鄂爾多斯盆地頁巖油儲層改造技術研究

劉鵬程 李彥飛

延長油田股份有限公司定邊采油廠開發科 陜西榆林 718699

頁巖油是一種重要的非常規石油資源，我國頁巖油資源比較豐富，開發潛力巨大。鄂爾多斯盆地三疊系延長組油頁巖不僅是延長組的生油巖，而且是延長組頁巖氣的生、儲層位。為解除近井地帶可能的儲層傷害或在儲層中建立高導流能力的通道，可采取酸化、壓裂及其他增產措施來提高油氣水井的能力。

1 頁巖油儲層改造技術

對比分析國內外頁巖油儲層改造技術發現，改造理念基本相同，均為密切割強加砂分段壓裂技術，僅部分技術指標存在差異。國外水平段長、壓裂段數多，目前水平段長2000.00～6000.00m，壓裂段數50～80 段；國內水平段長1000.00～2000.00m，壓裂段數20～30 段。國外射孔簇數多在5～15 簇，國內射孔簇數多在3～6 簇。以下以鄂爾多斯盆地為例，主要介紹國內的儲層改造技術。

1.1 改良壓裂液體系

壓裂液是儲層改造的重要材料，其化學組成不僅影響攜砂能力，還會對儲層造成傷害，影響裂縫延伸距離和范圍、縫網的復雜程度，從而影響儲層的改造效果。

1.2 重復壓裂技術

重復壓裂技術是使用封堵劑封堵儲層中高滲透裂縫，同時向儲層加壓；在高壓力作用下，使儲層中低滲透性裂縫開啟，從而提升壓裂效果。采用重復壓裂技術能夠在儲層中形成一個高壓帶，在壓力作用下，原有裂縫得到了延伸，裂縫導流能力得到了進一步提升，從而增強了原油的流通性。

1.3 變排量壓裂技術

變排量壓裂技術是通過頻繁大幅度改變壓裂液排量，快速由最大排量變為最低排量，然后又快速由最低排量變為最高排量。

1.4 大規模體積壓裂改造技術

現階段，水平井壓裂技術已經得到了長足發展，由早期的分段壓裂、多級壓裂，已經發展為大規模分段體積壓裂。大規模體積壓力特點是壓裂排量大、注砂量大、砂液比低、顆粒粒徑小等。

2 頁巖油儲層改造前景

根據國家能源局頁巖油推進會的會議精神，按照延長油田工作要求，制定了新增頁巖油20 億t 探明儲量的加快發展規劃建議。發育夾層型、頁巖型兩種類型的頁巖油分布范圍廣，資源豐富。其中重力流型儲量規模30 億t，三角洲前緣型儲量規模10 億t；紋層型資源量60 億t，頁理型原位轉化攻關探索。根據加大油氣勘探開發力度、保障能源安全的重要指示，延長油田優化二次加快發展目標，長7 頁巖油是下一步增儲上產的主要領域。“十四五”計劃完鉆探評井200 口，完成三維地震6500km2，落實探明地質儲量10 億t，控制儲量3.5 億t，預測頁巖油儲量7.5 億t。“十四五”動用Ⅰ、Ⅱ1 類儲量，2025 年產量達到380 萬t；“十五五”動用Ⅱ1、Ⅱ2 類儲量，2030 年產量達到503 萬t；“十四五”期間，動用儲量4.5 億t，建產能524.9 萬t/ a。圖1 為2021—2030 年頁巖油探明地質儲量規劃直方圖。

圖1 2021—2030 年頁巖油探明地質儲量規劃直方圖

3 頁巖油儲層改造面臨挑戰

3.1 頁巖油“甜點”目標變化快

頁巖油“甜點”目標變化快，地質評價風險較大，深水沉積砂巖厚度薄、連續性差、非均質性強，預測難度大，存在“甜點”目標變化的風險。開發對象品質逐年變差，開發效果面臨挑戰。目前頁巖油開發對象主要為Ⅰ+Ⅱ1，后期逐步轉變為Ⅱ1+Ⅱ2，具有多薄層疊合發育、橫向連續性更差的特征，開發效果難以保證。儲層改造技術適應性不夠，頁巖油提產難度大，長7 巖性組合類型多樣，砂體結構復雜，針對不同油藏特征的壓裂改造技術適應性不夠，提產難度大。

3.2 中后期補能方式難以確定

長7 頁巖油地層壓力系數低，天然能量不足，自然能量開發下水平井前3 年遞減率分別為34.1%、20.1%、14.3%。借鑒北美頁巖油注氣補能開發經驗，前期開展的注氣補能試驗，注氣后鄰井氣竄嚴重，后期仍需加強注氣補能方式研究。

3.3 規模效益勘探開發面臨較大挑戰

根據開發規劃，十四五期間動用的以Ⅰ類、II1 類資源為主，2026—2030 年動用的以Ⅱ2、Ⅲ類資源為主，資源品質逐年變差，效益開發面臨較大挑戰。變油價下，Ⅰ類甜點區經濟效益較好，Ⅱ1 類甜點區內部收益率在6%左右，Ⅱ2 類甜點區內部收益率達不到行業標準。

4 優化儲層改造措施

4.1 提高水平井油層鉆遇率

針對頁巖油多薄層疊合發育特征，開展大平臺油藏地質研究，結合三維地震屬性，建立三維地質建模，提升地質模型精度，優化水平井軌跡設計；根據實鉆數據實時更新模型，結合隨鉆導向，指導水平井軌跡調整，提高水平井鉆遇率。

4.2 強化壓裂技術適應性認識及優化

在多簇起裂有效性、壓裂液性能優化、水平井防砂工藝等方面持續攻關試驗，提高壓裂技術適應性。提高多簇起裂有效性，射孔簇由6～8↓3～4 簇/ 段，完成單井方案調整。試驗繩結暫堵，提高多簇起裂，試驗連續油管單簇密切割壓裂，優化壓裂液性能，壓裂液中加入阻垢劑等成分。試驗CNI 納米驅油壓裂液。完善防砂工藝，方案源頭設計防回流支撐劑，下步計劃開展現場試驗，制定連續控壓放噴工作制度。圖2 為2017—2021 年平均單段簇數年度變化直方圖。

圖2 2017—2021 年平均單段簇數年度變化直方圖

4.3 開展頁巖油開發試驗

開展鉆井提速提效、體積壓裂提產、注氣提高采收率等試驗，不斷完善頁巖油開發配套技術系列，為控降投資、穩產儲備技術。針對頁巖油水平井“一趟鉆”比例低問題，2021 年示范區開展長水平段一趟鉆攻關試驗，連續3 口井實現水平段“一趟鉆”，平均水平段長2115m，平均鉆井周期12.5d，提速效果顯著。通過提高多簇起裂效率、增加有效支撐縫長、強化I+Ⅱ類儲層改造程度，進一步提升段簇有效性，大幅提升縫網波及系數，提高單井產量。

下一步主要增產對策包括，采用新型暫堵技術提高多簇有效性10%以上；超細支撐劑增加有效支撐縫長20%以上；差異化設計提高優質段貢獻率10%以上；預期目標縫網波及系數提高15 個百分點，單井產量達到20t/ d，單井EUR 提高15%，

4.4 制定不同生產制度

為探索快速收回投資與經濟效益最大化的生產制度，選取4 口井開展試驗。試驗井按1.5 倍產量放大壓差生產，配產液量38～45m3/ d，對比井液量20～25m3/ d。對環境敏感區、井場靶前距區等儲量難動用區，提出了扇形井網布井模式，探索環境敏感區儲量有效動用技術。

5 結論

隨著油田持續開采，我國常規油氣資源可采儲量逐漸減少、開發難度不斷增加，非常規油氣資源成為開發熱點。我國擁有豐富的頁巖油資源，加大對頁巖油資源開發力度，提升開發效果，提升非常規油氣資源在資源產量中占比，形成穩定的接替能源，對于實現油田可持續發展、保障國家能源安全具有重要意義。