Question

碳酸盐岩缝洞型油气勘探开发技术

Answer 1

碳酸盐岩缝洞型油气勘探开发配套技术是一项系统工程，贯穿于地震资料采集、处理、解释和室内模型等多个环节，需要地震资料与测井、钻井、岩心、构造演化、生产动态等因素综合分析，包括有利岩相及古地貌分析技术、全三维构造、断裂精细解释及三维显示技术、缝洞型储层模型物理模拟技术、碳酸盐岩缝洞型储层识别技术、烃类检测技术、储层酸化压裂技术、水平井开发、水平井分段酸压改造技术及注水替油技术等。

一、岩相古地貌技术

有利岩相及古地貌分析技术是指利用层序地层学、储层地质学、构造地质学和沉积地质学等地学理论为指导，以计算机为工具，采用层序划分、地层对比、单井相分析、沉积相纵横向分布特征研究、储层宏观特征研究(如岩心观察)、储层微观特征分析(如薄片观察、地球化学分析等)、储层物性统计等手段，开展层序地层划分与对比、储集体类型及成因机制、沉积相、古地貌及古水系分析等明确优质碳酸盐岩储集体发育的地质成因条件，建立不同样式储层体成因模式。

二、地震预测技术

借助全三维地震数据体，对振幅、频率等属性特征进行分析，可对三维地震数据体采用由点-线-面逐级放大的方法，实现三维空间立体可视化精细解释。采用的技术手段有精细层位标定、相干及倾角分析技术、三维解释及立体显示技术等。三维地震联片处理技术，为储层预测提供了较高精度的基础数据，最终实现了统一网格、统一静校正、统一地震记录(极性、时差、振幅、频率、波形)、统一速度模型、统一叠加和偏移的联片处理;通过联片精细成像处理，地震资料的品质得到了改善，并对主要目的层风化面进行精细刻画，使原三维地震资料拼接处的构造得到了落实，资料的分辨率、信噪比、保真度得到了有效提高，为后续的地震资料解释、储集层预测、地震反演、整体评价提供了可靠的基础资料。

三、物理模拟技术

1977年，美国休斯敦大学地震声学实验室创建了水槽地震物理模型。国内南京石油物探研究所及同济大学在1985年前后建立了大型水槽自动物理模拟观测系统。但是，水槽地震物理模拟也存在着缺陷，它无法正确模拟陆上地震勘探过程，只能记录纵波，不能记录横波和转换横波。为了克服上述缺点，20世纪80年代，美国哥伦比亚大学、埃克森石油公司、休斯敦大学和中国石油大学先后研制了固体地球物理模型。针对碳酸盐岩缝洞储层的物理模拟技术研究，已经开始起步，但缺少系统性研究。数值模拟技术，随着算法的改进和计算机技术的发展，已经从声波射线模拟发展为波动方程模拟，模拟精度和速度得到明显提高。

四、储层雕刻技术

碳酸盐岩缝洞型储层的识别可以从地震属性特征、钻井、录井、测井、岩心和薄片观察几个方面联合进行。钻井前缝洞型储层识别主要依靠地震，利用储层精细标定和模型正演技术，明确储集体的地球物理响应特征，开展储集体地震属性敏感性分析，确定有效地震属性，并由此提取相应地震属性，最后在地质成因分析及储集体地质模式控制下，分别开展岩溶孔洞及裂缝的识别。

多属性综合分析技术是指沿层对一定时窗范围内的数据体提取不同的属性，得到该属性的平面分布图或立体图，并进行综合地质分析。多属性交会分析认为相干检测、分频振幅和波阻抗是基本适合碳酸盐岩缝洞型储层预测的敏感属性。属性提取技术可细分为均方根振幅、振幅变化率、分频、沿层相干、波阻抗和灰岩顶面地震相等，其关键是确定合理的时窗和精细的解释层位。地震属性提取是一项较成熟的常用技术。但溶洞定量描述和流体识别仍然十分困难。

近年来，缝洞型储层定量雕刻技术已取得重要进展，如塔里木油田基于井控高保真叠前时间偏移处理，使储层特征更加明显，尤其是道集资料信息，为储层量化描述和叠前油气检测奠定了坚实的资料基础;通过高精度叠前深度偏移处理，有效地解决了“串珠”归位不合理的问题，为缝洞体位置的准确识别提供了有力的支撑;在井震结合建模的基础上，建立了地震响应特征与缝洞体发育状况的量化关系，初步实现了缝洞单元储集空间的定量计算;缝洞体三维立体雕刻与量化描述在井位研究中发挥了重要作用，近两年储层钻遇率达到98%以上(图6-14)。

图6-14 塔中中古11井缝洞雕刻图

五、烃类检测技术

碳酸盐岩缝洞型储层烃类检测技术是个难点，同时也是研究的热点。目前有叠前AVO道集、频率吸收等技术。在频率吸收技术中，高产井烃类指示响应特征为主频降低、高频衰减快、低频能量增强;泥质充填干井响应特征为较高能量、高频、低吸收;断裂发育具有低能量、低频、高吸收特征。叠前AVO道集是利用振幅随偏移距(入射角)的变化来判断溶洞中的流体类型，总体表现为油井振幅随偏移距增大而增加，水井振幅随偏移距增大而减小。

六、储层酸化压裂技术

碳酸盐岩缝洞型储层非均质性强，基质渗透率低，无储集能力，油气渗流通道主要为裂缝，油井完井后大多无产能，只有通过酸压改造措施，形成一定长度、高导流能力的酸蚀裂缝，沟通油气渗流通道和储油空间，才能保证正常投产和较长时间高产稳产。事实证明，酸压改造储层的技术解放了地层能量，大幅度提高了油气井产能，使油田开发的经济效益显著提高，已成为碳酸盐岩缝洞型油气藏开发中必不可少的关键技术之一。

七、水平井开发技术

在碳酸盐岩溶洞发育密集的地区，为了多钻遇几个缝洞单元，提高单井产量，常采用水平钻井工艺，水平井的方向一般垂直于裂缝走向，这样钻井穿过缝、洞发育段的可能性大大提高，对缝洞型储层开发效果好。

水平井钻井和开发中常遇见以下问题:①水平井水平段在钻遇大型洞穴储集体发生放空、漏失时，无法建立泥浆循环，导致无法按原设计继续钻进其他溶洞，多数情况下只能直接投产;②水平井在水平段穿过的几个缝洞单元，只要一个缝洞单元出水，就有可能造成水淹，其余缝洞单元的储量也将无法有效动用。因此，在储层预测、流体识别和缝洞系统定量描述无法满足水平井设计要求时，不易大规模实施水平井开发，井位部署时仍应首先采用直井+侧钻的布井思路和做法(吕媛娥，2006)。

八、水平井改造技术

水平井分段改造技术是目前国际上提高产量的重要技术。通俗讲就是采用专业工具，将水平井段分成若干相对独立的系统后，有选择性地进行酸化改造。如塔里木油田水平井酸化压裂改造始于2005年，2008年首次在塔中62-7H井实施，获得日产油220m³，天然气20×10⁴m³的高产。

该技术与较笼统酸压技术相比具有诸多明显优势，可形成相对独立的人工裂缝系统，更好地利用物性差异层段，充分挖掘水平井产能，最大限度地提高单井产量。实践证实实施水平井分段改造后，平均产能与同区块直井相比，提高了3.8倍，而与水平井笼统酸压相比，也提高了近一倍。经过多年探索，采用水平井开发逐渐成为塔中地区在碳酸盐岩中建立高产井、培养高产井组和高产区块的重要模式，水平井分段酸压改造技术则成为进一步提高开发效率、延长单井寿命的重要依据。

九、注水替油技术

碳酸盐岩缝洞型油气藏投入开发后自然产量递减快，弹性采收率低，如塔河油田以定容性溶洞为储层的单井年产量递减达30%～90%(涂兴万，2008)，注水替油是提高采收率的一种重要手段。以碳酸盐岩缝洞型为储层的油井，在进行注水替油生产前，要尽可能地利用天然能量开采，在后期地层压力难以维持正常机抽生产时，才能进行注水替油，定容性油洞为优选对象。

碳酸盐岩缝洞型油藏单井注水替油的机理是:通过注入水补充地层能量，恢复地层压力;利用重力分异的原理，在焖井过程中，油水不断置换，产生次生底水以抬升油水界面;使注入水进入油井周围比较小的裂缝中，置换出其中难以采出的剩余油。油井以“注水—焖井—采油”为一个周期进行注采循环，经过多轮次的注水替油，可逐步提高原油采收率(荣元帅，2008)。