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雷家地区沙四段致密油储层改造因素分析

文档作者：刘世瑞李杨张子明文档来源： 1．东北石油大学．中国石油辽河油田分公司		点击数：	更新时间： 2025年09月19日
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繁23● 第1期
2016年2月 始 ： 藏
DOI：10．3969／j．issn．1006—6535．2016．01．013
雷家地区沙四段致密油储层改造因素分析
刘世瑞 ，李 杨 ，张子明
(1．东北石油大学，黑龙江大庆163318；2．中国石油辽河油田分公司，辽宁盘锦124010)
0 引言
摘要：针对渤海湾盆地辽河坳陷雷家地区沙四段致密油储层勘探程度较低、开发难度较大的问
题，综合利用测录井及岩心实验等资料，对雷家沙四段的储层特征进行了研究和室内评价。将
该地区岩石划分为3类16种岩性，确定微裂缝发育、孔渗能力好的泥晶云岩为优势岩性。从
工程上分析了储层敏感性、天然裂缝发育程度、脆性、地应力差等压裂改造影响因素，并通过多
井次的压裂工艺尝试和探索，确定了“大排量、大液量”的复合体积压裂工艺为该地区的有效
储层改造方案。
关键词：致密油；储层特征；储层改造；雷家地区；辽河坳陷
中图分类号：TE348 文献标识码：A 文章编号：1006-6535(2016)O1-0058-04
继页岩气革命之后，美国在致密油勘探开发领
域又取得新的巨大成功，其中以北美Bakken和
Eagle Ford致密油 为典型开发模式，掀起全球非
常规油气资源勘探新热点。中国近些年开始开展
致密油勘探工作并取得一定成果，陆续发现了鄂尔
多斯盆地延长组长6一长7段、准噶尔盆地芦草沟
组、四川I盆地中一下侏罗统、渤海湾盆地沙四段等
丰富的致密油资源。贾承造_2 等给出了中国致密
油的涵义以及评价标准。雷家地区沙四段储层符
合致密油的一般规律，但由于其成藏条件及储层特
征多样性和复杂性 J，开发难度十分大。因此，需
要对该区块进行针对性的储层综合评价，为下步储
层改造工艺选择提供依据。基于测录井资料、相关
室内岩心实验以及区块单井储层改造效果，总结了
渤海湾盆地辽河坳陷西部凹陷雷家地区沙四段致
密储层岩石类型、微观孔隙结构、物性、含油性、流
体性质等储层特征，分析了影响该地区储层改造效
果的关键因素，建立了该地区地应力大小及方向、
储层脆性指数等参数评价方法。
1 储层特征
渤海湾盆地辽河坳陷西部凹陷雷家地区 沙
四段以滨浅湖一半深胡亚相沉积为主，形成一套湖
相碳酸盐岩和泥岩的沉积组合，发育了杜家台和高
升2个油层组，其中杜家台油组划分为3段。
1．1 岩性分类
根据雷家地区沙四段166块x衍射岩石矿物
全岩分析统计结果，杜家台组和高升组主要由黏土
矿物、石英、长石、方沸石、白云石、方解石等矿物组
成，其中石英、长石为粒径小于0．01 mm的泥级细
碎屑，含量为8％～45％。根据组成矿物含量的不
同将雷家地区沙四段储层划分为16种岩性。
1．2 物性评价
通过对岩心观察、铸体、薄片、录井等资料分析
表明，雷家地区沙四段储集岩的孔隙类型主要为孔
隙一裂缝型。储集空间类型主要为晶间孔、有机
孔、溶孔、成岩构造缝、收缩缝。
经过多组样品分析，泥晶云岩类储集空间以微
米孔为主，次为sI,TL和纳米孔，其中微米~b：fL喉半
径主要为1_000～25．000 m，纳米TLTL喉半径为
0．020～0．150 Ixm。同时在泥晶云岩、含泥云岩等
岩性中发育少量成岩构造缝、溶蚀缝，能大大提高
储层的渗流能力。含云岩或含方沸石泥岩、页岩以
收稿日期：20150929；收稿日期：20151116
基金项目：中国石油股份公司重大科技专项“辽河油田原油千万吨持续稳产关键技术研究”课题(2012E一30)
作者简介：刘世瑞(1989一)，男，2012年毕业于中国地质大学(北京)地质学专业，现为东北石油大学地球科学专业在读硕士研究生，主要从事矿物学
、岩石
学、矿床学等方向研究。
第1期 刘世瑞等：雷家地区沙四段致密油储层改造因素分析 59
微孔和纳米孔为主，孔隙直径主要为0．005～0．145
txm，裂缝多以层理缝、收缩缝为主。因此，根据储
集空间类型以及岩心压汞曲线将泥晶云岩储集空
间分为3类。
I类为微裂缝+破碎粒间孔+溶孔型(细喉不
均匀型)，平均孔隙度为13．2％，平均渗透率为
61．500~10 Ixm ，平均孔喉半径为5．273 m。Ⅱ
类为溶孔+微孔型(微细喉不均匀型)，平均孔隙度
为8．2％，平均渗透率为0．430~10 Ixm ，平均孔喉
半径为0．290 Ixm；llI类为微孑L型(微细喉道较均匀
形)，平均孔隙度为5．3％，平均渗透率为0．205×
10一 m ，平均孔喉半径为0．176 m。由此可知，
雷家地区沙四段以微裂缝发育、孔渗能力好的云岩
类为优势岩性。
1．3 含油性评价
以岩心、岩屑和井壁取心为分析对象，结合岩
石地化录井技术、录井核磁和测井核磁等评价手
段，确定雷家地区杜家台组和高升组总含烃量、可
动流体、含油饱和度的范围。杜家台组为自生自储
型储层，储层总含烃量为14．818～50．340 mg／g，高
于高升组(1．983～29．331 mg／g)，含油饱和度高。
利用核磁法 对不同岩性岩石进行含油饱和度
测定，含泥泥晶云岩含油饱和度平均为81．15％，
120
90
60
30
0
注入孔隙体积倍数
a 15％盐酸酸敏实验
6 7 8 9 1O l1 l2 l3
pH
c碱敏实验
l20
90
60
30
0
碳酸盐质页岩含油饱和度平均为46．30％，含云泥
(页)岩含油饱和度为29．95％。
1．4 流体性质
辽河雷家沙四段储层原油密度为0．89 g／em ，
50℃原油黏度为l2．78～86．7 mPa·s，含蜡量为
5．54％～16．71％ ，胶质沥青质含量为21．38％ ～
39．90％，凝固点为24～38℃。油品接近于普通稠
油，且凝固点高、原油流动性差，对后期储层改造以
及压裂液性能要求高。
2 储层改造影响因素分析
非常规致密储层难以获得自然产能，必须通过
储层改造的方式才能获得高产。针对辽河雷家地
区沙四段的储层特性，从工程角度提出以下几点影
响储层改造的主要因素。
2．1 黏土含量及储层流体物性
辽河雷家沙四段黏土含量为9．2％ ～38．6％，
平均约为22．3％，其中主要以伊蒙混层为主，含量
约为54．1％～69．4％，并含有少量的绿泥石，约为
0．5％～1．3％，伊蒙混层比为26％一39％。
通过对储层岩石进行五敏实验(图1，叼表征
实验前后渗透率的变化率)。实验表明，雷家沙四段
0．0 1．0 2．0 3．0 4．0
流速(柚L·rain )
c速敏实验
图1 雷86井沙四段岩心五敏实验
矿化度／(mg·| )
b盐敏实验
12O
90
喜60
30
0 10 20 30 40 50 60
注入孔隙体积倍数
b盐敏实验
60 特种油气藏 第23卷
储层为强碱敏、中等偏弱水敏。絮凝法盐敏实验表
明，当储层流体矿化度降低到2 000—3 000 mg／L
时，由于黏土矿物水化膨胀而导致渗透率大幅度降
低。因此，在压裂酸化改造使用的压裂液配方中，
应当优选防膨剂，合理调整压裂液pH值、矿化度
以及与地层水的配伍性。
2．2 天然裂缝发育程度
对比雷家多口井的岩心裂缝发育情况可知，靠
近断裂附近的雷84、雷88井构造缝和层理缝都较
发育，裂缝密度为2．2—2．4条／m。其中裂缝多以
全充填和半充填为主，充填物主要为方解石，其次
为方沸石和白云石。
根据薄片观察统计，该地区微裂缝普遍发育，
但规模较小，裂缝开度主要为10—40 m，与基质
孑L喉处于同一数量级，能够有效改善储层的孔隙结
构及储渗性能。不同岩性其裂缝发育程度也不同，
对于碳酸盐含量较高、脆性较强的岩性(如白云
岩、泥质白云岩)，更易发育构造缝；而泥质含量
高、互层状岩性(如泥页岩)层理缝相对更发育。
2．3 地应力及各向异性
根据钻井井壁应力垮塌椭圆井眼长短轴方向、
FMI实测裂缝方向以及压裂裂缝监测综合确定，杜
家台油层最大水平主应力方向为北西一南东向。
雷家沙四段纵向上岩性变化大，反映出地应力随着
岩性发生变化的特征。例如高升组以云质页岩为
主，最小主应力梯度大，平均值为58．8 MPa，最大
和最小主应力差高于6．6 MPa；而杜家台组碳酸盐
含量高，整体地应力梯度小，最小主应力平均为
52．0 MPa，应力差小于5．0 MPa。根据北美页岩气
改造经验，应力差值小有利于近井地带形成复杂的
网状裂缝，而最小主应力对人工裂缝的开启起主导
作用。因此，应当考虑根据不同的地应力特点分类
优化施工工艺。
2．4 脆性
研究表明，不同岩性的储层其脆性差异较大，
含泥泥晶云岩和泥晶云岩脆性较好，泥岩和含碳酸
盐页岩脆性相对较差。因此，建立起2种基于测井
资料和室内实验的脆性评价方法。第1种为岩石
力学参数法，参考北美Bakken组致密油提出的杨
氏模量和泊松比归一法的脆性评价方法。。 。利
用声波测井和岩石力学实验相印证的方式，统计出
该地区杨氏模量为9—58 GPa、泊松比为0．19～
0．42，杨氏模量越大、泊松比越小，储层的脆性越
好。第2种方法为岩石矿物组分法 ，利用ECS
i贝0井和x衍射全岩分析相校核的方式，确定储层
岩石各脆性矿物所占比值高低。对比可得，雷家地
区杜三段和高升段脆性较好，脆性指数为40％～
60％，结合天然裂缝发育情况，确定雷家杜三段工
程品质最佳，适合采用体积压裂工艺建立复杂缝
网【 。 ]。
3 雷家致密油储层改造方案优选
北美Bakken地区致密油储层改造主要采用低
黏滑溜水为主的体积压裂技术，其特点为“大排
量、大液量、低砂比、小粒径”，同时结合水平井分
段压裂工艺，获得了较高的水平井单井产量。通过
对比雷家地区与Bakken地区的储层特征，发现二
者具有一定的相似性，可以借鉴Bakken致密油储
层体积压裂思路。但由于二者在地层敏感性、天然
裂缝发育程度、地应力、脆性等因素存在一定差异，
因此，需要对该区块开展工艺研究与试验，探索出
适合该区块的储层改造方案。
3．1 不同储层改造方案对比
(1)雷96井采用“滑溜水+冻胶”的复合压裂
改造方式。前置液阶段采用10 m。／min排量泵人
低黏滑溜水，目的是在近井地带造复杂裂缝，同时
小砂比段塞加砂起到一定支撑。随后泵入高黏冻
胶拓宽主缝并向远端延伸，后续正常加砂。雷96
井共挤入350 m 滑溜水、400 m 胍胶，加入40-70
目陶粒5 rn ，20～40目高陶29 m 。压裂后下泵生
产初期日产液为18 m ／d，13产油为9．2 t／d，3个
月后日产液降至6 m。／d，日产油为3．2 t／d，目前持
续稳产，压裂改造效果较好。
(2)曙古173井采用纯低黏滑溜水压裂改造
方式。滑溜水施工排量为12 m ／min，同时低砂比
段塞加入40—70目陶粒12 m ，共挤入3 200 m。滑
溜水。压裂后闷井144 h时后平稳放喷，初期Et产
液为23．4 m ／d，可见油花，压裂改造效果不理想。
(3)雷99井采用“冻胶+滑溜水+冻胶”的复合
压裂改造方式。前期低排量泵入少量冻胶液，目的
第1期 刘世瑞等：雷家地区沙四段致密油储层改造因素分析 61
是先造一条短主缝。然后提高排量泵人低黏滑溜水
使近井裂缝复杂化，随后正常冻胶加砂。雷99井共
挤入150 m 滑溜水、560 m。胍胶，加入40～70目陶
粒34 m 、20-40目高密陶粒8 m 。压裂后放喷初
期日产液为19．2 m ／d、Et产油为11．1 t／d，生产40
d后日产液为8．4 1TI ／d、日产油为6．3 t／d，压裂改
造效果较好。
(4)高古l5井采用多级暂堵转向压裂。压裂
施工分为三级，每级正常加砂后挤入携带转向剂的
原胶液，然后转人下一级前置液阶段，设计目的是
通过暂堵转向的方式使得裂缝复杂化。高古15井
共挤入663 m 压裂液、20～40目支撑剂66 m 、转
向剂800 kg。压裂后放喷初期日产液为4．6 m ／d、
日产油为2．3 t／d，半年后日产液为1 ITI ／d、日产油
为0．7 t／d，压裂改造效果不理想。
3．2 分析与小结
通过以上研究及工艺试验分析，雷家地区致密
油储层具有造复杂缝网的条件，采用“大排量、大
液量”体积压裂改造效果明显优于常规加砂压裂。
但由于储层本身天然裂缝发育程度低使得人工裂
缝的复杂程度不高，纯低黏滑溜水加低砂比携砂难
以支撑起有效裂缝，故而造成压裂后产能低下。复
合压裂加砂阶段采用大小粒径支撑剂组合，增加大
粒径支撑剂的比例提高人工裂缝的导流能力，有利
于生产井持续高产稳产。因此，对于雷家地区沙四
段致密油储层，初步形成了以复合压裂施工工艺为
主的思路，施工参数上优化滑溜水与冻胶的用量比
例、施工排量、中低砂比、大小粒径支撑剂组合的设
计模式。
4 结论与建议
(1)辽河雷家地区沙四段为典型致密油储层，
其岩石类型划分为3类16种岩性，其中泥质云岩
为优势“甜点”岩性，物性及含油性较好。
(2)储集空间中微孔、溶孔、构造缝、成岩缝等
同时共存，局部储层天然微裂缝发育，开度为10～
40 m，能有效改善储层渗流能力，且为压裂改造
裂缝复杂化提供有力条件。
(3)储层黏土含量较高，具有强碱敏、中等偏
弱水敏特征，原油黏度较高、流动性差，压裂液优选
应考虑敏感性、原油乳化和防膨性能。
(4)“滑溜水+冻胶”的复合压裂改造方式在
雷家地区取得了一定的效果，需要进一步探索更有
效的施工工艺。
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