非常规油气勘探开发关键技术

非常规油气勘探开发关键技术非常规油气特殊的形成机制和赋存状态，需要针对性的特色勘探开发技术。提高储层预测精度和油气单井产能是技术攻关的重点。国内、外长期针对致密砂岩油气、页岩气、煤层气等的勘探开发实践，形成了一套较为成熟有效的核心技术，这些技术各展所能、相映成彰，推进了非常规油气资源的勘探开发进程。主要包括地震叠前储层预测、水平井钻井、大型压裂、微地震检测、缝洞储层定量雕刻等五项核心技术。1.地震叠前储层预测技术近年来，油气慨叹开发对地下储层预测和油气分布的成像精度要求越来越高，淫贼地震叠前预测技术受到各大石油公司的高度重视，国内、外均投入很大的力量进行相关领域新技术的研发及应用研究。目前，地震叠前储层预测技术已进入大规模工业化应用阶段。国外地震叠前储层预测技术发展迅速、方法类型多样，并推出了功能齐全、特色各异、综合性强的商用软件。国内随着勘探开发对象由中高渗碎屑岩常规储层向致密砂岩、缝洞型碳酸盐岩等费常规储层转变，中国石油天然气集团公司组织开展了地震叠前储层预测技术研究，形成了以面向地震叠钱反演的保真精细处理、基于岩石物理分析的敏感因子优选、层序格架约束下的层位精细检测配套技术系列。同时，强化应用基础研究，探索了岩性阻抗反演、流体阻抗反演、弹性阻抗洗漱反演、叠前同步反演、波动方程叠前弹性参数反演、多波波动方程同时反演、PGT含气饱和度定量预测等叠前储层预测、流体检测新技术、为进一步提高非均质储层预测精度奠定了基础。近年中国石油天然气集团公司还开展了全数字三维地震采集处理、高密度地震采集处理等配套技术攻关，是的地震叠前道集数据的分辨率、保真度有了较大幅度提高，地震面元的方位角、炮检距、覆盖次数等属性分布更加均匀，为进一步提高地震叠前储层预测应用效果提供了保障。与传统的地震叠后储层预测相比，地震叠前储层预测的精度显著提高，主要是由叠前地震有更多的信息可以利用，叠后地震主要利用的是地下岩石纵波信息，而叠前地震既包括纵波也包括横波信息。储层物性参数变化时，在纵波和横波信息上有着显著不同的表现，利用这种显著差异性，可以实现储层和流体准确成像，这在单一叠后纵波资料上无法完成。地震叠前储层预测技术，在各弹去均见到了明显的应用效果。如在四川龙岗地区深层碳酸盐岩气藏识别应用中，礁气藏预测负荷率为75%，滩气藏符合率为88%；在四川盆地须二段地震叠前含气性预测中，符合率大于80%。2.水平井钻井技术水平井钻井技术是利用特殊的井底动力工具与随钻测量仪器，钻成井斜角大于86°，并保持这一角度钻进一定长度井段的定向钻井技术，是页岩气、致密砂岩气、煤层气等非常规油气低成本高效开发的关键技术。与直井相比，水平井具有泄油气面积大、单井产量大、穿透度大、储量动用程度高、节约土地占用、避开障碍物和环境恶劣地带等优点。水平井技术近年来在国内、外发展迅速，在提高单井产量和采收率方面发挥了重要作用。美国在致密气、页岩气、开发上积累了丰富的经验，形成了丛式水平井、批钻、快速钻井以及水平段水平井等提高单井产量、降低钻完井成本的主体技术，实现了致密气、页岩气等低品位储量的有效开发。目前，全球水平井数约五万口，主要分布在美国和加拿大。2002年以后，水平井的大量应用直接推动了美国页岩气的快速发展。国内水平井钻井技术日益受到重视，近年来在鄂尔多斯苏里格与长北、塔中、松辽盆地深层火山岩等气田勘探开发中取得了进展，成效显著。如在长庆鄂尔多斯苏里格致密砂岩气区、长北低渗透砂岩气田，通过长期的探索和攻关，逐步形成了以水平井、长水平段丛式分支井等为主的开发技术，为今后大规模致密气田、页岩气的开发积累了经验。在致密砂岩、页岩气开发是一定要转变传统的概念，破除低效储量不能用高新技术的落后观念，树立水平井打快、打好、打长的意识。在水平井打长方面，要求水平段至少在1000m以上。当前，水平钻井技术正在向集成系统发展，即综合地质、地球物理、油层物理和工程技术，开发大位移钻井、侧钻水平井钻井、分支井、径向水平井、欠平衡钻井、连续油管等技术，并研制技术含量高的随钻测量、随钻测井等设备。3.大型压裂技术大型压裂技术是提高非常规致密储层渗流能力的关键技术。大型压裂技术突破了常规压裂理论的束缚，主要采用打牌灵、大砂量在地层中造出超过常规压裂长、宽、高的裂缝，扩大泄油气半径，创造“人造渗透率”，提高单井产量，大幅增加了非常规油气储量的动用程度。水平井分段压裂、直井分层压裂等核心技术已经成为美国非常规气的有效开发的核心。2003年，以水平经多段压裂技术取得突破为标志，实现了Barnett页岩气的快速发展，也加快了页岩气领域从发现到开发的节奏。近年来，中国石油天然气公司进一步加大了直井分层压裂、水平井分层压裂关键技术引进和攻关的力度，取得了长足的进步和明显的生产效益。如分层压裂技术在苏里格地区、川中须家河组储层取得了明显的效果。直井分层压裂技术一般包括封隔器+滑套头球分层压裂+连续管喷砂射孔、环空加砂分层压裂、TAP套管滑套阀分层压裂等。水平井分层压裂技术包括裸眼封隔器+滑套投头球分段压裂、水力喷射分段压裂。4.微地震监测技术微地震又称无源地震或被动地震，在油藏压裂、注水开采等生产活动中，地下油气藏一般会伴生类似天然地震、烈度很低的微地震现象。产生微地震的位置可以根据反射器的类型确定，根据采样密度和纵波计算来确定。微地震技术可以用来检测油气生产层内流体的流动情况，以及裂缝的活动情况，可以用来研究在断层带附近发生的自然地震。微地震在油气勘探开发中常用来检测油藏生产、作业效果，为优化油气藏管理、致密储层勘探开发提供了决策依据。目前，微地震技术在国外油藏检测以及国内矿山开采检测等生产领域，已是一门较成熟的技术，也是近年来国外页岩气勘探开发过程中，改进页岩气增产效果的一项必不可少的专利技术。页岩气的开发主要依赖与通过大型压裂，建立一种长而宽的人造裂缝通道，将大量的非常复杂的裂缝网络联通，从而增加泄压面积。微地震监测技术是了解人造裂缝的几何形态、改进增产措施或加密井效果的关键。页岩气勘探开发中的微地震压裂监测技术，是将检波器放置在距压裂井小于600m的观测井中（一般是直井），对压裂井在压裂过程中诱发的微地震波进行持续的监测，动态地描述在压裂过程中裂缝生长的几何形态和空间展布形态。微地震分析能够及时了解人造裂缝产生的方向、延伸长度等信息，还可以实时监测控制压裂的过程，提供压裂增产期间关于多次压裂深度和宽度的宝贵信息，做到对压裂方案的进行优化选择。我国在塔里木、华北、长庆油田曾利用为地震级数进行过油藏监测方面的先导性试验，在注水前缘监测、区域天然裂缝预测和剩余油分布识别等方面，取得了一定效果。但在页岩气勘探开发中的应用还处于初期探索阶段。5.缝洞储层定量雕刻技术缝洞型储层具有大规模层状与准层状分布特征，部分连通型缝洞可以形成连续型油气藏，是碳酸盐岩的重要油气勘探开发领域。碳酸盐岩缝洞型储集空间一般肉眼可见，包括溶蚀孔、洞、缝及大型洞穴、裂缝等，具有极强的非均质性。缝洞型储层前期研究主要是利用地震剖面“相面法”进行定性识别目标，但是由于受深层地震资料信噪比低的影响，缝洞难以精确成像。近年来，中国石油公司对缝洞储层定量雕刻技术的攻关，初步实现了复杂缝洞型储层的雕刻与定量化评价，已在塔里木盆地奥陶系、鄂尔多斯盆地奥陶系等缝洞型油气勘探发现中发挥了关键作用。钻前缝洞型储层雕刻主要依靠地震资料，以高保真地震成像处理为前提，以模型正演和岩石物理分析为基础，通过“三定法”，实现缝洞型储层或油气藏的定量化预测。三定指的是①定位置，利用高精度三维地震和各向异性偏移技术，实现地震信息的高精度成像；②定形态，利用振幅雕刻技术和方位方向异性技术，实现缝洞体系立体描述；③定规模，利用岩石无力分析和正演模拟技术，实现储集空间定量化预测。碳酸盐岩缝洞体系地震定量雕刻技术系列包括四项核心技术：①井控地震保真处理技术，能够促进地震剖面串珠反射更加清晰、数量明显增多；②叠前地震偏移技术与各向异性处理技术，能够精细刻画不同级别的断裂系统；③溶洞模型正演技术，能够建立缝洞大小、填充与地震响应量版；④三维可视化雕刻技术，能够对裂缝、溶洞进行独立雕刻和融合研究，分析缝洞系统的连通型，精细描述缝洞的空间信息。钻后缝洞型储层定量评价，主要依靠微电阻率扫描成像测井技术。目前已经形成了以电成像测井为主导的有效储层是被及缝洞储层参数定量评价技术，建立了多种较为有效的流体识别方法图版，显著提高了此类储层的测井评价能力。另外，开发的远探测声波成像测井新技术，使得探测距离由3m扩展到10m，有利于发现临近分布的隐蔽缝洞，提高评价精度。