玛湖勘探开发项目部CCUS团队:戈壁“碳”路破难题 致密砾岩焕新生
在准噶尔盆地西北缘的玛湖油区,一支平均年龄仅32岁、党员占比高达83%的年轻团队——新疆油田公司玛湖勘探开发项目部CCUS重大试验项目经理部(含CCUS青年突击队),正以“敢啃硬骨头 勇闯新禁区”的劲头,攻关强敏感致密砾岩油藏CO2混相驱开发这一世界级难题。从团队组建到技术突破,从难题攻坚到成果落地,他们用青春热血书写着能源绿色开发的玛湖答卷。

以青春之力,筑就CCUS攻坚堡垒
随着国家“双碳”目标推进,新疆油田将CCUS-EOR作为绿色低碳转型、高质量发展的核心方向,玛湖1井区上乌尔禾组近2亿吨强敏感致密砾岩油藏是关键阵地。2024年,玛湖勘探开发项目部组建CCUS重大试验项目经理部,并于同年6月成立6人的CCUS青年突击队(35岁以下占87%),旨在打造新疆油田首支CCUS全专业管理团队。

组建初期,团队面临“全专业空白”困境,核心技术无成熟经验借鉴。半年内,团队梳理出地质油藏、动态分析、注采工艺等五方面15项核心课题,联合多单位构建“地质—工程—管理”一体化协作机制,奠定攻关基础。

推进中,团队创新构建重大试验项目管理模式,通过“领导、管理、运维小组”三级管理体系实现“方案制定—现场实施—反馈迭代”闭环管理。实施环节,团队建立“每日分析、周会讨论、派发工单、实时反馈”高效运行机制,通过管理体系与运行机制“双引擎”驱动项目高效运行。
截至目前,团队成果显著:技术上完成新疆油田CCUS四项首次试验,实现致密砾岩CO2连续稳定驱替,初步证实CO2驱开发可行性,逐步构建地质油藏、动态分析、注采工艺、现场运维、体系建设全流程技术体系;团队建设上获新疆油田公司机关2024年度“优秀青年突击队”,1人获中国石油集团“青年突击手”,1人获新疆油田公司技术座谈会一等奖,培养三级副管理干部2名、三级工程师(Ⅰ类)1名、在职博士1名;科技成果上获厅局级科技成果一等奖1项、二等奖1项,厂处级一等奖1项,并申报国家发明专利2项,发表核心期刊论文5篇。

强水敏致密砾岩油藏的“四大挑战”
相较于国内其他油田CCUS项目多针对砂岩油藏,玛湖1井区上乌尔禾组为典型强敏感致密砾岩油藏,独特的岩性条件与储层特性,让团队面临“无经验可借鉴、无理论可照搬”的困境,具体可概括为四大难题:一是储层致密、原油赋存孔喉小,玛湖1平均渗透率<1mD,原油主要赋存在亚微米、纳米孔中,气驱需要更大压差,稳定驱替关系构建困难;二是储层非均质性极强,导致CO2平剖面波及不均,储层动用程度低且易气窜;三是储层强敏感,无法开展常规水气交替,注入端调剖技术尚未配套;四是采出端原油含水率低,井底热容贡献小,井筒结蜡频繁,极大影响连续生产。
致密砾岩储层的孔隙如“迷宫”,大小差异达100倍以上,且存在大量砾缘微裂缝和部分高渗条带。注入CO2后,易沿高渗透带(“宽马路”)快速窜流,绕开低渗透区(“窄胡同”),导致储层纵向原油动用程度低,同时部分采油井出气量骤增。而且物性较差区域井受CO2偏流逸散影响,受到CO2驱替作用弱,压力、产量快速递减,见效难度极大。
与传统油藏不同,玛湖1上乌尔禾组油藏储层遇水即膨胀,CO2驱开发常用的“水气交替”调剖技术完全无法适用——注入水会引发粘土膨胀运移,堵塞孔隙通道,导致储层渗透率大幅下降。这一特性也限制了油藏开发方式的选择,非常规油藏开发利器“水平井体积压裂”适应性差,压后压力、产量递减快,难以实现效益开发。
受无法开展常规水气交替和CO2驱特性影响,玛湖1采油井产出液含水率低、热容小,再加上液体在往井筒上部运移中CO2减压膨胀大幅吸热,导致井筒中原油蜡、沥青等重质组分极易析出,附着在管壁后堵塞井筒,极大影响正常生产。同时,井筒产出液到达井口后压力很高,为保障地面管线安全,需要通过油嘴节流来控制压力,但CO2在节流过程中会膨胀大量吸热,导致管线温度骤降至-50℃以下,引发油嘴、阀门、管线冻堵,轻则影响生产效率,重则引发安全事故。初期因缺乏针对性防冻堵措施,几乎无法正常生产,给现场运维带来了极大挑战。
靶向施策,逐个破解“卡脖子”难题
针对强水敏致密砾岩油藏CO2驱开发四大难题,团队坚持“地质工程一体化”理念,联合科研院所持续开展技术攻关,从注采调控、工艺创新到设备研发,形成一系列针对性解决方案,且部分措施已落地见效。
为解决储层非均质性导致的CO2波及难题,团队通过“精细刻画”与“动态调控”双管齐下。
在储层描述方面,首次开展三级构型单元多尺度非均质性分析,地质研究人员在岩心库驻场近2个月,通过岩心精细描述实现砂体构型反演,进而构建出三维高精度地质模型,相当于给地下油藏画了“三维导航图”,清晰掌握CO2流动路径。
在动态调控方面,团队通过压裂形成“人造缝网”,缩短注采距离、提高压力梯度,促使物性较差区域油井见效,降低平面非均质性影响。针对注入端纵向矛盾,团队已联合采油工艺研究院(监理公司)研发分层注气工具,通过机械分注的方式提高CO2波及范围,计划10月进入现场试验。
针对强水敏无法开展水气交替调剖的难题,团队联合相关研究单位,积极开展适应性化学调剖剂和CO2增稠剂攻关研发。目前已研发了一套“抑水化”的CO2有机乳液泡沫化学调剖剂体系,各项性能指标达标,该体系可减少CO2与储层的不良反应,避免储层膨胀堵塞,同时提升CO2在低渗透区的波及效率,预计将为强水敏油藏CO2高效驱替提供新路径。
团队按照“多源防控、清防结合”思路,攻关形成“高频次机械清蜡+热洗+挤溶蜡剂+连管解堵”组合拳工艺,针对不同蜡堵程度差异化开展应用,保障油井连续生产。为实现“标本兼治”,降低现场运维工作量,团队同步推进两项创新试验:一是开展“井筒电加热试验”,从源头提升井筒温度,抑制蜡质沉积,试验井电缆通电后各项指标运行正常,已平稳运行2个多月,基本证实了工艺可行性,目前正开展工艺优化,论证新能源供电方案;二是研发“防蜡油管”,通过特殊涂层减少蜡质附着,目前已完成油管涂层,即将进入现场试验。
为应对井口CO2节流冻堵,团队自主研发“二级节流电加热撬”装置,通过分级节流、同步加热,有效控制管线温度,避免冻堵发生。目前12台装置已在采油井全部应用,运行稳定,基本解决了冻堵问题。另外,团队还针对装置移动不便、数控机制复杂、制造成本高等问题,开展“简化设计”,预计优化后设备占地面积减少30%、成本将降低60%以上,更能适应戈壁现场作业需求,可在扩大试验区规模推广。
致密砾岩焕生机,赋能能源战略
经过一年半攻关,玛湖1CCUS试验区取得显著成效:截至目前,试验区井组日产油已达到55吨/天且保持稳定,大多数井实现了连续稳定驱替;累注碳17.9万吨,相当于植树42万棵,实现“增油”与“减碳”双重效益。技术层面,团队已初步形成致密砾岩CO2驱高渗条带刻画、动态分析、压裂引效、封窜调剖等全流程技术体系,完成10余项创新技术试验,部分技术填补了新疆油田空白,为后续规模推广奠定了坚实基础。
从油藏开发角度看,该项目首次实现“强水敏致密砾岩油藏有效动用”,为玛湖1井区近2亿吨储量开发提供可行技术途径,打破了“强水敏致密砾岩难动用”的认知,对国内同类油藏开发具有重要借鉴意义。
从新疆油田公司发展角度看,该项目是新疆油田建设CCUS产业链的核心试验,团队打造的“CCUS技术策源地和人才基地”,已培养一批全专业技术骨干,为公司“2112”四大工程提供了技术与人才支撑,助力新疆油田向“5000万吨现代化综合性能源公司”迈进。
从国家能源战略角度看,该项目践行“双碳”目标与“能源安全”战略,通过CCUS技术实现传统油田绿色转型,既提升原油采收率,又减少碳排放,为我国西北能源基地低碳发展提供“玛湖方案”,对保障国家能源安全、推动区域绿色发展具有重要战略意义。
站在新起点,玛湖勘探开发项目部CCUS团队将继续以“一马当先 决胜玛湖”的斗志,以“技术挺在前面”的理念,持续深化技术攻关,向着“试验区日产油百吨、2亿吨储量效益开发”的目标奋进。在广袤的戈壁上,这支年轻的“碳”路者队伍,正用创新与坚守,让世界最大强敏感致密砾岩油藏焕发绿色生机,为我国能源事业书写更多“玛湖奇迹”。(叶子 管晶 王涛)