rfd50.com:核心科技驱动亚洲最深油气田建设

2020-06-29 18:22:40 来源: 科技日报 作者: 朱彤

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科技日报记者 朱彤 通讯员 李娜 张洋 李弘艳

“大漠风尘日色昏,红旗半卷出辕门。”

时光荏苒,在王昌龄创作《从军行》1300多年后,塔克拉玛干沙漠深处的“辕门”已经变为高耸入云的钻井。古时,文人墨客用诗词歌赋,在这里营造出苍劲雄壮的诗意世界;现在,西北石油人利用核心技术,在这里谱写出科技创新的雄伟诗篇。

今年,西北油田制定了2021年实现千万吨级油气田的目标,顺北油气田是主力上产阵地。在低油价时期,西北油田优化产量结构,提高低成本区块产量,加大顺北油气田等高效益油区的产量贡献,压降老区高成本区块产量,保持今年原油670万吨总产量不变。

科研团队通过创新认识、技术和工艺,强化勘探开发一体化、地质工程一体化等一体化运行模式,提高专业间分工合作的质量和效率,攻克塔里木盆地超深油藏勘探开发世界级难题。

创新认识,拓展油气勘探新领域

塔里木盆地是我国最大含油盆地,然而在40多万平方公里的土地上,深入地层千米去寻找石油,好比“大海捞针”。

2016年,西北油田实现“塔河之外找塔河”的突破,发现十亿吨级的顺北油气田,寻找到18条富集成藏的主干断裂带,从而“断裂成藏”成为塔里木盆地油气勘探的灵魂。

顺北油气田是目前中国石化西部上产的“一字号”工程,西北油田围绕1号、5号主断裂带,在2019年建成80万吨产能阵地,2020年正朝着100万吨产能阵地进发。截至目前,累产原油200万吨、天然气5.95亿立方米。

经过实践,主干断裂带“控储控藏控富集”的油气成藏规律逐渐明朗,科研团队创新思维,运用新技术,跳出主断裂带,探索油气储集新类型,扩大顺北这块希望之地的油气“丰收”面积。

3月30日,顺北52A井获高产油气流,日产原油150吨、天然气5.9万立方米,该井是西北油田部署5号断裂东侧分支断裂的一口重要探井,证实了分支断裂也富集油气。主干断裂带像高速公路,而分支断裂则像这些主干公路上连接着的普通公路,形成了一个交通网络。经过寻找规律,5号断裂带发育多条分支断裂带,累计长度133公里,估算资源量1.6亿吨。

已经投入开发的顺北1号和5号断裂带体形庞大,像是8车道的公路,科研人员称之为主干一级断裂带。而7号断裂带只是单反两个车道,体形较小,科研人员称为主干二级断裂带。4月30日,顺北71X井获高产油气流,日产原油360吨、天然气2.5万立方米,证实了主干二级断裂带具备高产稳产的能力,是有利的勘探目标。

5月18日,顺北隆1井获得油气新发现,该井是离开主干断裂带,主动探索穹窿构造新类型的第一口探井。穹窿构造像蒙古包的形状,受到地层挤压而成,在挤压时,穹窿构造的顶部形成裂缝,科研团队针对“穹窿+断裂”部署井位开展探索。顺北一区共有43个穹隆构造,估算资源量6000万吨,是下步勘探开发重点类型。

创新技术,破译地层数据“老密码”

顺北油气田为亚洲陆上最深油气田,最深井井深8588米,相当于从8844米的喜马拉雅山主峰峰顶打到山脚。隔着珠穆朗玛峰的距离寻找篮球场大小的储集体,无异于盲人摸象。

地震勘探技术是寻找油气的主要手段,该技术通过地震波采集地层数据,由于顺北油气田位于塔克拉玛干大沙漠腹地,厚厚的沙层像棉花一样,将地震波能量吸收大半,无法真实反映地下储层情况。科研团队创新地震信号吸收补偿技术,搭建起沙漠区弱信号恢复函数,找回了失去的地震波能量。

顺北奥陶系目的层之上发育的两套火成岩,像盖子一样罩住油藏。地震波经过其他地层时,像“走路”一般,到了火成岩便像“跑步”一样。这样一来,科研团队无法清晰给地层“写生”。为此,西北油田联合科研单位和高校,创新大沙漠区超深碳酸盐岩断溶体油气藏地震关键技术体系,对地下8000米储集体的CT图进行高清还原和解释。

“三层一带”立体成像技术是技术体系的关键,科研团队开展火成岩相约束速度建模,精细解释地震波通过的地层,确定地震波通过不同类型岩层的速度,将高精三维处理技术从传统的时间域拓展到深度域,便能分辨地下储集体成像的真假。

在探索7号断裂时,科研团队在“三层一带”速度建模后,将7500米以下9米宽的裂缝洞穴型储层精确成像,因此部署了顺北7井,获得日产80立方米的工业油气流。

“定模式、定响应、定期次、定级别、定类型、定规模”的“六定”解析技术,为顺北油气田三维地震及井位部署提供了科学依据,指导断裂带的分级分段和区带评价工作。采用该技术,科研团队对5号断裂带进行分段评价,优选上钻有利目标,在北、中、南段分别部署顺北5井、顺北51井、顺北53井,均获得高产工业油气流。

科研团队建立超深层碳酸盐岩断溶体地震识别模式,创新形成“三元一体”断溶体量化描述技术。针对洞穴、孔洞和裂缝三种顺北不同类型的储集体,通过地震反射特征预测储层发育类型,刻画出储层发育范围,进而进行目标优选,指导井位部署。应用这套技术,有效指导了顺北油田20余口探评井的目标优选与轨迹调整。顺北大沙漠区超深碳酸盐岩断溶体油气藏地震关键技术体系的建立,实现了顺北断溶体“看得清、描得精、打得准、产的高”的目标。

创新工艺,打造油气宝库“金钥匙”

打穿一座珠穆朗玛峰才能获得地下的油气,这是顺北超深油藏钻井工艺面临的世界级难题。西北油田推进技术创新,集成运用新工艺,持续推动顺北钻井提质提效提速。

钻头要通过10多个地层,才能达目的地。由于钻头通过每个地层所遇阻力和状况不同,科研团队采用直井段分层提速技术、定向段提速技术和大尺寸井眼提速技术提速增效。二叠系的火成岩地层坚硬如玉,普通钻头寸步难行,科研团队应用“尖圆齿PDC钻头+大扭矩螺杆”等提速工艺,钻井周期同比缩短13%。

通过地质工程一体化,科研团队研究清晰各断裂带的成因。二叠系有微缝隙发育,钻头来到这里,钻井液不仅容易漏失,而且井壁周边容易垮塌。科研团队通过随钻封堵、打封闭浆、体系优化和工程措施解决难题。随钻堵漏的聚合物凝胶加入竹纤维,在钻井壁裸眼段迅速形成一层保护膜,像封堵墙一样驯服了二叠系地层。

在志留系,发育了小型缝洞,钻头钻至这里,导致钻井液漏入缝洞中,科研团队应用封缝即堵等5项防漏堵漏技术,钻井周期同比缩短17%,机械钻速提高20%。

由于断裂的作用,在5号断裂带的目的层奥陶系,受到地层挤压或者拉张,形成诸多破碎带,当钻头钻至这里,垮塌的石块便会将钻头埋住。科研团队利用微纳米封堵防塌技术,采用可变形材料,研制出微纳米封堵强化井壁钻井液,征服了奥陶系破碎带。

科研团队利用地震处理技术,将传统的时间域资料处理成深度域资料,在地震剖面标定的时深像是公路上的指路牌,粗如手臂的钻杆在七八千米的地层中探索,在高温高压条件下,像蚯蚓一样曲折而行,难以精准命中目标。超深井定向钻进技术像是给钻头安装了“导航雷达”,遥控着钻头像“贪吃蛇”一般,按照既定轨迹命中一个又一个储集体靶心。

面对“世界少有、国内独有”的超深断溶体油气田,西北油田通过加强技术攻关、强化监督管理和加大现场试验,在二叠系防漏、志留系堵漏、奥陶系防塌、钻井提速方面取得了阶段成果。

科研人员规划顺北储量和三维地震部署方案。  赵宗坤摄

正在钻进的顺北钻井。  张洋摄

科研人员利用云平台研究顺北特深油藏的地震属性。  张洋摄

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责任编辑:陈可轩

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