巴肯致密油地質特征及開發技術研究

何 接，黃貴花，唐 康

（西安石油大學，陜西西安 710065）

巴肯致密油地質特征及開發技術研究

何 接，黃貴花，唐 康

（西安石油大學，陜西西安 710065）

近年來，致密油已經成為繼頁巖氣之后全球非常規石油勘探的又一新亮點，首先鑒于致密油和頁巖油在概念上比較相近，通過調研國內外大量相關文獻，分析和整理出國內外研究機構對于致密油術語的不同定義，確定出主流概念；其次，以北美致密油開發較為成功的地區－美國致密油主要作業區Bakken（巴肯）為研究對象，對其地質概況，所采取的開發方案以及所取得的開發效果進行分析，以期對我國致密油開發提供借鑒和參考。

Bakken；致密油；地質特征；開發技術

1 致密油的概念

致密油（tight oil）早期在國外用于描述含油的致密砂巖，國內外研究機構對致密油的認識[1]（見表1）。

目前對于致密油的認識，是指以吸附或游離狀態賦存于生油巖，或與生油巖互層、緊鄰的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲層，未經過大規模長距離運移的石油聚集。強調了源儲直接接觸或緊鄰，且將儲集巖限定為砂巖和碳酸鹽巖，不包含頁巖油儲層（見圖1）。

表1 國內外對致密油的定義

圖1 致密油源儲配置關系圖

2 北美地區巴肯致密油地質特征

威利斯頓盆地Bakken組可分為3段。上段為半深海黑色富含有機質的頁巖；中段是一套淺海相灰色貧有機質砂泥巖；下段也為半深海黑色頁巖[2]（見圖2）。

圖2 Bakken組地層剖面圖

Bakken組頁巖的干酪根類型以Ⅰ、Ⅱ型為主，其中上段和下段含有大量Ⅱ型干酪根，以生油為主。Bakken油層厚度較小，但有機碳含量較高。在剖面上，Bakken組上段和下段的TOC含量分別為12.1%和11.5%[3]。在平面上，Bakken組下段的TOC含量平均值為8%，最大可達20%；Bakken組上段和下段累計厚度分別為2 m～8 m和0～15 m，是主要烴源巖發育層段，鏡質體反射率為0.6%～0.9%，生烴強度大，有機質成熟度屬于熱催化生油氣成熟階段，故均為優質有效烴源巖。

Bakken組儲集層為中段的白云質－泥質粉砂巖，其上下段頁巖由于裂縫發育，也可作為儲集空間。在物性特征方面，Bakken組上下段的孔隙度分別為3%～9%和2.5%～5.0%；中段的孔隙度為5%～10%，滲透率范圍為0.01 mD～0.10 mD，Bakken組儲集層的喉道半徑為0.01 μm～0.10 μm。孔隙類型主要有粒間孔、晶間孔、半徑小于0.5 μm的微孔以及局部發育的垂直裂縫和水平裂縫[2]。

圖3 生產水處理流程

3 開發技術分析

3.1 CO2氣水交替驅WAG

致密油藏常見的開發方式是衰竭式開發，但隨著開采的延續，地層壓力快速下降，單井產量遞減快；而水驅只適用于部分油藏，采收率依然較低；氣驅容易造成氣體前緣向前突進。因此采用CO2氣水交替驅可以提高原油采出程度[4，5]。

3.2 納米流體和氣體混相驅NAG

在注入水里面加入比表面積較高的納米顆粒，不會增加流體的密度，反而改變儲層巖石的潤濕性，降低油水的表面張力。當納米顆粒濃度為0.05%，便可以將接觸角降低一半，油滴就會從膜狀形成球狀，更容易被驅替出來[6]。

3.3 表面活性劑驅

使用陰離子表面活性劑中的磺酸鹽型時，乙基數量越多，溶液的穩定性越好。非離子表面活性劑在地層條件下的穩定性不隨烯烴數目的不同而改變。實驗數據顯示，加入表面活性劑的原油采收率在40%以上。

3.4 注水（生產水）吞吐

與前幾種開發方案相比，水驅成本最低，但是某些地區水源短缺，因此可以將生產水作為注入流體。

ANDNIR/HUAFU公司開發了一套水處理裝置，流程（見圖3），生產水依次經過撇油罐，氣浮分離裝置，多重介質過濾裝置，聚合物薄膜便可以達到國際注入水的標準。按照吞吐方式注入地層，流體先充滿高孔裂縫等有利部位，關井憋壓，在毛細管力的作用下，流體將低滲孔道中的原油排到高滲孔道，部分流體留在低滲孔道內，燜井一段時間，油水重新分布，開井降壓，使注入流體和被置換出的原油同時開采出來。對于異常低壓油藏，也可提高地層壓力[7]。

3.5 重復壓裂

致密油藏在開采一段時間之后，地層能量就會降低，投產前形成的人工裂縫會由開啟狀態轉向為閉合狀態，而重復壓裂會形成一個應力區帶，它會使連續裂縫改變方向，從而增加井眼與油藏的有效接觸面積。同時壓裂后也可補充地層能量，有效提高單井產量。

4 目前致密油開發面臨的問題

致密儲層孔隙結構復雜，相滲曲線上存在較寬范圍的“滲透率枷鎖”，同時，儲層不同程度地發育裂縫，提高了游離相油氣運移的輸導能力。此外，由于構造-沉積-成巖“三位一體”式的綜合作用，造成儲層的非均質性嚴重，這些影響了對致密油廣度和深度的研究。

5 結論與認識

近年來我國在常規油氣開采中穩中有升，但面臨產量遞減、品質變差等問題制約，增儲上產形勢嚴峻，因此需要加大對致密油的勘探開發。在儲集層類型、源儲關系、甜點主控因素認識的基礎上，探索形成適合我國致密油藏的開發方案尤為重要。

［1］張威，劉新，張玉瑋.世界致密油及勘探開發現狀［J］.石油科技論壇，2013，32（1）：41－44.

［2］張妮妮，劉洛夫，蘇天喜，等.鄂爾多斯盆地延長組長7段與威利斯頓盆地bakken組致密油形成條件的對比［J］.現代地質，2013，27（5）：1121－1130.

［3］Smith M G，Bustin R M.Production and preservation of organic matter during deposition of the Bakken Formation（Late Devonian and Early Mississippian）［J］.Paleogeography，Paleoclimatology，Paleoecology，1998，（142）：185－200.

［4］Steve H，Luis B，Solange A，et al.From source to trap：A review of the Bakken Petroleum system，upper Devonian Mississip pian，Southeastern Saskatchewan ［J］.Saskatchewan Geological Survey，2007，（1）：1－6.

［5］盧雪梅.美國致密油稱為開發新熱點［N］.中國石化報，2011-12-30.

［6］K.zhang，Y.Li，A.Hong，et al.Nano-fluid Alternating Gas for tight oil exploration［C］.SPE176241，2015：1－17.

［7］Chen yong，oliver wu，jon H xiao，et al.Re-injecting produced water into tight oil reservoir［C］.SPE-162863，2012：1－7.

Tight oil geological characteristics and development technology research in Bakken

HE Jie，HUANG Guihua，TANG Kang
（Xi＇an Shiyou University，Xi＇an Shanxi 710065，China）

Recently,tight oil has been become anther debut in worldwide non-conventional oil exploration after shale gas.Firstly,researching a large number of relevant literatures both at home and abroad,because tight oil and shale oil is similar in concept.Putting forward the concept of the mainstream through analyzing different opinions about the definition of tight oil that some researches institutions at home and abroad held.Secondly,some areas of tight oil development more successful in north America are taken as the research example-Bakken.Analyzing foreign oil reserves,development plan and development effect of tight oil in development is to provide some references about tight oil development and production for our country.

Bakken；tight oil；geological characteristics；development technique

TE122.2

A

1673-5285（2017）08-0082-03

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.08.019

2017－07-10

何接，碩士研究生，郵箱：1256601143@qq.com。