渤海湾盆地南堡大油田的形成条件与富集机制

渤海湾盆地南堡凹陷近年来油气勘探取得重大突破,发现了南堡大油田,南堡凹陷成为渤海湾盆地油气富集程度最高的富油凹陷之一。通过大量的采样分析工作,发现了南堡凹陷古近系沙河街组特别是沙三4亚段发育高丰度的优质烃源岩,TOC高达5%以上,有效烃源岩厚度在250m左右;镜质体反射率(Ro)在0.8%以上,无定形体和藻质体是烃源岩中有机质的重要来源,该烃源岩具有巨大的生烃潜力。研究认为,南堡凹陷属于富油凹陷,油气成藏条件优越:沙河街组沙三段优质烃源岩的发育是油气藏形成的物质基础;新构造运动导致主洼区油源断层发育,利于高效输导;浅层扇三角洲与河流相沉积体系发育,砂层厚度大、分布广,储集物性好,利于大面积成藏;馆陶组发育一套厚度大、分布广的玄武岩,构成了优质盖层,这些因素是造就南堡凹陷油气异常富集的重要条件。另外,该区油气成藏要素匹配较好,成藏时间较晚;成藏要素空间上有效组合,明化镇组-馆陶组浅层组合、沙河街组和东营组中层组合、奥陶系古潜山深层组合等三套含油层系在垂向上相互叠置,复式聚集,决定了南堡凹陷成为渤海湾盆地的富油凹陷。

高温冻胶阀的研制与现场试验

南堡油田潜山裂缝性油气藏水平井目的层温度在150℃以上,钻井过程中存在漏喷同存等问题,完井作业难度大,为此,设计应用了二次交联高温冻胶阀。该冻胶阀设计采用二次成胶方式,第一次交联形成适当结构冻胶,满足泵注要求;第二次交联速度快成胶强度大,完成封隔井筒,保证冻胶阀上部井段顺利施工。RM2100高温高压冻胶检测仪在线检测结果表明,冻胶阀形成过程中冻胶黏度体系一直保持在1 000mPa·s以上,150min时二次成胶开始,最终黏度12 000mPa·s以上。室内模拟试验结果发现,该冻胶阀承压能力在2 MPa/100m以上,150℃高温下72h冻胶黏度基本稳定,可用钻头切割冲蚀方式完成破胶。在NP23-P2016井的试验表明,该冻胶阀成功封隔了井筒,减少了漏失,为回接尾管等完井作业提供了安全的井控环境。研究结果表明,高温冻胶阀技术可有效解决南堡油田潜山油气藏水平井完井作业井控难题。

南堡油田玄武岩个性化高效钻头的设计与应用

南堡油田馆陶底埋藏着垂直厚度十几米至几百米不等的玄武岩,其可钻性极差,长期以来只能使用牙轮钻头,钻井速度慢,制约了南堡油田优快钻井。利用实钻岩心和测井资料对玄武岩可钻性和抗压强度等进行了分析,结果表明玄武岩可钻性级别为5-7级,抗压强度为91-221MPa,压入硬度为435-1 322MPa,属于中到中硬地层。设计中优选应用了Z3、AC型切削齿,采用6刀翼和浅内锥、加长外锥冠部形状,中高密度布齿设计,利用计算流体动力学技术对钻头水力结构进行优化,采用螺旋保径结构,设计研制出了FM2653Z、FMH3653ZZ和M1666SS3种高效PDC钻头。现场应用表明：单只钻头钻穿300-500m玄武岩;与牙轮钻头相比,机械钻速和钻井进尺提高了1.7-3.3倍;解决了南堡油田火成岩钻速慢的问题。

南堡油田古生界古潜山油藏裂缝描述预测及勘探

南堡油田古生界碳酸盐岩古潜山油藏为孔隙-裂缝型双重介质油藏。精细描述裂缝发育和分布规律,是提高油气藏勘探效果的关键。为此,在岩心描述裂缝和成像测井描述裂缝的约束下,应用叠前地震属性解释描述预测裂缝技术,确定目标区块裂缝密度、产状、发育程度及空间分布。预测结果显示,现有高产井正位于预测构造裂缝发育部位,利用该成果部署新探井,预期将获得良好勘探效果。

叠前地震多属性反演在南堡油田火成岩研究中的应用

南堡油田中、浅层火成岩发育,分布特征复杂,岩相、厚度变化快,影响了油气成藏规模,同时也制约了对油藏的整体认识。钻井揭示,火成岩以玄武岩和凝灰岩为主。在地震剖面上,玄武岩与馆陶组底界砂砾岩的特征接近;在常规波阻抗反演剖面上,凝灰岩与沉积岩的波阻抗值范围相近。为此,首先通过测井数据综合分析,利用录井岩性与测井敏感曲线构建出能反映岩性差异的伪岩性曲线;然后利用叠前AVO处理,得到梯度(G)、截距(P)和泊松比(σ)等属性数据体,并提取了振幅、频率、相位等多种地震属性;最后以伪岩性曲线为目标曲线,优选敏感性高的一组地震属性作为反演参数,利用概率神经网络反演技术对南堡油田火成岩进行了识别和描述,结果与地质认识基本相符。

南堡陆地油田水平井开发底水油藏油水运动规律

随着水平井开发的不断深入,地层水沿优势通道窜流,导致水平井含水率快速上升,产量大幅递减,同时对高含水后剩余油分布认识不清,严重影响了水平井的开发效益。以南堡陆地油田底水油藏为例,综合运用物理模拟、数值模拟方法与找水资料,分析储层物性、水平井不同狗腿位置及不同开发技术政策对含水率的影响,开展了水平井开发底水油藏油水运动规律研究;引入了底水出水准数的概念,揭示了不同类型水平井在均质和非均质底水油藏中的油水运动规律。对于均质油藏,标准水平井出水部位易出现在水平井跟端,有狗腿的水平井狗腿处是底水锥进的主要部位,而无狗腿处成为剩余油富集的主要部位;对于非均质油藏,底水易在高渗透率区锥进,而低渗透区则易成为剩余油富集区。

南堡潜山油气藏小井眼开窗侧钻技术

南堡潜山油气藏因埋藏深,导致井身结构复杂、钻井周期长、成本高,为进一步提高勘探开发效益,开展了老井?177.8 mm套管开窗侧钻二开次完井试验工作。NP280C井是南堡油田第一口?177.8 mm套管开窗侧钻潜山井,该井开窗侧钻点深、二开次完井井眼尺寸小,给开窗侧钻作业带来诸多难题。通过优选深层套管开窗侧钻工艺、小井眼扩眼技术、膨胀尾管悬挂器+直连套管完井方案,探索出一系列钻完井技术对策,保证了NP280C井套管开窗侧钻作业的成功实施。为南堡油田深层潜山老井重复利用提供了技术支持,也为同类油气藏老井侧钻施工提供了技术借鉴。

南堡油田沙一段优势储层预测技术

针对南堡油田难以准确预测有利储层的问题,开展了岩石物理分析技术研究。通过建立地震弹性参数与岩性、物性、含油性的"物探四性关系",明确目标区适用的敏感参数;通过井震紧密结合,开展了叠后、叠前地震反演技术研究,探索不同地质条件下储层预测的有效方法,制订相应的储层预测技术流程。预测堡古2区块优势储层,符合率达到83.3%;南堡4号构造沙一段进行叠前同时反演,利用纵波阻抗和纵波横波速度比对有效砂岩进行了预测,现场成果证实了预测方法的可靠性。

南堡油田沙一段储层特征及控制因素

南堡油田深部储层水体较深、湖盆面积广、埋藏深,导致深部储层泥质含量较高、压实作用较强,储层较差,寻找优质储层是勘探开发的重点。运用岩心、薄片、扫描电镜和其他分析化验资料系统分析了P1、P2断块的沉积相、储层物性、储层孔隙喉道特征和成岩作用特征,研究了南堡油田深层优质储层特征及其控制因素。结果表明,P1断块发育三角洲相,储集砂体较薄、连通性差,储集空间以次生溶蚀孔隙为主,胶结物和泥质杂基含量高,储层综合评价为中孔、特低渗、细喉道型储层。P2断块发育砂质碎屑流沉积,储集砂体较厚、连通性好,储集空间以次生溶蚀孔隙为主,胶结物和泥质杂基含量少,储层综合评价为中孔、中低渗、中喉道型储层。沉积相和成岩作用对储层影响显著,三角洲相储层较差,砂质碎屑流储层较为优质,且优质储层均发育在强溶蚀相中。

南堡油田储层速敏性评价与影响因素

根据储层速敏性评价结果,南堡油田馆陶-东营组油藏为无—弱速敏,但在生产过程中,部分采油井出砂,注水井压力上升较快。通过对速敏评价数据分析,大部分岩心渗透率值呈上升趋势,没有下降的拐点,但存在明显上升的拐点;岩心速敏实验证明气测岩心正—反—正向渗透率值有不同程度的降低,单相油相渗透率正—反—正向渗透率值有所升高,进一步证明了储层存在速敏性;同时储层敏感性矿物分析进一步揭示了该储层的速敏损害程度。因此建议该储层在注采过程中,应控制合理的注采速度,降低速敏对储层造成的损害,提高储层采收率。

南堡潜山油气层钻井完井液技术

冀东油田南堡潜山油气藏埋藏深(4 000~5 600 m),地温梯度大(4.22°/100 m),井底最高温度为223℃,地层压力系数低,为0.96,储层微裂缝发育,气油比大。为满足其储层保护和安全生产的需要,研究了抗220℃高温低密度低固相钻井液和抗170℃高温冻胶阀技术。抗高温低密度低固相钻井液选择2种四元共聚物分别作抗高温增黏剂和抗高温降滤失剂,并配合使用SMP和SPNH以及耐温封堵剂FT3000,抗高温水包油钻井液由研制的抗温能力强、抗盐能力好的HWZR和HWFR乳化剂,优选出的增黏剂HVF-H和抗高温降滤失剂HWFL-H与HVS-H等组成,2套体系在220℃老化48 h性能良好,可满足井眼清洁的需要,使用密度范围为0.98~1.08 g/cm3;抗高温冻胶阀实现了起下钻和套管回接过程分隔油气层和保护油气层的目的。目前已钻井22口,8口探井应用了抗高温低固相钻井液,13口开发井应用了水包油钻井液,2口井应用了抗高温冻胶段塞封堵技术,均取得良好的效果,确保了全过程油气层保护。

PDC-牙轮复合钻头在南堡油田大斜度井的应用

南堡油田大斜度井采用PDC钻头或牙轮钻头进行定向钻进时,存在摩阻大、托压严重、扭矩波动大和工具面不易摆放等问题,为解决该问题,应用了将PDC钻头和牙轮钻头优点结合在一起的PDC-牙轮复合钻头,并根据该油田地层的特性,对其进行个性化设计,设计了"2PDC固定刀翼+2牙轮"和"4PDC固定刀翼+2牙轮"2种切削结构的PDC-牙轮复合钻头。"2牙轮+2PDC固定刀翼"复合钻头和"4PDC固定刀翼+2牙轮"复合钻头分别在NP2-33井和NP5-28井进行了现场试验,在定向钻进过程中均未出现托压现象,工具面稳定,扭矩波动幅度小,造斜性能与牙轮钻头相当,机械钻速与进尺均大幅提高,且返出岩屑粒度大,岩屑分选性好,有利于判别地层岩性和录井。现场试验表明,应用PDC-牙轮复合钻头能解决南堡油田大斜度井定向钻进时托压严重、扭矩波动大和工具面不易摆放等问题,为提高大斜度井定向井段的钻速提供了一种新技术。

南堡5号构造火成岩地质特征及识别技术

南堡5号构造火成岩发育区是油气勘探的重点区域,但火成岩识别面临岩性复杂、蚀变严重、井眼垮塌、储层横向变化快等难题。利用岩心、薄片资料确定了南堡5号构造火成岩的类型及特征,利用常规测井分析、FMI图像资料、ECS地层元素俘获测井方法分3步进行岩性测井解释:通过自然伽马与ECS元素曲线交会识别法识别砂岩、泥岩、玄武质火成岩、流纹质火成岩;通过铁钛交会图识别法识别出玄武质凝灰岩和流纹质凝灰岩;利用成像测井识别技术识别玄武岩、玄武质角砾岩、流纹岩、流纹质角砾岩。最后,利用BP神经网络地震多属性分析技术对火成岩与砂岩储层空间展布特征进行了预测,预测火山熔岩的符合率为100%,预测火山碎屑岩的符合率为73.3%,预测砂岩储层的符合率为80.9%。研究结果对南堡5号构造火成岩油气勘探开发具有一定的借鉴意义。

南堡油田先导试验水平井高效钻完井技术

南堡油田主力油气藏储集层横向变化大、地层倾角与断层不确定,地质跟踪困难,由于环境的限制,钻井井数少、实施高效开发难度大。基于井壁稳定性、3项压力(地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力)、玄武岩可钻性、储集层特性与物性、油藏构造形态与目的油层油气显示特点、储集层钻完井伤害、储集层出砂情况等分析,开展了海油陆采大位移水平井的井身剖面与井身结构优化设计、井眼轨迹控制、个性化钻头设计、钻井液体系优选与油气层保护和高效筛管完井等各项技术的优选研究与先导试验应用,并在实施过程中进行跟踪分析和完善。3口试验水平井投产均一次成功,初期日产油分别达505 t7、36 t和1 058 t,在高产情况下未见出砂,生产正常,确立了南堡油田高效开发主导钻完井技术,达到了先导试验的目的。

基于无因次压降曲线的注水优势流动通道识别方法

根据试井基本理论,推导无因次井底压降表达公式,以冀东南堡陆地中浅层油藏资料为基础,建立典型井组数值概念模型,计算分析7个渗透率范围10种渗透率差异倍数下的无因次压降图版。理论分析和数值概念模型计算均表明:采用无因次压降可以消除注水量、吸水地层厚度、地层压力等参数对井底压降特征的影响;在研究区块油藏条件下,当渗透率差异超过6倍后,可形成优势流动通道。

JZLu-1高效润滑剂的制备及现场应用

针对大斜度井和大位移井钻井过程中摩阻扭矩高及常规润滑剂用量大、润滑效果差的问题,以合成基础油为主要原料,添加球形纳米SiO2和硫-磷-钼等抗磨损极压剂,并应用阳离子乳化剂进行乳化,制备了JZLu-1高效润滑剂。应用ζ电位测定仪、四球试验机和极压润滑仪测试了JZLu-1润滑剂的电位、减磨性能和极压润滑性能,利用电子显微镜观察了JZLu-1高效润滑剂在金属上的吸附过程,结果表明:JZLu-1高效润滑剂带微弱正电荷,可以主动吸附在金属表面上,形成油膜;JZLu-1高效润滑剂含有的纳米SiO2起减磨作用;JZLu-1高效润滑剂含有的硫-磷-钼极压剂提高了其极压润滑性能,其极压润滑系数为0.028 3。6口井的现场应用表明,JZLu-1高效润滑剂能够大幅降低大斜度井和大位移井钻井过程中的摩阻扭矩,解决了常规润滑剂润滑效果差、用量大的问题。

非均质河道砂体多级相控建模方法探讨

采用多学科信息集成约束的储层建模思路,提出了针对南堡油田非均质河道砂体的多级相控建模方法。通过密井网区的解剖,建立了研究区储层地质知识库,用确定性信息限定随机模拟过程,建立河道砂体骨架模型;在河道砂体骨架模型的严格约束下,分析基准面旋回控制下的河道砂体构成、砂体叠置规律、岩相相序及相比例等河道内部非均质特征,用相控建模思路建立河道砂体岩相模型;最后用变差函数将上述各类信息有机综合在一起,用岩相模型约束,建立高精度的储层参数模型。

南堡凹陷高南地区东三段低渗储层敏感性特征的微观机制研究

南堡凹陷高南地区东三段(Ed3)储层中速敏性的产生主要是分布于孔隙中的高岭石微粒发生迁移的结果;在粘土含量较低的样品中速敏性较弱,由于高岭石晶粒的长度及直径均多数大于喉道直径,因此随粘土杂基含量的增加,速敏性会随之增加。由于方解石胶结物主要分布于粒间孔隙中,喉道中胶结物及粘土杂基均较少,盐酸酸化对改善储层渗透性意义不大,只有采用土酸酸化处理才能起到应有的效果。由于喉道中石英的加大现象常见,而其他填隙物较少见,强碱性钻井液的浸入有助于改善储层渗透性。但因碱敏性实验测得pH值的临界值为7.7,以及大量强碱性钻井液浸入储层会造成大量碱不稳定组分的溶解,具有形成大量二次沉淀的潜在因素,加上钻井液难于及时返排,在钻井过程中还是要特别注意钻井液碱度的选择。由于蒙托石及伊/蒙混层粘土在不同位置含量的差别,导致了研究区储层的盐敏性程度相差较大。

渤海湾盆地南堡油田原油特征与油源分析

南堡油田是渤海湾盆地近年发现的油气储量可观的新油田,为揭示该油田原油特征与成因,对43个原油样品、31块泥岩样品进行详细的地球化学研究与油源对比。依据特征生物标志物、单体烃碳同位素分析,将南堡油田原油分为3种类型:Ⅰ类,南堡1、2号构造带古近系+新近系原油;Ⅱ类,南堡3、4、5号构造带古近系+新近系原油;Ⅲ类,南堡凹陷已发现奥陶系潜山原油。Ⅰ类原油以较低的重排甾烷/规则甾烷,较高的甾烷/藿烷、4-甲基甾烷/C29规则甾烷、伽马蜡烷/C30藿烷值及正构烷烃单体烃碳同位素相对偏重等特征区别于Ⅱ类原油;Ⅲ类原油以较高成熟度、正构烷烃单体烃碳同位素总体偏重等特征不同于Ⅰ、Ⅱ类原油。油源对比结果表明,Ⅰ类原油为沙二+三段、东三段—沙一段烃源岩的混合贡献,Ⅱ类原油主要来源于东三段—沙一段烃源岩,Ⅲ类原油主要来源于沙二+三段烃源岩。首次明确提出南堡1、2号构造带古近系+新近系原油主要为沙二+三段烃源岩的成烃贡献,沙二+三段烃源岩为南堡油田主力烃源岩之一,这对南堡油田油气资源评价和勘探方向决策具有参考意义。

脉冲中子全谱测井碳氧比资料在南堡钙质砂岩储层的应用

南堡油田馆陶组至东一段主力开发层系的砂岩储层富含钙质,造成应用常规测井资料和碳氧比测井资料识别储层流体存在困难。针对性地研究与应用了PNST碳氧比测井资料的钙质校正方法。按照PNST测井仪和当地套管井实际结构建立模型,通过MCNP数值模拟,获得了碳氧比和俘获钙产额测井值随地层岩性和孔隙度变化的规律。可利用俘获钙产额曲线校正钙质含量对碳氧比曲线影响,提高含油饱和度解释准确性。应用钙质校正方法后,PNST含油饱和度测井解释成果为南堡油田制订堵水、补孔方案提供了有效依据,90%以上的井措施后增油明显。测井实例显示,PNST测井资料在南堡油田能够准确识别油水层。