西南油氣田加快頁巖氣開發(fā)紀(jì)實(shí)
時(shí)間：2017-09-28 09:20
來源：
作者:songxinyuan
9月19日，西南油氣田長寧H5-3井正在進(jìn)行壓裂排采作業(yè)，返排率18.61%，監(jiān)測日產(chǎn)氣量17.2萬立方米，試油后，有望獲得高產(chǎn)。截至目前，西南油氣田今年已完成長寧—威遠(yuǎn)區(qū)塊頁巖氣井試油22口，獲井口測試日產(chǎn)量500多萬立方米，新建年產(chǎn)能9.31億立方米。
西南油氣田加快頁巖氣開發(fā)，深化地質(zhì)認(rèn)識，創(chuàng)新頁巖氣開發(fā)技術(shù)，進(jìn)一步降本增效，努力實(shí)現(xiàn)2020年頁巖氣年產(chǎn)量100億立方米目標(biāo)。
資源豐富規(guī)模效益開發(fā)潛力巨大
頁巖氣是清潔高效能源。開發(fā)頁巖氣對推進(jìn)能源生產(chǎn)消費(fèi)變革、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全意義重大。
四川盆地優(yōu)質(zhì)頁巖儲層分布穩(wěn)定、厚度大，有機(jī)碳含量高、質(zhì)量好。四川頁巖氣資源量、可采資源量均為全國第一，具備規(guī)模上產(chǎn)的資源基礎(chǔ)。但是，四川盆地頁巖儲層地質(zhì)年代老、埋藏深、構(gòu)造復(fù)雜、鉆井和壓裂難度大、環(huán)境容量有限，頁巖氣開發(fā)條件與北美存在較大差異，頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)面臨多重難題。
10年前，西南油氣田就開始開發(fā)頁巖氣。2010年，威201井獲氣，證實(shí)四川盆地存在頁巖氣，揭開四川盆地頁巖氣的神秘面紗，拉開了我國頁巖氣開發(fā)序幕。此后，西南油氣田按照“落實(shí)資源、評價(jià)產(chǎn)能、攻克技術(shù)、效益開發(fā)”工作方針，根據(jù)區(qū)域構(gòu)造特征、勘探開發(fā)程度、區(qū)塊接替條件、儲層埋深、儲層品質(zhì)、地質(zhì)認(rèn)識、保存條件、地面條件等因素，劃分了有利的沉積微相和頁巖巖相，獲得了優(yōu)質(zhì)頁巖的各項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)指標(biāo)，評價(jià)了有利區(qū)，優(yōu)選了建產(chǎn)區(qū)和核心建產(chǎn)區(qū)，目前建產(chǎn)效果較好，在長寧—威遠(yuǎn)區(qū)塊已建成年產(chǎn)能超過30億立方米。
“從資源儲備和目前的開發(fā)效果來看，頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)潛力巨大。”西南油氣田負(fù)責(zé)頁巖氣開發(fā)的副總經(jīng)理謝軍說。
科技攻關(guān)突破開發(fā)瓶頸
要攬瓷器活，必須有金剛鉆。2006年，西南油氣田率先開展頁巖氣評層選區(qū)，2009年率先開展先導(dǎo)試驗(yàn)，2012年設(shè)立國家級示范區(qū)、2014年實(shí)施規(guī)模建產(chǎn)，2016年9月啟動深化評價(jià)和規(guī)模上產(chǎn)，創(chuàng)造了第一個(gè)頁巖氣工廠化作業(yè)平臺、建成國內(nèi)第一條頁巖氣外輸管道長寧外輸管線等10多項(xiàng)國內(nèi)第一，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，突破了出氣關(guān)、技術(shù)關(guān)和規(guī)模效益開發(fā)關(guān)。
從跟國外公司合作、學(xué)習(xí)，到總結(jié)、創(chuàng)新，10年探索與攻關(guān)，西南油氣田創(chuàng)新形成了適合我國南方多期構(gòu)造演化、復(fù)雜山地海相頁巖氣勘探開發(fā)六大主體技術(shù)、高效管理模式和HSE體系，積累了地質(zhì)工程一體化、高產(chǎn)井培育等頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，固化了水平井設(shè)計(jì)參數(shù)和主體工藝，明確了實(shí)現(xiàn)建產(chǎn)井Ⅰ類儲層“鉆遇率大于90%、井筒完整性大于90%、Ⅰ+Ⅱ類井比例大于90%”的方法和手段，實(shí)現(xiàn)了埋深3500米以淺資源的規(guī)模效益開發(fā)，并在埋深3500米至4000米開展技術(shù)攻關(guān)并取得重要進(jìn)展。
西南油氣田把科技創(chuàng)新成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為知識產(chǎn)權(quán)，占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)，積極編制頁巖氣勘探開發(fā)相關(guān)領(lǐng)域各級標(biāo)準(zhǔn)。截至目前，西南油氣田獲得頁巖氣專利授權(quán)10多項(xiàng)，編制標(biāo)準(zhǔn)24項(xiàng)，認(rèn)定中國石油企業(yè)技術(shù)秘密7項(xiàng)，研發(fā)的頁巖現(xiàn)場含氣量自動測試儀獲美國發(fā)明專利授權(quán)。
目前，西南油氣田頁巖氣開發(fā)技術(shù)大多數(shù)關(guān)鍵技術(shù)可工業(yè)化推廣，部分關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)繼續(xù)攻關(guān)或完善后可推廣應(yīng)用，使我國成為繼美國、加拿大之后第三個(gè)掌握頁巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的國家。
（制圖/楊娜）
降本增效提高開發(fā)效率效益
開發(fā)頁巖氣，降本增效是關(guān)鍵。
前期工程中，西南油氣田優(yōu)化平臺布設(shè)，加強(qiáng)水土保持、土地復(fù)墾還原耕地工作，較常規(guī)開發(fā)方式減少70％的土地占用；放開市場，通過市場競爭，提高了開發(fā)效率和效益。
鉆井壓裂過程中，西南油氣田采用“雙鉆機(jī)作業(yè)、批量化鉆進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)作”的工廠化鉆井模式和“整體化部署、分布式壓裂、拉鏈?zhǔn)阶鳂I(yè)”的工廠化壓裂模式，減少資源占用，降低設(shè)備材料消耗，精簡人員及設(shè)備，提升效率，鉆井周期下降50%以上，壓裂效率提高50%以上，單井成本大幅降低。
地面建設(shè)中，西南油氣田采用具有頁巖氣特色的橇裝化采氣工藝，場站建設(shè)周期縮短80天，降低了平臺建設(shè)投資。
以科技攻關(guān)為抓手，降低成本。西南油氣田研制了快鉆橋塞、低黏滑溜水等5套體積壓裂關(guān)鍵工具、1套壓裂液體系，性能與國外產(chǎn)品相當(dāng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工具、壓裂液全部國產(chǎn)化，直接推動單井壓裂費(fèi)用大幅降低。在頁巖氣水平井分段壓裂過程中，需要使用大量橋塞，一口井平均需要使用20個(gè)以上，以前靠進(jìn)口橋塞，一個(gè)要花費(fèi)15萬元，而研制出國產(chǎn)橋塞后，單個(gè)橋塞的成本大幅降低。
專家視點(diǎn)
確保主力氣田開發(fā)效果攻克深層新領(lǐng)域
西南油氣田目前正在開發(fā)的氣田包括川東石炭系等老氣田、川東北高含硫氣田、川中高—磨地區(qū)龍王廟組氣藏及燈影組氣藏、頁巖氣等。2016年，西南油氣田的天然氣產(chǎn)量為190億立方米，占整個(gè)中國石油天然氣總產(chǎn)量的19%，為我國四大骨干天然氣產(chǎn)區(qū)之一。隨著非常規(guī)和震旦系燈影組等新區(qū)塊的進(jìn)一步上產(chǎn)，到2020年，西南油氣田天然氣產(chǎn)量將達(dá)到300億立方米，實(shí)現(xiàn)歷史性跨越，成為國內(nèi)戰(zhàn)略大氣區(qū)。
西南氣區(qū)天然氣資源豐富，含氣構(gòu)造多，含氣層系多，發(fā)育包括石炭系斷塊構(gòu)造氣藏、碳酸鹽巖礁/灘巖性氣藏、碎屑巖致密巖性氣藏等多種儲集類型氣藏，多數(shù)氣田都不同程度含有硫化氫、二氧化碳等酸性氣體?？傮w來看，儲層普遍低孔低滲、裂縫發(fā)育，非均質(zhì)性強(qiáng)，且不同程度存在邊底水。如何提高單井產(chǎn)量和儲量動用程度，保證氣田均衡開發(fā)，有效控水、治水等，是西南氣區(qū)氣田開發(fā)中普遍存在的問題。
西南氣區(qū)天然氣開發(fā)的歷史較早，為我國天然氣工業(yè)的起步和發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。在半個(gè)多世紀(jì)的氣田開發(fā)過程中，逐步發(fā)展并完善了一系列主體開發(fā)技術(shù)，包括：不同類型儲層酸化/壓裂技術(shù)、水平井/大斜度井鉆完井技術(shù)、有水氣藏控水及排水采氣技術(shù)、測井—地震動態(tài)相結(jié)合的儲層精細(xì)描述技術(shù)、高含硫氣藏的防腐脫硫和安全環(huán)保技術(shù)等。這些技術(shù)指導(dǎo)了高產(chǎn)井位部署，提高了單井產(chǎn)量和儲量動用程度，改善了開發(fā)效果，節(jié)約了成本，保障了西南氣區(qū)天然氣工業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。
今后一段時(shí)期，西南氣區(qū)需要重點(diǎn)開展以下技術(shù)攻關(guān)：一是川東石炭系等老氣田開發(fā)進(jìn)入低壓、低產(chǎn)的中后期，產(chǎn)量遞減快，但仍有許多剩余資源未采出，經(jīng)過多輪次的開發(fā)優(yōu)化與調(diào)整挖潛之后，這類氣田如何進(jìn)行深度挖潛，延緩遞減，進(jìn)一步提高采收率。二是新投入開發(fā)的川中高—磨地區(qū)龍王廟組氣藏與前期已開發(fā)的老氣田相比，分布面積大，構(gòu)造平緩，非均質(zhì)性更強(qiáng)，地層異常高壓，氣水分布復(fù)雜，存在水侵風(fēng)險(xiǎn)，需要開展大面積分布、強(qiáng)非均質(zhì)性、低構(gòu)造幅度、異常高壓碳酸鹽巖氣藏均衡開采及控水治水等技術(shù)攻關(guān)，以保障主力氣田的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。三是隨著勘探不斷深入，埋藏深度達(dá)到6000米至8000米的深層、超深層將成為今后重要的常規(guī)資源接替新領(lǐng)域，深層、超深層氣藏開發(fā)面臨儲層預(yù)測難度大、鉆井成本高、風(fēng)險(xiǎn)大、儲層品質(zhì)差、建產(chǎn)節(jié)奏變緩等一系列挑戰(zhàn)，需要突破深層和超深層的地震預(yù)測技術(shù)、鉆完井及酸化壓裂技術(shù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模、有效開發(fā)。
（嘉賓為中國石油勘探開發(fā)研究院氣田開發(fā)所副總工程師：劉曉華記者楊振宇采訪）
降低生產(chǎn)成本實(shí)現(xiàn)頁巖氣規(guī)模上產(chǎn)
近年來，我國頁巖氣發(fā)展迅猛。截至2016年，四川盆地及其周緣的龍馬溪組海相頁巖氣已初步規(guī)模開發(fā)，我國頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到78.9億立方米，僅次于美國、加拿大。與致密氣相比，頁巖氣有其自身特點(diǎn)，一是從宏觀上看，頁巖儲層分布均勻，非均質(zhì)性不強(qiáng)，優(yōu)質(zhì)儲層段集中分布，有效儲層平面分布連續(xù)、穩(wěn)定，表現(xiàn)為“大甜點(diǎn)”分布特征，甜點(diǎn)區(qū)范圍可達(dá)數(shù)十至數(shù)百平方公里。二是流體賦存狀態(tài)多樣，頁巖儲層儲集空間主要為納米級孔隙，滲透率極低，由于頁巖氣自生自儲，含水飽和度較低，一般不存在可流動的地層水，含氣飽和度可高達(dá)80%以上，但孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，游離氣與吸附氣共存。三是從改造條件上看，四川盆地頁巖儲層頁理發(fā)育，局部發(fā)育天然裂縫，且天然裂縫走向與目前最大水平主應(yīng)力方向有一定夾角，因此，頁巖儲層具備大型人工壓裂改造形成復(fù)雜縫網(wǎng)的先決條件。這也與頁巖儲層“大液量、大砂量、大排量”的壓裂技術(shù)符合。
依靠技術(shù)突破和管理創(chuàng)新，西南氣區(qū)在頁巖氣開發(fā)上總結(jié)出一套頁巖氣效益開發(fā)模式。在長寧區(qū)塊，通過靶體位置優(yōu)選，鎖定優(yōu)質(zhì)層位；鉆井過程中采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)，保持井筒完整性和光滑性，快速鉆進(jìn)；形成一套低黏滑溜水+高強(qiáng)度、低密度支撐劑+速鉆或可溶橋塞的工廠化壓裂模式；高效的管理機(jī)制也為頁巖氣的有效開發(fā)提供了有力保障。甜點(diǎn)區(qū)和靶體位置優(yōu)選、優(yōu)快鉆井、大型體積壓裂、工廠化作業(yè)等技術(shù)的突破，提高了頁巖氣的單井產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)了頁巖氣從無效資源到單井有效開發(fā)的技術(shù)跨越。
同時(shí)，西南氣區(qū)的頁巖氣上產(chǎn)還面臨著一系列困難，首先，四川人口密集，地勢險(xiǎn)要，環(huán)境脆弱，組織難度大，地面工程建設(shè)速度面臨壓力。其次，如何進(jìn)一步提高頁巖氣采收率，提高資源的動用程度，也是在快速建產(chǎn)的同時(shí)，必須要考慮的迫切問題。第三，隨著開發(fā)時(shí)間的延長，資源埋藏越來越深，對工程技術(shù)提出了更高的要求。最后，如何進(jìn)一步降低頁巖氣綜合成本，意義重大，一定程度上說，關(guān)乎頁巖氣的產(chǎn)業(yè)命運(yùn)。在以后的工作中，一方面可以通過縮小井距，提高儲量平面動用程度；通過W形上、下兩套水平井立體開發(fā)，提高儲量縱向動用程度；采用控壓生產(chǎn)方式，提高SRV內(nèi)部的儲量采出程度。試驗(yàn)成功后，這3項(xiàng)措施，可使采收率提高到40%以上。另一方面，鉆井、壓裂仍是進(jìn)一步降低綜合成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需要研發(fā)適用性更強(qiáng)的開發(fā)技術(shù)或工具，采用低成本的支撐劑，優(yōu)化壓裂液用量等系列措施，降低單井綜合投資，實(shí)現(xiàn)公司頁巖氣規(guī)模效益上產(chǎn)和長期穩(wěn)產(chǎn)。
（嘉賓為中國石油勘探開發(fā)研究院氣田開發(fā)所副總工程師：位云生記者楊振宇采訪）
實(shí)踐者說
天然氣發(fā)展進(jìn)入黃金時(shí)代
馬新華(西南油氣田總經(jīng)理、黨委書記)
近年來，得益于勘探認(rèn)識的深化和技術(shù)的進(jìn)步，四川盆地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大氣田。但是，四川盆地天然氣資源量探明率僅有10%，常規(guī)、非常規(guī)天然氣資源潛力巨大。
幾十年來，四川形成了先進(jìn)的天然氣工業(yè)技術(shù)體系，天然氣區(qū)域管網(wǎng)較完善，市場相對成熟。近年來，隨著地質(zhì)認(rèn)識不斷深化和工程技術(shù)進(jìn)步，西南油氣田在新的領(lǐng)域不斷獲得重大發(fā)現(xiàn)。因此，西南油氣田適時(shí)推出五大天然氣增儲上產(chǎn)工程，打好勘探進(jìn)攻仗、開發(fā)主動仗、頁巖氣攻關(guān)仗。這五大增儲上產(chǎn)工程涵蓋四川盆地天然氣重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)領(lǐng)域，平面上幾乎覆蓋全盆地，縱向上包含多個(gè)含氣層系。
西南油氣田是我國最早勘探開發(fā)利用天然氣的基地，也是以生產(chǎn)天然氣為主的千萬噸級大油氣田。經(jīng)過幾十年的勘探開發(fā)，西南油氣田在50多年的艱苦探索和辛勤耕耘中，基本形成了適應(yīng)盆地地質(zhì)特點(diǎn)和環(huán)境的勘探開發(fā)及工程配套技術(shù)，特別是在復(fù)雜深層碳酸鹽巖油氣藏、低滲碎屑巖氣藏、高含硫氣田和頁巖氣勘探開發(fā)等領(lǐng)域，形成了26大技術(shù)系列，127項(xiàng)特色技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先，10余項(xiàng)技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。這些技術(shù)將為西南油氣田天然氣勘探開發(fā)提供有力保障。
西南油氣田秉承安全高效開發(fā)的理念，全面建成磨溪區(qū)塊龍王廟組氣藏、川東北羅家寨氣田，高效建成長寧—威遠(yuǎn)國家級頁巖氣示范區(qū)等，積累了先進(jìn)的氣田開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。
西南油氣田要在2020年建成300億立方米戰(zhàn)略大氣區(qū)，也就是從200億立方米到300億立方米，時(shí)間只有3年，目前已到了發(fā)展最關(guān)鍵的時(shí)期，一系列重大部署和方案在今年全面展開。可以預(yù)見，在未來一段時(shí)間內(nèi)，西南油氣田天然氣將處于發(fā)展的黃金時(shí)代。
掌握核心技術(shù)提升頁巖氣產(chǎn)量
鐘兵(西南油氣田頁巖氣勘探開發(fā)部主任)
四川盆地頁巖氣的地下地質(zhì)條件比北美復(fù)雜，埋藏深度普遍比北美深，頁巖氣有利區(qū)多處于丘陵—低山地區(qū)，地表?xiàng)l件復(fù)雜、施工難度大，如何提高單井產(chǎn)量和最終可采儲量、降低成本是開發(fā)頁巖氣面臨的挑戰(zhàn)。
西南油氣田不斷學(xué)習(xí)、總結(jié)、創(chuàng)新，通過摸索和實(shí)踐，落實(shí)了四川盆地可開發(fā)資源，明確了建產(chǎn)有利區(qū)，掌握了頁巖氣核心開發(fā)技術(shù)，3500米以淺有效開發(fā)技術(shù)成熟可靠。最近5年，3500米至4000米頁巖氣效益開發(fā)技術(shù)獲得重大突破，創(chuàng)造了國內(nèi)頁巖氣開發(fā)史上的多項(xiàng)第一。頁巖氣井的鉆井周期、單井成本大幅度下降，效益開發(fā)的兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)——單井產(chǎn)量、單井可采儲量得到大幅提升。
目前來看，西南油氣田在長寧—威遠(yuǎn)頁巖氣國家級示范區(qū)，不管是非常規(guī)新技術(shù)的運(yùn)用，還是生產(chǎn)運(yùn)行管理和作業(yè)機(jī)制，在國內(nèi)非常規(guī)能源勘探開發(fā)中都起到了很好的示范作用。目前，西南油氣田正匯聚多方力量，圍繞集團(tuán)公司要求的3個(gè)95%、3個(gè)20%，攻關(guān)地質(zhì)工程一體化、精準(zhǔn)軌跡控制、高應(yīng)力差地層體積壓裂3項(xiàng)技術(shù)，開展超長水平段水平井、小井間距和勺形井、超深地區(qū)水平井3項(xiàng)試驗(yàn)，進(jìn)一步縮短鉆完井周期、提高頁巖氣單井產(chǎn)量、降低建設(shè)成本，推動川南地區(qū)頁巖氣開發(fā)不斷邁上新臺階，為把頁巖氣培育成為集團(tuán)公司未來天然氣業(yè)務(wù)加快發(fā)展的新增長點(diǎn)，把川南地區(qū)建設(shè)成為我國最大的頁巖氣生產(chǎn)基地和綜合利用基地不懈努力。
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