火山岩气藏滚动勘探开发理论与实践:以准噶尔盆地为例

第1章 绪 论 1.1 准噶尔盆地火山岩气藏勘探开发的难点 准噶尔盆地滴南凸起的勘探工作始于20世纪80年代，经过前人多年的研究已经取得大量成果。2008年在滴南凸起发现了准噶尔盆地**个千亿立方米储量规模的大型火山岩气田—克拉美丽气田，提交天然气探明地质储量1053.34×108m3。气田构造特征总体表现为西倾的大型鼻状构造，南北为边界断裂所切割。气田自西向东由滴西17、滴西14、滴西18和滴西10井区四个区块组成。气田储层岩性以凝灰质角砾岩、正长斑岩、流纹质熔结凝灰岩及玄武岩为主，有利岩相以爆发相空落、溅落亚相，溢流相顶部、下部亚相和次火山岩相外带、中带亚相为主；储集空间以溶孔、气孔及杏仁孔*发育；孔缝组合以裂缝-孔隙型为主；裂缝以高角度及斜交构造缝为主。储层总体属于中低孔、低渗储层，孔隙度平均为11.48%，渗透率平均为0.459mD。气藏以岩性圈闭为主，有效储层分布受构造及岩性双重控制，气藏类型主要为构造-岩性气藏。 根据准噶尔盆地第三次资源评价结果，陆东地区蕴藏天然气资源量4850×108m3，还有近3800×108m3天然气资源量需进一步发现落实，勘探评价潜力大，是中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司(简称新疆油田分公司)天然气增储上产的有利区带之一，是北疆地区冬季保供的重要起源地。但自2008年发现克拉美丽气田以来，先后上钻20口探井及评价井，均未取得预期成果，成藏模式及天然气富集规律存在局限，勘探评价方向及目标不明，勘探评价工作踌躇不前。而从开发的情况看，克拉美丽气田2010年 3月制定采用“整体部署，分批实施，井间接替”的开发模式，总体部署54口井，设计产能规模10.0×108m3，稳产7.6年。截至2013年12月，克拉美丽气田累计动用天然气地质储量416.98×108m3，在含气压域内共完钻气井59口，投产气井48口，日产气200×104m3，累产气30.3×108m3。 作为北疆地区重要的天然气生产保供的克拉美丽气田，其探明地质储量占新疆油田分公司的52.9%，气田的稳产和上产开发将对北疆地区的社会经济发展起到十分重要的能源保障作用。但经过4年的开发建设，气田产量仅达到方案设计的55%。准噶尔盆地勘探开发主要存在以下难点。 (1)储量接替难度大。探明区外围勘探评价失利，后备储量资源不足。由于富集规律及成藏模式不清，自探明克拉美丽气田之后，以正向构造结合岩体为勘探目标，在探明区外围相继打了20口探井，均未取得突破，天然气勘探受挫，下一步的勘探方向及领域不明，无法为北疆地区天然气供应落实更多的储量资源。 (2)地层岩体岩性变化快，储层刻画难度大。克拉美丽气田火山岩地层形成模式多样，岩体规模差异大、接触关系复杂，虽然利用三维地震资料进行了火山岩体刻画，并利用测井资料对单井钻遇地层进行了解释，但对于评价区和开发区井间储层难以进行刻画。 (3)储量控制程度低，气井压力产量下降快，停关井比例高。克拉美丽气田截至2012年12月投产4年间，气井动态控制储量仅占动用储量的14.7%，有17口气井已经停产，停关井数占投产井的37.7%。火山岩气藏单套储层发育规模较小，直井分层开发动用范围小，平均井控储量只有2.98×108m3，仅为水平井的45.8%，停关井中直井比例达到89.5%。 (4)剩余储量分布不清，提高储量动用的方式不明确。储层非均质性较强，运用常规动态分析方法难以准确进行描述，优势剩余储量富集区无法落实，致使对应的动用手段难以确定，无法实现对剩余储量的有效动用。 (5)低渗储层改造及储层保护技术缺乏。鉴于火山岩储层低孔低渗但微裂缝发育的特点，在井下作业过程中易受到水锁伤害、固相伤害、处理剂损害、入井液漏失等储层伤害，产能降低甚至无产能，停关井复产利用难度大。 为了解决以上难点，又鉴于以上问题严重制约准噶尔盆地火山岩气藏储量发现和有效动用，新疆油田分公司开展了一系列准噶尔盆地火山岩气藏评价及开发关键技术攻关研究；为改善准噶尔盆地火山岩气藏的评价和开发效果，增强北疆地区天然气保供能力，新疆油田分公司设立了“天然气开发技术研究与应用”科技重大专项，为此研究设立了“准噶尔盆地火山岩气藏评价及开发关键技术研究”等课题，这些课题研究成果有效解决了制约准噶尔盆地火山岩气藏评价和开发的技术瓶颈问题。通过深化对滴南凸起石炭系火山岩气藏成藏主控因素及富集规律的认识，解决了制约滴南凸起天然气滚动勘探的关键问题，进一步明确了火山岩气藏成藏主控因素及有利储层展布特征，落实了一批可供钻探的目标圈闭和评价井，扩大和升级了该区油气储量规模。通过储层描述、剩余储量研究和动用技术攻关，落实了开发区剩余储量分布和储量动用技术，提高了火山岩的储量动用和稳产能力。通过新区产能建设和老区产能提升，增强了北疆地区天然气保供能力，将直接推进准噶尔盆地火山岩气藏开发技术进步，其研究思路及技术方法也将对其他地区火山岩气藏评价开发提供重要指导。 1.2 滚动勘探开发相关概念、理论基础 所谓滚动勘探开发是指勘探与开发相结合，部分详探井承担开发任务，部分开发井承担详探任务，统一规划，分批实施，滚动前进，直至形成产能建设规模，老区不断调整，新区继续滚动的全过程，也称为勘探开发一体化。准噶尔盆地火山岩气藏的高效勘探开发离不开滚动勘探开发理论的指导，因此本节详细阐述一些滚动勘探开发的相关概念、内涵及相关研究内容和技术。 1.2.1 滚动勘探开发的概念 油气滚动勘探开发方法的理论基础是“复式油气聚集(区)带理论”，这是一种简化评价勘探、加速新油田产能建设的快速勘探开发方法，通常是“勘探中有开发，开发中有勘探”。滚动勘探开发的技术思路：系统研究、整体解剖，优选目标、重点突破。滚动勘探开发是指一个二级构造带或三级构造带发现井获得有经济价值的工业油气流后，把勘探和开发的研究工作及具体实施计划进行统筹安排与部署，按科学的工作程序，采用多学科综合研究、多系统协同工作的方法进行勘探开发工作的方式。滚动勘探开发的主要任务是高速度、高效益增储建产，探明一块开发一块，各区块相继投入开发；对老开发区调整挖潜，不断发现新油气藏，弥补递减，略有增产。其基本工作程序是整体部署、分批实施、及时调整、逐步完善。其基本做法是勘探与开发紧密结合，增储上产一体化。该方法是提高复杂断块油田勘探开发效益的有效方法。其核心是缩短周期，尽快投入开发形成生产能力，提早收回投资，提高经济效益。滚动勘探开发方法*早是针对渤海湾含油气盆地复杂小断块的地质特点提出来的，是低、中勘探程度区相当长一段时间内获得新增石油地质储量的主要油气勘探方法。渤海湾含油气盆地断块小而破碎，储集层岩性变化大，含油层系多，含油气井段长，油气藏复合叠加，难以在短期内搞清其地下的地质情况，也不可能通过一次勘探就能完全了解；断块油气田不同区块的含油气性、含油层系和油气藏类型差异大，也不宜用统一的均匀井网布井，因此，要把预探、详探、评价，甚至开发交叉进行，从而诞生了油气滚动勘探开发方法，勘探开发成效明显提高。滚动勘探开发是一种针对地质条件复杂的油气田而提出的一种简化评价勘探、加速新油田产能建设的快速勘探方法。它是对少数探井和早期储量进行估计，在对油田有一个整体认识的基础上，将高产富集区块优先投入开发，实行开发的向前延伸；同时，在重点区块突破时，在开发中继续深化新层系和新区块的勘探工作，解决油气田评价的遗留问题，实现扩边连片。它既是一种勘探开发模式，也是油气勘探开发理论的组成部分。在油田开发过程中，地质条件的复杂性和增储上产的目的使滚动勘探开发已成为一种重要的勘探开发模式，同时，滚动勘探开发也有益于提高油田开发的经济效益。滚动勘探开发是油田增储上产的重要措施之一。 滚动勘探开发方法通常分为4个主要阶段。 (1)滚动勘探阶段，以勘探为主，抓好区带和圈闭综合评价、优选滚动勘探目标并实施钻探。试生产获得工业油气流后，立足断裂构造带的整体解剖，开发工作迅速向前延伸，并结合勘探工作在探井上做好各项资料的录取工作，以较大井距甩开探边，力争以*少的探井探明含油气面积，从而展开进一步的勘探评价和寻找新圈闭的工作。 (2)滚动评价阶段，详探与开发紧密结合，通过多学科协同工作、相互渗透来共同研究认识油气藏，并从以勘探为主、开发协助逐步过渡为以开发为主、勘探协助的方式开展早期油气藏描述或评价工作。逐年加密井网，分区块弄清油层分布；开发工作的重点是抓好关键井的确定和实施、早期油气藏评价、4个概念(地质与气藏工程、钻井工程、采气工程、地面工程)设计编制和经济评价工作。与此同时，边勘探、边开发，以寻找新的含油气圈闭及钻探目标。 (3)滚动开发阶段，把构造的精细解释与钻后反馈贯穿于滚动开发的全过程，重点做好滚动调整、滚动实施开发概念设计和探明储量计算、编制与实施开发方案工作，完成产能建设任务。通过勘探协助开发，完成三维地震资料的特殊处理和精细处理，依据新的钻探成果适时向开发提交新的含油气圈闭。 (4)滚动调整阶段，在利用精细的石油地质综合研究、构造描述、储量复算、注采井网对储量控制程度及适应性分析等进行研究的基础上，编制综合调整方案。滚动勘探开发方法大大提高了评价井的成功率，加速了发现和探明小断块油田的速度。 在滚动勘探、滚动评价、滚动开发和滚动调整这4个阶段的工作中，重点工作内容各不相同，但各阶段紧密相关。本着程序不可超越、节奏可以加快的原则，部分工作进行交叉作业以利于实现增储上产一体化和勘探开发效益优选一体化。 1.2.2 滚动勘探开发关键技术 滚动勘探开发技术是指将油藏勘探和开发有机结合起来形成的一整套油藏地质综合研究技术。该套技术把地震处理和解释、钻井研究、测井评价、地质综合研究、试油试采资料分析、岩心分析化验、油气藏工程及数值模拟、经济评价等学科和阶段的各种研究方法联系起来，形成了对复杂油气藏的勘探与开发具有重要作用的系统研究方法。 在滚动勘探开发实施过程中，随着对地质认识的加深，对技术的要求越来越高，不仅需要各学科、不同技术手段的密切配合，更需要及时应用新理论、新技术，才能满足复杂油气田勘探开发的需要。 1. 国内滚动勘探开发新技术、新方法 目前国内各油田在滚动勘探开发方面使用的新技术、新方法主要有下几个方面。 (1)精细地震解释新技术。 ①地震资料采集及资料连片处理新技术；②地震资料人机交互精细解释技术；③地震数据相干体分析技术。 (2)精细储层描述技术。 ①井约束地震反演技术；②地震约束测井反演技术；③低电阻油层识别技术；④古应力场模拟裂缝预测技术；⑤地震资料储层横向预测技术；⑥三维可视化技术。 (3)精细开发技术。 ①开发井兼探技术；②双靶定向井挖潜技术；③开发地震技术；④配套的钻井、试油、测试及井下作业技术；⑤重复地层测试(RFT)、高分辨地层倾角测井仪(HDT)测试技术；⑥油气层保护及大型压裂改造技术；⑦精细油藏数值模拟技术。 滚动勘探开发技术是油田增储上产的重要途径，对于多层系、低渗油气藏，坚持滚动勘探开发一体化及滚动勘探新技术、新方法的应用，是提高勘探开发效益，实现少投入、多产出、早受益的有效途径。油气滚动勘探开发是一项系统工程，需要多学科结合，加强基础研究，发挥新技术优势，应用各种技术研究成果。针对不同地区、不同类型的油气藏，滚动勘探新技术的选择应有所侧重。 在滚动勘探开发中，加强地质基础研究、精细地震资料解释、正确认识构造特征、开展目标评价是滚动勘探开发取得好效果的基础。