胡繼聰，梁雨田，王夢(mèng)妮，康炳曄

（1.西安石油大學(xué)地球與科學(xué)工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710065；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采油廠，陜西 西安 716000）

引言

我國(guó)地大物博，地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，特別是在我國(guó)的西部地區(qū)分布著塔里木盆地、鄂爾多斯盆地等，一直以來(lái)都是我國(guó)油氣資源集中分布的區(qū)域，對(duì)確保我國(guó)的能源安全具有十分重要的作用。隨著現(xiàn)有油氣資源開(kāi)采程度的不斷加深，在盆地內(nèi)如何快速尋找新的油氣資源并開(kāi)采，成了保證國(guó)家油氣安全的核心。但目前對(duì)特殊地質(zhì)條件下的油田成藏條件分析理論研究較少，而且在復(fù)雜地形條件下的地質(zhì)勘探會(huì)受到多種因素的影響，造成勘探精度差、效率低，無(wú)法滿足油氣勘探需求。

本文以鄂爾多斯盆地為研究對(duì)象，從地質(zhì)條件變動(dòng)和其周?chē)匦螚l件入手，從理論上分析了大盆地地質(zhì)條件下油田成藏的依據(jù)，同時(shí)結(jié)合盆地條件下地形條件復(fù)雜的情況，從優(yōu)化探測(cè)方式、提高探測(cè)精度入手，提出了井-震混采及單點(diǎn)接收的三維地震采集技術(shù)方案，提高了復(fù)雜地質(zhì)條件下油田勘探的精度。最后通過(guò)優(yōu)化壓裂工藝解決油氣在天然縫隙發(fā)育、巖石脆性指數(shù)低情況下開(kāi)采困難、開(kāi)采效率低的不足。為復(fù)雜地形條件下的油田成藏條件分析、勘探和開(kāi)采提供了理論技術(shù)支撐，具有較大的應(yīng)用推廣價(jià)值。

1 油田成藏條件分析

以鄂爾多斯盆地的油田為例，其廣闊的盆地結(jié)果能夠促進(jìn)大面積的細(xì)粒沉積，同時(shí)也能促進(jìn)形成湖相優(yōu)質(zhì)的烴源巖，在這些條件的綜合作用下為頁(yè)巖油的形成奠定了堅(jiān)實(shí)的條件，具體分析主要其成藏條件包括以下幾個(gè)方面[1]。

1）盆地構(gòu)造下大面積細(xì)粒沉積。鄂爾多斯盆地是華北版塊殼運(yùn)行的結(jié)果，其整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)了東寬西窄的結(jié)構(gòu)，在盆地形成的階段盆地內(nèi)的構(gòu)造發(fā)生了相對(duì)劇烈的沉降，再加上四周火山噴發(fā)，最終使盆地結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)型。在盆地結(jié)構(gòu)變化的過(guò)程中，來(lái)自四周的物源不斷地匯聚到盆地地層內(nèi)，在湖泊沉積體系作用下形成了沉積油層[2]。

2）湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖。在鄂爾多斯細(xì)粒沉積層中所含有大量的泥頁(yè)巖、粉砂巖均具備較強(qiáng)的生烴潛力，其中生烴能力最強(qiáng)的是黑色頁(yè)巖，根據(jù)地質(zhì)探測(cè)在該盆地下黑色頁(yè)巖的平均沉積厚度達(dá)到了67 m，分布范圍極廣，為油田的成藏提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

鄂爾多斯盆地油田區(qū)域黑色頁(yè)巖分布結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2 井-震混采三維地震技術(shù)

油田的地震勘探需要同時(shí)進(jìn)行油田的儲(chǔ)存厚度、含油性、烴源巖品質(zhì)等進(jìn)行探測(cè)，從而為選擇合適的鉆進(jìn)方案提供依據(jù)。

以某典型的黃土塬地貌為分析對(duì)象，其地表經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)吹、雨淋、水沖刷，已經(jīng)形成了具有復(fù)雜特性的地貌結(jié)構(gòu)，落差可以達(dá)到300 m 以上，傳統(tǒng)的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)方案工作量大、精確性差。因此提出了井-震混采及單點(diǎn)接收的三維地震采集技術(shù)方案。針對(duì)黃土塬地質(zhì)條件下對(duì)地震波吸收速度快、地震波傳輸衰減量大的不足[3]，提出了將井炮和可控震源混采、單點(diǎn)檢波其接收的地震波信號(hào)采集技術(shù)方案[4]。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用在400 次的驗(yàn)證中，其探測(cè)準(zhǔn)確性達(dá)到了98.6%以上。

為了解決三維地震資料噪聲壓制和一致性處理困難的不足，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)形成了以多域六分法去噪加子波一致性處理的井-震混采地震波處理技術(shù)方案[5]。根據(jù)地震波信號(hào)所含的噪聲能量強(qiáng)弱交替、先傳輸?shù)皖l再傳輸高頻的特性，可以分步、分域的對(duì)噪聲進(jìn)行多層過(guò)濾，達(dá)到最大程度保留地震有效信號(hào)、消除雜波信號(hào)的目的。在進(jìn)行地震波信息解析的過(guò)程中，系統(tǒng)首先對(duì)其進(jìn)行對(duì)反褶積算子[6]進(jìn)行計(jì)算并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換處理，提高了數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和可靠性。采用三維地震波檢測(cè)方案，能夠獲得比二維勘探更高的檢測(cè)精度和可靠性，三維地震波檢測(cè)和二維地震波檢測(cè)對(duì)比結(jié)果如圖2 所示。

3 水力噴砂分段壓裂技術(shù)

為了解決油氣在天然縫隙發(fā)育、巖石脆性指數(shù)低情況下開(kāi)采困難、開(kāi)采效率低的不足，因此提出了在水平井壓力過(guò)程中采用“密切割剁碎儲(chǔ)集體”的開(kāi)采思路[7]。結(jié)合煤礦井下的實(shí)際地質(zhì)情況，開(kāi)發(fā)了一種新的水力噴砂分段壓裂工藝技術(shù)，其核心是“多簇射孔，環(huán)空加砂、長(zhǎng)效封隔”。在工作的過(guò)程中年多噴射器能夠?qū)崿F(xiàn)單簇噴砂向著多簇噴砂的轉(zhuǎn)換。采用環(huán)控加砂的方式能夠有效的擴(kuò)大攜砂的通道，徹底地消除工作時(shí)高壓高排量工況下的壓裂問(wèn)題[8]。同時(shí)通過(guò)增加封隔時(shí)間能夠有效地提升工作時(shí)大規(guī)模壓裂的穩(wěn)定性。

為了進(jìn)一步減少工作時(shí)的應(yīng)力集中區(qū)域，提高壓裂的安全性，自主開(kāi)發(fā)了一種新的封隔器[9]，其采用了長(zhǎng)膠筒結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證，能夠把錨定力提高4倍，該封隔器的承壓能力達(dá)到了83 MPa，比傳統(tǒng)的封隔結(jié)構(gòu)提升了約18.4%，系統(tǒng)工作時(shí)的防反濺能力比優(yōu)化前提升了64%以上。目前該新的水力噴砂分段壓裂工藝技術(shù)已經(jīng)在多個(gè)油田投入了應(yīng)用，其單趟的管柱壓裂的段數(shù)比優(yōu)化前提升了6 倍以上，顯著地提升了油氣在天然縫隙發(fā)育、巖石脆性指數(shù)低情況下開(kāi)采困難、開(kāi)采效率低的不足。該水力噴砂分段壓裂技術(shù)工作原理如圖3 所示。

4 結(jié)論

為了解決特殊地質(zhì)條件下油田成藏條件判斷、勘探、開(kāi)發(fā)等理論技術(shù)缺失，影響油田開(kāi)采的現(xiàn)狀，以鄂爾多斯盆地特殊地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，從地質(zhì)條件變動(dòng)和其周?chē)匦螚l件入手，從理論上分析了大盆地地質(zhì)條件下油田成藏的依據(jù)，同時(shí)結(jié)合盆地條件下地形條件復(fù)雜的情況，從優(yōu)化探測(cè)方式、提高探測(cè)精度入手，提出了井-震混采及單點(diǎn)接收的三維地震采集技術(shù)方案，提高了復(fù)雜地質(zhì)條件下油田勘探的精度。根據(jù)實(shí)際分析表明以下幾點(diǎn)：

1）大面積的細(xì)粒沉積及湖相優(yōu)質(zhì)的烴源巖，是對(duì)油田的成藏具有十分重要的意義，在各類巖石中黑色頁(yè)巖的成烴能力最強(qiáng)；

2）多域六分法去噪加子波一致性處理的井-震混采地震波處理技術(shù)方案，能夠?qū)Φ卣鸩ㄟM(jìn)行濾波和高精度解析，從而獲得極高的勘探精度；

3）水力噴砂分段壓裂工藝技術(shù)，以“多簇射孔，環(huán)空加砂、長(zhǎng)效封隔”為核心，實(shí)現(xiàn)單趟管柱壓裂的段數(shù)比優(yōu)化前提升了6 倍以上。