俄罗斯油气井钻探成功率100%的案例

　　1.俄罗斯资源委员会的建议

　　2007年2月1日在俄罗斯资源委员会中央委员会石油分会会议上俄罗斯资源委员会成员听取了戈戈宁科夫和齐穆尔基耶夫A关于“西西伯利亚中部走滑形变及其在普查、勘探和开发油气田中的作用”的报告。特别是主管部门要求在报告中提出的问题在实际工作中进一步发展和利用，以便优化油气田的勘探工作，更有效地利用已发现的烃类资源。

　　根据会议纪要，俄罗斯资源委员会中央委员会在自己的3948号纪要中提出了一系列建议，其中强调扩大对西西伯利亚中部走滑形变的研究，那儿有“俄罗斯油公司”“天然气总公司的油公司”“鲁克油公司”和其它油公司所属的一大批正在开发的油田。在纪要中要求这些公司把有关建议加入到各自的地质勘探计划中，以便发现新的局部含油气目标和增加油气储量（资源量）。同时要重视区域地质研究，从而使已开发油田的地质结构可以更准确，在注意走滑形变影响的基础上设计新的开发井网和采取技术措施效果会更好。

　　纪要也要求中央地球物理研究院作好准备，为那些对走滑形变感兴趣的公司提供相应的方案，同时使这些公司应用俄罗斯科学研究成果，以便为解决上述极其复杂问题达到最高水平，开辟新的举足轻重的前景。

　　2.二维地震资料解释

　　在西西伯利亚地区现有经验表明：只有三维地震资料才能发现基底走滑断层构造，用二维地震资料不能对此做出正确解释。在三维地震已发现走滑断层构造的工区内，用常规方法解释二维地震资料，即使二维资料的测网足够密（2×2公里），也不能识别走滑断层构造中羽状排列的断层结构。

　　首先，断层的不正确解释就会导致目的层构造结构解释的不正确，其后果就是圈闭面积的不准确，以及井位部署欠优。

　　现在已经可以大胆地肯定区域性走滑断层普遍适用于西西伯利亚北部基底的条件下，二维地震勘探不可能作为部署探井井位的足够可靠的基础，尤其不适于设计油田开发井网。只有三维地震资料可以准确地画出断层区的结构图和查明沉积层褶皱和断裂构造的真实关系。

　　同时，中央地球物理研究院在走滑形变发育区首先开发并成功地采用了二维地震资料与三维地震资料综合解释技术，确保能够画出羽状结构的断层分布图。解释结果已被由中央地球物理研究院建议的钻探结果所证实，发现了两个走滑断层油藏。

　　3.断层构造的模拟

　　这样的结果是怎么获得的？随着时间推移，有关走滑断层的成因及其对构造生成的影响等方面，人们提出了很多问题，直至前文提到的俄罗斯资源委员会石油分会开会的时候，这些问题仍不清楚。同样也要求解释三维区块以外的走滑断层结构特点及饱和度情况，羽状排列断层的渗透性，走滑断层对储集层孔隙度、渗透性的影响，还有盖层的屏蔽性质。这说明，走滑断层构造无论在理论方面，还是在油气地质应用领域方面研究得还非常不够。总之，提出的大多数问题是不可能有简单的答案。在实践中应用这些技术，会在油气勘探开发的所有阶段都可能遇到复杂的风险。

　　为了解决这些问题，中央地球物理研究院对走滑断层形变进行了深入细致的科学研究，同时邀请俄罗斯国内许多著名的科研机构共同进行了艰苦细致的研究，这些合作单位有莫斯科大学、俄罗斯科学院地球物理研究所、材料与强度物理研究所、油气问题研究所、应用数学所及其它单位。科学家们解决了有关走滑断层形变生成构造的许多理论问题，而且他们的研究非常接近西西伯利亚盆地的实际条件。模拟了走滑过程和各种机制，包括水平位移，岩石的应力形变状态，弹塑性块体的平衡状态及其不稳定性，基底断裂等等。还对西西伯利亚盆地走滑断层构造在地形地貌等方面的反映进行了系统的地质动力学研究。研究结果解决了一系列重大科学方面的问题，包括构造地质学及大地构造物理学方面的问题。同时有些研究成果有独创性，而且能解决实际问题，例如，中央地球物理研究院在完成生产任务过程中非常重视生成走滑断层区的机制问题，并研究总结出了在这种地质构造条件下的找油找气方面的技术方法，现在与中央地球物理研究院合作的许多俄罗斯油公司已开始将这些新技术应用于西西伯利亚出现走滑断层区的油气勘探和开发。

　　4.钻探成功率高达100%

　　许多油公司在地质勘探工作和钻井部署方面采纳了中央地球物理研究院按照走滑断层构造理论提出的建议，并顺利地发现了很多油气藏。在这方面，非常有说服力的成果是俄罗斯“天然气总公司油公司”发现的西西伯利亚叶特—普罗夫油田的侏罗系油层。2005年，中央地球物理研究院对该区的三维地震资料解释成果提出七口探井井位。经钻探，这七口探井全部获得工业性油流。特别重要的是发现了下侏罗系的油层，231井日产油270吨，气17.7万方；233井日产油341吨，气4.9万方；234井日产油440吨。这是第一次从侏罗系地层中获得这样的高产油气流。

　　2006年，在这个叶特—普罗夫油田上，中央地球物理研究院又建议钻探30口井。这些井相继于2007～2008年完钻。钻探后又都获得工业性油气流，而且在西西伯利亚地区侏罗系地层中获得了从未有过的高产：238井日产油480吨，气47万方；239井日产油700吨，气49万方；242井日产油210吨，气17.9万方。

　　换言之，根据中央地球物理研究院的技术方法和建议，在走滑断层构造区部署的探井钻探成功率达到100%，从而快速有效地查明了叶特—普罗夫油田的侏罗系油藏。

　　又如，为“天然气总公司油公司—诺雅勃利油气公司”提高已开发油田的地质构造精度和预测新的远景区块，中央地球物理研究院利用走滑断层构造理论方法，完成了6个工区（6933平方公里）的三维地震、31个工区的二维地震资料（649条测线，11845公里）和3000多口井的测井资料的综合解释，获得了以下成果：

　　1、证实在综合解释区内只有一条“常规的”垂直断开的构造断层，其它400多条断层都是由基底走滑断层引起的；

　　2、对5个油田裂缝系统参数在岩石应力形变状态重建基础上进行了评估；

　　3、根据数值模拟结果完成了岩石应力形变状态的计算；

　　4、对受到基底走滑断层影响而复杂化了的各油田的开发状态进行了地质分析，并对这类油田为完善各项技术措施及酸化压裂方案提出了建议；

　　5、论证了走滑断层区存在的新的油藏类型—层状带状型油藏，并提出了在基底走滑断层构造区勘探和开发油气聚集带的方法；

　　6、提出了勘探新类型油藏（非传统的走滑断层区带状油气聚集带）、其储量计算和远景圈闭等级分类的建议；

　　7、在构造顶部和鞍部发现了29个走滑断层构造相关的层状带状型圈闭。对所有这些潜在圈闭都评价了其侏罗系层的资源量。对5个油田下一阶段侏罗系油层的勘探进行了论证，并提出了钻探建议（约200口探井和评价井井位）。

　　5.进一步完善设计

　　在油气田开发过程中实现设计的效果很差。根据中央地球物理研究院的工作经验，造成设计效果不好的主要原因是油藏的地质模型不对。最主要的因素是没有充分考虑在基岩和沉积岩中非常发育的天然裂缝，因为裂缝造成的油气储层渗透性的不均质性及其各向异性。如果受走滑断层构造影响的油田在开发时不注意这一点，那么油田开发的各项指标就差，速度慢。还有岩石应力形变状态在纵向上和横向上的不均匀性也直接影响油田开发效果及酸化压裂效果，因为应力轴向对岩石的天然的和人工的裂缝性参数具有决定性的作用。同样在这儿应提到具有负面影响的岩石弹性形变性质的不均质性，它决定着岩石破裂的临界条件，同时在酸化压裂时决定着生成人工裂缝。

　　最后，还要考虑注水井井底压力与地层破裂压力之间的关系，地层破裂压力与岩石侧向压力的最小分量值有关。

　　对于西西伯利亚走滑断层构造发育区的油田和复杂的孔隙—裂缝型储层（侏罗系及前侏罗系地层）来说，在油田开发设计及酸化压裂时必须遵循以下地质准则。

　　1、孔隙—裂缝性储层的渗透率各向异性明显的（Ka＞2）或不明显的（Ka≤2）和裂缝系统渗透性截面与地层流体渗流通道有较强方向性条件下采用面积型（在平面上井网比较均匀）开发系统效果不好，而且这种系统起着反面作用。因此，必须把开发井网改变为定向的行列式系统。

　　2、开发井网应该是不均匀的，井排内井距及排距的关系必须与渗透率各向异性系数的倍数保持稳定。各向异性系数值由井间流体影响程度和流向研究来确定。

　　3、垂向采油井及注水井排数设计时应考虑应力轴向及它们对渗透性裂缝系统的控制作用。

　　4、在缺失应力轴向资料情况下钻垂向采油井及注水井排和定向采油井（水平的、定向斜井）其效果会适得其反。

　　5、为避免地层压裂生成的人工裂缝和采油井过早水淹，注水压力（尤其是注水井的井底压力）不应高于岩石侧向压力的最小分量值。

　　因此，走滑断层构造发育区的油田开发设计应确保考虑最为重要的因素，这就是储层的渗透性不均匀性，这种不均匀性是西西伯利亚出现走滑断层构造条件下影响天然的和人工裂缝的结果。只有在分析裂缝系统和重建岩石应力形变状态基础上才能建立可靠的地质和流体动力学模型，才能确保油田高效发开。

　　6.油田开发实践与我们的观点不同

　　我们所发表的观点明显地与油田开发实践活动不同，在西西伯利亚绝大多数碎屑岩储层油田的开发采用了对称成排的开发井网或面积型系统，丛式井和全方位定向井与水平井。而实际上这些油田已被大量断层和裂缝所复杂化，尤其是分布在西西伯利亚盆地遭受走滑断层复杂化的中部和北部的那些大油田已经确定有强列的断层构造。在这些地区到处都可观测到断层和裂缝，三维地震资料，VSP，地层压裂的监测资料，井中微电极扫描记录（FMI），取心及岩心分析资料，流体动力学和流向研究，都可观测到断层和裂缝。

　　研究中已证明了最新构造形变在生成含油气构造的控制方面及构造形变和流体动力学成因等方面的重要作用。裂缝系统分析及地球应力形变状态重建分析（利用三维地震资料和西西伯利亚北部构造地貌研究，这是一种线性元素分析方法），证明在区域性最新走滑应力场和稳定的经向构造应力条件下能够生成这种类型的油田。在含油气构造范围内在两种相反的挤压作用于基底对角线方向走滑条件下生成断裂系统（走滑断层的羽状正断层）和强烈的裂缝，这就使油气能垂直运移，并形成油气藏，在开发油藏时油气能垂向地运移到井底。这些重要的流体动力学信息目前也没有用到油田开发设计和油气藏开采过程中，其后果就是众所周知的那样，采油井及油层过早地水淹，地层酸化压裂效果差，采收率低，总之是资源利用率低。

　　从西西伯利北部一系列油田开发效果差，拖的时间长和停顿，可以说明在探井设计和甚至钻探面积型开发井网阶段所出现的极大复杂性。

　　因此，考虑到裂缝生成规律，使油田范围内的储层渗透性产生不均匀性，这确实给油藏开发造成很大的困难。但如能注意到渗透性裂缝系统的方向性和流体动力学向量性规律的流体动力学模型（和在油藏开发过程中），则可确保极大地提高油田开发的效果及最终储量的利用。

　　尤其值得重视这样的一个因素，就是如果在裂缝性储层的三维地质力学和运动学模型基础上在开发设计阶段能考虑上述问题，那么油田复活（完全复活不可能，因为在地层内有些过程是不可逆的）需要采取一些费用较高的措施，例如调整开发井网，改变定向井的井筒轨迹，使其与应力轴走向和流体渗滤方向一致。

　　中央地球物理研究院正在努力地研发“裂缝控制技术”，油田开发人员在设计新的井位或是复活老油田时应将其作为一种实用的工具。

　　7.结论

　　考虑到经济危机和野外作业与地震工作量的减少，应在新的理论观点基础上对老资料重新进行解释和综合分析，这对俄罗斯油公司在近期内为保存和发展资源及地质勘探工作是唯一可行的。

　　文/А.И.齐穆尔基耶夫 Γ.Γ.戈戈宁科夫（俄罗斯） 译/裘慰庭 雷学忠