0 引言
近年来，致密油已成为非常规油气领域的热点[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19]，是未来石油勘探主要的接替领域。随着松辽盆地勘探开发的不断深入，常规油气勘探的难度越来越大，而致密油气具有广阔的勘探前景。但致密油藏的钻井一般自然产能较低，需通过大规模压裂技术才能形成工业产能[12]，北美地区致密油的勘探实践表明，水平井+体积压裂技术可大幅提高致密储层中的产能，具有较好的效果。近年来中石油长庆油田形成了以“水平井+体积压裂”为核心的致密油勘探开发技术系列，致密油产能不断增加[20]。目前国内外致密油的勘探开发重点都在“甜点”区展开，并普遍使用多井平台式“工厂化”生产模式，该模式能够在含油层多口井控制范围内，实施同步压裂或交叉压裂，产生更为复杂的裂缝网络体系，大幅度增加油层改造体积，提升储层动用能力，提高初期产量和最终采收率[21]。同时还能够减少土地占用、缩短工程施工周期、降低工程作业成本，并且通过集合地面设施进一步降低生产成本，有利于致密油资源的经济有效动用。
1 研究区地质概况
三肇凹陷是松辽盆地北部重要的勘探领域之一，位于松辽盆地北部中央坳陷区（图1），油气资源丰富。构造主体从北向南发育升平、卫星—宋芳屯、尚家—榆树林、肇州、朝阳沟背斜等5个三级构造，肇源地区位于三肇凹陷南部肇州鼻状构造西翼，西至大庆长垣东翼，向南延伸至朝阳沟阶地。该区扶余油层分布在泉头组三段、四段，纵向上自下而上依次可划分为FⅢ、FⅡ和FⅠ油层组，岩性主要为一套灰绿色、紫红色泥岩夹灰色粉砂岩、泥质粉砂岩与灰棕、棕色含油粉砂岩不等厚互层。目前钻遇的油层主要分布在FⅠ和FⅡ油层组，FⅠ油层组地层厚度为90~100m,进一步细化FⅠ1、FⅠ2、FⅠ3共3个砂层组，FⅡ油层组一般厚为60~70m，进一步细化FⅡ1、FⅡ2共2个砂层组。
肇源地区扶余油层发育大型浅水三角洲沉积[23,24]，自下而上表现为水退到水进的过程，发育浅水三角洲平原和前缘沉积，分流河道、水下分流河道为主要储集体。其上的青一段为大段的黑灰色泥岩、黑褐色油页岩，青一段既是良好的盖层，也是重要的生油层。青一段泥岩镜质体反射率R O值在0.7%~1.6%范围内，具备很好的生油条件，整体的排油强度都很大，一般在2×104t/km2以上，青一段烃源岩在生烃、排烃方面都能满足向下排替烃类，在下伏泉头组形成致密油藏。油气运移的驱动力有浮力、构造应力和异常流体压力，其中对油气运移起主要作用的驱动力为地层异常流体压力，即剩余压力[25]。青一段成熟源岩超压为油气垂向下排提供动力，油气以扶杨油层砂体及断裂为疏导通道。油层富集受断裂特征、储层发育状况以及构造特征3种因素的控制，油藏类型主要为具有一定构造背景的致密油藏。
肇源地区扶余油层大部分已钻井是1997年以前的老井，虽进行了压裂试油，但压裂规模不大，除个别区块钻遇油层厚度较大而获得工业油气流外，大部分井以低产为主，采油强度较低，分布在0.002~0.214t/(m·d)之间，平均为0.07t/(m·d)。在低油价的形势下，单井产能问题严重制约了该区勘探开发步伐。优选的油层厚度较大、单井产能相对较高的P333直井开发试验区采取240m×100m井网，投产油井124口，注水井76口，单井平均初期日产油1.45t，低效井比例达30%，目前单井平均日产油0.3t，综合含水率达70%，证实直井常规开发的效果较差。而水平井+大规模体积压裂技术在YP1、ZP6、ZP20等为代表的致密油单井试验取得突破后，相继开辟的YP1、QP2和L26等水平井试验区获得了较好的开发效果，证实了采用水平井开发+大规模体积压裂改造技术在松辽盆地致密油勘探开发的有效性和可行性。
2 “甜点”区地质特征
2.1 “甜点”层段
2.2 “甜点”区储层特征
钻井揭示，Y63“甜点”区FⅡ1砂层组“甜点”河道砂体厚度为2.6~10.0m，曲线上呈箱型。储层物性较好，孔隙度一般在9.0%~13.5%之间，中值为11.8%；空气渗透率一般分布在（0.1~1.5）×10-3μm2之间，中值为0.55×10-3μm2（图2）。砂岩主要成分为长石岩屑砂岩，矿物成分主要为石英、长石及岩屑。储层中石英含量平均为24.5%；正长石含量平均为26.5%；斜长石含量平均为4.3%；岩屑含量平均为33.6%；泥质含量平均为7.9%；粒度中值在0.04~0.25mm之间。岩石颗粒较细，为粉砂岩；颗粒分选中等，胶结类型以孔隙—再生—薄膜式为主，胶结中等—致密。
岩石脆性能够反映岩石易于破裂的程度。研究区矿物组分主要由石英、长石、方解石和黏土组成，通过钻井取心对岩石矿物成分分析及对测井数据综合分析，扶余油层致密砂岩储层脆性主要受岩性控制，粉砂质含量越高，脆性指数越高。泥质岩脆性指数一般小于35%，粉砂岩脆性指数一般大于40%。通常岩石力学测井计算脆性指数大于40%的砂层组试油证实具有产能。该区扶余油层储层为粉砂岩、含泥含钙粉砂岩，砂岩间泥岩隔层厚度数米到数十米不等，储层脆性条件较好，脆性分布范围在40%~60%之间，易于后期压裂改造。
2.3 “甜点”砂体平面分布
致密油“甜点”区范围受河道砂体控制[22] ，因此，研究致密油单层“甜点”的平面分布，需要井震结合开展储层预测研究，准确预测出河道砂体空间上的展布特征。
地震属性是沉积相划分和识别河道的重要手段之一，三肇凹陷扶余油层整体表现为砂泥岩薄互层，每个砂层组中包含一套或多套砂泥岩组合，每一套砂泥岩组合界面都会形成一套地震波阻抗界面，地震反射波是这些界面的振幅、频率、相位相互干涉叠加形成的，地震反射同相轴往往是砂泥岩组合的综合反映，因此，地震波形间接地反映了砂岩厚度变化和砂泥岩组合关系的变化，而波形的变化，可以通过地震属性检测出来。因此在属性分析前，分析地震同相轴与砂体是否发育、以及与发育厚度的关系，对比发现，FⅡ1砂层组“甜点”层的砂体越厚，波形变宽、振幅能量越强；砂体越薄，波形变窄、振幅能量越弱[图3（b）]，因此，振幅信息能比较敏感地反映砂体的相对发育程度。提取了多种振幅类属性，通过对比优选，利用最大波峰振幅属性预测河道砂体与实钻较为相符[图4（a）]，钻井验证符合率达85.2%。依据最大波峰振幅属性，井震结合开展砂岩发育区解释，图中黄红色强反射代表砂体发育，黄绿色中等反射代表砂体相对发育，蓝色弱反射代表砂体不发育或较薄。依据地震属性砂体预测平面展布特征，以井点处钻井揭示沉积微相类型为依据，井间依据波峰振幅属性的砂体预测结果外推，井震信息相互补充、相互印证，分析沉积微相类型的空间配置关系，编制具有井间砂体预测能力的沉积微相图[图4（b）]。
河道砂体的范围，就是该层致密油“甜点”的范围，由于河道砂体储层厚度大、物性好，分流河道范围内钻井均见油层。河道宽度为500~2 500m，呈北东—南西向条带状展布。本文设计水平井部署区为Y63井至Z261井河道砂体段，该井区构造开阔、简单，地震波峰振幅属性能量强且均一[图4（a）]，预测河道砂体较发育，因河道砂体位置地震波形特征稳定、一致，推测河道砂体横向变化较少，储层非均质性相对较弱，有利于水平井平台化“工厂化”设计。
3 平台式“工厂化”水平井设计
3.1 水平井轨迹方位的确定
对于致密砂岩水平井而言，为了保证后期压裂改造效果、提高单井动用储量，其水平段在储层的平面展布方向必须与地应力分布规律相匹配[26]。地应力是指赋存于地壳岩石中的内应力[27],地应力是影响油层压裂改造的重要因素。三肇地区地层最大主应力方向在80°~90°之间（图5），即近东西向。最大主应力值一般在35~40MPa之间，最小主应力值一般在28~34MPa之间，压差小于10MPa，有利于后期大规模体积压裂等工程改造。根据岩石力学特征，针对油层人工压裂时，在不存在天然裂缝干扰的情况下，人工裂缝大致展布方向一般沿最大主应力方向[28]。当水平井轨迹方向与最大主应力垂直时，人工压裂造缝向井筒两侧垂直延伸，波及面积最大；当水平井轨迹方向与最大主应力45°斜交时，人工压裂造缝方向与井筒呈45°斜交，波及面积为垂直时波及面积的0.7倍，总之，夹角越小，压裂改造的波及面积越小。因此，为增大人工压裂造缝的波及面积，水平井轨迹设计方向应与最大地应力方向垂直，即近南北向。
3.2 水平井间距的确定
致密油储层由于砂体致密、储层物性差，有效驱替系统建立难度大。为扩大水平井之间缝网系统波及体积，实现有效动用，需确定合理的水平井间距。在目前大规模体积压裂的工艺下，通过对三肇地区扶余油层ZP8、 ZP12、ZP15、ZP20共4口井的微地震监测发现，水平井压裂施工过程中人工压裂造缝的半缝长主要集中在170~230m之间（图6），为保证相邻水平井大规模体积压裂改造后，使人工压裂造缝有效波及水平井两侧全部储层，有效合理的水平井井距为人工压裂半缝长的2倍。因此，三肇地区扶余油层合理的水平井井距为340~460m。
3.3 平台式“工厂化”水平井设计
水平井设计的部署区选择Y63井—Z261井这条北东方向的河道砂体，水平井设计以Y63井为参照井，该井钻遇河道砂体厚度为10.0m，孔隙度为11.5%，渗透率为0.63×10-3μm2。针对源63井区FⅡ1砂层组致密油“甜点”，前文已经通过地震属性对河道砂体进行了预测，为进一步落实“甜点”砂体的平面分布，开展了地质统计学反演方法的储层预测。地质统计学反演在储层薄、横向变化快的区域是一种比较实用的方法[29] ，反演预测的结果与地震属性预测结果类似[图7（b）]。2种预测方法的相互印证，进一步证实了河道砂体地震预测的准确性。依据波峰最大振幅属性、地质统计学反演预测结果，河道砂体延伸长度为5.8km，河道宽度为1.3~2.5km，致密油“甜点”面积为11.3km2。依据前文的轨迹方向及井间距分析，优化轨迹方向为南北向，井间距为340~460m，根据砂体平面展布，优选轨迹剖面地震波形稳定、反演剖面预测砂体厚度大且横向稳定的位置，设计水平井11口，使该河道“甜点”砂体能够整体动用。根据目标靶层的构造形态，将水平井进行平台优化组合，设计4个钻井平台（图7），Zp22平台设计水平井3口，井口在北侧，水平段长度为1 123~1 177m；Zp23平台设计水平井2口，井口在北侧，水平段长度为1 076~1 485m；Zp24平台设计水平井3口，井口在南侧，水平段长度为2 306~2 480m；Zp26平台设计水平井3口，井口在北侧，水平段长度为1 163~1 580m。
4 钻探效果
Y63井区目前已完钻水平井6口，分别为Zp22井组3口井、Zp23井（东侧轨迹）、Zp24井（中间轨迹）和Zp26井（中间轨迹），其余水平井正钻，钻遇含油砂体长度为934~1 177m，平均为1 070m，获得较好的钻探效果。如Zp22井（中间轨迹），水平段长为1 123m，钻遇砂岩1 123m，钻遇含油砂岩1 090m，油浸粉砂岩785m，油斑粉砂岩247m，油迹粉砂岩58m,砂岩钻遇率为100%，油层钻遇率为97.1%（图8）。Zp22井组3口井已经投产，压后抽油泵初期产油4.0~9.6t/d，与周边直井相比，提高产能5~12倍，获得较好的勘探成效。此外，从工程上减少钻井、压裂施工周期，投产后便于多口井集中管理，降低工程操作成本，有利于致密油资源的经济有效动用。因此，Y63井区的平台式“工厂化”水平井部署方式，使松辽盆地扶余油层致密油水平井从以往的零散部署，转变为平台式“工厂化”的整体部署、甜点砂体整体动用的一体化高效勘探开发形式。该井区的钻探实践，证实了致密油“甜点”砂体平台式“工厂化”水平井部署方式的优越性和可行性。
5 结论
(1）河道砂体控制致密油“甜点”区范围。井震结合准确刻画FⅡ1砂层组河道砂体的平面展布，河道宽度为500~2 500m，呈北东—南西向条带状展布。河道砂体厚度大、储层物性好，普遍含油，脆性分布范围在40%~60%之间，易于后期压裂改造。
(2）根据区域地应力分析及微地震监测结果，优化轨迹方向为南北向，井间距为340~460m，结合地震储层预测结果，平台式“工厂化”设计水平井井组平台4个，水平井11口。
(3）目前已完钻水平井6口，钻遇含油砂体长度为934~1 177m，获得较好的钻探效果，与周边直井相比，提高产能5~12倍，证实三肇地区扶余油层致密油“甜点”砂体平台式“工厂化”水平井部署方式的优越性和可行性。
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