(zhì)特征，以及水力加砂壓裂的儲(chǔ)層改造效果，對(duì)低滲儲(chǔ)層壓裂改造后影響產(chǎn)能的主要因素從儲(chǔ)層地質(zhì)條件和壓裂工藝水平兩大方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)，提出了適合于蘇北盆地阜寧組低滲透儲(chǔ)層改造的選井選層地質(zhì)條件。

隴東盆地能源豐富,水資源短缺。盆地深層白堊系地下水來(lái)自古地質(zhì)歷史時(shí)期,受地質(zhì)構(gòu)造、巖性變化影響和控制地下水具有補(bǔ)給不足,徑流、排泄不暢、更新緩慢的特點(diǎn),地下水資源開(kāi)采以消耗彈性?xún)?chǔ)存量為主。彈性?xún)?chǔ)存量雖然數(shù)量很大,但沒(méi)有后續(xù)性補(bǔ)給量,且受開(kāi)采和環(huán)境條件的限制,不可能大量抽取,否則會(huì)引起地質(zhì)環(huán)境惡化。認(rèn)識(shí)好白堊系深層地下水資源的固有屬性,有助于合理開(kāi)發(fā)利用深層地下水資源。

鄂爾多斯盆地南部延長(zhǎng)組地層是一套油氣資源潛力豐富,勘探難度很大的低滲低產(chǎn)含油層系,也是油田重要的接替層系。針對(duì)這一特點(diǎn),對(duì)幾個(gè)區(qū)塊進(jìn)行了壓裂改造試驗(yàn),取得了一定成果,并對(duì)特低滲油怪的改造技術(shù)和影響產(chǎn)能的主要因素進(jìn)行了初步分析。

針對(duì)東海西湖凹陷低孔低滲儲(chǔ)層油氣產(chǎn)能低的難題,開(kāi)展了水力加砂壓裂改造技術(shù)探索與實(shí)踐,壓裂改造后低孔低滲油氣層產(chǎn)能獲得了極大提升,目前已初步建立起一套海上低孔低滲壓裂改造的技術(shù)體系,包括壓裂選層技術(shù)、射孔-壓裂-測(cè)試一體化管柱技術(shù)和壓裂測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)施工工藝技術(shù)。文中重點(diǎn)闡述了西湖凹陷低孔低滲儲(chǔ)層壓裂改造技術(shù)體系的主要內(nèi)容,總結(jié)了該地區(qū)低孔低滲儲(chǔ)層壓裂改造實(shí)踐歷程,指出了目前壓裂作業(yè)中急迫解決的技術(shù)難題,對(duì)于后續(xù)的低孔低滲儲(chǔ)層壓裂改造具有一定的借鑒意義。

通過(guò)對(duì)地震、鉆井、測(cè)井和露頭資料的綜合分析,結(jié)合井間對(duì)比及井-震對(duì)比,在紅車(chē)斷裂帶白堊系識(shí)別出4個(gè)三級(jí)層序和8個(gè)體系域,首次建立了研究區(qū)內(nèi)白堊系層序地層對(duì)比格架。為在紅車(chē)斷裂帶地區(qū),尋找以巖性圈閉為主的非構(gòu)造油氣藏將起到重要的作用。

壓裂改造是低滲透和薄層油藏儲(chǔ)層改造的最主要工藝技術(shù)。本文針對(duì)該類(lèi)儲(chǔ)層孔滲性低、層多、層薄、敏感性強(qiáng)的地質(zhì)特點(diǎn),對(duì)配套的壓裂工藝進(jìn)行大量的室內(nèi)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、優(yōu)化了低傷害、低摩阻、低殘?jiān)鼔毫岩?篩選出與地層裂縫相適應(yīng)的支撐劑,摸索出了一整套適合目的油藏的壓裂工藝,從壓前裂縫模擬到壓裂中多種工藝技術(shù)的應(yīng)用直至壓后返排技術(shù)都進(jìn)行了優(yōu)化,同時(shí)在實(shí)施過(guò)程中采用了全方位的監(jiān)督和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析診斷和后評(píng)估,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后取得明顯效果,較好地解決了低滲透、薄層油藏的壓裂要求,使該類(lèi)油藏的采油速度得到大幅提高。

梨樹(shù)凹鼻狀構(gòu)造位于泌陽(yáng)凹陷南部陡坡帶東段,部分儲(chǔ)層受沉積和近物源影響,巖心觀察發(fā)現(xiàn),微裂縫多發(fā)育在含礫砂巖、透鏡體和小型揉皺構(gòu)造中,表明該區(qū)塊儲(chǔ)層為雙重介質(zhì)低滲透儲(chǔ)層。針對(duì)這種情況,開(kāi)展了凈壓力控制、高粘壓裂液體系和多級(jí)段塞降濾為主的壓裂改造優(yōu)化技術(shù)研究。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用該技術(shù)效果顯著,這為該區(qū)塊的儲(chǔ)量升級(jí)和含油連片提供了技術(shù)支撐。

白堊系巴什基奇克組是庫(kù)車(chē)坳陷的主力儲(chǔ)層，在大量露頭剖面實(shí)測(cè)，砂體追蹤與解剖以及密集取樣分析的基礎(chǔ)上，建立了巴什基奇克組砂體骨架原型模型，運(yùn)用層次分析法研究了儲(chǔ)層建筑結(jié)構(gòu)以及隔夾層特征，并分層次對(duì)砂體的物性分布規(guī)律進(jìn)行了總結(jié)。

三臺(tái)地區(qū)北山珍珠巖產(chǎn)于營(yíng)城組一段,出露面積約0.62km2,厚度超過(guò)30m。野外掌子面可見(jiàn)珍珠巖與膨潤(rùn)土、隱爆角礫巖、流紋巖共生。研究區(qū)珍珠巖可分為枕狀球狀珍珠巖、具流紋構(gòu)造(塊狀)珍珠巖、角礫狀珍珠巖、珍珠質(zhì)集塊巖。珍珠巖中含角閃石和輝石斑晶,基質(zhì)脫?；黠@,出現(xiàn)球粒結(jié)構(gòu)和微晶(骸晶)結(jié)構(gòu)。珍珠巖與其他巖石的序列關(guān)系為珍珠巖—膨潤(rùn)土—隱爆角礫巖—流紋巖。巖相序列關(guān)系為侵出相—火山通道相—噴溢相。研究區(qū)珍珠巖是水下快速冷卻形成的,其形成可以分為3個(gè)階段。第一階段(塌陷火山湖—爆發(fā)階段),早白堊世在三臺(tái)地區(qū)形成了陸相塌陷火山湖,并發(fā)生火山爆發(fā),形成凝灰?guī)r(水平層理發(fā)育)。第二階段進(jìn)一步分為3個(gè)亞階段:水下侵出亞階段,在斷陷湖盆中發(fā)生火山噴發(fā),由于盆地內(nèi)水體的驟冷作用,形成大量的珍珠巖(火山玻璃質(zhì)熔巖)和部分流紋質(zhì)熔巖;隱爆亞階段,形成流紋質(zhì)隱爆角礫巖;噴溢亞階段,形成流紋巖。第三階段(部分膨潤(rùn)土化階段),在火山噴發(fā)間歇期由于大氣降水補(bǔ)給的地下水,在堿性條件下對(duì)珍珠巖進(jìn)行水化,但珍珠巖層處于相對(duì)封閉條件,沒(méi)有充分的水介質(zhì)活動(dòng),珍珠巖部分(表層、裂縫處)轉(zhuǎn)化為膨潤(rùn)土。

今年初,四川石油管理局引進(jìn)法國(guó)schlumbergcr公司先進(jìn)的射孔技術(shù)和加拿大nowsco公司先進(jìn)的加砂壓裂技術(shù),從1月29日至2月6日,先后對(duì)川中八角場(chǎng)構(gòu)造角52井香四層,營(yíng)山構(gòu)造21井香二層,南充構(gòu)造西28井、西29井大安寨層進(jìn)行了射孔。射孔后均見(jiàn)到了一定效果,西29井產(chǎn)氣1.7萬(wàn)m~3/d、油1.2t/d,角52井產(chǎn)氣1.1萬(wàn)m~3/d。2月1日,與nowsco公司的兩名專(zhuān)家合作,對(duì)角52井香四層進(jìn)行加砂壓裂,擠入地層總液量193.5m~2,石英砂25.25m~3,陶粒1.35m~3,泵壓55.5～54.6～55.1mpa,排量36.67～30～31.31l/s,砂濃度537.7～222～344kg/m~3,經(jīng)半個(gè)月排液,測(cè)試日產(chǎn)氣量2.7萬(wàn)m~3,為壓裂前的2.5倍。

隨著勘探工作的深入,大慶探區(qū)進(jìn)入低滲透薄互層巖性油氣藏和致密氣層勘探,壓裂增產(chǎn)技術(shù)已成為增產(chǎn)上儲(chǔ)的常規(guī)技術(shù),壓裂工作量逐年增多。壓裂井占試油井?dāng)?shù)的60％-80％,壓后工業(yè)油氣流井占年工業(yè)油氣流井的60％-80％。勘探部門(mén)以勘探目標(biāo)需求為攻關(guān)目標(biāo),以?xún)?chǔ)層增產(chǎn)機(jī)理、壓裂產(chǎn)能預(yù)測(cè)、壓裂液、支撐劑及施工工藝技術(shù)作為系統(tǒng)工程進(jìn)行攻關(guān),逐步配套完善并發(fā)展了低孔低滲油氣層壓裂改造工藝技術(shù)。大慶探區(qū)在勘探區(qū)塊進(jìn)行推廣應(yīng)用,見(jiàn)到顯著效果。

松遼盆地紅崗油田白堊系青山口組發(fā)育含片鈉鋁石砂巖。通過(guò)偏光顯微鏡、掃描電鏡、陰極發(fā)光儀、x射線衍射等多種技術(shù)手段,對(duì)含片鈉鋁石砂巖的碎屑成分、膠結(jié)物類(lèi)型及自生礦物共生序列等特征進(jìn)行了研究。該區(qū)含片鈉鋁石砂巖為巖屑長(zhǎng)石砂巖及長(zhǎng)石巖屑砂巖,膠結(jié)物有次生加大長(zhǎng)石、次生加大石英、自生石英微晶、黏土礦物、片鈉鋁石、方解石、鐵方解石及鐵白云石。方解石的形成分為兩期,第1期方解石為原始生物碎屑顆粒溶蝕溶解的產(chǎn)物,第2期方解石可能與co2充注后鈣長(zhǎng)石及早期碳酸鹽礦物的溶蝕溶解有關(guān)。含片鈉鋁石砂巖的自生礦物共生序列為:次生加大長(zhǎng)石、早期次生加大石英—自生石英微晶—早期高嶺石、第1期方解石、片鈉鋁石—晚期次生加大石英—晚期高嶺石、第2期方解石、鐵方解石、鐵白云石。其中co2注入后的礦物共生組合為:片鈉鋁石—晚期次生加大石英—晚期高嶺石、第2期方解石、鐵方解石、鐵白云石。

以煤田鉆孔資料\"二次開(kāi)發(fā)\"作為鈾礦勘查新思路,擇優(yōu)選取三道明水盆地收集的煤田放射性異常孔進(jìn)行原位鉆孔驗(yàn)證,通過(guò)驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比分析,認(rèn)為三道明水盆地鈾礦化可能為層間氧化帶和潛水氧化帶復(fù)合型鈾礦化。結(jié)合該盆地的成礦地質(zhì)條件,初步建立了該盆地砂巖型鈾礦的成礦模式,根據(jù)該模式又探討了兩個(gè)靶區(qū)的找礦方向,為在該盆地繼續(xù)開(kāi)展砂巖型鈾礦找礦工作提供了新思路。

以煤田鉆孔資料“二次開(kāi)發(fā)”作為鈾礦勘查新思路,擇優(yōu)選取三道明水盆地收集的煤田放射性異常孔進(jìn)行原位鉆孔驗(yàn)證,通過(guò)驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比分析,認(rèn)為三道明水盆地鈾礦化可能為層間氧化帶和潛水氧化帶復(fù)合型鈾礦化。結(jié)合該盆地的成礦地質(zhì)條件,初步建立了該盆地砂巖型鈾礦的成礦模式,根據(jù)該模式又探討了兩個(gè)靶區(qū)的找礦方向,為在該盆地繼續(xù)開(kāi)展砂巖型鈾礦找礦工作提供了新思路。

松遼盆地白堊系砂巖以長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為特征。砂巖中發(fā)育長(zhǎng)石碎屑、巖屑等不穩(wěn)定組分,而且隨著埋藏深度加深(成巖作用加強(qiáng))鉀長(zhǎng)石逐漸減少并最終在2700m以下消失。斜長(zhǎng)石碎屑中鈉長(zhǎng)石組分逐漸增多,鈣長(zhǎng)石組分逐漸減少,最終形成純鈉端元的鈉長(zhǎng)石。在成巖過(guò)程中長(zhǎng)石碎屑的鈉長(zhǎng)石化主要有3種方式:①由離子交代作用導(dǎo)致長(zhǎng)石碎屑的鈉長(zhǎng)石化;②長(zhǎng)石碎屑邊緣鈉長(zhǎng)石次生生長(zhǎng);③與長(zhǎng)石碎屑溶解伴生的新生鈉長(zhǎng)石作用。結(jié)合熱動(dòng)力學(xué)平衡原理分析,斜長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化基本不受成巖溫度和壓力的制約,而鉀長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化需要較高的成巖溫度和壓力作用才能進(jìn)行。因此,斜長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化可見(jiàn)于成巖早期,而鉀長(zhǎng)石的鈉長(zhǎng)石化只發(fā)生于成巖晚期。

桐西地區(qū)儲(chǔ)層屬于中孔低滲儲(chǔ)層,前期壓裂所用壓裂液的殘?jiān)枯^高,破膠液與原油存在乳化現(xiàn)象,對(duì)儲(chǔ)層造成二次傷害大。巖石力學(xué)和支撐劑嵌入試驗(yàn)表明,桐西地區(qū)總體巖石塑性較強(qiáng),支撐劑嵌入嚴(yán)重,導(dǎo)致裂縫導(dǎo)流能力損失大。為了進(jìn)一步提高該地區(qū)的壓裂改造增油效果,采用了清潔壓裂液壓裂工藝技術(shù),該壓裂液體系返排率高、殘?jiān)可?、防膨效果?有利于減少裂縫導(dǎo)流能力損失。2006年該技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用9口井,全部自噴投產(chǎn),取得了顯著的增油效果,為桐西地區(qū)今后壓裂改造提供了技術(shù)支撐。

針對(duì)長(zhǎng)6油層低壓低滲及低產(chǎn)的特點(diǎn),探討了其壓裂技術(shù)改造的地質(zhì)特征及改造難點(diǎn);提出了長(zhǎng)6油層壓裂改造的原則及總體思路和改造方案。實(shí)際應(yīng)用表明,該方案不僅可提高單井產(chǎn)能,且能保持較高的地層壓力,延長(zhǎng)措施效果的有效期。

馬尼特坳陷是二連盆地五大坳陷之一,近年來(lái)成為尋找砂巖型鈾礦重點(diǎn)工作區(qū).為了快速有效地在該區(qū)尋找和控制砂巖型鈾礦體,利用地質(zhì)、物探和樣品數(shù)據(jù)等手段在工作中對(duì)其進(jìn)行了分析和研究.在馬尼特坳陷已知工作區(qū)的鈾礦化特征基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)成礦砂體分布研究來(lái)定位鉆探評(píng)價(jià)區(qū)的范圍,利用目的層底板和巖芯編錄來(lái)分析砂體的還原能力和水動(dòng)力變異部位,利用測(cè)井曲線和樣品分析數(shù)據(jù)等確定砂體的含鈾性和礦化部位.利用以上方法對(duì)鈾礦(化)體的富集規(guī)律進(jìn)行了探討和分析,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位鈾礦(化)體的目的,也為進(jìn)一步鈾礦找礦工作提供參考.

坪北區(qū)塊屬于低壓、低滲透油藏，為提高壓裂開(kāi)發(fā)效果，于1998～2000年進(jìn)行了壓裂整體改造研究工作。通過(guò)地應(yīng)力方向測(cè)試、地應(yīng)力剖面測(cè)試等措施，取得地層巖石力學(xué)性質(zhì)參數(shù)，以油藏研究為基礎(chǔ)，以數(shù)字模擬為手段，采用三維壓裂設(shè)計(jì)軟件，優(yōu)化施工設(shè)計(jì)，確定了“小排量、高砂比、深穿透”的壓裂施工方案。經(jīng)過(guò)三年的實(shí)踐證明，裂縫與井網(wǎng)匹配合理，開(kāi)發(fā)效果良好。

通過(guò)對(duì)風(fēng)火山盆地白堊系砂巖薄片的粒度統(tǒng)計(jì)分析,劃分出3種概率累計(jì)曲線,代表3種沉積相,分別為三角洲、河流和湖泊;并對(duì)研究區(qū)的沉積環(huán)境進(jìn)行了劃分,確定了該區(qū)為一套陸相沉積環(huán)境。這對(duì)于研究風(fēng)火山盆地有重要的地質(zhì)意義。而且對(duì)于該區(qū)找礦有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

遼西義縣盆地是中生代阜新—義縣斷陷盆地中大凌河以南的次級(jí)凹陷區(qū),盆地內(nèi)近東西走向的馬神廟—刀把地—三百壟—金剛山一帶為義縣組標(biāo)準(zhǔn)地層剖面出露地。作為義縣階標(biāo)準(zhǔn)地層剖面的義縣盆地英窩山磚城子層為一套早白堊世義縣組的湖相沉積組合。野外詳細(xì)沉積巖和地層學(xué)研究將磚城子層進(jìn)一步劃分出三個(gè)沉積亞單元。英窩山磚城子層下部為一套膨潤(rùn)土化凝灰質(zhì)粗砂巖、雜色泥礫巖、灰綠色凝灰質(zhì)礫巖、焦土黃色細(xì)礫巖組成的粗粒濁積巖段(t,ta1,ta2)與灰綠色膨潤(rùn)土化凝灰質(zhì)粉砂巖、含炭屑沉凝灰?guī)r、泥巖組成的細(xì)粒濁積巖段(tb1,tb2)沉積巖組合。在濁流沉積與區(qū)域性構(gòu)造運(yùn)動(dòng)綜合影響下,湖盆水體變深,從而遭受至少4期的濁流沉積作用,形成粗—細(xì)濁積巖段(ta3—ta6,tb3—tb6),并在細(xì)粒的濁積巖段(tb)之上形成薄層白云巖沉積層。磚城子層中部為硅化白云巖、含燧石團(tuán)塊白云質(zhì)灰?guī)r、紋層狀白云巖、白云質(zhì)膠結(jié)滑塌沉積灰?guī)r組成的古湖泊相碳酸鹽巖組合。磚城子層上部為凝灰質(zhì)砂屑灰?guī)r、含膨潤(rùn)土泥灰?guī)r、白云巖、膨潤(rùn)土巖、膨潤(rùn)土化凝灰質(zhì)粉砂巖、深灰黑色頁(yè)巖組合,巖石呈現(xiàn)半深湖—深湖相至半深湖—淺湖相的巖石組合特征。磚城子層的沉積巖石組合特征揭示了早白堊世該區(qū)古湖泊邊緣發(fā)育濁流沉積、湖坪化作用、湖泊邊緣斜坡—半深湖相形成白云質(zhì)灰?guī)r、深湖相沉積紋層狀白云巖—頁(yè)(泥)巖、凝灰質(zhì)碎屑以及大量陸源碎屑充填湖泊的地質(zhì)演化過(guò)程。

海拉爾油田貝中、烏東區(qū)塊南屯組儲(chǔ)層主要以0.5~2.0m的薄差層為主,采用大段合層壓裂導(dǎo)致部分層段壓不開(kāi)、壓裂效果差。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析不同巖性巖石力學(xué)參數(shù)特征,應(yīng)用復(fù)雜巖性?xún)?chǔ)層地應(yīng)力解釋系統(tǒng),提高不同層段不同巖性地應(yīng)力解釋精度,確定了薄差儲(chǔ)層改造合理的細(xì)分層標(biāo)準(zhǔn);采用不動(dòng)管柱多層細(xì)分壓裂技術(shù),提高了薄差儲(chǔ)層的有效改造程度,增油增注效果明顯。