大庆油田勘探技术现状及发展方向

大庆油田勘探技术现状及发展方向冯志强,金成志,梁江平,赵波(大庆油田有限责任公司,黑龙江大庆163453)[摘要]针对大庆油田松辽盆地北部石油、松辽盆地北部深层天然气、复杂断陷盆地———海拉尔、依—舒地堑等外围油气的复杂目标勘探难题,开展了地震采集、处理、解释,测井及钻井等配套技术攻关,形成了岩性油藏高分辨率三维地震勘探技术、深层火山岩三维地震勘探技术、复杂断陷盆地三维地震勘探技术系列,低渗透储层、火山岩储层和复杂断陷储层评价及改造技术系列以及深层火山岩钻井技术,为松辽盆地北部岩性油藏的储量增长、深层火山岩天然气大型气藏发现和复杂断陷盆地勘探突破提供了技术支撑。[关键词]大庆油田;勘探技术现状;发展方向[中图分类号]TE132.1[文献标识码]A[文章编号]1009-1742(2010)05-0058-061前言20世纪末21世纪初,大庆探区构造高部位、储层相对发育的油气藏基本勘探完毕,但剩余资源丰富,勘探前景十分广阔[1]。a.松辽盆地北部中浅层的扶杨油层尚有剩余资源20.32×108t,萨尔图、葡萄花、高台子油层剩余资源储量27.16×108t,黑帝庙油层剩余资源量2.21×108t;b.以海拉尔盆地为重点突破对象的外围盆地勘探领域剩余石油资源量17.2×108t;c.深层天然气勘探领域,天然气资源量11740×108m3。然而,剩余的油气资源分布具有油气藏类型多样、油水分布复杂、储层薄且变化快,勘探目标越来越难以识别等特点,因此,突破这些勘探领域需要攻克多项难关[2]:首先是储层预测(如扶杨油层剩余勘探地区要么油水分布十分复杂,要么储层物性差,有储量无产量);其次是复杂构造地震成像(如松辽盆地深层断陷、海拉尔断陷盆地演化经历多期叠加,构造极其复杂,准确成像是勘探突破的关键);再次是大力发展相关配套技术。2松辽盆地北部中浅层石油勘探技术2.1高分辨率三维地震勘探技术从2001年开始,大庆油田高分辨率三维地震采集技术在“九五”取得的以“五高、二小、三措施”为特点的二维高分辨率地震采集技术的基础上,结合三维地震勘探技术特点,经过“十五”以来不懈的技术攻关,形成了宽方位角、小采样率(1ms)、小药量(1kg)、组合激发接收、多道(2000道以上)、小面元(10m×10m～20m×20m)、中高覆盖(60次以上)、斜交观测系统、高密度微测井优选激发岩性、严格控制环境噪声为特点的高分辨率三维地震资料采集技术[2,3]。为了满足精细构造解释、储层预测的需要,地震资料处理坚持“高保真、高信噪比、高分辨率”的原则,在保真的前提下,做好精细处理和拓宽有效信号频带工作。中浅层三维地震成果剖面的T1(嫩江组底界)视主频达到70Hz以上、T2(青山口组底界)视主频可达60Hz以上,比常规处理提高15～20Hz,保真度得到很大提高,为岩性油藏勘探提供了保证。针对中浅层薄砂岩储层预测难题,开展了地震资料提高分辨率处理、薄储层预测技术攻关,以处理解释一体化和多学科综合研究为形式,以“三高”地震资料深化分析为手段,以大比例尺沉积微相工业58中国工程科学©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.化制图和圈闭识别描述为目标,逐步形成了以全三维精细解释构造建模、基于参考标准层层拉平地震层序和地震沉积相解释、有效属性(广义S变换频谱成像、波形聚类和本征值相干等)三维可视化解释定性识别河道砂体、Seiwave模式判别和支持向量机方法定量预测砂体和精细建模地震反演预测储层等技术为核心的高分辨率三维地震解释技术[4～6]。2003年以来,以精细地质研究为指导,建立了基于高分辨率层序地层格架下的储层精细地质建模反演方法[3]。2004年,在古龙南地区北块、常家围子等工区部署了古83等9口探井,8口探井获得工业油流,展示了古龙凹陷葡萄花油层整体含油前景。2005年部署了哈17等11口井,砂岩预测符合率为86.5%,8口探井获工业油流。2008年,进一步完善了精细地质建模反演薄储层预测技术。通过目标精细刻画和优选,在古龙南向斜区斜坡和低部位部署探井8口,5口获得工业油流,2口获低产油流,为古龙南葡萄花油层提交108t石油控制地质储量奠定了坚实基础。另外,2005年大庆油田开展扶杨油层河道砂体地震识别技术攻关,针对陆相河流相沉积、砂体厚度薄、横向变化快的特点,采取了最大限度保幅保真处理及地质地球物理高度融合的技术思路,形成了扶杨油层河道砂体地震识别技术[7]。2008年优选朝-长地区,开展了扶一油层组中部曲流型河道及点坝砂体陆相地震沉积学河道砂体识别技术攻关。曲流河道及点砂坝形态得到清晰刻画,预测河道砂体经20口探井验证,符合17口,符合率85%。部署15口评价和开发井,符合13口,符合率86.7%,为2009年提交石油控制地质储量108t吨奠定了坚实基础。2.2定向井/水平井钻完井技术从“八五”开展定向水平井的科研攻关以来,定向井、水平井钻井技术已作为常规钻井技术应用于各类型的油藏开发。水平井产量是直井的4～8倍。从2002年开始,利用引进的随钻测井系统(LWD)进行随钻测井,提高了超薄油层水平井钻井技术,在定向、水平井的井眼设计和控制技术方面具备了与国内外技术竞争的实力。目前已经累计完成水平井330多口,形成了以下配套技术系列:a.以降低综合成本、满足油田开发需要的定向井、丛式井和斜直井钻井完井配套技术;b.以古平1井为代表的能在4m厚裂缝性砂岩内钻成1001m水平段的中曲率半径水平井的探井钻井完井配套技术;c.以金侧平-6井和高160-侧平38井为代表的提高老油田采收率的直径139.7mm套管内开窗侧钻水平井配套技术;d.以开发外围三低油田和调整井剩余油为主的能够在0.6～0.8m薄油层内钻进的阶梯和波浪式水平井钻井完井技术;e.完善常规水平井配套技术,研制开发了一套适合大庆油田地质特点的水平井水基钻井液体系。2.3低孔低渗储层评价及改造技术松辽盆地外围中浅层低孔、低渗、低阻的复杂地质特点,使应用测井资料识别油水层非常困难,导致测井解释符合率低。自2002年起,开展了低孔渗储层导电机理与测井评价技术研究,通过分析低孔、低渗、低阻油气层成因,在双水模型的基础上,建立并逐渐完善了泥质砂岩三孔隙度测井解释模型,并形成相应的测井解释方法[8]。围绕这一难题还选择性推广核磁共振、旋转井壁取心、模块化电缆地层测试(MDT)、阵列感应等测井新技术,开展了阵列感应电阻率反演,核磁孔隙结构描述、三孔隙模型等处理技术攻关,形成一套适用的复杂油—水层识别的技术方法,解释符合率由原来的80.0%提高到86.9%,为油气储量计算和油气层勘探提供了合理依据[2]。模块化电缆地层测试(MDT)技术的成功应用,测井技术达到快速确定完井方法,优化试油层位,提高疑难层解释符合率等目的。随着国产旋转式井壁取心技术改造及推广,大大减少了钻井取心数量,配合聚晶金刚石复合片(PDC)钻头等其他技术,缩短建井周期10%;改变传统的测井储层评价的做法针对显示层进行较密集取心,进行核磁共振实验分析,直接测定岩性、孔隙度、渗透率、饱和度、可动流体等,提高疑难层油气水层判准率。在常规的提捞、自喷及MFEⅠ,Ⅱ地层测试试油工艺基础上,自1990年以来,常规试油技术与地层测试技术有机结合,形成适应松辽盆地中浅层低渗透油层的技术系列。期间为进一步解放油气层,开展了高能气体压裂、复合射孔技术研究,形成了配套的技术系列,加大了低渗透油层试井评价技术研究,形成了产能评价及预测方法、两阶段试油技术方法,解决了常规试油无法进行试井评价的技术难题。试采技术也得到快速发展,由单一的全井合采,发展到任意层选层试采和分层试采。压裂工艺已由常规压裂技术发展到低渗透油层压裂工艺技术,2001年引进双S2000型压裂车组,建立了大庆油田自己的CO2泡沫压裂技术、精细压裂技术、覆膜砂压裂技术2010年第12卷第5期59©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.等增产改造技术,使工业产能下限的渗透率由0.5×10-3μm2降到0.33×10-3μm2,得到明显的增产效果。精细勘探取得新进展,松辽盆地北部石油勘探迎来了在发现大庆长垣后石油储量增长新的高峰期。截至2009年底,大庆油田连续5年实现石油三级储量均超亿吨。近年来,以3个成藏带等认识为指导,葡萄花油层探明6个油田,探明储量3.7×108t。到2008年底累计提交三级石油储量11.8×108t,实现满凹含油的喜人场面。扶杨油层岩性油藏勘探成果显著,累计提交三级储量5.0×108t,显现了大庆长垣亿吨级储量区。龙西、卫星、双城、齐家4个0.5×108t级规模储量区,肇源—长春岭、尚家—太平川2个潜在规模储量区。3松辽盆地北部深层天然气勘探技术3.1深层三维地震勘探技术松辽盆地深层断陷期地层埋藏深(一般都大于3500m),反射信号弱,以提高深层信号的能量和信噪比为目标,形成了宽方位角、小采样率、中大药量、组合激发接收、多道、中小面元、高覆盖、斜交观测系统为特点的深层三维地震资料采集技术,原始资料的信噪比比常规地震资料提高50%以上,资料视频率提高10～15Hz[9]。松辽盆地深层构造复杂、地层成像难,开展深层地震成像技术攻关,形成了以近地表模型法和折射波静校正联合应用、基于覆盖次数的叠前振幅归一化、浮动基准面叠前成像为特点的深层三维连片叠前时间偏移和叠前深度偏移处理技术,实现了深层精确成像的目标,深层构造、断层及地层得到准确成像,火山岩反射结构清晰,成像精度和保真度得到提高[10,11]。在叠前偏移准确成像的基础上,按照火山岩厚度分布—火山岩喷发中心—火山岩相—火山岩储层—火山岩储层物性—火山岩气藏分布规律逐步预测的思路开展研究,建立了一套火山岩储层预测方法和技术[12]。火山岩地震识别符合率100%,火山岩有利储层厚度预测符合率87%[3],为2005和2007年分别提交天然气储量第一和第二个1000×108m3天然气探明地质储量奠定了坚实基础。2006年,为整体认识评价徐家围子断陷火山岩气藏特征,开展了6020km2三维大连片叠前时间偏移处理、构造解释和储层预测工作。2007年以三维连片地震解释资料为基础,整体认识火山岩气藏特征,强化区带评价,攻关圈闭识别技术,发展了以地震反演为主的复杂岩性火山岩储层预测技术。2007年年底提交了第二个1000×108m3天然气探明地质储量。大连片资料解释对徐家围子断陷整体的构造演化和沉积建造有了全新认识,优选了3个有利勘探区带,在有利区内开展目标评价,优选了12个勘探目标,明确了徐家围子断陷深层天然气勘探方向,第三个1000×108m3天然气探明地质储量目标更加明朗。3.2深井钻井完井配套技术进入“九五”以来,随着勘探向深部气层的发展,钻探井的数量和深度有了大幅度增加。针对断陷期地层埋深大,导致火山岩致密且温度高,对井筒工艺要求越来越高。通过多年的井筒工程技术攻关,形成了如井身结构优化、复合钻井、事故预防等10个方面的深井提速配套技术,钻井液及井下工具基本满足240℃的需求,同时又成功实现了气体/雾化钻井,可使机械钻速提高6.5倍[13]。以近平衡、欠平衡钻井为代表的配套钻井工艺技术,在保护油气层方面跨出了大庆油田勘探历史上最大的一步。除直井外,形成了大位移定向井和水平井钻井配套技术。钻进工艺的不断进步,逐步解决了松辽盆地深层致密火山岩储层钻进慢、周期长、钻探成本高的难题。大位移的定向及水平井的钻探成功,有效地解放了深层火山岩及砾岩横向物性变化快、丰度低__等问题,为提高单井产能起到关键作用。3.3深层火山岩储层评价及改造技术新的测井技术对油气层的识别、储层物性、电性、含油气性的评价与描述更加准确。针对火山岩储层定量评价难题,1997—2002年大庆油田分别引进了M