于翔
中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院 辽宁盘锦124010
摘要：砂砾岩是一种含砾成分较高的砂岩，也称为含砾砂岩，国内外一般是将砾岩、砾状砂岩等粗碎屑岩为主的油气藏统称为砂砾岩油气藏。致密砂砾岩油藏具有储层物性差、非均质性强、储层展布规律复杂等特点。从国内外致密油气开发积累的经验来看，进行地质工程一体化研究，使地质认识和工程实践最大限度地紧密结合，能够更有效挖掘各个开发环节的效益。通过建立精细地质模型、采用随钻实时调节的地质导向钻井开展水平井随钻跟踪轨迹调整、基于差异化射孔及分段分簇优化的体积压裂改造策略等一系列举措，将区块地质认识和工程实践紧密结合，攻克了区块效益开发过程中的一系列挑战，现场实践获得了显著成效。
关键词：砂砾岩油藏；地质工程；一体化实践
引言
地质工程一体化本质上是一种技术管理模式，其核心是实现地质、工程跨学科、跨部门多元协作，实现快速高效科学决策与实施。成功的地质工程一体化项目，往往具备一支多学科扁平化、高效一体化的团队，具有现场作业协同化运作机制和地质工程一体化工作平台，从而降低工程风险、提高工作效率，增加经济效益。
1地质工程一体化的效果
页岩是指由黏土和极细粒矿物堆积固化而形成的岩石，一般富含有机物，是一种生油气母岩。页岩油气与常规油气相比，具有源—储一体、储层物性差、自然产能低、产量递减快等特点，这要求特殊的理论和技术，从而实现油气资源的高效勘探和效益开发。兴起于美国20世纪70年代的页岩革命，带来了页岩油气理论的创新和一系列勘探开发技术的突破，使得页岩油气产量快速增长，极大降低了油气对外依存度，最终实现了能源自给。页岩革命起先局限在“页岩气革命”，后来在页岩油的开采上也取得了成功，统称“页岩革命”。1821年，在美国纽约州的弗里多尼亚镇（Fredonia）首次发现页岩气。1914年，在阿巴拉契亚（Appalachia）盆地泥盆系俄亥俄（Ohio）页岩中，发现世界第一个页岩气田——大桑迪（BigSandy）气田。20世纪70年代，全球爆发第一次石油危机，并引起了美国政府对国家能源安全的担心。经过20多年的探索，水平井钻井技术和分段压裂技术得到快速发展及大规模应用，美国页岩气产量迅猛增长[4-8]。巴奈特（Barnett）页岩气区带年产量由1999年的22×108m3快速增加到2009年的560×108m3，产量在10年间增长了25倍，成为页岩气革命成功的标志。2010年后，美国页岩气产量进入了高速增长阶段，由2010年的1511×108m3增加到2019年的7158×108m3，页岩气产量占2019年天然气总产量的75%。美国Range公司总地质师BillZagorski曾就页岩气革命提出两点成功经验：一是基于正确的地质认识，二是雇用最好的工程技术人员和施工队伍，即“地质工程一体化”。
2技术现状
目前，射孔作业方重心在现场施工，仅仅完成了“工程意义上的射孔”，很少介入分段、分簇、射孔参数优化、射孔工艺优化、作业效果评价等“地质意义上的射孔”。射孔地质工程一体化要求在施工作业前开展具有前瞻性、针对性、指导性的射孔优化研究并实施；施工作业后开展全面、科学的射孔效果评价，并对射孔参数和工艺进行持续优化射孔地质工程一体化理论和实践在中国处于萌芽状态。斯伦贝谢公司等国际大公司采用地质工程一体化思路，在多个非常规油气区块开展了地质模型、地质力学模型和压裂模型的三维建模技术研究，形成一套Ｍａｎｇｒｏｖｅ软件，根据每口井的地质工程资料，完成分段分簇射孔优化设计。
3提高储层品质
某某井区构造位于玛湖凹陷玛北斜坡，发育深大断裂沟通油源，整个中央隆起带为油气聚集的有利区域。顶面构造形态整体为向南倾的单斜，东部地层倾角较陡，西部较缓，整体为一鼻状构造。研究区物源来自东北方向的夏子街扇，主力层T1b22为扇三角洲前缘沉积，储层优势相带为主河道和砂坝。在地质特征综合研究的基础上，精细刻画了本区油层展布特征。研究区主要发育T1b22、T1b12及T1b13三个砂层组。研究表明：T1b22油层分布较广，整体油层厚度在0.6~22.31m之间，呈条带状分布，有效厚度较大的区域主要分布在工区南部；T1b12油层分布较小，整体油层厚度在0.3~16.94m之间，主要分布在工区东部；T1b13油层分布较广，整体油层厚度在0.3~7.62m之间，有效厚度较大的区域主要分布在工区中部和南部。明确了研究区优势储层及地质甜点展布特征，为提高油层钻遇率打下良好的地质基础。
4研究思路
通过对页岩气水平井压裂的裂缝形态及延伸规律进行研究，以最大化增产改造体积为目标，综合考虑页岩水平层段脆性、含气量、应力大小的分布特点，对人造裂缝参数进行模拟优化，确定最优的分段和分簇。根据储层物性、导流能力、压裂加砂程序等优化射孔孔径、相位、方位等参数，实现降低破裂压力、提升压裂裂缝复杂程度、控制裂缝起裂及延伸的目的。依据分段、分簇、射孔参数优化结果结合作业井况（井口压力、井深、水平段长、狗腿度、井眼轨迹等）设计施工作业管串，并确保管串能够顺利输送至目的层完成分段及分簇作业。
5射孔定向优化
由于川南页岩气优质页岩层相对较薄，水平井在钻井过程中可能出现井眼轨迹偏离优质储层，穿越至产层的上方或下方。同时，国内外已充分证明页岩气藏体积压裂改造过程中水力裂缝缝高延伸有限，这是由页岩储层其本身发育的层理地质特征所决定的。需采用定向分簇射孔对偏离层段进行定向射孔，最大可能诱导水裂裂缝向最优质页岩层延伸，实现对设计靶体的最大限度改造，获得最优效果。
6提高压裂品质
提高压裂改造效果的关键就是如何实现工程技术与储层条件的最佳匹配，传统的段簇间距均分的方法常常产生产量贡献率极低的层级，降低了改造效益。按照地质工程一体化的思路，充分利用精细三维地质模型，剖析沿水平井轨迹延伸的地质、物性变化情况和工程特点，1、2类油层适当缩小簇间距，开展密切割，提高优质储层动用，3类油层适当增大簇间距，4类油层避开不射，确立通过“大段多簇+暂堵+极限射流”组合工艺实现体积压裂，从而降低渗流阻力，提高单井产量。
结束语
（1）优质储层是提高单井品质的地质基础，通过各类方法精细刻画沉积、构造、储层、油层等地质特征是提高单井品质的基础条件。（2）优质油层钻遇率是影响水平井产量的关键因素，通过精确三维地质模型与地质导向钻井实践的相互指导、快速迭代，可有效提高优质油层的钻遇率。
参考文献
[1]朱卫平,张天翔,刘川庆,李兵,何朋勃,吴建军. 深层煤层气水平井地质工程一体化开发实践与认识[A]. 西安石油大学、陕西省石油学会.2019油气田勘探与开发国际会议论文集[C].西安石油大学、陕西省石油学会:西安石油大学,2019:9.
[2]尹国庆,张辉,王海应,王志民,刘新宇.地质工程一体化在克深24构造高效勘探中的应用[J].新疆石油地质,2019,40(04):486-492.
[3]姚泾利,刘晓鹏,赵会涛,李雪梅.鄂尔多斯盆地盒8段致密砂岩气藏储层特征及地质工程一体化对策[J].中国石油勘探,2019,24(02):186-195.
[4]梁兴,徐进宾,刘成,焦亚军,舒红林,陈安环,卞维坤,陶晓峰.昭通国家级页岩气示范区水平井地质工程一体化导向技术应用[J].中国石油勘探,2019,24(02):226-232.
[5]徐刚,李德旗,王适择,何思进.微地震监测在地震地质工程一体化中的应用[J].石油地球物理勘探,2018,53(S2):115-123+11-12.