镇原油田长81油藏储层特征与工艺改造

毛飞跃，侯长冰，刘小强，赵彦东

（中国石油长庆油田分公司超低渗透油藏第四项目部，甘肃庆阳 745000）

镇原油田长81油藏储层特征与工艺改造

毛飞跃，侯长冰，刘小强，赵彦东

（中国石油长庆油田分公司超低渗透油藏第四项目部，甘肃庆阳 745000）

随着鄂尔多斯盆地镇原油田81油藏规模开发和产建区块西进，储层物性变差，单井试排、试采产量下降明显，为提高单井产量，以提高储层改造体积及改善裂缝导流能力为目标的储层改造势在必行。针对长81油藏储层发育特征，参照华庆油田长6油藏储层工艺改造成果和经验，采用斜井多段压裂、定向射孔和混合水体积压裂等新工艺对储层进行改造和适应性分析，结果表明：实施斜井多段压裂技术单井增产13.69%；实施定向射孔技术单井增产19.09%；实施混合水体积压裂技术单井增产效果最显著，可达242%。已开展的现场试验结果，证明针对储层发育特征实施的储层新工艺改造技术，对提高超低渗透油藏开发效果具有重要意义。

储层特征；工艺改造；适应性分析；长81油藏；镇原油田

镇原油田位于鄂尔多斯盆地西南部（图1），是多油层复合的油气富集区。已有勘探开发资料和研究成果表明，镇原油田延长组长81油藏属于典型岩性油藏，具有油层厚度大、平面连续性好、资源潜力大和储量规模落实等特点［1］，是目前镇原油田开发的主力层系之一。随着长81油藏规模性开发向西推进，储层物性变差，单井试排、试采产量下降明显。本文结合镇原油田长81油藏储层低孔低渗特征，以提高储层体积及改善裂缝的导流能力为改造目的［2－5］，对斜井多段压裂、定向射孔和混合水体积压裂等新型工艺技术对该油田长81油藏储层改造的适应性进行分析，为提高该油藏的单井试排、试采产量和开发效益提供依据。

1 储层特征

1.1 储层岩石学特征

1.1.1 碎屑成分特征

镇原油田长81油藏储层的岩石类型以细－中粒长石岩屑砂岩为主，次为岩屑长石砂岩，表1列出了镇原油田各区块长81油藏砂岩骨架颗粒构成状况。从表1可以看出，这2类砂岩几乎占据了全部储层的100%，总体上反映了镇原油田长81油藏储层砂岩有如下3个基本特点：①岩石的骨架碎屑组分具有富长石和岩屑、贫石英的低矿物成分成熟度的特点，而结构成熟度较高，表现为杂基含量低（质量分数＜3%）和分选较好，反映长81油藏砂岩储层为近物源区的较高能量环境的快速沉积作用产物，为河道沉积的产物。②由碎屑组分中高含量的长石、火成岩、中－高变质岩、浅变质岩及石英岩屑的大量出现，说明为镇原地区延长组提供碎屑物质来源的古陆是富集长石和变质岩的物源区，此特征与前人研究成果中确定以花岗片麻岩为主的西秦岭古陆杂岩体为鄂尔多斯盆地西南侧部主要物源区的认识［6］相一致。③岩石中含有较多易溶的矿物组分，如长石、火成岩屑和变质岩屑及碳酸盐胶结物等不稳定组分，利于粒间溶孔、粒内溶孔和铸模孔等次生孔隙的形成和储层发育。

图1 研究区位置和长81沉积相展布格局示意图Fig.1 The location of study area and distribution of sedimentary facies of Chang 81reservoir

1.1.2 填隙物特征

据砂岩薄片鉴定和全岩X射线衍射分析（表2）资料，镇原油田长81储层砂岩填隙物除少量以伊利石为主的杂基组分之外，主体以胶结物形式出现的绿泥石、高岭石、硅质和各种碳酸盐矿物为主，其中影响孔喉发育的黏土矿物主要为杂基组分的伊利石和胶结物组分的绿泥石以及各种碳酸盐矿物，其区域分布具有自东向西含量增加，而易溶利于次生孔隙发育的方解石含量趋于降低的特点。

表1 镇原油田长8油藏81储层砂岩碎屑组分类型和含量（w／%）Table 1 The types and contents of detritus in sandstones from Chang 81reservoir in the Zhenyuan oilfield

表2 镇原油田长81油藏储层砂岩填隙物组分类型和含量（w／%）Table2 The types and contents of matrix in sandstones from Chang 81reservoir in the Zhenyuan oilfield

1.2 储层沉积相类型与非均质性

据邹才能和韩永林等研究，鄂尔多斯盆地长8期以发育具备平缓稳定构造背景条件的浅水三角洲沉积体系为主，镇原油田长81期沉积也不例外地属于浅水三角洲体系，其有利储层和油藏发育的相带主要为自南西向北东长距离延伸的、与分流间湾泥岩相间发育和呈网状分布的水下分流河道砂体（图1），特别是在网状分布的水系中有强烈侧向迁移的、相互间叠置或交叉、分流部位的水下分流河道砂体［7，8］。因此，镇原油田长81油藏砂岩储层物性和平面非均质性受不同地质体或不同沉积微相所控制和约束［8－10］，有如下几个特点：①分流河道砂体内部的储层物性普遍相对较好，变异系数一般小于0.5，部分为0.5～0.9，属弱－中等的非均质性；而水下分流河道砂体与分流间湾泥岩、或与河口坝的过渡带储层物性有所变差，变异系数一般大于0.9，具较强的非均质性。②水下分流河道砂体的储层非均质性平面分布具有明显的方向性，顺水流方向和侧向迁移方向延伸的砂体非均质性弱，变化缓慢；而与分流间湾泥岩相间发育部位的储层非均质强且变化快，非均质性较严重。③沿钻井方向，特别是斜井和水平井的钻井方向与砂体延伸方向或与侧向迁移方向一致时，由于储层非均质性弱，可取得更好的钻井和储层改造效果。

1.3 储层物性特征

a.孔隙类型。镇原油田长81油藏砂岩储层孔隙类型与姬塬地区非常相似［8－10］，都以发育剩余原生粒间孔和粒间溶孔为主，次为长石粒内溶孔和铸模孔。天然裂缝也较为发育，岩心中可观察和描述的裂缝以张性裂缝为主，多为构造成因的斜交裂缝和垂直裂缝，裂缝方向与最大主应力方向一致，为北东75°，缝内大多数被油、沥青和方解石半充填，反映裂缝对改善储层的孔、渗性和连通性有重要贡献。

b.储层物性。储层平均孔隙度为11.3%，平均渗透率达到1.5×10－3μm2，整体表现为中－低孔、低渗特征。如同储层的非均质性，其物性也具有沿砂体延伸方向和侧向迁移叠置方向较好的分布特点，局部发育相对高孔高渗区，即开发工程中的“甜点”大多数位于相互间叠置或交叉、分流的中心部位。

c.孔喉结构。压汞资料（表3）表明，长81油藏储层平均排驱压力为1.57 MPa，中值压力为8.12 MPa，最大进汞饱和度为88.4%，退汞效率为33.50%，中值半径为0.09μm，曲线形态总体较平缓，进汞充分，反映储层孔喉的分选性和结构都较好，主体以发育中－小孔、微细喉组合的中－低孔低渗型储层为主。

2 储层工艺改造

2.1 储层工艺改造面临的问题

a.储层物性变差和单井产量降低。多年来的开发实践业已证明，镇原长81油藏储层的孔渗性的平面分布具有自东向西物性逐渐变差的特点。如2010年以前开发的镇53井、镇218井、镇221井等主要位于长81油藏东部，孔渗性相对较好，试排、试采效果相对较好（图2-A）；而2010年以后，随着长81油藏的规模开发，开发区块逐步向西转移，储层物性明显变差，试排、试采单井产量下降明显（图2-B），常规压裂和酸化等储层改造工艺已无法满足镇原长81油藏规模性高效开发和提高单井产量的要求。

表3 镇原油田长8油藏储层砂岩压汞参数统计表Table 3 The mercury-injection parameters of sandstones from Chang 8 reservoir in the Zhenyuan oilfield

图2 镇原油田长81油藏储层孔渗性分布（A）和产量分布（B）直方图Fig.2 The porosity and permeability distribution（A）and production histogram（B）of Chang 81reservoir in the Zhenyuan oilfield

b.厚油层纵向动用和改造体积程度低。长81油藏储层沿水下分流河道延伸方向和侧向迁移叠置方向的连续性都较好，平面上以西南部油层厚度较大（图3-A），剖面上油层分布稳定（图3-B），平均厚度10.5 m，在镇252区和镇339区可达15 m以上，但目前厚油层的纵向动用和改造体积程度仍很低；因此，提高油层纵向动用程度及增加改造体积已成为提高试排、试采单井产量的关键因素之一。

c.孔喉半径小，排驱压力大。从压汞资料上看（表3），在曲线形态上镇298-104较镇262-395门槛压力高，但曲线平缓，进汞充分，且中值压力较低，以发育孔喉结构较好的中－低孔、低渗型储层为主，利于进行储层工艺改造。

2.2 工艺改造方案优选

结合镇原油田长81油藏储层中－低孔低渗和碳酸盐胶结物、碳酸盐岩屑等酸溶性矿物含量高（表1、表2）及微裂缝较发育的特点，加上储层纵向平面分布非均质性强及启动压力高等易压裂和酸化改造的性质［11］，可优先考虑采用提高储层改造体积和增加裂缝导流能力对储层进行改造，对于提高单井产量更为有效。该方案包括如下3种新工艺技术方法。

2.2.1 斜井多段压裂技术

该技术方法可在平面上形成多条相互独立和平行分布的人工裂缝，达到扩大泄流体积（图4-A）和在纵向上可充分动用储层的目的，且油层越厚其优势越明显，横向上不用考虑压窜，每条裂缝独立设计，利于增加有效支撑缝的长度，实现深穿透，在纵向上充分动用储层。

为研究镇原长81油藏储层中的裂缝纵向扩展规律，共完成室内岩石力学测试、抗张强度测试及地应力测试等岩心实验56块，完成井下压力计和小型测试压裂2口。根据测试压裂与拟合结果（图4-B），该井区储层平均闭合应力为25.82 MPa，隔层平均闭合应力为28.57 MPa，闭合应力梯度为15.0 k Pa／m，解释地层有效渗透率为0.017×10－3μm2，表明储层特别致密；同时根据G函数分析和岩心观测，证明长81地层中天然微裂缝普遍存在，有利于斜井多段压裂技术对储层进行改造。

图3 镇原油田长81油藏油层等厚图（A）和镇252井－镇356井油藏剖面图（B）Fig.3 The isopach map（A）and reservoir cross-sections from Well Zhen 252 to Well Zhen 356（B）of Chang 81reservoir in the Zhanyuan oilfield

图4 斜井多段压裂模拟三维效果图（A）与镇252井区测试压裂与拟合结果（B）Fig.4 3-D effectiveness diagram of multiple-stage fracturing simulation in deviated wells（A）and the fracturing test and fitting results of Well Zhen 252 district（B）

储层多段压裂改造按每段都可形成相互独立的平行裂缝进行设计；独立设计各段加砂规模和施工参数，结合镇原油田81油藏储层砂体分布特征和菱形反九点井网部署（图5），可确定最优缝长为110 m，单段加砂25～35 m3，排量1.8～2.2 m3／min，砂比＞30%。

图5 扩大泄油面积效果图Fig.5 The effect of expanding drainage area菱形反九点井网

2.2.2 定向射孔技术

通过定向射孔，复合应用分层多缝压裂技术，实现定向压裂，强制裂缝转向，形成双S形人工裂缝（图6），扩大裂缝与油藏的接触面积，提高单井产量。定向射孔技术可以克服井斜条件约束，实现厚层纵向有效分压。

2.2.3 混合水体积压裂技术

图6 定向射孔多缝压裂双S形人工裂缝工艺示意图Fig.6 Double S-shaped artificial fractures process diagram of oriented perforating and seam fracturing

混合水体积压裂采用低黏压裂液、高排量、大液量、低砂比，将可以进行渗流的有效储集体“打碎”，形成复杂缝网系统，增加改造体积，从常规水力压裂形成裂缝“面”（图7-A），向储层改造后形成“体”的压裂特点转变（图7-B），扩大泄油体积，提高单井产量。

2.3 可行性分析

a.储层脆性特征满足改造要求。储层岩性具有显著的脆性特征和具备中－低孔、低渗型储层条件，是实现体积改造的物质基础。利用区块的脆性指数优选适合进行体积压裂的区块。测试结果表明，镇原油田长81油藏与华庆油田长6油藏相似，储层的岩石力学特性都位于过渡带，改造后能够形成复杂的缝网，具备体积压裂潜力。

b.油层稳定和物性较好。镇252区主砂体带油层顺水下分流河道砂体的延伸方向连通性好，平均油层厚度15.2 m，分布稳定（图3），储层物性整体较好，能满足定向射孔技术和实现厚层纵向有效分压的要求。

图7 常规压裂单一裂缝（A）与混合水体积压裂复杂的缝网系统（B）效果对比图Fig.7 The effect comparison between the conventional single crack fracturing（A）and complex seam network system of mixed water volume fracturing（B）

c.具备工艺改造要求。镇252区油层厚度较大和注采井网较完善（图8-A），已建立了有效的驱替系统，除北部9口井累计注水量较高外（图8-B），大部分井注水量＜6 000 m3；区内完成测压21口，压力保持水平108%（图8-C），因此，通过加强超前注水，地层能量逐步恢复，具备混合水体积压裂注水的工艺改造要求。

d.技术改造方法和工艺参数。在华庆油田长6油藏通过储层体积压裂改造后取得很好的提升改造效果启示下，参照其储层工艺改造成果、经验和对比华庆油田长6油藏与镇原油田长81油藏的储层物性、油层厚度、改造参数及可能的实施效果进行分析，形成了适宜镇原油田长81油藏混合水压裂的工艺参数。考虑到长81油藏储层脆性指数与长6油藏相似，但油层厚度要薄一些，而要求实施混合水体积压裂后的区域压力保持水平应达到95.0%以上。因此，在参考华庆油田长6油藏储层压裂方式的基础上（图9），根据脆性参数与支撑剂需要关系，通过转向技术＋混合水压裂技术改造，达到沟通更多天然裂缝的改造效果，形成更为合理的改造参数范围，即砂量60～80 m3，排量6.0～8.0 m3／min，砂比12.0%左右。

2.4 实施效果分析

a.斜井多段压裂技术实施效果。2012年应用斜井多段压裂技术对11口井进行储层改造，改造后的单井试排平均产油30.45 t／d，较未改造的对比井提高14.85 t／d，试排试采效果好（表4）。单井平均产油由改造前的1.68 t／d，改造后增加到1.91 t／d，较没有改造前的单井增产13.69%，增产效果明显。

b.定向射孔技术实施效果。2012年应用定向射孔技术对3口井进行储层改造，改造后的单井试排平均产油24.4 t／d，较未改造的对比井提高5.4 t／d，试排试采效果好（表5）。单井平均产油改造前为1.95 t／d，改造后增加到2.41 t／d，较没有改造前的单井增产19.09%，增产效果明显。

c.混合水体积压裂技术实施效果。目前仅对镇318-777井进行了混合水体积压裂技术储层改造。该井位于镇252区东部，钻遇油层厚27.4 m，应用混合水体积压裂技术对储层进行改造后，试排产纯油34.2 t／d，较没有进行储层改造的对比井提高15.4 t／d（表6）。投产后单井产油7.49 t／d，与没有进行储层改造的相邻井相比较，改造后的单井产量提高5.3 t／d，增产242%，储层改造后的增产效果极其显著。

表4 长81油藏部分斜井多段压裂应用效果对照表Table 4 The effect comparison of the multiple-stage fracturing from Chang 81reservoir in partial deviated wells

表5 长81油藏部分井定向射孔技术应用效果对照表Table 5 The effect comparison of the oriented perforation from Chang 81reservoir in partial wells

图8 镇252区长81油藏储层等厚图和注采井网（A）、累计注水量（B）和投前压力等值线图（C）Fig.8 The reservoir isopach map and injection patterns（A），the cumulative water injection（B）and pre-cast pressure contour map（C）of Chang 81reservoir in Well Zhen 252

图9 华庆地区混合水体积压裂试验效果曲线Fig.9 The test result curves of the mixed water volume fracturing in the Huaqing area

表6 2012年镇318-777井长81油藏储层混合水体积压裂效果对比数据表Table 6 The effect comparison of the mixed water volume fracturing from Chang 81reservoir in Well Zhen 318-777 in 2012

3 结论

a.镇原油田长81油藏储层严格受自南西向北东延伸和侧向迁移、叠置、交叉和分流的网状水下分流河道砂体控制，具有储层分布较稳定、酸溶性矿物含量高、微裂缝发育、物性和孔喉结构较好，以及储层平面分布非均质性较弱而纵向分布非均质性强及启动压力高等特点，具备提高单井产量的储层改造条件。

b.针对镇原长81油藏油层厚度大和相对较致密的中－低孔、低渗型储层为主的特点，采用提高体积和增加裂缝导流能力对储层进行改造更为有效，包括斜井多段压裂、定向射孔和混合水体积压裂3种主要技术方法对储层进行改造，可非常有效地提高单井产量。

c.参照华庆油田长6油藏储层工艺改造成果和经验，根据脆性参数与支撑剂所需关系，通过转向技术＋混合水压裂技术改造，优化工艺改造参数，形成了适宜镇原油田长81油藏混合水压裂工艺参数，在现场试排实验中取得较好效果，对提高超低渗油藏致密储层的开发和增产效果具有重要意义。

d.以华庆长6油藏和镇原长81油藏储层改造所取得的效果为借鉴，上述以提高单井产量为目的新型储层工艺改造技术，在鄂尔多斯盆地众多类似的超低渗岩性油气藏中具有广阔的应用前景。

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Feasibility of new technological transformation for Chang 81reservoir of Zhenyuan oilfield in Ordos Basin，China

MAO Fei-yue，HOU Chang-bing，LIU Xiao-qiang，ZHAO Yan-dong

No.4 Oil Production Plant of Ultra-low Permeability Oilfield，Changqing Oilfield Company of PetroChina，Qingyang 745000，China

With the scale development and westward blocks of the Chang 81reservoirs，the poor properties，and the significant reduction of single well producing test，the reservoir reconstruction is needed to improve the volume and fracture conductivity and then improve the production of single well.According to Chang 81reservoir characteristics and with reference to the reconstruction outcomes and experiences of the Chang 6 reservoir reconstruction technology in the Huaqing oilfield，Ordos Basin，the new technologies，such as multiple-stage fracturing technique in deviated wells，oriented perforating，mixed water volume fracturing，are used to transform and adapt the reservoir，and good results have been achieved.The multiple-stage fracturing technique in deviated wells increases 13.69%production for a single well.The oriented perforating increases 19.09%production for a single well.The mixed water volume fracturing has the most significant production for a single well，up to 242%.The field test proves that the technology is of great significance in improving the development effects of super-low permeability reservoirs.

reservoir characteristic；process modification；adaptability analysis；Chang 81reservoir；Zhenyuan oilfield

TE122.23；TE357.13

A

10.3969／j.issn.1671-9727.2013.03.14

1671-9727（2013）03-0333-09

2012-10-24

毛飞跃（1968－），男，工程师，从事低渗透油藏研究和开发工作，E-mail：mfy＿cq＠petrochina.com.cn。