畢業(yè)論文---致密油氣藏開采技術

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設計）</b></p><p>　　題目名稱： 致 密 油 氣 藏 開 采 技 術 </p><p>　　題目類型： 畢 業(yè) 設 計 </p><p>　　學生姓名：

2、 </p><p>　　院（系）： 石油工程學院 </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　指導老師： &

3、lt;/p><p>　　輔導老師： </p><p>　　時 間: 2011年3月27日至2011年6月10日 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　長江大學畢業(yè)設計(論文)任務書I</p

4、><p>　　畢業(yè)設計(論文)開題報告III</p><p>　　長江大學畢業(yè)設計(論文)評閱教師評語XIII</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯記錄及成績評定XIV</p><p><b>　　[摘要]1</b></p><p>　　[Abstract]2</p>&l

5、t;p><b>　　1緒論3</b></p><p>　　1.1國內外致密油氣藏開采技術的研究現狀4</p><p>　　1.1.1 致密油和致密氣的概念4</p><p>　　1.1.2 國外致密油氣藏勘探開發(fā)現狀4</p><p>　　1.1.3國內外致密油氣藏開采技術研究現狀7</p>

6、<p>　　2鉆井和完井技術13</p><p>　　2.1水平井鉆井和完井技術13</p><p>　　2.1.1水平井鉆井和完井技術的出現13</p><p>　　2.1.2水平井技術在德克薩斯NH薄層致密砂巖油藏的應用13</p><p>　　2.1.3水平井鉆井和完井技術在Bakken油田的應用16</p&

7、gt;<p>　　2.2多分支井技術17</p><p>　　2.2.1多分支井技術簡介17</p><p>　　2.2.2多分支井的優(yōu)越性17</p><p>　　2.2.3多分支井的鉆井完井技術18</p><p>　　2.2.4多分支井技術在致密砂巖油藏的運用18</p><p>　　3重

8、復壓裂技術19</p><p>　　3.1重復壓裂技術的定義19</p><p>　　3.2重復壓裂技術應用實例20</p><p>　　3.2.1重復壓裂技術在美國巴肯油田的應用20</p><p>　　3.2.2重復壓裂效果24</p><p>　　4體積壓裂技術26</p><p&

9、gt;　　4.1體積壓裂的定義和原理26</p><p>　　4.2體積壓裂技術在超低滲、致密油藏中的應用26</p><p>　　5通道壓裂技術28</p><p>　　5.1通道壓裂技術簡介28</p><p>　　5.2通道壓裂技術在Eagle Ford油田的應用28</p><p>　　6壓裂技術和鉆

10、井完井技術的綜合應用30</p><p>　　6.1壓裂技術和鉆井完井技術綜合的原因30</p><p>　　6.2水平井分段壓裂完井技術30</p><p>　　6.2.1水平井分段壓裂完井技術在Eagle Ford油田的應用30</p><p>　　6.3水平井多級壓裂完井技術36</p><p>　　6

11、.3.1Bakken油田水平井多級壓裂完井技術的應用37</p><p>　　6.3.2水平井多級壓裂效果38</p><p>　　7CO驅油技術在致密油藏的應用40</p><p>　　7.1二氧化碳驅油技術40</p><p>　　7.2二氧化碳驅油在Bakken油田的評估實驗41</p><p>　　7

12、.2.1二氧化碳驅油不同情況的研究41</p><p><b>　　8結論與認識49</b></p><p><b>　　參考文獻50</b></p><p><b>　　致 謝53</b></p><p>　　長江大學畢業(yè)設計(論文)任務書</p>&

13、lt;p>　　學院（系） 石油工程學院 專業(yè) 石油工程 班級 油工 </p><p>　　學生姓名 指導教師/職稱 </p><p>　　畢業(yè)論文(設計)題目：</p><p><b>　　致密油氣藏開采技術</b></p><p>　　2、畢業(yè)論文(設

14、計)起止時間： </p><p>　　2010 年 4 月1日～2010 年 6 月5 日</p><p>　　3．畢業(yè)論文(設計)所需資料及原始數據（指導教師選定部分）</p><p>　　1）低滲透油藏開發(fā)新技術，中國石化出版社；</p><p>　　2）鄂爾多斯盆地低滲透油氣田開發(fā)技術，石油工業(yè)出版社；</p><

15、p>　　3）常規(guī)與非常規(guī)油氣聚集類型、特征、機理及展望，石油學報，V33(20)。</p><p>　　4．畢業(yè)論文(設計)應完成的主要內容</p><p>　　1）國內外致密油氣藏開采現狀調研；</p><p>　　2）總結國內外油田致密油氣藏特點及開發(fā)思路，重點調研威利斯頓盆地Bakken、德克薩斯南部Eagle Ford致密油的勘探開發(fā)技術；</p

16、><p>　　3）提出開采我國致密油的建議。</p><p>　　5．畢業(yè)論文(設計)的目標及具體要求</p><p>　　1）了解致密油巖油氣藏的基本特征，國內外致密油巖開發(fā)前景；</p><p>　　2）通過調研威利斯頓盆地Bakken、德克薩斯南部Eagle Ford等致密油的勘探開發(fā)技術，總結國外開采致密油的一般技術；</p>

17、<p>　　3）通過調研，了解我國致密油的分布狀況，油藏特征；</p><p>　　4）根據國外的開采經驗，提出我國開采致密油的建議。</p><p>　　6、完成畢業(yè)論文(設計)所需的條件及上機時數要求</p><p>　　查閱文獻資料、上機40學時。</p><p>　　任務書批準日期 2012 年 03 月 27 日 教

18、研室(系)主任(簽字) </p><p>　　任務書下達日期 2012 年 月 日 指導教師(簽字) </p><p>　　完成任務日期 2012 年 06 月 10 日 學生（簽名） </p><p>　　畢業(yè)設計(論文)開題報告</p><p>　　題目

19、名稱 致密油氣藏開采技術 </p><p>　　院（系） 石油工程學院 </p><p>　　學生姓名

20、 </p><p>　　指導老師 </p><p>　　開題報告日期 2011-4-15 </p><p><b>　　致密油氣藏開采技術<

21、;/b></p><p><b>　　1題目來源</b></p><p><b>　　文獻綜述</b></p><p><b>　　2研究目的和意義</b></p><p>　　目的:通過對國內外致密油氣藏開發(fā)技術的調研，了解國內外致密油氣藏的有效的開發(fā)技術和開發(fā)現狀，并

22、對未來致密油氣層開采前景進行展望。</p><p>　　意義：世界上低滲透油田資源十分豐富，分布廣泛，各產油國基本上都有該類油田美國中部、南部、北部和東部，前蘇聯的克拉斯諾達爾、烏拉爾-伏加爾、西西伯利亞油區(qū)和加拿大西部的阿爾伯達省都有廣泛的分布。我國低滲透油田廣泛分布于全國各個油區(qū)。截止2000年底，我國已探明低滲透油田地質儲量52.14×10t，占全部探明地質儲量的26.1%。隨著開采時間的延長，小

23、而復雜的低滲透油田的比例越來越大。所以致密油氣藏是21世紀最有希望而又最現實的重要油氣勘探領域。</p><p>　　因此，致密油氣藏開發(fā)技術的研究對我國以后勘探開發(fā)致密油氣藏具有重要的理論和現實意義。</p><p>　　通過對國內外致密油氣藏開采技術的總結，為我國今后致密油藏的開采提供開采方法和理論依據，給我國相對匱乏的能源領域帶來曙光。</p><p>　　3

24、 閱讀的主要參考文獻及資料名稱</p><p>　　[1] 吳雪瑛，張劍峰，王育忠．用水平井水驅開發(fā)得克薩斯N H薄層致密砂巖油藏[J].油氣采收率技術 1999,6（3）：78-81</p><p>　　［2］王海慶，王勤.體積壓裂在超低滲油藏的開發(fā)應用[J].中國石油與化工標準與質量，2012,（2）：143-143</p><p>　　[3]竇宏恩，馬世英.巴

25、肯致密油藏開發(fā)對我國開發(fā)超低滲透油藏的啟示[J].石油鉆采工藝,2012,34(2):120-124</p><p>　　[4]林森虎，鄒才能，袁選俊，楊智.美國致密油開發(fā)現狀及啟示[J].巖性油氣藏，2011，23（4）：25-30</p><p>　　[5]鄒才能，楊智，陶士振，李偉，吳松濤，侯連華，朱如凱，袁選俊，王嵐，高曉輝，賈進華，郭秋麟，白斌.納米油氣與源儲共生型油氣聚集[J]

26、.石油勘探與開發(fā)，2012，39（1） ：13-26</p><p>　　[6]陳會年，張衛(wèi)東，謝麟元，郭敏.世界非常規(guī)天然氣的儲量及開采現狀[J].斷塊油氣田,2010,17(4):439-442</p><p>　　[7]周建.水力壓裂新概念———通道壓裂[J].石油鉆探技術，2011，39（6）：115-115</p><p>　　[8]李玉喜，張金川.我國非

27、常規(guī)油氣資源類型和潛力[J]. 國際石油經濟,2011,(3):61-67</p><p>　　[9]鄒才能,朱如凱,吳松濤,楊智,陶士振,袁選俊,侯連華,楊華,徐春春,李登華,白斌,王嵐. 常規(guī)與非常規(guī)油氣聚集類型、特征、機理及展望———以中國致密油和致密氣為例[J].石由學報，2011，33（2）：173-187</p><p>　　[10]姜瑞忠，王平，衛(wèi)喜輝，徐建春，梁宇.國外致

28、密氣藏鉆完井技術現狀與啟示[J].特種油氣藏，2012，19（2）：6-11</p><p>　　[11]雷群，王紅巖，趙群，劉德勛.國內外非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)現狀及建議[J].天然氣工業(yè),2008,28(12):7-10</p><p>　　[12]陳 作,薛承瑾,蔣廷學,秦鈺銘.頁巖氣井體積壓裂技術在我國的應用建議[J].天然氣工業(yè),2010,30(10):30-32 </p&

29、gt;<p>　　[13]顏磊，劉立宏，李永明，張沖.水平井重復壓裂技術在美國巴肯油田的成功應用[J].國外油田工程，2010，26（12）21-25</p><p>　　[14]鄧燕,趙金洲,郭建春.重復壓裂工藝技術研究及應用[J].天然氣工業(yè)，2005,25（6）:67-69</p><p>　　[15]李陽,姚飛,翁定為,尹喜永,于永波.重復壓裂技術的發(fā)展及展望[J].

30、石油天然氣學報,2005,27(5):789-791</p><p>　　[16]柳春紅. 重復壓裂技術發(fā)展現狀分析[D].保存地點：西南石油大學，2009</p><p>　　[17]葉芳春，李紅.重復壓裂技術綜述[J].鉆采工藝，1997，20（6）：27-33</p><p>　　[18]李勇明，郭建春，趙金洲.超深特低滲儲層壓裂改造技術關鍵與對策研究[J].

31、鉆采工藝，2007,30(2):56-58</p><p>　　[19]姜瑞忠，蔣廷學，汪永利.水力壓裂技術的近期發(fā)展及展望[J].石油鉆采工藝,2004,26(4):52-56 </p><p>　　[20]陳作,王振鐸,曾華國.水平井分段壓裂工藝技術現狀及展望[J].天然氣工業(yè),2007,27(9):78-80 </p><p>　　[21]趙杰,羅森曼,張

32、斌.頁巖氣水平井完井壓裂技術綜述[J].天然氣與石油，2012，30（1）：48-51</p><p>　　[22]李鷺光.四川盆地低滲透氣藏開發(fā)技術研究[D].保存地點：西南石油大學，2004</p><p>　　[23]熊友明，劉理明，張林，陳陽，王彬，熊泳杰.我國水平井完井技術現狀與發(fā)展建議[J].石油鉆探技術,2012,40(1):1-6</p><p>　

33、　[24]陳作，田助紅，曾斌.超深、致密砂巖氣藏壓裂優(yōu)化技術[J].天然氣工業(yè)，2011，21（6）：63-65</p><p>　　[25]張立平,紀哲峰,付廣群,宋育賢.多分支井的技術展望[J].國外油田工程，2001，17（11）：36-37</p><p>　　[26]張紹槐.多分支井鉆井完井技術新進展[J].石油鉆采工藝,2001,23(2):1-3</p><

34、;p>　　[27]苑珊珊,劉啟國,熊景明.多分支井技術發(fā)展綜述[J].國外油田工程,2010,26(12):42-44</p><p>　　[28]Brent Miller,John Paneitz,Sean Yakely,Kent Evans. Unlocking Tight Oil:Selective Multi-Stage Fracturing in the Bakken Shale.2008,SPE

35、116105:21-24</p><p>　　[29]Shehbaz Shoaib,Montana Tech,B.Todd Hoffman. CO Flooding the Elm Coulee Field.2009,SPE123176:14-16</p><p>　　[30]X.Wang,P.Luo,V.Er,S.Huang. Assenssment of CO Flooding Pot

36、ential for Bakken Formation,Saskatchewan.2010,SPE137728:19-21</p><p>　　[31]J.Mullen,J.C.Lowry,K.C.Nwabuoku. Lessons Learned Developing the Eagle Ford Shale.2010,SPE138446:2-3</p><p>　　[32]E.Mend

37、oza,J.Aular,L.Sousa.Optimizing Horizontal-Well Hydraulic-Fracture Spacing in the Eagle Ford Formation,Texas.2011,SPE143681:14-16</p><p>　　[33]Jianwei Wang,Yang Liu. Well Performance Modeling in Eagle Ford Sh

38、ale Oil Reservoir.2011,SPE144427:14-16</p><p>　　[34]T.Rhein,M.Loayza,B.Kirkham,Petrohawk,D.Oussoltsev,R.Altman,A.Viswanathan. Channel Fracturing in Horizontal Wellbore:the New Edge of Stimulation Techniques

39、in the Eagle Ford Formation.2011,SPE145403</p><p>　　[35]Liang Xu,Qiang Fu. Ensuring Better Well Stimulation in Unconventional Oil and Gas Formations by Optimizing Surfactant Additives.2012,SPE154242,19-23<

40、;/p><p>　　[36]Brian Hamm,McDaniel,Eric Struyk. Quantifying the Results of Horizontal Multistage Development in Tight Oil Reservoirs of Western Canadian Sedimentary Basin:Technical and Economic Case Studies From

41、 a Reservoir Evaluator's Perspective.2011,SPE149000:15-17</p><p>　　4 國內外現狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 </p><p>　　國外低滲透油藏開發(fā)時間較長，從美國1871年發(fā)現著名的勃萊德福油田起，已有100多年的歷史了。國外認為，低滲透油田尤其是高壓低滲透油田初期壓力高、天然能量充足，最好首先采用自然能量開采

42、，盡量延長無水開采期和低含水開采期，一般都先用彈性能量和溶解氣驅能量開采，但油層產能遞減快，一次采收率低，只能達到8%～15%。進入低產期時再轉入注水開發(fā)，采用注水保持能量后，二次采收率可提高到25%～30%。</p><p>　　經過對美國、原蘇聯、加拿大及澳大利亞等20多個低滲透砂巖油田的調研發(fā)現，大部分是優(yōu)先利用天然能量開采，只有極少數油田投產即注水，天然能量以溶解氣驅為主，其次為邊水驅和彈性驅。注氣也成為

43、很多低滲透油田二次和三次開采方法，如西西伯利亞低滲透油田，采用注輕烴餾分段塞、干氣段塞和氣水混合物達到混相驅，驅油效率比水驅提高13%～26%，取得了令人鼓舞的效果。</p><p>　　至2000年底，國內低滲透砂巖儲量為19.336×10t,其中中石油為13.251×10t，占國內的68.5%，可采儲量3.2114×10t，年產油1432×10t，采油速度1.08%，可

44、采儲量采出程度46.45%，年均含水43.8%。中石化儲量為6.0828×10t，占國內的31.5%，可采儲量1.2922×10t，年產油447×10t，采油速度0.73%，可采儲量采出程度57.37%，年均含水65.1%。</p><p>　　國內對致密油氣層的開采主要是注水、壓裂、合理井距的選擇等開采技術，水平井水驅開發(fā)致密砂巖油藏在我國尚處于研究探索階段，在未來有良好的發(fā)展前景

45、。</p><p>　　致密油氣層主要開采的技術有：</p><p>　　水平井鉆井和完井技術；</p><p><b>　　儲層改造技術；</b></p><p><b>　　3）氣驅技術；</b></p><p>　　4）壓裂技術和鉆井完井技術的綜合應用。</p&g

46、t;<p>　　5 主要研究內容、需重點研究的關鍵問題及解決思路</p><p>　　通過分析總結國內致密油氣藏的開采技術、開采特點和地質特點，為我國的致密油氣藏的開采提供理論依據和借鑒。</p><p>　　1）水平井鉆井完井技術</p><p>　　水平井是改善低滲透油田開發(fā)效果的新途徑，國內外的成功實例都證明了這一點。我國水平井技術始于1965年

47、，當時在四川成功完成了磨3井，該井是我國第一口 水平井，也使我國成為世界第三個鉆成水平井的國家。但是這之后，一段時間內水平井技術停滯不前，鮮有發(fā)展。國家“十五”計劃開始以后，隨著石油鉆井技術的不斷進步、成本的逐漸降低以及國際國內原油價格上漲的推動，水平井的發(fā)展重煥生機。目前在我國，不論是砂巖、碳酸鹽巖、火成巖還是變質巖地層，也不管是油田還是氣田，都已經有水平井了。而且，經過幾十年的探索與實踐，目前我國水平井可采用的完井方法與直井一樣有很

48、多種，即常規(guī)油氣藏的水平井完井已經幾乎不存在很大的技術難題了。但是在致密油氣藏水平井開發(fā)上，我國正處于起步階段。我國水平井完井的主要技術難點有：1）水平井如何均衡排液并提高開發(fā)效益；2）低滲透砂巖油氣藏水平井如何進行多段壓裂改造。在致密砂巖油藏,水平生產井達到的產量是令人滿意的。因此，我國需要在這方面加大研究力度，爭取取得更好的結果。</p><p><b>　　儲層改造技術</b><

49、/p><p>　?。?）前置酸加砂壓裂技術</p><p>　　在F油田長6超低滲油藏，針對物性差、孔喉小、泥質含量高的特點,采用</p><p>　　前置酸加砂壓裂技術, 降低壓裂液濾餅傷害, 提高壓裂液破膠程度, 通過改善地層與裂縫以及裂縫內部的連通性, 達到提高單井產量的目的。前期試驗51口井, 與以前的常規(guī)壓裂井對比, 試油產量增加4～5t, 在超低滲透油藏已進

50、行了全面推廣應用, 成為老區(qū)穩(wěn)產和新區(qū)增產的主要技術措施。</p><p>　?。?）多級加砂壓裂技術</p><p>　　針對超低滲透厚油層的改造采用多級加砂壓裂技術, 在保證橫向上深度改造的同時, 實現了縱向上有效支撐、充分動用。在超低滲透油藏產建區(qū)取得了明顯的增產效果。與傳統(tǒng)壓裂工藝對比試驗井平均單井日增產 0.5t/d 以上。</p><p><b&g

51、t;　　（3）陶粒支撐劑</b></p><p>　　長6 油藏井深 2 300 m, 地層閉合壓力達到31 MPa, 相對長 6 以上層位增加了 5～6 M Pa。為了提供更大的導流能力, 延長穩(wěn)產期, 大力應用陶粒壓裂技術。與傳統(tǒng)壓裂工藝相比,試驗井平均單井日增產0.5 t/d 以上, 且產量遞減較緩慢。</p><p><b>　?。?）多級壓裂</b&g

52、t;</p><p>　　多級壓裂（Multi-Stage Fracturing)是利用封堵球或限流技術分隔儲層不同層位進行分段壓裂的技術。多級壓裂能夠針對儲層特點進行有針對性的施工，目標準確，壓裂效果明顯。多級壓裂有2種方式，一是滑套封隔器分段壓裂，二是可鉆式橋塞分段壓裂。</p><p>　　目前美國大部分致密油藏的生產井，大部分都用到了多級壓裂技術進行開采。</p>&

53、lt;p><b>　　（5）重復壓裂</b></p><p>　　重復壓裂是指在同一口井進行兩次或兩次以上的壓裂。這主要是壓裂后隨著生產時間的延長，導致油( 氣) 產能在一段時間后下降， 或者是該井壓裂后經過一段時間， 又發(fā)現了其它層位上有更大的開發(fā)潛力， 于是又對其進行壓裂。</p><p><b>　?。?）體積壓裂</b></p

54、><p>　　體積壓裂技術啟蒙于2002年，國外又稱為SVR，即儲層體積改造技術。在國外，體積壓裂技術包括水平井完井技術、水平井分段壓裂技術。</p><p>　　體積壓裂技術在國外（主要是美國）的頁巖氣開發(fā)上取得的巨大成功，使人們開始將這種技術應用到其他非常規(guī)油氣藏開采。2007年，水平井技術開始成為石油開采的主角，這也直接導致了體積壓裂的廣泛運用。</p><p>

55、<b>　?。?）通道壓裂</b></p><p>　　致密氣藏的滲透率很低，需要進行水力壓裂才能投產，但若要將采收率提高至45％～50％，需要采用一種新技術－－通道壓裂。該技術主要通過改善支撐劑與壓裂液的相關性質、添加相應的添加劑結合施工工藝（如提高支撐劑的強度、降低支撐劑的破碎率、改善壓裂液的攜砂性和交聯劑的破膠性以及相關的施工工藝等），在支撐縫內形成具有無限導流能力的通道，從而最大程度

56、地解決傳統(tǒng)壓裂施工支撐縫由于支撐劑破碎、微粒運移、壓裂液引起傷害、多相流和非達西效應影響等原因引起的導流能力偏低的問題。應用該技術需要選擇合適的完井方式、壓裂液體系和泵注程序，并且需要在壓裂液中加入纖維材料，確保形成“壓裂通道”。通過對比常規(guī)壓裂和通道壓裂的效果發(fā)現，應用通道壓裂技術后油井的產量會增加27.5％，其支撐劑用量也相對較低，壓裂規(guī)模相對優(yōu)化。 </p><p>　　6 完成畢業(yè)設計所必須具備的工作條

57、件及解決的辦法</p><p>　?。?）必須具備的工作條件：所需文獻和所需工具書；</p><p>　?。?）解決方法：所需的資料由自己查閱和調研得到。</p><p>　　7 工作的主要階段、進度與時間安排</p><p>　　表1 工作的主要階段、進度與時間安排</p><p>　　8 指導教師審查意見<

58、/p><p>　　指導教師簽名： 審核日期： 年 月 日</p><p>　　長江大學畢業(yè)論文(設計)指導教師評審意見</p><p>　　長江大學畢業(yè)設計(論文)評閱教師評語</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯記錄及成績評定</p><p><b&g

59、t;　　致密油氣藏開采技術</b></p><p>　　學 生: 汪小龍，石油工程學院</p><p>　　指導老師：廖銳全，石油工程學院</p><p><b>　　[摘要]</b></p><p>　　隨著油田開發(fā)的深入，常規(guī)油氣資源已經滿足不了全球的需求，人們開始把目光聚集在非常規(guī)油氣藏。致密油氣

60、藏是非常規(guī)油氣藏的一個重要部分，雖然開發(fā)難度大，但是分布廣泛，儲量豐富，一旦掌握了致密油氣藏開發(fā)技術，世界石油產量將迎來另一次“飛躍”。美國Bakken油田和Eagle Ford油田致密油氣的成功開采，使人們看到了新的希望，世界各國紛紛開始研究相關技術。我國的致密油氣藏開采正處于初級階段，與世界各國先進技術有一定差距。本文扼要的對目前應用較多致密油氣藏開采方法進行了闡述，并給出了致密油氣藏開采的理論認識，通過對美國Bakken油田和Ea

61、gle Ford油田的開采技術和致密油氣藏開采相關的技術調研，對致密油氣開采方法進行了總結，以期對我國開發(fā)致密油氣藏從理論認識及技術方面都有一定的參考價值。</p><p>　　[關鍵詞]: 致密油藏 ；水平井 ；重復壓裂 ；裸眼多級壓裂 ；Bakken油田</p><p>　　The recovery technology in tight oil-gas reservoirs</

62、p><p>　　Student: Wang Xiaolong ,Petroleum Engineering College</p><p>　　The instructor: Ruiquan Liao, Petroleum Engineering College</p><p>　　[Abstract] </p><p>　　With the d

63、eepening of oil field development, conventional oil-gas resources can’t meet the global demand, people begin to focus their attention on tight reservoirs. Tight reservoir is an important part of the unconventional oil-ga

64、s reservoirs, the resources are widespreading and abundant, though it’s difficult to exploit these resources, once we master the techniques, the oil-gas production in the world will have another “l(fā)eap”. These successful

65、cases in Bakken oil fields and Eagle Ford fields m</p><p>　　[Key words]: Tight oil reservoirs , Horizontal well, Repeated fracturing，Open multilevel fracturing，Bakken play</p><p><b>　　，&l

66、t;/b></p><p><b>　　1緒論</b></p><p>　　隨著全世界對石油及天然氣能源需求量的不斷增大，常規(guī)油常規(guī)藏和天然氣藏的產量和儲采比都顯示出日益降低的趨勢，非常規(guī)油藏及非常規(guī)天然氣資源被認為是最有希望的能源補充，因而致密油氣藏的勘探開發(fā)越來越受到人們的重視。</p><p>　　近幾年來，非常規(guī)連續(xù)型油氣聚集理論

67、的發(fā)展，致密儲層中納米孔喉系統(tǒng)的重大發(fā)現，為非常規(guī)致密灰?guī)r油氣的快速發(fā)展提供了科學依據。為今后非常規(guī)油氣資源的勘探和開發(fā)奠定了十分重要的理論基礎。與此同時，致密砂巖氣在全球范圍內得到了快速發(fā)展。據統(tǒng)計，2009年，全球致密砂巖氣產量已達4320億立方米左右，占全球天然氣年產量的14%，已成為全球天然氣勘探開發(fā)的重要領域之一。其中，美國致密氣產量于2010年達到了1754億立方米，約占其天然氣總產量的30%。</p><

68、;p>　　致密油的表現也十分搶眼。2000年，美國威利斯頓盆地巴肯致密油開發(fā)取得突破后，日產量達到7000噸。8年后，借鑒頁巖氣開發(fā)的思路和技術，巴肯致密油實現規(guī)模開發(fā)，并一舉成為當年全球十大發(fā)現之一，致密油也因此被西方媒體譽為“黑金”。這兩年，由于油價較高、氣價較低，北美地區(qū)小公司對致密油的熱情甚至超過了頁巖氣，是繼頁巖氣突破后的又一熱點區(qū)域。</p><p>　　我國在上世紀70年代就加入了世界勘探致密

69、油氣的行列，并在這個領域不斷取得進展。目前，已形成了鄂爾多斯盆地蘇里格、四川盆地川中須家河組兩個致密砂巖大氣區(qū)，其中蘇里格2010年產量超過了100億立方米。致密油也在鄂爾多斯盆地華慶地區(qū)延長組、四川盆地侏羅系等獲得工業(yè)性發(fā)現。</p><p>　　研究表明，中國非常規(guī)油氣資源豐富，發(fā)展?jié)摿Υ?，其中致密氣可采資源量為8.8×10～12.1×10m，致密油可采儲量為13×10～14&#

70、215;10t。目前已形成了全數字地震勘探技術、低滲低阻氣層識別 技術等一系列 關鍵技術，且應用效果顯著。致密氣和致密油是中國目前最為現實的待開發(fā)非常規(guī)油氣資源，在未來的10～20年，非常規(guī)油氣產量將顯著增長，在彌補常規(guī)油氣產量短缺中日益扮演重要的角色。</p><p>　　本文主要就致密油氣藏開采技術進行了研究，總結國內外主要的開采技術和方法，對今后我國的致密油氣藏開采提供借鑒。</p><

71、p>　　1.1 國內外致密油氣藏開采技術的研究現狀</p><p>　　1.1.1 致密油和致密氣的概念</p><p><b>　　一、致密油</b></p><p>　　致密油主要是指與生油巖層系互層共生或緊鄰的致密砂巖、致密碳酸鹽巖儲集層中聚集的石油資源。雖然儲集層物性較差，但源儲一體或緊鄰，含油條件</p><

72、p>　　好，儲量大，是繼頁巖氣之后的又一勘探熱點領域。</p><p><b>　　二、致密氣</b></p><p>　　致密氣賦存于低孔（孔隙度小于 10%）低滲（滲透率小于 0.1×10μ）儲集層中，含氣飽和度低（小于60%），一般要經過特殊作業(yè)才有開采價值。</p><p>　　1.1.2 國外致密油氣藏勘探開發(fā)現狀&l

73、t;/p><p>　　目前，美國是致密油資源開發(fā)最多的地區(qū)之一，俄羅斯、加拿大、中國等也有成功開發(fā)的范例。致密油的典型代表是北美威林斯頓盆地的Bakken地層，2006年USGS（美國地質調查局）預測其石油地質儲量達590×10t，僅美國北達科他州和蒙大拿州的Bakken致密油聚集就擁有技術可采儲量（4.2～6.1）×10t。 新增致密油產區(qū)除美國西北部威利斯頓盆地的巴肯組地層外，還包括得克薩斯州

74、南部的伊格爾福特等區(qū)帶。僅3年前，伊格爾福特頁巖區(qū)的產量還小到可以忽略不計，但2011年上半年以來，該區(qū)總產量已達1210萬桶，超過了2010年全年產量之和。該地區(qū)上半年天然氣產量286×10m，也超過了2010年全年的產量。</p><p>　　除上述致密油區(qū)帶外，在落基山脈周邊的 Nio-brara頁巖、Mowry頁巖和 Heath頁巖也發(fā)現了致密油。其中在美國粉河盆地 Niobrara 組致密油層

75、完鉆的一口井，初期產油150t/d、氣5.2×10m/d，USGS預測該組致密油的技術可采資源量為3067×10t、氣為64×10m、凝析油177×10t。</p><p>　　由于致密油資源潛力超出預期，開采技術也取得突破并得到規(guī)模應用，因此美國致密油工業(yè)得到迅速發(fā)展，具有良好的經濟前景（圖1）。</p><p>　　圖1 美國致密油盆地分布與部

76、分盆地資源量統(tǒng)計</p><p>　　致密砂巖氣開發(fā)主要集中在美國和加拿大。60年代和70年代初期，西方世界正處于能源危機之中，油氣價格(特別是石油價格)上漲，在客觀上刺激了天然氣工業(yè)的發(fā)展。美國的天然氣開采量居高不下，儲采比嚴重失調，供求關系緊張。出于政治、經濟和全球戰(zhàn)略的考慮，美國政府在政策上對低滲透氣藏和致密氣藏的勘探開發(fā)給予了各種優(yōu)惠和大力支持，使低滲透氣藏和致密氣藏的勘探開發(fā)取得了較大的發(fā)展，美國各大石

77、油公司在大陸的113個盆地中，發(fā)現了23個盆地存在低滲氣藏，1975年，低滲氣藏年產天然氣283.2×10m。</p><p>　　目前，致密氣藏已經成為了美國天然氣工業(yè)的重要組成部分。1994年，美國致密砂巖氣的產量只有 705.3×10m，但隨后十幾年里，通過綜合運用水平井鉆井、欠平衡鉆井、完井和氣層保護等技術，到2003年其致密氣產量迅速攀升到了1274×10m，新技術的應用使

78、產氣率得到了大幅度提高。2010年，美國致密氣的產量就已經達到了1754×10m。</p><p>　　加拿大的致密砂巖天然氣主要儲集在阿爾伯達盆地的深盆部分，故又稱為深盆氣。目前，加拿大在阿爾伯達盆地發(fā)現的埃爾姆沃斯、牛奶河和霍得利致密砂氣田，是加拿大排名最大的3個巨型氣田，具有驚人的天然氣地質儲量，探明天然氣儲量高達1.9萬億立方米。進一步的研究發(fā)現，致密氣儲層致密，不受構造高低控制，卻分布在盆地的

79、低洼地帶。因此，加拿大亨特勘探公司的總裁馬斯特斯當時把致密氣稱做“深盆氣”。加拿大的三大氣田是世界上致密砂巖氣田的典型代表。</p><p>　　借鑒北美頁巖氣勘探開發(fā)經驗以及通過廣泛的國際交流與合作，目前我國正在南方多個地區(qū)開展頁巖氣工業(yè)化勘探開發(fā)試驗區(qū)建設，致密油的勘探開發(fā)和相關研究仍處于準備階段。</p><p>　　中國致密油分布范圍比較廣，大致有3種類型：①陸相致密砂巖油藏，如鄂

80、爾多斯盆地延長組油藏；②湖相碳酸鹽巖油藏，如渤海灣盆地岐口凹陷、四川盆地川中地區(qū)大安寨組油藏；③泥灰?guī)r裂縫油藏，如渤海灣盆地濟陽坳陷、酒泉盆地青西凹陷油藏?？碧綄嵺`證實，中國致密油勘探的主要方向為（見圖 2）：鄂爾多斯盆地三疊系長7段（Ty7）致密砂巖、準噶爾盆地二疊系湖相云質巖、松遼盆地白堊系泥巖、渤海灣盆地古近系沙河街組（Es）湖相碳酸鹽巖、四川盆地川中地區(qū)侏羅系大安寨組（Jdn）湖相灰?guī)r、酒泉盆地下白堊統(tǒng)下溝組（Kg）泥灰?guī)r等。&

81、lt;/p><p>　　圖 2 中國主要盆地致密油分布</p><p>　　初步評價結果顯示，中國致密油有利勘探面積為18×10km地質資源量為74×10～80×10t（見表1），可采資源量為13×10～14×10t。</p><p>　　表 1 中國致密油分布及資源量預測</p><p>　　中

82、國致密砂巖氣分布范圍廣，有利區(qū)面積為 32×10km，已成為重要的增儲上產領域。目前已形成鄂爾多斯盆地上古生界與四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組（Tx）2大致密氣現實區(qū)，松遼盆地下白堊統(tǒng)登婁庫組（Kd）、渤海灣盆地古近系沙河街組沙三段和沙四段（E）、吐哈盆地侏羅系、塔里木盆地侏羅系和白堊系、準噶爾盆地南緣侏羅系和二疊系5個致密氣潛力區(qū)。</p><p>　　中國致密砂巖氣勘探開發(fā)的發(fā)展非常快，2011 年蘇里格

83、致密砂巖大氣區(qū)探明儲量達3.0×10m，產量 130×10m以上；四川盆地須家河組致密砂巖大氣區(qū)資源量也超過 5.0×10m；致密氣儲量、產量已占中國天然氣的 1/3，總地質資源量達20×10m以上，展現出很大的勘探潛力。</p><p>　　1.1.3國內外致密油氣藏開采技術研究現狀</p><p>　　長期以來，國內外在儲層特征、儲層預測技術、儲

84、層改造技術、儲層保護技術、CO混相驅技術和水平井鉆井和完井技術等方面對致密油氣藏開發(fā)技術從理論、實驗和應用等方面進行了大量的研究，取得了豐富的研究成果，其中許多成果對致密油氣藏的高效開發(fā)具有指導和借鑒作用。</p><p>　　一、儲層特征和儲層預測研究</p><p>　　迄今為止，國內外利用地震解釋、測井解釋和試井分析等技術對低滲氣藏的儲層特征和儲層預測進行了深入的研究。</p&

85、gt;<p>　　1987年6月，D.J.soeder和P.L.Randolph，利用巖芯對巖石滲透率、孔隙度與孔隙結構間的相互關系進行了實驗研究，研究表明，致密砂巖的孔隙幾何形態(tài)大體分為三種:由顆粒支撐的原生孔隙、由狹窄的粒間縫連接的次生溶蝕孔以及由基質支撐的孔隙。在致密砂巖孔隙喉道狹窄處，由于粘土等礦物的堵塞，巖石滲透率下降。在顆粒支撐原生孔隙類型的致密砂巖中，滲透率范圍大約在0.010～0.1×10um之間

86、。</p><p>　　1990年11月，D.J.Soeder和Prasan Chowdlah，對德克薩斯東部Traviis Peak砂巖地層的孔隙結構特征進行了深入研究，研究結果表明，致密砂巖孔隙的幾何形狀包括顆粒支撐孔隙、縫狀溶蝕孔和基底支撐孔隙三類，標準的致密砂巖由顆粒支撐的孔隙組成，其孔喉被自生的粘土礦物、方解石或其他雜質堵塞，這是導致巖石滲透性能降低的基本原因，少數致密砂巖孔隙結構由超微孔隙組成，基質中

87、含有粘土礦物、碳酸鹽巖和硅質等，其滲透性能也是最差的。</p><p>　　1996年，Kuuskraa V.A.論述了技術進步對更有效地開發(fā)致密砂巖天然氣的重要作用。三維地震技術能揭示致密氣層的復雜地質情況。致密巖層天然氣井完井技術和增產措施水平的提高能減少鉆井和完井損害，改進水力壓裂的設計和施工質量。綜合應用地震和遙感技術可對裂縫性儲層作出準確的預測。</p><p>　　2000年4

88、月，D.L.Fairhurst等人指出，聲波測井和核磁共振技術等新的測井方法可以提高識別可能被忽略產層能力的精度。核磁共振不但可以識別以前忽略的但可以提高產量的可滲透性夾層，還可以提供改善致密砂巖產能和裂縫設計的參數。而聲波測井技術可以幫助確定裂縫方向，提高天然氣的泄流面積，并確定新井的井位。</p><p>　　水平井鉆井和完井技術</p><p>　　水平井是同過擴大泄油面積提高油井產

89、量，提高油田開發(fā)經濟效益的一項開發(fā)技術。水平井鉆井技術可用于多種類型油氣藏的開發(fā)，尤其適用于低滲油氣藏的開發(fā)，目前大部分致密油氣藏開采都是采用水平井技術。采用水平井技術開發(fā)具有特殊的優(yōu)勢:</p><p><b>　　(l)增加泄流長度</b></p><p>　　一般而言，水平井鉆500～1000米的水平段是比較容易的，但要通過壓裂產生如此長的人工裂縫在目前技術和設

90、備條件下幾乎是不可能的。</p><p><b>　　(2)增大傳導率</b></p><p>　　壓裂人工裂縫無論長度多大，油氣的流動阻力都相當大，而油氣在水平井中流動的阻力卻非常小。</p><p>　　(3)有利于改善油氣供給通道</p><p>　　水平井眼易于與儲層天然裂縫溝通，從而增加供給通道，提高單井產量。

91、</p><p>　　(4)有利于提高壓裂效果</p><p>　　在水平井眼中進行壓裂比在直井中進行壓裂更容易產生垂直裂縫，而且裂縫長度更容易控制。</p><p>　　(5)可以減少開發(fā)井數量</p><p>　　在用直井開發(fā)致密油氣藏時，為了使儲量得到充分的動用，必須采用較小井距，導致開發(fā)效益低下。但若采用水平井技術，由于水平段較長，作

92、用面積大，可大幅減少鉆井數量，從而取得較高的經濟和社會效益。</p><p>　　水平井最早出現于美國，但直到八十年代才開始大規(guī)模工業(yè)化推廣應用，到2000年全世界已完鉆水平井23 385口，主要分布于美國、加拿大、前蘇聯等69個國家。</p><p>　　水平井的經濟效益是非常好的。目前水平井鉆井成本已降至直井的1.5～2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍。而水平井的生產產量是直井

93、的4～8倍！</p><p>　　據費舍爾統(tǒng)計，水平井將使占美國石油儲量增加13.7億t，即原油儲量的2%。加拿大國家能委會計算阿爾伯達省和薩斯喀徹省大部分碎屑巖和碳酸巖油田儲量的增加。他們估計平均總開采量可增加1%，表明儲量增加9.8%。</p><p>　　水平井最初主要用于低滲透裂縫性地層橫穿裂縫和氣頂/底水油藏減緩氣水推進。近年來，隨著鉆井技術進步和鉆井成本的不斷降低，它的應用范圍

94、不斷擴大，并出現了一些應用新趨勢。致密油氣藏的開采就是主要應用水平井鉆井技術。</p><p>　　由于在致密油氣藏，儲層的巖性堅硬致密，井壁不易坍塌，所以常采用水平井裸眼完井。隨著水平井完井技術的發(fā)展，產生了一些新的完井技術。例如：多分支井完井技術和側鉆水平井完井技術。這些技術在致密油氣田開采中也有所應用。</p><p><b>　　三、儲層改造技術</b><

95、;/p><p>　　針對致密油氣藏油藏，因其儲層致密、滲透率超低，決定了采用常規(guī)壓裂形成單一裂縫的增產改造措施難以實現其商業(yè)開采價值，所以必須探索研究新型的壓裂改造技術。</p><p><b>　　1、重復壓裂技術</b></p><p>　　20世紀50年代，美國開始采用重復壓裂技術。受當時技術與認識水平的限制，一般認為，重復壓裂是原有水力裂縫

96、的進一步延伸或重新張開已經閉合的水力裂縫，重復壓裂是無效的且開展的并不多。</p><p>　　20世紀80年代，隨著油氣價格的變化和現代水力壓裂技術的發(fā)展。國外(主要是美國)又將重復壓裂作為一項重要的技術研究課題，從重復壓裂機制、油藏數值模擬、壓裂材料、壓裂設計、施工等方面進行研究攻關，取得了一定的成果。</p><p>　　20世紀90年代，首先， 重復壓裂裂縫方位發(fā)生轉向 的認識，重

97、復壓裂重定向取決于許多因素，包括原始偏應力、原生裂縫長度、儲層的滲透率以及產量變化情況，所以實際的裂縫重定向也不一定垂直于原 裂縫生長。其次， 重復壓裂裂縫延伸方式依然取決于儲層應力狀態(tài)．不以人們的主觀意志為轉移而受客觀應力條件控制，因此最先發(fā)展起來的是重復壓裂前儲層就地應力場變化的預測技術。在這時期國外研制出可預測在多井(包括油井和水井)和變產量條件下就地應力場的變化模型。</p><p>　　進人21世紀，

98、轉向重復壓裂技術進一步發(fā)展，有人提出了一種迫使裂縫轉向的新技術，即堵老裂縫壓新裂縫重復壓裂技術。即研究一種高強度的裂縫堵劑封堵原有裂縫，當堵劑泵人井內后有選擇性地進人并封堵原有裂縫，但不能滲人地層孔隙而堵塞巖石孔隙，同時在井筒周圍能夠有效地封堵射孔孔眼；然后采用定向射孔技術重新射孔以保證在不同于原有裂縫的方位(最佳方位是垂直于原有裂縫的方位)重新定向射孔。以保證重復壓裂時使裂縫轉向。也即形成新的裂縫。 </p><

99、p><b>　　2、體積壓裂技術</b></p><p>　　體積壓裂技術啟蒙于2002年，國外又稱為SVR，即儲層體積改造技術。在國外，體積壓裂技術包括水平井完井技術、水平井分段壓裂技術。</p><p>　　體積壓裂技術在國外（主要是美國）的頁巖氣開發(fā)上取得的巨大成功，使人們開始將這種技術應用到其他非常規(guī)油氣藏開采。2007年，水平井技術開始成為石油開采的主

100、角，這也直接導致了體積壓裂的廣泛運用。</p><p><b>　　3、通道壓裂技術</b></p><p>　　致密氣藏的滲透率很低，需要進行水力壓裂才能投產，但若要將采收率提高至45%～50%，需要采用一種新技術－－通道壓裂。該技術主要通過改善支撐劑與壓裂液的相關性質、添加相應的添加劑結合施工工藝（如提高支撐劑的強度、降低支撐劑的破碎率、改善壓裂液的攜砂性和交聯劑

101、的破膠性以及相關的施工工藝等），在支撐縫內形成具有無限導流能力的通道，從而最大程度地解決傳統(tǒng)壓裂施工支撐縫由于支撐劑破碎、微粒運移、壓裂液引起傷害、多相流和非達西效應影響等原因引起的導流能力偏低的問題。應用該技術需要選擇合適的完井方式、壓裂液體系和泵注程序，并且需要在壓裂液中加入纖維材料，確保形成“壓裂通道”。通過對比常規(guī)壓裂和通道壓裂的效果發(fā)現，應用通道壓裂技術后油井的產量會增加27.5%，其支撐劑用量也相對較低，壓裂規(guī)模相對優(yōu)化。

102、 </p><p>　　4、其他壓裂技術 </p><p>　　1）大型壓裂技術 國外主要用該技術提高致密砂巖氣藏的經濟開采價值。 國內也曾在四川的八角場氣田進行過現場試驗,2口井的施工排量達到6.0～7.95 m/ min, 壓裂液量為834～863 m,支撐劑量達到244～351t,支撐半長達到187～347 m,壓后產量平均在20×10m/d以上。

103、 其技術要點主要有:(1)通過小型測試壓裂獲得準確的濾失系數;(2)壓裂液具有很強的耐溫耐剪切性能;(3)縫高控制技術;(4)大排量技術;(5)壓裂液破膠返排技術。 </p><p>　　2） 多級壓裂 多級壓裂（Multi-Stage Fracturing是利用封堵球或限流技術分隔儲層不同層位進行分段壓裂的技術。多級壓裂能夠針對儲層特點進行有針對性的施工，目標準確，壓裂效果明顯。多級壓裂有

104、2種方式，一是滑套封隔器分段壓裂，二是可鉆式橋塞分段壓裂。</p><p>　　目前美國大部分致密油藏的生產井，大部分都用到了多級壓裂技術進行開采。</p><p><b>　　3）清水壓裂</b></p><p>　　清水壓裂(Water Fracturing)是在清水中加入少量的減阻劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑等添加劑作為壓裂液進行的壓裂作業(yè)，又

105、叫做減阻水壓裂（Slickwater Fracture）。清水壓裂早期只使用清水作為壓裂液，產生的裂縫導流能力較差，實驗表明，添加了支撐劑的清水壓裂效果明顯好于不加支撐劑時的效果，支撐劑能夠讓裂縫在壓裂液返回后仍保持開啟狀態(tài)。清水壓裂技術用清水添加微量添加劑作為壓裂液來替代以往使用的凝膠壓裂液，不但能夠減小地層傷害，降低壓裂成本，而且還能獲得比凝膠壓裂更高的產量。清水壓裂成本低，地層傷害小，是目前超低滲、致密油藏和頁巖氣開采中廣泛應用的

106、壓裂技術。</p><p>　　1997年，Mitchell能源公司首次將清水壓裂應用在Barnett頁巖的開發(fā)作業(yè)中，在此之前清水壓裂工藝已成功用于Cotton峽谷致密砂巖的開發(fā)。 </p><p>　　四、水力壓裂技術和鉆井完井技術的綜合應用</p><p>　　由于油藏性質復雜，單一增產技術的運用不一定能達到預期的效果。為了更好的實現增產目標，人們開始將不同

107、的增產技術結合在一起以獲得更好的增產結果。</p><p>　　目前世界上對致密油氣田的開采，大部分采用水平井和多級壓裂結合的方法，并且獲得了良好的增產結果。</p><p><b>　　CO驅油技術</b></p><p>　　目前，世界上大部分油田仍采用注水開發(fā)，這就面臨著需要進一步提高采收率和水資源缺乏的問題。對此，國外近年來大力開展二氧

108、化碳驅油提高采收率技術的研發(fā)和應用。這項技術不僅能滿足油田開發(fā)的需求，還可以解決二氧化碳的封存問題，保護大氣環(huán)境。該技術不僅適用于常規(guī)油藏，尤其對低滲、特低滲透油藏以及致密油藏可以明顯提高原油采收率。</p><p>　　后文將會會仔細介紹一下開采致密油氣藏的各種技術。</p><p><b>　　2 鉆井和完井技術</b></p><p>　

109、　2.1 水平井鉆井和完井技術</p><p>　　2.1.1 水平井鉆井和完井技術的出現</p><p>　　水平井鉆井技術起源于上個世紀的三十年代，發(fā)展于八十年代，特別是在八十年代后期，為了提高單井產量和原有采收率，降低開發(fā)生產成本，水平井技術更加廣泛的用于開發(fā)各種油氣藏，并先后取得了顯著的經濟效果，應用規(guī)模迅速擴大，全球每年鉆各類水平井在2000口以上。</p><

110、;p>　　經過近十多年來的迅速發(fā)展，水平井鉆井和完井工藝技術較為完善，專用工具、儀器完善配套，并將水平井技術作為開發(fā)油藏的常規(guī)技術廣泛推廣應用。水平井在致密油氣藏的地位也越來越重，應用越來越廣泛。</p><p>　　2.1.2 水平井技術在德克薩斯NH薄層致密砂巖油藏的應用 </p><p>　　美國東德克薩斯的NH 薄層單元是經歷了45年注水開發(fā)的致密砂巖油藏。該單元于1943年