欠平衡钻井技术在裂缝性花岗岩油藏开发中的应用

韩洪宝Pascal Le Nen郝 洋Philippe Souillard

（1.中石化石油勘探开发有限公司，北京 100031； 2.道达尔也门公司，迪拜 116538）

欠平衡钻井技术在裂缝性花岗岩油藏开发中的应用

韩洪宝1Pascal Le Nen2郝 洋1Philippe Souillard2

（1.中石化石油勘探开发有限公司，北京 100031； 2.道达尔也门公司，迪拜 116538）

花岗岩储层特征与常规储层有较大差别，选用合适的钻井技术对降低储层损害、高效开发油田至关重要。也门KHA油田储层属于裂缝性花岗岩基底油藏，欠平衡钻井技术不仅可以克服常规钻井技术因固相侵入产生的储层污染，提高机械钻速，降低钻井液漏失，对保护油气层起到重要的作用，为此在KHA油田应用了欠平衡钻井技术，减少井漏风险，节约钻井成本；通过水平井开发，提高了裂缝钻遇率以及注水井的注入能力和采油井的单井产量；而且还有助于发现新的有效储层，增加油田储量，为油田开发部署和加密调整井提供了重要的参数，从而大幅度地提高了裂缝性花岗岩基底油藏的开发效果。

欠平衡钻井； 花岗岩； 基底； 裂缝性油藏； 水平井； 提高采收率

也门KHA油田位于Masilah次级盆地的中部，为晚侏罗系断裂盆地，下伏中-古生代基底。KHA基岩属于早侏罗系裂缝性花岗岩，晚侏罗系强烈的构造运动形成平行主断层分布的北西-南东向断裂带，裂缝发育，但分布不连续，储层厚度高达800～900 m。油田初期为自喷生产，泡点压力较高，随着油藏压力的下降，原油大量脱气，油井不能自喷，须通过注水的方式补充能量。因此，采用什么样的开发方式是油田开发过程中的关键所在。欠平衡水平井钻井技术不仅可以降低储层污染、保护油气层、提高裂缝钻遇率以及注水井的注入能力和采油井的单井产量，而且还有助于发现新的有效储层，增加油田储量，为油田开发部署和加密调整提供重要的参数，从而大幅度提高了裂缝性花岗岩基底油藏的开发效果。

1 欠平衡水平井钻井技术及适用条件

欠平衡钻井是20世纪90年代在国际上成熟并迅速发展的一项钻井新技术，在及时发现和准确评价地层信息、提高机械钻速、减少井漏和压差卡钻、保护油气层以及提高产量等方面具有显著的优越性。欠平衡钻井与水平井钻井技术相结合，是高效、经济开发油气田的必然趋势，目前在国内外油气田开发过程中应用广泛［1-7］。

实践表明［8-9］，欠平衡钻井的适用条件如表1所示。

表1 欠平衡钻井适用条件

2 油田基本特征及开发历史

也门KHA花岗岩基底油藏厚度800～900 m，基质孔隙度为0，裂缝孔隙度为0.5%～1.5%，裂缝分布不连续，最大裂缝宽1 cm；原始油藏压力25.5 MPa，泡点压力19.5 MPa，地层压力系数1.34；地面原油密度0.818 g/cm3，地下原油黏度0.28 mPa·s，体积系数1.55，原始气油比142～178 m3/m3；2002年发现KHA基底油藏，2007年投入开发，油井初期自喷生产，不含水，投产后压力很快下降到泡点压力以下，采用注水和注气的方式补充地层能量。KHA基底油藏目前在产采油井34口，日产油9 614 t，日产液13 852 m3，含水率19.5%，在产注水井27口，日注水15 695 m3，注采比1.14；截至2011年12月31日，累计采油1 326×104t。

3 欠平衡水平钻井技术在裂缝性花岗岩基底油藏开发中的应用

3.1 KHA基底油藏地质特征

我国含油气盆地基底岩石多数是花岗岩和火山岩类变质岩［10-11］，属于“新生古藏”型油气藏，主要分布于东部渤海湾断陷含油气盆地，断层发育，一些大断层延伸至基底，基底存在长时间风化剥蚀等，具备基岩油气成藏条件。而在国外基底油藏开发比较成功的是越南白虎油田［12］，在文献［12］中引入了“Halo”模型，其基岩顶部到底部的最大距离为2 000 m，断面破碎带沿着断层面由基岩顶部到底部逐渐收窄，其顶部破碎带最大距离为200～400 m。根据该“Halo”模型，基岩顶部裂缝发育，孔隙度和渗透性较好，属于较好的储层。

与越南白虎油田不同的是，KHA基底油藏储层厚度达800～900 m，而且通过9口井的流体包络线显示，基岩最顶部0～50 m的风化壳部分并不是最好的储层，最好储层应该在据基岩顶部垂直距离50～400 m，600 m以上的部分裂缝不发育，而且在400 m处开始向下烃含量迅速下降，结合测井资料，400 m左右为油水界面。因此，KHA地质特征适用于喇叭口收缩的“Halo”模型。

根据KHA基底油藏地质模型，由于该油田需要注水开发，因此，在井位部署时采油井在距基岩顶部垂直距离100～400 m，注水井在400 m以下、600 m以上的位置。

3.2 保护油气层技术

由于花岗岩储层的岩性、物性、孔隙结构和敏感性与常规储层不同，其损害机理主要是固相侵入和应力敏感性损害［13］。

欠平衡钻井技术由于在钻井过程中井底压力低于地层压力，地层中的流体有控制地进入井筒并将其循环到地面，钻井液中的固相和液相不会在正压差下侵入储层，可以避免因固、液相侵入而造成的相关损害。

3.3 欠平衡水平钻井技术的应用效果

也门KHA油田从2006年2月开始第1口欠平衡水平钻井以来，至2011年底共实施21口井，平均单井水平段长度800 m，欠平衡钻井在KHA油田得到了广泛应用［14-15］，并取得了较好的效果。通过与相同时期的46口常规钻井相比，欠平衡钻井具有以下优势。

3.3.1 提高机械钻速，降低钻井液漏失 由于花岗岩地层硬度大，机械钻速是影响钻井周期的关键因素。进入花岗岩目的层后，常规钻井机械钻速平均3.6 m/h，欠平衡钻井机械钻速平均可达4.5 m/h，比常规钻井提高了25%，大大提高了机械钻速。

在提高机械钻速的同时，由于钻井液采用原油+氮气，其液柱压力低于油藏压力，因此，欠平衡钻井还可以降低钻井液漏失，既可以节省钻井液成本，又可以降低储层污染。在常规钻井中，平均单井钻井液漏失2 415 m3，钻井液漏失最高的井达到1 320 m3。欠平衡钻井不存在钻井液漏失现象，而且在钻井的同时生产原油，通过对21口井资料进行统计，欠平衡钻井过程中平均单井生产原油7 765 t，最高的一口井（1-46）达到了2×104t。

3.3.2 降低储层污染，提高注入率 由于泡点压力高、地层能量不充足，随着油田的开发，油藏压力很快下降至泡点压力以下，油井大量出气，受气油比上升和地层能量不足双重因素影响下，油井产能下降，油田产量递减加快。为弥补地层能量不足引起的负面影响，2006年开始注水，为油藏补充能量。

正因为花岗岩裂缝油藏主要储集空间和渗流通道是裂缝，裂缝平均孔隙度只有1%，欠平衡钻井由于钻井液液柱压力低于地层压力，而且采用的是原油钻井液（原油+氮气），避免了因固相侵入对裂缝的堵塞，从而降低了对储层的污染。统计结果表明，采用常规钻井的注水井吸水指数为0.96 m3/m，而采用欠平衡钻井的注水井吸水指数为1.13 m3/m，比常规钻井提高了17%，较大幅度地提高了注水井注入率，在相同注水量条件下，降低了注水井井数以及对应的开发投资。

3.3.3 减少井漏风险，节约钻井成本 通过对21口欠平衡钻井和46口常规钻井进入水平段后的钻井成本进行统计，常规钻井每米钻井成本为1 349 $，欠平衡钻井每米钻井成本为3 399 $，是常规钻井的2.5倍。虽然欠平衡钻井每米成本远高于常规钻井，但欠平衡钻井由于井筒钻井液液柱压力低于地层压力，可以大幅度地降低井漏的发生机率［16］。

在统计的46口常规过平衡钻井中，有7口井由于井漏导致地质或工程侧钻，增加了钻井周期，这7口井钻完井费用平均达到918×104$，超过欠平衡钻井平均单井费用828×104$的11%。再加上欠平衡钻井比常规钻井提高机械钻速25%，欠平衡钻井在减少井漏和压差卡钻风险、缩短钻井周期、节约钻井成本方面仍然具有较大的优势。

3.3.4 获取油藏参数，发现新储层，增加储量 关于欠平衡钻井是否增加油田储量，在文献 ［17］中进行了有关的介绍，文中将从另外一个角度加以论证。

根据流体包络线以及综合测井资料，油水界面深度为-2 100 m（SSTVD）。采油井主要部署在油水界面以上，注水井部署在油水界面以下，通过在油藏底部注水，形成人工底水，巨厚的油层为油水界面向上均匀推进、提高波及效率和采收率、实现水驱和重力驱替同时进行，初步油藏压力监测显示油藏内部具有一定的连续性，为人造底水驱动方式的可行性提供了依据。基于此理论，2007年在油水界面以下-2 110 m处欠平衡钻注水井1-21时井涌油量最高超过了1 233 t/d，钻井过程中平均日产油量为320 t，每米产油指数达到0.94 t，由于该层段产量高且不含水，最后该井以采油井完井，对超过1 370×104t的P3地质储量［18］进行了升级（2 P），最新油水界面确定为-2 200m（SSTVD），油田2 P地质储量提高了16%。

3.3.5 欠平衡钻井与水平井相结合，提高油田开发效果 随着水平井钻井技术的成熟，近几年来在低渗透油气藏、稠油油藏、薄层油气藏以及页岩气等领域得到了广泛的应用。由于KHA油田花岗岩基底存在大量垂直断层和高角度天然裂缝，水平井技术的应用，提高了裂缝钻遇率和单井产量。油田开发表明，直井单井平均初产147 t，而水平井（水平段长度800）单井平均初产592 t，是直井的4.0倍；直井平均单井控制可采储量32×104t，而水平井平均单井控制可采储量119×104t，是直井的3.7倍。欠平衡钻井与水平井相结合，大幅度地提高了KHA油田的开发效果。

4 结论

（1）针对KHA基底油藏地层硬度大、断层和大量裂缝的存在地层漏失严重、花岗岩基底储层井壁稳定且地层容易被污染、油水界面不确定，需要及时获取随钻油藏参数等特点，引入了欠平衡钻井技术。

（2）通过在基底花岗岩裂缝性油藏中的实际应用，欠平衡钻井提高了机械钻速，降低了钻井液漏失，降低了储层污染，提高了单井产量和注入率，减少了井漏风险，节约了钻井成本，及时获取了油藏参数，为发现新储层和增加储量提供了重要信息。

（3）欠平衡钻井与水平井相结合，大幅度地提高了基底花岗岩裂缝性油藏的开发效果。

（4）由于欠平衡钻井是有控制地制造溢流，油气可有控制地从井内返出到地面，经分离、处理后，可以作为钻井过程中的副产品加以利用或出售，从而补偿欠平衡作业的辅助费用。

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（修改稿收到日期 2013-12-19）

〔编辑 薛改珍〕

Application of horizontal unbalanced drilling in the development of fractured granite basement reservoir

HAN Hongbao1,Pascal Le Nen2,HAO Yang1,Philippe Souillard2
（1.Sinochem Petroleum Exploration &Production Co.Ltd.,Beijing100031,China;2.Total E&P Yemen,Dubai116538,Yemen）

The drilling technology is very important for the fractured granite basement reservoir to reduce the damage of formation and improve the production because of the large difference of lithology,physical property and other formation characteristics between granite and conventional reservoir.After the field application of the fractured granite basement reservoir in KHA Field of Yemen,the unbalanced drilling can prevent the formation damage caused by the solid phase invasion,improve the penetration rate,reduce the loss of drilling fluid and protect the hydrocarbon reservoir.It can reduce the risk of lost circulation,and save the drilling cost.The development of horizontal well can improve fracture drilling ratio,injection capacity of injection well and output of single production well.In addition,it helps to discover new effective reservoir,increase the reserve of oil field and provide important parameters for oilfield development,deployment,infilling and adjustment of wells,thus significantly improve the development effect of fractured granite basement reservoir.

Unbalanced drilling;granite;basement;fractured reservoir;horizontal well;enhanced oil recovery

韩洪宝，Pascal Le Nen，郝洋，等.欠平衡钻井技术在裂缝性花岗岩油藏开发中的应用［J］.石油钻采工艺，2014，36（1）：33-36.

TE249

：A

1000-7393（2014）01-0033-04

10.13639/j.odpt.2014.01.009

韩洪宝，1979年生。2004年毕业于中国石油大学油气田开发工程专业，现主要从事国际合作及海外油气资产项目管理工作，硕士研究生。电话：010-59568570。E-mail：hanhongbao@sinochem.com。