致密含气砂岩研究现状及展望

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我国中西部盆地中生界地层中，发育有大量低渗透致密含气砂岩，在这些低渗透致密含气砂岩中蕴藏着丰富的天然气资源。致密含气砂岩中的天然气储量占全国天然气总储量的比例较大，而正确地认识致密含气砂岩是开发好致密砂岩气藏的首要条件。
1.致密含气砂岩的成因及特点
致密含气砂岩的成因是多方面的，起主导作用的是沉积作用和成岩作用。致密砂岩形成的早期主要以沉积作用为主，而中、后期则主要以成岩作用为主。
致密砂岩气藏具有以下特点：①沉积物颗粒混杂，分选差，孔喉细小，比表面大，渗透率低。②致密气层非均质性强，岩性不稳定，井间小层对比困难。③含水饱和度高，可动流体饱和度小，气体相对渗透率低。④气体驱替压力高，存在启动压力现象。⑤分布隐蔽，常规的勘探方法难以发现。⑥气水关系复杂，有明显的气水倒置现象。
2.国内外致密含气砂岩的分布及勘探现状
据统计，全球已发现或推测发育致密砂岩气的盆地有70个，主要分布在北美、欧洲和亚太地区。目前国外所开发的大型致密砂岩气藏主要以深盆气藏为主，主要集中在加拿大西部和美国西部，例如早在1927年发现于美国圣•胡安盆地的深盆气藏，1976年在加拿大的阿尔伯达盆地西部深坳陷区北部发现的埃尔木沃斯致密砂岩气田。
我国致密砂岩气藏分布领域广泛，类型多样，王金琪将其概括为4大含气区，即川西超致密砂岩含气区、鄂尔多斯深盆含气区、松辽断陷致密砂岩含气区和准南深埋致密砂岩含气区。
目前国外致密砂岩气藏研究及勘探侧重点在深盆气藏，主要是利用钻井、测井资料分析致密砂岩储层的岩石物理特征；利用三维地震数据，研究古沉积相，确定致密砂体分布范围；再通过分析气水配置关系，进行深盆气藏识别。我国对致密气藏的勘探主要依赖于对有利古构造、古圈闭及后期构造演化的控制研究。但对深盆气藏的成藏机理及成藏模式的认识还不够深入，缺乏理论指导。
3.致密含气砂岩的裂缝预测
裂缝既是致密砂岩中流体运移的主要通道，也是主要的油气储集空间，因此裂缝不仅控制着油气藏的分布，而且是油气开发方案研究的重点内容。裂缝对油气井的产能有着直接的影响，决定着基质的泄油能力和油井的供油面积。
目前国内外对储层裂缝的研究主要采用以下3种方法：①直接观测和探测方法，如岩心观察、地震检测等；②实验研究方法；③间接分析和预测方法，如概率统计、分形、物理模拟、数值模拟等。
20世纪50年代后期到80年代，对储层裂缝预测主要是依据对沉积构造的定性分析。
世纪80年代到90年代后期国外在裂缝的测井识别、地震识别上取得长足的进步。相继出现了电磁测向仪、CT扫描仪、微电阻率成像测井仪(FMI)、微电阻率扫描测井(FMS)、声波成像测井(UBI)、倾角测井资料裂缝识别(DCA)、井下电视仪(BHTV)等技术手段。这些成像测井技术不但可以识别裂缝，而且能直观地对裂缝面的倾角、方位、开度等进行观察。
20世纪90年代至今，对储层裂缝的研究逐渐由定性研究向定量研究发展。构造应力场理论被应用到裂缝的定量预测中来。
目前致密储层裂缝预测方法众多，虽然各种研究方法都有自己的长处，但都有各自的缺陷和局限，而且，这些方法比较零散，缺乏系统性。另外在现有的成熟的裂缝预测方法中，大部分还是定性的预测或半定量预测，定量化程度不高。
总之，储层裂缝预测发展的总体趋势是综合化、定量化，需要多学科、高新技术联合攻关、密切合作。
4.致密含气砂岩储层评价
影响储层地质特征的因索是多种多样的，只有对储层进行综合评价，才能提高钻井的成功率，制定合理的开发方案，提高最终采收率。
D.J.Lewis提出了一套针对复杂岩性的综合评价方法，被成功地应用于美国德克萨斯州中部海湾区威尔科克斯组致密含气砂岩层的评价。其主要步骤如下：①确定商业性标准；②测定岩心性质；③根据岩心和岩屑测定孔隙几何形态；④根据孔隙几何形态推算Kair；⑤依据Kair推导Kabs；⑥确定Krg/Kabs典型曲线(相对渗透率曲线)；⑦根据孔隙形态推导典型曲线。其中:Kair为250psi应力下的空气渗透率；Kabs为2500psi应力下的克利肯堡渗透率；Krg为有效渗透率，是在某一含水饱和度地层条件下的渗透率。
从致密含气砂岩储层评价的发展来看，越来越多的技术、方法被应用到储层评价当中来，储层评价所采用的参数也越来越多，而研究对象也从单一的规模较大的储层发展到规模较小层段，从静态评价发展到贯穿油田开发的各个阶段动态的评价。可以预见随着新的理论和计算机技术的进步和发展，更多的新技术、新方法将被应用到致密储层评价当中来，但是对于各种方法之间的兼容性问题应注意，在今后的工作中应当加强各种方法的综合性研究，综合应用多种方法进行评价，增强互补性，提高评价的精度。
5.致密砂岩储层的改造措施
目前提高低渗透气藏采收率的主要途径包括以下3个方面：
（1）布井方式
从提高采收率的角度出发，在高孔渗区域，采用大井距、小井网密度，而在低渗透致密砂岩区块，采用小井距、大井网密度。目前大多数低渗透油田都采用面积注水方式。面积注水方式多种多样，其中正方形井网、反九点法井网以及菱形井网注水方式灵活机动。美国、加拿大等国家的许多油田也多采用这几种面积注水方式。就目前来说，利用优化井网的方式来提高致密气藏采收率是一种比较成熟的致密砂岩开发方式，但是在地质情况复杂的情况下，应当根据实际的地质情况，选择合适的井网，不能盲目布井。
（2）压裂技术
水力压裂是低渗透油藏开发中最早使用也是目前最常使用的技术。美国最早将水力压裂技术应用到圣•胡安盆地的致密含气砂岩层，到1970年美国全国的年天然气产量达到了1×108ft3。但许多低渗透储层的水敏、强水锁等特性使之不适合采用水力压裂。因而国外发展起来了CO2加砂压裂技术(又称干式压裂技术)，最近又出现了液态CO2井下配置加砂压裂技术和超长水平井技术取代压裂缝技术等，解决了许多低渗透储层水敏、强水锁的难题。
（3）水平井技术
目前，水平井作为一种开发低渗透油气田的一项成熟技术，已经在世界各国油田开发中得到广泛应用。其原因在于水平井生产剖面具有很强的泄油能力，特别是水平井加分段压裂和水平井加欠平衡钻井技术，能够成倍地提高采油效率。另外致密含气砂岩开发技术还有钻井、完井和气层保护技术、优化射孔技术、气藏描述技术、多期压裂技术、低压低产气藏气井井筒举升技术、三维地震技术等。
可以预见，随着科技的进步和发展，致密含气砂岩的勘探与开发程度会越来越高，新的开发技术不断涌现，水平井技术将会是未来解决致密含气砂岩开采的主要技术。
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aasasas

gdy315

whszby

燃烧

对于致密气藏，液态二氧化碳还起到一定作用，但目前为止国外采用这种方式压裂井也不过100多井次，原因就是其缺陷也是非常明显的。粘度低、携砂差、易滤失、摩阻大、用量多、成本高，个人感觉应用前景一般。

zhoukai511

致密含气砂岩搞裂缝研究很复杂呀。。。

sophiea38

现在凡是致密油气藏都是热点啊。

心笛

xiaoyao009

很不错的文章，感谢楼主分享

yllzhen

好好学习一下~