油燃而声 第38期 | 低渗透致密油气藏——“磨刀石”里“闹革命”
张烈辉 | 《油气简史》
（第二版 富媒体)
油燃而声 第38期
地下油气藏色彩斑斓，类型繁多，大多数油气藏，一旦发现之后，打井至目标油气层，油气就会沿着井似泉水般源源不断地涌出来，而且产量还很高。然而，有的油气藏，井钻至目标油气层，却不冒泡或者冒泡不多，这就是石油人常说的“井井有油，井井不流”，专业上讲就是这类油气藏无自然产能或自然产能很低。这类油气藏用常规的开采技术难以开发或难以实现经济开发，必须要进行大手术进行“改造”才能开发，故这类油气藏称之为低渗透油气藏。
科学家们发现，导致低渗透油气藏“低渗”的原因，正是储层岩石致密、坚硬，像磨刀石一样，所以人们习惯上又称之为“磨刀石油气藏”。目前，低渗透储层的岩石类型包括砂岩、碳酸盐岩 , 但主要以致密砂岩储层为主。
此外，当油气在这种“磨刀石”储层里挣扎着流动时，因其致密、孔隙度小和孔道狭窄，渗透性差，常常导致油气流动困难、流动性能很差、单井产能低（或无产能），故该类油气藏称之为低产、低渗、低孔的“三低”油气藏。此外，这类油气藏的油气丰度也普遍偏低，有时人们也称这类油气藏为“四低”油气藏。事实上，这类油气藏在很多方面具有个性，所以叫法也很多，五花八门。
显然，“低渗透”是一个相对的概念。国内外由于地质条件、工程技术、开发程度等的不同，存在很多认识差异，所以，不同国家对低渗透油气藏的划分标准和界限，因国家政策、资源状况和技术条件等不同而不同——到目前也还没有一个完全统一的标准。而且，低渗透油藏的划分标准和低渗透气藏的划分标准也截然不同。
低渗透油藏的划分标准，国内外目前大都按油藏渗透率大小来划分（严格意义上来讲，应该考虑孔隙度、原油的性质等），也就是说主要考虑的是原油的流动能力。在国内石油工业界，一个很有代表性的划分标准和界限是李道品教授提出的：一般低渗透油藏：10~50mD；特低渗透油藏1.0~10mD；超低渗透油藏：0.1~1.0mD；中高渗透率油藏 50mD 以上。而在俄罗斯，把渗透率小于50mD 的油藏称为低渗透油藏；在美国，把渗透率小于 10mD 的油藏称为低渗透油藏。
国内最新的低渗透气藏的划分标准是《低渗气藏高效开发新技术——四川特低渗透气藏高效开发新技术》报告中提出来的，很有代表性，考虑了渗透率、孔隙度等因素，与我国石油天然气行业标准 SY/T 6110—1994 基本相近。具体是（这里只列出渗透率界限）：一般低渗透气藏0.1~1mD；特低渗透气藏：0.001~0.1mD；超低渗透气藏：小于 0.001mD。10mD 以上为中高渗透率气藏。
近年来，随着国内外对低渗透油气藏地质认识水平的提高和工程技术的进步，在低渗透的基础上又提出了“致密油” “致密气”的概念（这里的致密是“狭义”的概念），把地层条件下渗透率小于或等于 0.1mD的致密储层（砂岩、碳酸盐岩）中的石油资源称为致密油，天然气资源称为致密气。显然，无论是致密油还是致密气，主要表现是单井一般无自然产能或自然产能低于工业下限，但在一定经济条件和工程技术措施下可获得工业石油、天然气产量，这类油气藏又称之为致密油气藏。因此，从某种角来说，超低渗透油藏与致密油藏、特低渗透气藏与致密气藏是一回事。总之，从一般低渗透油气藏到致密油气藏，储层更致密，物性更差，流动性更难，地层中天然的水饱和度（束缚水）更高（有时达到 40% 以上），“四低一高”（低丰度、低渗、低孔、低产、高含水饱和度）特征更明显，因此，采收率更低，没有动起来的油气更多。
科学家们发现，低渗透油气藏在开采过程中会发生狭窄通道中的气体分子与孔壁碰撞加剧（扩散—滑脱）、流动阻力增加（启动压力梯度）以及岩石骨架发生变形（应力敏感）等现象。这些现象单独或共同作用，常常导致低渗透油气藏中油气的流动具有线性流和非线性流双重特征（其中非线性渗流特征更普遍，尤以低速非线性为主），而且，储层越致密，这些现象更加严重。
此外，低渗透油气藏通常还伴随不同程度的裂缝发育，其储集类型有孔隙型和孔隙—裂缝型两类，裂缝的存在使渗流变得更加复杂——与中高渗透油气藏中的渗流特征明显不同。截至目前，尽管科学家们动了很多脑筋，提出了多种方法来描述低渗透油气藏渗流特征，对这类油气藏的开发起到了较好的指导作用，但仍然还没有一个完整的、非常成熟的数学物理模型可以囊括这类油气藏中各种油气运动特征。希望在不久的将来，随着科学技术的发展，这些问题会得到圆满解决。
低渗透致密油气藏开发
目前，开发一般低渗透油气藏已经不是一件很困难的事情，相对于致密油气藏来说，还是要容易得多。对于致密油气藏的开发而言，难度更大，十八般武艺都用上了，可谓八仙过海，各显神通。无论是一般低渗透油气藏还是致密油气藏，通常，油藏多采用补充能量开发，气藏多采用衰竭式开发。低渗透致密油气藏都需要“人工改造”提高储层的渗透性和流体的流动性。目前，最主要的技术有：酸化压裂、多级压裂、水平井、多分支井等工程技术。
对于低渗透致密油藏，主要技术还包括优化注采井网技术、（超前）注水技术、注气（例如，CO 2 、N 2 ）驱油技术等。
对于低渗透致密气藏，主要技术还包括气藏多层合采技术、优化排采技术、井下节流技术、数字化气田生产管理模式等。
此外，低渗透致密油气藏开发还必须考虑一个关键因素，即经济性。换句话说，这类油气藏的开发必须体现系统工程的思想，努力实现地质、钻井、采油采气、地面集输、油气田数字化和工厂化、环境保护的一体化，坚持低成本战略（技术创新和管理创新），努力提高单井产量和开发效益。可喜的是，我国鄂尔多斯盆地苏里格致密气田，目前从发现地下致密油气层、把井快速低成本钻入油气层、改造致密储层渗透性、灵活的井网部署、数字化管理等方面已形成了具有我国特色的致密气开发“硬核”工程技术。
最后指出，低渗透—致密油气作为一种重要的非常规油气资源，是全球油气增储上产的重要组成部分，其资源的重要性日益凸显。对我国而言，致密气已成为非常规油气领域的重点领域，随着开发技术的进步，产量增长较快，但需要进一步关注注气（注CO 2 、N 2 或空气）提高致密油采收率技术，从而加快工业化速度，增储上产，实现致密油规模效益开发。
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图文来源 | 《油气简史》
绘图 | 侯雪梅
编辑 | 张心怡
责编 | 石娇杨 张心怡
审核 | 刘仲铭