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中国石化“深地一号”顺北油气田勘探开发纪实

中国石化“深地一号”顺北油气田勘探开发纪实

2023-02-17 14:23:45 来源:中新网新疆
图为开发中的顺北油气田。梁静献 摄

  图为开发中的顺北油气田。梁静献 摄

  中新网新疆新闻2月17日电 (张俊 王辉辉)1月31日,国家能源局发布《中国油气勘探开发十大成果公布》,被誉为中国“深地一号”的中国石化西北油田分公司顺北油气田赫然在列,其通过深地工程推动超深层油气实现新突破,成为2022年全国油气勘探开发十大标志性成果之一。

  这一年多来,中国石化在深层油气产量基地实施的“深地工程”获得重大突破。顺北油气田22口井测试喜获千吨高产油气流,在亚洲陆上率先进入千吨井时代,已经落实4个亿吨级油气区带,累计提交探明石油地质储量2.5亿吨,天然气1417亿方,建成300万吨油当量产能阵地,总计生产原油474万吨、天然气28亿立方米,切实发挥了中央企业的“顶梁柱”作用。

  此前,中国石化“深地工程”传播入选2022年度中国品牌创新案例。在共青团中央第十七届“振兴杯”全国青年职业技能大赛“中核杯”创新创效竞赛上,西北油田的《塔里木盆地克拉通内走滑断裂解析关键技术与应用》课题斩获全国银奖。

  这是西北油田贯彻落实国家“深海、深地、深空”战略行动,“向地球深部进军”,不断解锁“中国深度”、打造能源安全新高地取得的阶段性成果,也充分展示了在“深地”领域的深度、难度和创新指数等方面的国际级顶尖实力。

  在难于“蜀道”、堪比“登天”、写满世界级勘探开发难题的塔里木盆地,突破超深层“死亡之线”,钻出“亚洲深度”,这条求索之路布满了艰难险阻,每一米深入探索都镌刻着石化人保障国家能源安全的责任与担当。

  “问鼎”深层 实现“塔河之外找塔河”

  2022年,中国石化在顺北油气田垂直深度超过8000米的井已达49口,定向井井深最深9300米,堪称“地下珠峰”,整体超十亿吨级资源阵地进一步落实,油气上产由“深”释放,真正实现了“塔河之外找塔河”。

  从1984年沙参2井突破,1997年沙46井、沙48井喷出高产油气流,宣告塔河油田诞生,到成功开发全球埋藏最深的油气田,石化人人丈量“向地球深部进军”的步伐从未停止。这条求索之路布满了艰难险阻。

  2004年,为解决西北油田可持续发展问题,当时的领导班子提出“塔河之下找塔河,塔河之外找塔河”的勘探战略。

  为此,西北油田提出“扩大塔河、突破塔中、攻关玉北、探索外围”的勘探目标,依旧锲而不舍地寻找油气。于是在塔河油田主体区之外,布置勘探的“天罗地网”,2009年,将1.2万平方公里的塔河面积扩大至近14.7万平方公里,石油储量和产量均增长了一到两倍。

  遗憾是的始终没有“捕捉”到新油气藏,另一个“塔河”并未预期出现。

  直到2014年,勘探终于峰回路转。部署在塔中地区顺托果勒构造上的顺南4井、顺南5井分别钻获日产25万立方米和130万立方米的高产工业气流,标志着西北石油人外围新区的油气勘探取得实质性的突破。

  2015年,科研人员在顺北1-1H井获得高产油气流。1-1H井试采初期日产原油量高达185吨,日产气9万立方米,含水几乎为零。

  西北油田沿着1-1H井所在的这条断裂带,从南到北部署了6口滚动评价井,均获高产油气流。

  2017年,我国石油行业进口原油依存度达到69%。塔里木成为我国油气资源的主要接替区。2018年,集团公司明确把顺北油气田作为“十三五”油气勘探主战场。

  顺北油气田实现了一个又一个勘探突破, 实现了“塔河之外找塔河”。

  2022 年 7 月,顺北油气田顺北 803X 井测试获得高产油气流。

  2022年8月,中国石化命名顺北油气田为“深地工程·顺北油气田基地”,这是我国第一个以深地工程命名的油气项目,被誉为“深地一号”。

  12月29日,中国石化“深地一号”取得新突破,顺北21斜井试获日产油气当量1242吨,成为“深地一号”第20口超深层“千吨井”。

  这一年,西北油田以战略突破和规模增储为目标,持续攻关,在顺北油气田取得了丰硕成果。探明石油储量 8224万吨、天然气储量 1228 亿方,分别占上游的 40.7%、 44.1%。探井成功率、探明储量发现成本分别优于上游 5.7 个百分点、7.5 元/吨油当量。荣获集团公司油气勘探 8 项大奖,其中顺北 8 号带重大突破、4 号带重大商业发现获特等奖。助力集团公司竞得 2 个区块、 1502 平方千米探矿权。

  截至目前,顺北油气田垂直深度超过8000米的井已有49口,顺北4号带建成中国石化“少井高产”示范区。“深地一号”已落实4个亿吨级油气区,成为近10年来塔里木盆地石油勘探的新亮点。

  “深地一号”油气井平均深度是全国之最,定向井最深9300米,刷新亚洲最深纪录。正向着更深、更难、更高产量和更高质量发展。

  敢为人先 “钻”地万米有利器

  初春的塔里木,乍暖还寒。目之所及,一座座红白相间的井架点缀在绵延起伏的沙海中,一部部钻机塔向“地宫”加快挺进,全国80%以上的超深井在这里怠地探索,令“死亡之海”呈现出勃勃生机。

  石油勘探开发发展到今天,深层、超深层已经成为我国油气重大发现的主阵地。我国深层、超深层油气丰富,资源量达671亿吨油当量,占全国油气资源总量的34%。

  塔里木盆地是全球唯一以超深层资源为主的含油气盆地,也是世界陆上最深的商业开发油气田之一,超深油气资源量在全国各大盆地中居于首位,仅埋深在6000至10000米的石油和天然气资源就分别约占其总量的83%和64%,超深层油气资源总量约占全球的19%,勘探开发潜力巨大。

  进入超深复杂领域,向深向难是塔里木盆地油气勘探开发的必然趋势,也成为中国石化增储上产和上游业务发展的重要战略领域。

  “深地一号”——顺北深层油气田项目,位于塔里木盆地中西部,油藏具有超深、高温、高压等特点,储层平均埋藏深度超过7300米,是世界陆上最深的商业开发油气田之一。

  一深万难。钻井到达一定深度极限后,每向下一米,其难度都面临着几何倍数增长。

  顺北区块地质构造复杂,走滑断裂埋深大,且受地应力影响不断运动,断控储集体杂乱藏于其间,形成一个天然油气迷宫,难以找到规律,超出了教科书上的认识和东部油田的经验。

  顺北油田钻井施工面临超深、超高温、超高压三座“大山”。世界上衡量钻井难度的13项指标中,塔里木盆地有7项名列第一,综合难度世界之最。

  这里是否有油、如何找油、怎样采油,如何修一条“公路”让油藏从地下8000多米流到地表,国内外没有成熟的经验借鉴,传统的油气地质理论在这里基本“不适用”,常规钻探技术基本“打不成”,勘探开发难度“全球少有、国内仅有”。

  一个个技术难关犹如一座座高山。面对油气成藏、工程技术、效益勘探三条“死亡线”,西北石油人发扬“敢为人先,创新不止”的精神,将“入地梦”融入“强国梦”,开展基础理论创新和工程技术攻关,磨砺超深层地质、工程技术“利剑”,向“三超”油藏宣战。

  叩开深层“地宫”之门,如同摘取被掩藏在荆棘中的珍珠,既需要逢山开路的勇气,也要有细如发丝的精细。

  “一体化”是实现超深复杂碳酸盐岩高效开发的必由之路。中国石化采用地质工程一体化大兵团攻关模式,深化中中合作、大兵团联合作战,集智创新、聚智攻关,创新发展一项理论、攻关十项关键技术,专家解决现场难题 500 余项。一体化运行机制使勘探、开发、钻井等专业达到空前融合,勘探主动向开发延伸,开发提前介入油藏评价,运行效率提高 45%。

  地质理论创新成为照亮勘探进程的“灯塔”。西北油田不断深化地质理论创新,重审地下,再盘“家底”,率先突破8000米超深层油气勘探“死亡线”,形成特色鲜明的超深层“断控缝洞型油气藏”成藏理论、关键技术与管理理念,持续迭代断控储集体地质模型,一点点勾勒出了通往深地的“寻宝路径”。

  技术突破带动超深层勘探开发突破。犹如站在珠穆朗玛峰顶看清雅鲁藏布江上的游船,中国石化创新形成超深层储层立体成像技术和缝洞体精细雕刻技术,相当于给地球深部做CT扫描,擦亮了地质家“眼睛”,断裂识别精度从30米加深至15米。科研团队总结出顺北4号断裂带的发育特征和规模潜力,部署了7口探井,其中3口井相继实现测试日产超千吨的重大油气突破。

  突破工程技术“深度极限”,实现了由“打不成”到“打得快、打得准”的重大跨越。面对“全球少有、国内独有”的钻井工程难题,西北油田探索形成了一套具有顺北特色复杂超深层井身结构设计、配套技术和标准规范,总结出了二叠系随钻堵漏工艺、易斜地层垂直钻井技术、超深高温定向钻井等一系列的技术组合,在地下8000米可以准确命中目标靶区。中国石化还研发了高等级的钻井液体系、抗高温高压的定向测量装备、9000米的自动化钻机等一些配套工具,实现了在深部打得快与打得准。

  中国石化立足科技创新驱动,以“十年磨一剑”的毅力,铸就勘探开发、工程技术 “利器”,转化为“深地”油气增储上产的巨大推动力,在征战“死亡之海”创造了一个个颠覆性的顶峰,打造更具效益前景的资源接替阵地。

  创新不止 超深“入地”树标杆

  在征服深地极限的一场场“逆战”中,“深地一号”能入选2022年中国油气勘探开发十大成果,其传播入选中国品牌创新案例,其课题斩获共青团“中核杯”全国银奖,一次次用探索、实践和创新更改教科书的“金科玉律”。2022年以来,西北油田在超深复杂地层风险预测、断控缝洞型油藏补能、控压和定向钻井等多项关键技术攻关方面取得突破,4项科技成果达到国际先进水平,6项科技成果获新疆维吾尔自治区科学技术进步奖。

  上天、下海、入地,是人类探索自然的三大壮举。中国石化在与险恶环境斗争、技术较量、精神淬炼的“入地”过程中,取得了一个个重大战略突破,改写了一次次“不可能”,从高度、深度、难度、速度、精度等不同维度,镌刻下向地球深部进军的坐标。

  有一种高度叫央企担当。为了打造能源安全新高地,“端牢能源饭碗”,行使“顶梁柱”式担当,中国石化胸怀“国之大者”,在“死亡之海”“勘探禁区”向深层、超深层油气开战,通过积极探索,在深层、超深层油气富集机理,高效勘探开发基础理论和关键技术等方面取得重大突破,完成了超深层油气勘探壮举。

  有一种深度叫“亚洲最深”。顺北56X井打出地下9300米,深油气井平均深度是全国之最,定向井最深9300米,刷新亚洲最深纪录。该井打到8000多米深的时候,为了能让穿越更多的油气层,人为让它变成水平段。科研团队通过优化钻井轨迹,实现一井多靶,用此方式钻探的14口井都是高产井,其中千吨勘探井5口,千吨开发井4口。

  有一种难度叫“世界难题”。顺北地区面临超深、超高温、超高压、垮塌,且多因素叠加共存,钻井工程属于世界级难题。钻达油气层要迈过“喷、漏、卡、塌、毒、硬、斜”等多道关隘。加之超深、超高压、超高温“三高”难题,200多度的高温 坚硬的钻井工具在8000米下犹如面条一般柔软。还要承受120兆帕的压力,就好像指甲盖大小的面积上,站了12头8吨重的大象。中国石化挑战“生命禁区”,推进超深复杂井关键核心技术攻关,凭借超常毅力、创新理论、高超技术、先进设备,成功钻出并建产61口超深井,一个重要接替层系和崭新勘探领域被揭开神秘面纱。

  有一种速度叫西北速度。因打出地下9300米荣膺“深地一号”的顺北56X井,打井仅用了285天时间。顺北42X井在钻井过程中实施物理化学耦合防塌、超深高温定向钻井等技术,攻克“三超”难题,较之过去钻井技术提效15%,使得该井提前36天完钻,经开井测试,试获日产油气当量超千吨。通过加强钻井工艺技术攻关,加快产能建设方案编制和井位部署工作和一体化运行,钻井周期缩短率超过50%,实现了钻井由“打不成”到 “打得快、打得准、打得好”的跨越。

  有一种精度叫“国际领先”。在深部勘探方面的国际领先性体现在两个方面,一方面,深埋于地下的断裂无法直观观察,创新形成超深层储层立体成像技术和缝洞体精细雕刻技术,通过类似给地球做CT扫描地震勘探方法来实现断裂的识别。别一方面,地震勘探方法分辨率有限,目前国内外垂向上的分辨率为80米、纵向分辨为30米,他们将其提升一倍,垂向、纵向分辨率达到40米和15米,甚至一口钻井在7600米的地下精准地预测到了一个9米的缝洞。石油理论方面,丰富了石油地质理论,首次把盆内断裂带作为直接勘探对象,实现构造低洼区找油气重大突破;项目支撑、引领大沙漠区、超深复杂断控缝洞型油藏高效勘探开发,是目前世界陆上最深投入商业开发油气田。先进技术方面,一是走滑断裂物理模拟、野外调研、数值模拟三验证技术;二是超深层小尺度走滑断裂地震成像技术;三是小尺度走滑断裂立体解析与建模技术。该技术在现场实际应用中共识别18条主干断裂带,其中五条断裂带已获得突破,提交十亿吨三级储量。

【编辑:闫文陆】
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