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天然气地球科学 ›› 2021, Vol. 32 ›› Issue (6): 836–844.doi: 10.11764/j.issn.1672-1926.2021.02.012

• 天然气开发 • 上一篇    下一篇

陆相低压页岩油体积开发理论技术及实践

焦方正()   

  1. 中国石油天然气集团有限公司，北京 100007
  • 收稿日期:2021-01-16 修回日期:2021-02-21 出版日期:2021-06-10 发布日期:2021-05-24
  • 作者简介:焦方正（1962-），男，陕西三原人，教授级高级工程师，博士，主要从事油气勘探开发研究和科技管理工作.E-mail：jfz@petrochina.com.cn.
  • 基金资助:
    国家科技重大专项“鄂尔多斯盆地致密油开发示范工程”(2017ZX05069)

Theoretical technologies and practices concerning “volume development” of low pressure continental shale oil： Case study of shale oil in Chang 7 member， Ordos Basin， China

Fang-zheng JIAO()   

  1. China National Petroleum Corporation，Beijing 100007，China
  • Received:2021-01-16 Revised:2021-02-21 Online:2021-06-10 Published:2021-05-24
  • Supported by:
    The China National Science and Technology Major Project(2017ZX05069)

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462

摘要：

鄂尔多斯盆地长7段页岩油主要发育陆相半深湖—深湖重力流沉积，具有单砂体厚度薄、横向连续性差、非均质性强、储层致密、地层压力系数低等特征，与北美海相页岩层系相比，具有独特性，开发难度更大，陆相页岩油能否成为保障国家能源安全的重大接替领域，成为关注的重点。经过多年的攻关研究与现场实践，基于鄂尔多斯盆地长7段页岩油强非均质、低压等的独特性，提出了长7段页岩油“体积开发”理论，通过页岩油水平井多段压裂形成复杂缝网系统，形成了多尺度人工裂缝与基质间的非线性渗流和渗吸置换的复合渗流模式，大幅度改善了储层流体渗流环境，构建了“人工油气藏”；以“体积开发”理论为基础，创立了以“长水平井、小井距、大井丛、立体式、细分切割体积压裂”为核心的体积开发关键技术，使长7段页岩油得到商业化开发，快速建成了年产量达100×104 t的页岩油开发示范区，对国内陆相页岩油气资源的整体动用，能够提供较好的理论依据和技术支撑，起到了引领示范作用。

关键词: 页岩油, 陆相低压, 体积开发, 细分切割体积压裂, 复合渗流, 大井丛立体布井, 工厂化

Abstract:

Shale oil in Chang 7 member （Abbr. as Chang 7） mainly developed as gravity flow deposits in semi-deep to deep lacustrine environment. Compared to the marine shale rocks in North America， continental shale oil in Chang 7 is thin in single sand body， poor in lateral continuity， strong in reservoir heterogeneity， tight in its reservoir and low in formation pressure index. These characteristics made it more difficult to develop shale oil in Chang 7 and thus shale oil has driven much attention as it might be another significant superseding area for national energy safety in China. After years of research and field practice， “volume development” theory was proposed based on the unique characteristics of the shale oil in China. Guided by the theory， complex artificial fracture systems are established after multi-section fracturing in horizontal wells， and thus forms a composite flow pattern including nonlinear seepage and imbibition replacement processes between multi-sized artificial fractures and the matrix. Application of the theory has dramatically optimized the seepage environment and created “artificial oil and gas reservoir” underground， and thus established a key technology characterized with long horizontal well， short well spacing， large well cluster， stereoscopic fracture and subdivision volumetric fracturing. This technology has made commercial development of shale oil in Chang 7 possible and a demonstration area with one-million tons of annual shale oil production has been established. It also provides theoretical basis and technical support for an overall development of the continental shale oil in China.

Key words: Shale oil, Continental low pressure, Subdivision volumetric fracturing, Composite flow pattern, Stereoscopic large well cluster, Industrialization

中图分类号: 

  • TE132.2

图1

鄂尔多斯盆地长7段综合平面图"

图2

Cheng96井长7段岩心"

表1

不同两向水平主应力差下的裂缝特征及体积压裂实现难度"

（σH－σh） /MPa裂缝特征体积压裂实现难度
>10单条裂缝难度大，改造体积小
5~10以单条裂缝为主体积压裂有一定难度，改造体积不大
<5体积裂缝体积压裂容易，改造体积大

图3

NP9井井下微地震检测结果"

图4

L281井长7段岩心核磁共振渗吸T2弛豫时间谱"

表2

不同渗透率储层渗吸与驱替采出程度对比"

岩样渗透率 /(10-3 μm2)最终采出程度/%渗吸采出程度/%驱替采出程度/%渗吸对采出程度的贡献/%
M10.972.223.049.231.8
M20.270.827.343.538.6
L30.0961.125.036.140.9

表3

长7段页岩油水平段储层分类标准"

品质评价参数I类II类III类
储层品质黏土含量/%<25<35<40
孔隙度/%>106~10<6
含油饱和度/%>7050~70<50
工程品质最小水平主应/MPa<3030~34>33
脆性指数/%>5040~50<40
破裂压力/MPa35~4138~4440~47

图5

陇东地区页岩油不同井距水平井单井产量对比"

图6

陇东地区页岩油水平井不同簇间距多簇裂缝扩展模拟"

图7

陇东地区页岩油水平井闷井时间与地层压力系数关系"

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