新認識助力江漢油田頁巖油勘探開發

11月8日，繼湖北省潛江市潭口地區黃20斜-4、潭71斜-7-5C井首次實現江漢油田潛江鹽湖盆地碳酸鹽新類型儲層油藏勘探重大突破之后，江漢油田頁巖油攻關團隊進一步在縱向上擴展層系、平面上擴展區帶，在潭口地區論證通過4口老井復查，并為做好系統研究，建立系統描述儲層縱向含油性、可壓性等特征的柱狀圖，論證通過專探井黃61井。

今年以來，江漢油田研究院和工程院專家聯手對江漢油田本土礦區的頁巖油儲層深化研究，形成了巖相組合體劃分和識別技術以及復合酸壓加砂壓裂工藝，圈定了頁巖油儲量豐富的“甜點”區域，實現了潭口、廣浩地區潛三段—潛四段的新發現，形成平面和縱向、常規和非常規油藏的立體突破，促進了頁巖油的勘探開發力度。

難解的“鹽”難題

頁巖油是儲藏在頁巖孔隙及裂縫里的石油，在江漢油田礦權區域內，其主要分布在江漢油田本土礦區。

江漢油田研究院專家對頁巖油先后經歷了鹽間頁巖裂縫油藏、鹽間白云巖或鹽間非砂巖油藏、頁巖油等認識階段，研究院專家從1970年代開始對江漢油田本土礦區頁巖油進行勘探研究，當時把頁巖油叫做“鹽間油藏”，對其研究按照常規油藏思路，通過直井注水的方式，制造水壓打開儲層巖石，形成裂縫作為泄油通道，開采頁巖油油藏。專家發現頁巖儲層物性比較差，極為堅硬，油極難采出，難以通過水壓制造較大泄油裂縫，出油效果差，一直沒有太大進展。2010年，美國勘探頁巖油取得成功，研究院將美國頁巖油的特征和鹽間頁巖地質特征進行對比，發現鹽間油藏就是頁巖油，從當年開始，研究院按照頁巖油的思路開始對頁巖油進行地質評價。   

專家借鑒涪陵頁巖氣田開發頁巖氣的水平井體系壓裂技術，改用水平井橫穿頁巖儲層，希望制造更多的泄油通道、更大的改造體積開采頁巖油，但是經過勘探實踐，發現鹽間頁巖厚度薄，工藝改造方面的難度比較大。

油田專家、研究院頁巖油攻關團隊負責人吳世強介紹，專家對江漢油田本土礦區王場地區、蚌湖向斜、陳沱口凹陷、新溝地區等頁巖油儲層開展地質研究時，發現本土礦區頁巖位于鹽湖盆地，特性是厚度比較薄，并且儲層里面含有鹽巖，對儲層進行壓裂改造時，鹽巖全部溶解在壓裂液體系里，當工作人員開展返排作業，把壓裂液抽出井筒時，發現因鹽巖結晶將井筒堵塞，導致返排不通暢，影響工藝改造流程，造成勘探開發受阻。

勾勒出“甜點區”

面對儲層“鹽將軍”把門，無法順利開采的難題，專家決定轉變思路和方向，尋找不含巖鹽的儲層區域，圈定儲量豐富的“甜點”區域進行勘探。

專家經過研究發現，在潛江凹陷潭口、廣浩地區的碎屑巖相帶和鹽巖相帶之間，有一片面積很大的巖性過渡區域，該區域過去按傳統砂巖油藏理念認為均為不含油的砂層，沒有經過勘探開發。專家對該巖性過渡區域重新做礦物成分分析，發現其含有碳酸鹽巖，可能還含有其他富含頁巖油的巖性儲層，決定重新解釋該巖性過渡區域，但是該區域屬于頁巖油新區，分析解釋缺乏有效的技術手段。研究院專家經過技術攻關，2021年研發出巖相組合體劃分和識別技術，包括巖相組合體測井識別技術、巖相組合體劃分技術。

專家首先建立了巖相組合體測井識別技術。專家希望細分并識別頁巖油儲層的不同巖性，這需要建立不同巖性的測井識別方法和標準。專家開始了刻苦的攻關工作，通過測井錄井工作將頁巖油儲層不同區域的巖石的巖芯取出來，通過測井錄井資料，分析礦物成分和測井響應特征，建立敏感測井曲線和測井參數，從而確立測井解釋模型，建立了不同巖性的測井響應特征和識別標準，即關于碳酸鹽巖、硫酸巖和沙泥巖的測井巖性及油層識別技術。

擁有測井巖性及油層識別技術后，專家通過測井錄井作業獲得的測試資料，研究鹽間頁巖的平面變化規律，希望識別出無鹽區和有鹽區。專家發現，頁巖分布穩定，但是鹽巖在快速相變，無鹽區和有鹽區緊密相連。專家順藤摸瓜找到無鹽區后，通過巖相組合體劃分技術，劃分出鹽巖、碳酸鹽巖、硫酸鹽巖和砂泥巖四種巖層沉積區，其均存在于大面積分布的頁巖中，組合形成頁巖夾鹽巖、頁巖夾碳酸鹽巖、頁巖夾硫酸巖、巖巖夾砂泥巖等四種巖相組合區，其中頁巖夾鹽巖含有大量鹽巖，屬于不容易改造的有鹽區，頁巖夾碳酸鹽巖等其他三種巖相組合區不含鹽巖，屬于容易改造的無鹽區。 

強酸力破頑石

專家重點分析頁巖夾碳酸鹽巖、頁巖夾硫酸巖和頁巖夾砂泥巖所在的無鹽區頁巖油儲層，發現在不同地區三種巖相組合區分布不同。專家優選出平面縱向上三種巖相組合區層位比較多，呈現多層疊合連片的區域作為頁巖油儲量豐富區，決定對黃20斜-4井開展壓裂作業。

黃20斜-4井所在的儲層具有碳酸鹽含量高、巖性復雜的特征，常規水力壓裂形成的泄油面積小難以有效開發。工程院專家經過刻苦攻關，成功研發“多段酸液溶蝕+多級裂縫支撐”復合酸壓加砂壓裂工藝。

工程院儲層改造所技術骨干韓玲說，首先針對該儲層碳酸鹽含量高，滲透率低的特征，專家優選前置酸和緩速酸兩套酸液體系，用酸溶解碳酸鹽，可以擴大巖石已有孔隙的寬度，同時可以形成刻蝕縫，將孔隙和裂縫作為儲層泄油通道，提高采油率，這就是“復合酸壓加砂壓裂工藝”中的酸液溶蝕方法。

由于前置酸和緩速酸的腐蝕能力有限，作用距離小，專家將作業對象按照距離油井遠近的距離，分為多段分別處理。第一段處于油井附近，專家通過壓裂車將前置鹽酸直接注入第一段地層，形成刻蝕裂縫，第二段遠離油井，專家在鹽酸體系中加入甲酸形成緩速酸，降低酸的反應速度，不會很快釋放腐蝕力和巖石反應而消耗掉，確保酸隨著重力作用繼續向巖石下方滲透，逐步釋放腐蝕力，增加腐蝕深度，增加孔隙通道和泄油裂縫長度，增大改造體積，這就是“復合酸壓加砂壓裂工藝”中的多段酸液溶蝕方法。

針對碳酸鹽巖發育的微裂縫，以及采用低粘液體、暫堵等手段壓裂出的復雜縫寬普遍較窄，用中、大粒徑砂粒無法進入并支撐狹窄裂縫的情況，工程院攻關團隊轉變思路，增加適合進入狹窄裂縫的小粒徑砂粒在壓裂裂縫支撐劑中的占比?！傲芽p離井筒越遠，縫寬越窄，用小粒徑砂粒支撐遠端裂縫，配合中、大粒徑砂粒支撐縫寬大的近端裂縫，可以提升壓裂改造的導流能力，增加泄油裂縫有效體積，提升原油產量”，韓玲說，“這就是‘復合酸壓加砂壓裂工藝’中的多級裂縫支撐方法”。

10月9日，黃20斜-4井采用復合酸壓加砂壓裂工藝圓滿完成現場施工，獲得26.22方工業油流，實現了江漢碳酸鹽巖新類型儲層的工藝新突破。

巖相組合體劃分識別技術和復合酸壓加砂壓裂工藝實現了頁巖油有利巖相的預測和開發，為下一步相同類型油藏提供了技術借鑒，為油田老區高效勘探開發，尋找到新的規模增儲陣地提供了技術利器。