致密低渗透油藏高效合理开发：天然裂缝与注水诱导裂缝研究

来源：赛杰奥

大量油气勘探和开发实践表明，致密低渗透砂岩储层是我国陆相沉积盆地中一种重要的油气储集层类型，其广泛分布在我国陆上各主要含油气盆地中，油气资源量丰富，是我国陆上油气增储上产的主要对象和油气勘探开发的重要领域。在强烈的成岩作用下，致密低渗透砂岩储层中成岩裂缝发育。同时，较强的成岩作用使储层岩石变得致密，脆性程度增大，在后期的构造作用下容易形成构造裂缝。这些构造裂缝和成岩裂缝是致密低渗透储层的主要渗流通道和有效储集空间，影响致密低渗透油藏开发方案的部署和开发效果。

▲ 不同基质渗透率条件下裂缝密度的贡献率对比图(菱形井网)

定义天然裂缝对致密低渗透储层的贡献为(用孔隙和裂缝模型计算的总产量–孔隙模型计算的产量)/总产量。根据油藏数值模拟结果，天然裂缝对致密低渗透储层的贡献率与裂缝的发育程度及储层基质物性情况密切相关：如图所示，随着天然裂缝密度的增大，天然裂缝对致密低渗透储层的贡献率明显增加。

我国致密低渗透砂岩油藏一般以注水开发为主，由于这类油藏储层物性差，基质孔隙及喉道细小，注入水在井底不容易扩散，会导致注水压力不断提高。因此，在长期的注水开发过程中，不断升高的注水压力和油藏地层压力的变化，一方面使储层中天然裂缝的地下张开度和渗透率发生动态变化；另一方面，当注水压力达到或超过裂缝的开启压力甚至地层破裂压力时，还会使天然裂缝张开和扩展，甚至产生注水诱导裂缝，形成致密低渗透油藏开发过程中新的渗透率非均质性，严重影响油藏的注水开发效果和最终采收率。为此，开展致密低渗透油藏天然裂缝及其注水开发过程中形成的注水诱导裂缝研究，对指导我国此类油藏的注水开发和提高采收率具有十分重要的理论意义及实际应用价值。

鄂尔多斯盆地是我国致密低渗透砂岩油气储层的重要分布区域，根据最新一轮油气资源评价，低渗透储层的石油资源量为68 亿t，占该盆地石油资源总量的92%。自 1989 年我国第一个亿吨级整装特低渗透大油田——安塞油田全面投入开发以来，中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司(简称长庆油田)先后成功开发了安塞、靖安、西峰、姬塬、白豹、合水和新安边等亿吨级储量规模的大型致密低渗透砂岩油田，通过多年的研究和试验，形成了致密低渗透砂岩油田高效开发系列配套技术。长庆油田2015 年的原油年产量超过2500 万t，为长庆油田成功建设成“西部大庆”，以及实现年产5000 万t 油气当量的宏伟发展目标奠定了坚实的基础。

▲ 鄂尔多斯盆地西南缘小断层及其伴生裂缝发育带

笔者从“九五”期间开始对鄂尔多斯盆地上三叠统延长组致密低渗透砂岩储层天然裂缝与地应力开展研究，先后在靖安油田、安塞油田、西峰油田、姬塬油田、华庆油田和合水地区等重点区域开展过相关工作。既有为致密低渗透油藏开发方案部署而进行的裂缝及地应力分布规律研究及其三维地质模型建立，也有为致密低渗透油藏开发中晚期的开发方案调整而进行的裂缝动态变化规律及其开发对策研究。这些研究成果为鄂尔多斯盆地致密低渗透油藏的高效合理开发和提高采收率提供了理论与地质依据，《鄂尔多斯盆地天然裂缝与注水诱导裂缝》（曾联波，赵向原著. 北京：科学出版社，2019.7）一书就是在这些研究工作的基础上总结提炼而成的，对深入认识鄂尔多斯盆地致密低渗透砂岩储层天然裂缝和注水诱导裂缝的形成、分布及其对注水开发的影响等方面具有借鉴作用，并对我国其他盆地的致密低渗透砂岩储层天然裂缝和注水开发过程中产生的注水诱导裂缝的研究具有参考价值。

▲ 成像测井天然裂缝解释与评价图

致密低渗透油气藏储层天然裂缝和注水诱导裂缝的识别、预测及评价一直是油气田开发地质研究的难题，尤其是近年来，笔者依据特低渗透油藏的地质特征及在长期注水开发过程中所表现出的动态响应特征，提出了注水诱导裂缝的概念及其研究方向，对致密低渗透油藏开发地质研究提出了新的任务和要求，其研究难度大，目前尚没有成熟的技术和方法可以借鉴。希望本书的出版，能够起到抛砖引玉的作用，可以使更多的科研人员加入该研究行列，为我国致密低渗透油藏的高效合理开发做出贡献。