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鄂爾多斯盆地南部石油資源豐富，賦存于多套層系。華北油氣在盆地南部開發(fā)的紅河、涇河等油田，經(jīng)歷了長達(dá)20多年的探索，單井產(chǎn)量低、效益開發(fā)門檻高一直制約著油田發(fā)展，隨著科研人員對油藏認(rèn)識不斷深化，近年來形成了“斷縫體”理論，讓長期處于低產(chǎn)低效的油田找到了打開高產(chǎn)油流的“鑰匙”。

華北油氣采油一廠員工對油井進(jìn)行日常巡護。付緒凱 攝

□付豫蓉 馬獻(xiàn)珍 靳衛(wèi)廣 賈春曉 付緒凱

初冬時節(jié)，在溝壑縱橫、層巒疊嶂的隴東黃土塬上，抽油機正在熱火朝天地生產(chǎn)?！斑€是這片土地，還是這群找油人，但今年我們的生產(chǎn)形勢非常主動?！比A北油氣采油一廠副廠長李俊鹿介紹。

今年以來，華北油氣在紅河、涇河油田相繼完鉆9口探井和11口開發(fā)井，均鉆遇良好油氣顯示，新投產(chǎn)的11口油井均獲高產(chǎn)，累計產(chǎn)油超1萬噸，其中，涇河2301H井初期日產(chǎn)油24噸，目前穩(wěn)產(chǎn)油超15噸/日，與多年前的老油井相比產(chǎn)油量提升了10倍。這些變化歸功于“斷縫體”理論的創(chuàng)新與突破。

在認(rèn)知升級中尋找“希望之光”

華北油氣在鄂爾多斯盆地南部開發(fā)建設(shè)的紅河、涇河油田，在20年前的開發(fā)初期，受地質(zhì)認(rèn)識和石油工程工藝技術(shù)的限制，鉆成的油井“口口有油，口口不流”。

“2008年在紅河油田部署的紅河26井日產(chǎn)油26噸，按照當(dāng)時的認(rèn)識，這里主要發(fā)育大面積的巖性油藏，在這口井周邊肯定還能打出高產(chǎn)井，但部署了六七口井均沒見到預(yù)期效果。”華北油氣勘探開發(fā)研究院南部所黨支部書記王少朋說。

2014年之后，紅河、涇河油田的大部分油井被迫關(guān)停，但科研工作沒有停滯。科研人員深化油藏基礎(chǔ)研究，提出“勘探上要開展零基研究，開發(fā)上要竭盡辦法盤活存量，工程上要著力研究針對性集成技術(shù)”，結(jié)合三維地震材料，對油藏重新認(rèn)識、重新評價。

華北油氣成立鄂南致密油大幅提高產(chǎn)能項目組，推進(jìn)具體工作。

經(jīng)過幾年反復(fù)對老井高產(chǎn)因素進(jìn)行分析，2017年，“斷縫體”的概念逐步在科研人員腦海呈現(xiàn)。斷縫體是由斷裂、伴生脆性破碎帶及被其改造過的致密低滲砂巖共同構(gòu)成的儲集體，具備儲藏原油的空間與條件，其上部及側(cè)面均有非滲透泥質(zhì)巖、致密層等封擋。斷縫體大小不一，儲油量也不一樣。紅河26井正好打在了儲油量較多的斷縫體內(nèi)，獲得了高產(chǎn)。

2017~2018年，他們重新排查和分析上千口油井，查閱鉆井日志、測錄井信息等歷史數(shù)據(jù)資料，結(jié)合優(yōu)化后的物探地震斷裂解釋信息分析，有了新的發(fā)現(xiàn)。有的油井位于斷裂發(fā)育區(qū)，在鉆井過程中伴有大量油流溢出，但在投產(chǎn)后產(chǎn)量很低，很可能是在鉆井時穿過了地層中的斷縫體，造成溢流。

為驗證這一判斷，他們對斷裂發(fā)育區(qū)顯示好、產(chǎn)量低的井實施井筒改造，針對斷縫發(fā)育段重新射孔或小規(guī)模酸化壓裂，溝通斷縫體，釋放產(chǎn)能。經(jīng)過改造，有些井產(chǎn)量得到大幅度提升，有些無產(chǎn)量的井重獲新生，其中，JH2P43井經(jīng)過實施補孔作業(yè)充分溝通了鄰近的斷縫體，日產(chǎn)油量提升為20余噸。

縱橫部署探井拓寬“斷縫體”

JH2P9井是驗證斷縫體是否存在的第一口新井。華北油氣勘探開發(fā)研究院南部所所長邵隆坎說：“涇河55等打在斷縫體的井已獲得高產(chǎn)，從三維地震資料可見JH2P9井與涇河55井屬于同一斷縫體，我們認(rèn)為按照水平井設(shè)計JH2P9井將鉆穿斷縫體，應(yīng)該能獲得理想的產(chǎn)量?！?/p>

2019年，該井成功完鉆并投產(chǎn)，累計產(chǎn)油已超萬噸，驗證了長8油層存在斷縫體。

隨著研究不斷深入，科研人員持續(xù)優(yōu)化井位部署，2021年，在彬長區(qū)塊西北部太昌斷裂帶部署了“短水平井”和102H井，測試穩(wěn)定日產(chǎn)油8噸，成功找到一個全新的富油斷裂帶，落實了一個新的儲量陣地。

為求證斷縫體在其他油區(qū)是否廣泛存在，2020年，他們在紅河油田部署實施了紅河5101H探井，于2022年試獲日產(chǎn)23噸自噴油流，驗證了紅河油田長8油層也發(fā)育斷縫體油藏，實現(xiàn)了在平面區(qū)帶上的延伸與拓展。

2020年之后，華北油氣依據(jù)斷縫體油藏的認(rèn)識，持續(xù)跟進(jìn)，擴大戰(zhàn)果。華北油氣采油一廠先后自主研究并部署的HH51P3井、HH51P5井，均獲得了日產(chǎn)20噸以上油流。截至目前，針對長8油層的斷縫體已經(jīng)部署了勘探開發(fā)井10余口。

盆地南部縱向上發(fā)育長6、長7、長8、長9等油層，為驗證其他層位是否有斷縫體油藏的存在，2022年，華北油氣在涇河油田針對長6油層部署涇河2301H井，試獲日產(chǎn)24噸油流，證實長6油層組斷縫體存在；2023年部署實施彬201、HH42P17等井，分別驗證了長7、長9油層存在斷縫體，縱向上拓展了勘探開發(fā)目標(biāo)。

今年，華北油氣在實施玉都1井主探長9層的過程中，發(fā)現(xiàn)上部長6、長8層發(fā)育斷縫體，均鉆遇斷縫體獲得高產(chǎn)油流。于是，科研人員調(diào)整思路，嘗試實施“叢式井組，立體開發(fā)”模式，將玉都1井井場調(diào)整為立體井場，同時開發(fā)3套斷縫體油層。目前，已完成部署新井2口，繼續(xù)探索評價長6、長8油層斷縫體潛力。

由定性到定量的“升華”

“斷縫體的大小、多少、含油性等指標(biāo)要搞清楚就是一個定量的問題，我們的目標(biāo)也是向定量方向努力，為更加精準(zhǔn)部屬井位提供依據(jù)?！比A北油氣勘探開發(fā)研究院總地質(zhì)師齊榮說。

2019年以來，華北油氣開展“大兵團”作戰(zhàn)，組建地質(zhì)、物探、油藏等多部門、多專業(yè)的斷縫體協(xié)同攻堅團隊，堅持物探地質(zhì)一體化，充分利用物探資料，加強斷縫精準(zhǔn)預(yù)測和儲層地震地質(zhì)綜合預(yù)測工作，大幅提高井位設(shè)計精度；堅持地質(zhì)工程一體化，工程人員在鉆完井、采油工藝等多專業(yè)圍繞儲層保護、自然投產(chǎn)進(jìn)行攻關(guān)；堅持科研生產(chǎn)一體化，通過實踐與研究的迭代提升，斷縫體刻畫精度、開發(fā)技術(shù)對策適用性大幅度提高。

科研人員通過深入開展斷縫體富集及高產(chǎn)因素研究，針對斷縫體幾何形態(tài)不規(guī)則、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點，攻關(guān)形成多尺度斷裂解釋技術(shù)，建立“地質(zhì)、工程識別，物探預(yù)測，立體刻畫”的斷縫體刻畫描述方法。在斷裂系統(tǒng)精細(xì)刻畫的基礎(chǔ)上，他們通過對斷裂組合樣式及其油水分布規(guī)律系統(tǒng)進(jìn)行分析，初步總結(jié)出三大類17個小類斷縫體發(fā)育樣式及其油水分布特征。初步明確拉分式、馬尾式、平行式3類斷縫體為高產(chǎn)模式。

華北油氣優(yōu)選斷縫體發(fā)育程度高、斷縫—砂體匹配性好的三種類型9個斷縫體目標(biāo)展開探評，根據(jù)斷層條數(shù)、斷距大小、儲層厚度等條件開展“一井一策”井位部署論證，每口井都要經(jīng)過兩三輪的方案優(yōu)化才能確定最終設(shè)計。齊榮說：“紅河、涇河油田受走滑斷裂帶控制發(fā)育數(shù)十條斷縫體，給擴大優(yōu)質(zhì)儲量范圍提供了目標(biāo)，為油田發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?！?/p>

涇河油田早勝斷裂帶中、東段實施評價井4口，實鉆符合率100%。其中，2022年實施的JH55P4井、JH55P5井，自然投產(chǎn)穩(wěn)定日產(chǎn)油20噸，達(dá)到高效開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。2022年以來，斷縫體勘探井成功率90%以上，收到良好的勘探成果。

工程設(shè)計和工藝更服“水土”

“過去，我們在鉆井施工中最擔(dān)心鉆遇到斷層，因為極易發(fā)生鉆井液嚴(yán)重漏失，盡量避開斷層，現(xiàn)在不同了，要追著斷縫體打?！比A北石油工程公司五普鉆井分公司40404井隊長羅海軍介紹，“針對縱向展布的斷縫體，以往部署的直井很難打到，目前部署的水平井橫向鉆穿斷縫體就比較容易，還可以使水平段正好鉆穿斷縫體核心部位?！?/p>

按照斷縫體發(fā)育寬度計算，追求鉆井的有效進(jìn)尺，有不少井的有效水平段長僅需要四五百米。華北油氣設(shè)計的水平井軌跡方案為斷縫體鉆井工程工藝提供了新的思路。

鎮(zhèn)涇區(qū)塊南川1H井的水平井軌跡方案，就是根據(jù)斷層砂體情況設(shè)計的。

科研人員在研究地層資料時，發(fā)現(xiàn)這口井目的層砂體的斷距較大，如果從該斷縫體所在位置直接打入該層，不僅鉆井施工難度較大，水平井段的有效進(jìn)尺也會“縮水”。于是科研人員轉(zhuǎn)變思路，放棄直奔目的層的慣常“套路”，找到和目的層有砂砂接觸的另一套砂體作為水平井的著陸點，水平段從砂砂接觸的部分穿過，最終到達(dá)靶點。

南川1H井自然投產(chǎn)試獲日產(chǎn)油23.5噸，這種軌跡設(shè)計思路推廣到彬長區(qū)塊的和2H、勝3H井，均收到較好效果。

壓裂施工放棄了“大液量大砂量”的做法，針對目的層采取簡單的酸化處理，不實施壓裂，依靠地層自然能量投產(chǎn)。鉆井設(shè)計優(yōu)化可以節(jié)省100多萬元，壓裂施工節(jié)省100萬~200萬元，油田開發(fā)成本降低的同時，儲層得到了保護，實現(xiàn)了自噴生產(chǎn)，單井油產(chǎn)量也得到有效提升。

華北油氣初步形成斷縫體油藏“儲保暫堵鉆井+裸眼篩管完井+酸洗疏導(dǎo)投產(chǎn)”開發(fā)技術(shù)，JH2P9井組水平井3口斷縫帶鉆遇率100%，井組最高日產(chǎn)油68噸，平均單井穩(wěn)定產(chǎn)油能力18.5噸/日，百萬噸產(chǎn)能建設(shè)投資得到有效控制。

鏈接

斷縫體油藏是如何形成的？

鄂爾多斯盆地南緣過渡帶中生界延長組發(fā)育湖泊三角洲沉積體系，形成大面積展布的河道砂層復(fù)合體，在構(gòu)造作用下，致密碎屑巖中發(fā)育的斷裂及其伴生的局部脆性破碎帶組合成斷裂系統(tǒng)，成為致密、低滲儲層重要的儲集空間和成藏滲流通道。這種由斷裂、伴生脆性破碎帶及被其改造過的致密低滲砂巖共同構(gòu)成的儲集體，其上部及側(cè)面均有非滲透泥質(zhì)巖、致密層等封擋，稱之為斷縫體。斷裂有效溝通源巖，石油可沿斷裂垂向或側(cè)向運移進(jìn)入高滲的斷縫體，在上覆油頁巖、泥巖等蓋層封堵，以及側(cè)向泥巖、致密砂巖遮擋下，形成斷縫體油藏。

斷縫體識別與描述有哪些方法？

鄂爾多斯盆地南緣過渡帶構(gòu)造復(fù)雜，華北油氣在明確區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力特征和斷裂、裂縫發(fā)育特征的基礎(chǔ)上，利用巖芯、鉆井資料、測井資料，結(jié)合三維地震的精細(xì)解釋、振幅變化、曲率屬性等技術(shù)，開展了斷裂、裂縫的識別技術(shù)研究。

通過對斷縫體的識別與描述，明確了大、中尺度裂縫的組合展布決定斷縫體的骨架形態(tài)，小、微尺度裂縫發(fā)育邊界與砂體發(fā)育邊界疊合決定斷縫體的邊界，并形成了一套較為完整的斷縫體識別與描述流程，闡述了斷縫體油藏的基本地質(zhì)特征。

斷縫體與油氣成藏富集有什么關(guān)系？

鎮(zhèn)涇、彬長區(qū)塊延長組基質(zhì)儲層致密，含油飽和度較低，油水基本不分異，斷縫體內(nèi)毛細(xì)管力變小，界面勢能降低，會導(dǎo)致原生致密油藏基質(zhì)孔隙中的石油滲流到附近的斷縫體系中，并在局部浮力驅(qū)動下沿縫網(wǎng)通道垂向、側(cè)向運移到高部位的有利儲集空間，直至上傾方向被不滲透的泥巖或致密砂巖所遮擋，形成油氣富集區(qū)。鎮(zhèn)涇、彬長區(qū)塊斷縫體的存在不僅改善了致密的儲層物性，同時作為油氣運、聚、散的通道，改造調(diào)整了原生油藏的油水關(guān)系。

中國石化致密油開發(fā)進(jìn)展與發(fā)展方向

□郭秀娟 蒲 軍

致密油是指儲集在覆壓基質(zhì)滲透率小于或等于0.1毫達(dá)西（空氣滲透率小于1毫達(dá)西）的致密砂巖、致密碳酸鹽巖等儲集層中的石油，或非稠油類流度小于或等于0.1毫達(dá)西/毫帕·秒的石油。大面積連續(xù)聚集、緊鄰烴源巖層系、自然產(chǎn)能低或無自然產(chǎn)能、在一定技術(shù)經(jīng)濟條件下可獲得工業(yè)產(chǎn)能是致密油的特色標(biāo)簽。

自1953年威利斯頓盆地致密油發(fā)現(xiàn)以來，美國致密油開發(fā)歷經(jīng)60余年的不斷探索和反復(fù)實踐,最終獲得了巨大成功，依靠技術(shù)革新與管理創(chuàng)新，致密油單井可采儲量大幅增加、桶油成本大幅下降，產(chǎn)量得以迅猛增長，占據(jù)了北美原油產(chǎn)量的半壁江山，開拓了油氣新領(lǐng)域，在全球掀起了致密油開發(fā)熱潮，改變了世界能源格局。

中國石化致密油主要分布于濟陽坳陷、鄂爾多斯盆地及準(zhǔn)噶爾盆地等區(qū)域，開發(fā)潛力大，是未來產(chǎn)量接替的重要方向。但致密油儲層類型多樣，包括河道砂、砂礫巖、灘壩砂、濁積巖、泥質(zhì)白云巖等，具有微納米孔喉占比高、儲層非均質(zhì)性強、油藏流度低、含油非均質(zhì)性強、地應(yīng)力各向異性強等特征，“甜點”規(guī)模有限且分布零散，效益開發(fā)面臨巨大挑戰(zhàn)。“十二五”以來，中國石化積極推進(jìn)致密油開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，考慮陸相致密油復(fù)雜地質(zhì)特征與特殊流動機理，發(fā)展致密油藏精細(xì)描述技術(shù)，研發(fā)特色油藏工程方法，形成配套工程工藝技術(shù)，致密油開發(fā)技術(shù)水平穩(wěn)步提升，逐漸打開了致密油有效開發(fā)新局面。

發(fā)展致密油油藏精細(xì)描述技術(shù)，地質(zhì)認(rèn)識不斷深化。攻關(guān)形成了地震精細(xì)處理及儲層預(yù)測、基于數(shù)字巖芯的致密儲層孔喉結(jié)構(gòu)分析、沉積—成巖聯(lián)合約束的致密砂巖儲層質(zhì)量表征、相控地應(yīng)力預(yù)測、多信息融合的分級裂縫描述與預(yù)測、致密砂巖含油非均質(zhì)性評價、斷縫體井震識別與預(yù)測等核心技術(shù)。開展不同類型致密油地質(zhì)特征與成藏富集規(guī)律研究，提出了沉積相和“源—儲—斷”配置關(guān)系是決定致密油“甜點”規(guī)模與分布的重要認(rèn)識，為致密油先導(dǎo)試驗區(qū)優(yōu)選和調(diào)整挖潛奠定了地質(zhì)基礎(chǔ)。

研發(fā)致密油油藏工程方法系列，提出針對性開發(fā)對策。形成了致密油水平井分段壓裂不穩(wěn)定試井、致密基巖—多尺度裂縫耦合流動數(shù)值模擬、開發(fā)全周期復(fù)雜縫網(wǎng)定量表征、“油藏—壓裂”交互優(yōu)化設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)。定量分析影響致密油單井產(chǎn)量與油藏采收率的主要因素，優(yōu)化了不同類型致密油的開發(fā)方式、井網(wǎng)井距等指標(biāo)，開展活性水驅(qū)、二氧化碳驅(qū)、減氧空氣驅(qū)等礦場先導(dǎo)試驗，單井產(chǎn)量與油藏采收率大幅提升。

大力發(fā)展水平井體積壓裂技術(shù)，形成配套工程工藝技術(shù)體系。發(fā)展與地質(zhì)特征相適應(yīng)的水平井體積壓裂技術(shù)是致密油儲層改造技術(shù)攻關(guān)的關(guān)鍵，通過地質(zhì)工程一體化，逐步形成了以裂縫壓前評估及模擬技術(shù)、組合縫網(wǎng)壓裂工藝、簇式支撐高導(dǎo)流壓裂工藝等為核心的致密油體積壓裂完井配套技術(shù)，增強了壓裂改造效果，基本滿足了致密油開發(fā)需求。

通過“認(rèn)識+技術(shù)”雙輪驅(qū)動，致密油勘探開發(fā)取得了突破，但距離實現(xiàn)全面效益開發(fā)仍任重道遠(yuǎn)，應(yīng)重點做好發(fā)展陸相致密油地質(zhì)理論及油藏精細(xì)描述技術(shù)，發(fā)展陸相致密油滲流理論和模擬技術(shù)，強化地質(zhì)、油藏、工程三位一體研究，研發(fā)與儲層特征相適應(yīng)的開發(fā)模式等方面工作。

（作者單位：中國石化石油勘探開發(fā)研究院）

鄂南中生界斷縫體油藏“多點開花”

□張 威

華北油氣在鄂爾多斯盆地南部擁有的鎮(zhèn)涇、彬長區(qū)塊，共發(fā)育24條北東東向為主的走滑斷裂帶。2022年以來，按照“分類評價、逐個突破”的思路，重點針對8條斷裂帶三種類型斷縫體部署探井9口，已完鉆的涇河2301H、南川1H、良平2H等井均獲得高產(chǎn)油流，展現(xiàn)出斷縫體油藏良好的勘探潛力。

鄂南斷縫體勘探經(jīng)歷三個階段：2019~2020年，采用直井評價斷縫體的含油性，斷縫鉆遇率低，勘探效果差；2021年，通過精細(xì)刻畫斷縫體窄條帶狀展布特征，短水平井+自然投產(chǎn)獲得產(chǎn)能突破；2022年至今，針對同一斷裂帶不同類型的斷縫體展開分類評價，取得多點突破，明確了高產(chǎn)斷縫體類型。

斷縫體的突破，得益于認(rèn)識的不斷深化和技術(shù)的提升：一是分類評價走滑斷裂帶，鎮(zhèn)涇、彬長區(qū)塊屬于鄂爾多斯盆地西南緣走滑斷裂體系，通過對斷裂帶分段開展斷層傾角、性質(zhì)、斷裂樣式綜合分析，把中生界24條走滑斷裂帶分為馬尾狀、拉分錯段型和平移走滑型三種樣式，為分類評價奠定了基礎(chǔ)；二是精細(xì)刻畫斷裂帶，在利用相干及常規(guī)地震剖面進(jìn)行斷裂識別基礎(chǔ)上，采用裂縫地震相分級刻畫技術(shù)，斷縫識別精度大幅提升，實現(xiàn)了斷縫體邊界刻畫；三是精細(xì)解剖斷縫體，通過勘探開發(fā)一體化解剖，認(rèn)識到斷縫體發(fā)育規(guī)模、斷—砂接觸關(guān)系與斷裂樣式共同控制了斷縫體內(nèi)石油富集，為瞄準(zhǔn)“甜點”提供了支撐；四是地質(zhì)工程一體化打好斷縫體，針對斷縫體地層破碎、鉆完井儲層傷害問題，集成以低密度微泡沫控壓防漏鉆井+精細(xì)化選擇完井的儲層保護技術(shù)，實現(xiàn)目的層近平衡鉆進(jìn)和裸眼完井，助力斷縫體油藏自然建產(chǎn)。

斷縫體油藏的突破，改變了以單層主河道為評價單元的勘探思路，形成以斷裂帶為主線，疊合長9、長8、長7、長6多層砂體立體勘探的思路。24條斷縫體資源規(guī)模1.1億噸，其中剩余資源量0.85億噸，是“十四五”期間石油高效勘探和效益開發(fā)的主體目標(biāo)。在斷裂帶分類評價和精細(xì)分段刻畫的基礎(chǔ)上，探索不同構(gòu)造帶斷縫體含油差異并展開評價富集目標(biāo)是下一步勘探開發(fā)工作重點。

（作者為華北油氣油氣勘探管理部副經(jīng)理）