大珠小珠落玉盘


2021年11月23日

  页岩油大平台立体开发示意图


  记者 徐永国 王维东 田承帅

  特约记者 贾玉涛

  千呼万唤始出来。

  埋藏于济阳坳陷地下3000多米、沉睡数千万年的页岩油,终见天日。

  目前,胜利济阳页岩油首批上报预测石油地质储量4.58亿吨。

  胜利油田高级专家王学军告诉记者,胜利页岩油“破壳”而出,得益于三大技术创新与突破:创新建立陆相断陷盆地页岩油成藏富集模式,揭开了页岩油的“庐山真面目”;研发形成以合成基钻井液体系为核心的优快钻井技术,在地下3300米以下,使得水平段超2000米以上的水平井得以高效钻进;形成了多尺度组合缝网压裂技术,让页岩油在人工制造的毫米级“高速公路”上流出,极大提升单井产能。

  未成曲调先有情

  胜利油田与页岩油,其实是一场偶遇

  在胜利油田勘探开发研究院科研楼大厅,两条各长一米的砂岩、页岩岩心整齐摆放。

  胜利油田勘探开发研究院专家唐东说,常规油气藏是生油母岩里运移出来的油气资源,而页岩油的开采是直接到生油母岩中提取。以前是在源外寻找油气藏,如今是追本求源,深入生油母岩里找油。

  页岩油的名字很神秘,带给人们无限的想象。那页岩油到底是什么油?唐东说,我们可以把它想象成千层饼一样,油气就蕴藏在层层叠叠书页一般的岩石中,就像千层饼中所夹的黄油和糖粉。

  胜利油田与页岩油,其实是一场偶遇。

  自1972年到2006年,胜利油田在常规油气勘探过程中有多口井在页岩发育段见油气显示,截至2006年,在济阳坳陷45口井泥页岩发育段进行测试,其中30余口井初产达到工业油气流标准,累计产油超过7万吨。这些探井的成功,表明济阳坳陷页岩油气具备极大的勘探潜力,展示了良好的勘探开发前景。

  但胜利勘探早、中期以常规油气勘探为主,即使发现页岩油气,也不会作为勘探的重点。油气勘探进入后期,随着常规油气资源的勘探难度增大和致密油气勘探技术的进步,页岩油气勘探逐步作为接替目标进入勘探的视野。

  北美页岩油气的进展,鼓舞了国内页岩油勘探士气。胜利油田部署并完钻了4口系统取心井,为济阳坳陷页岩油气的深入研究奠定了基础。2011年在渤南洼陷实施第一批专探井,钻探了3口水平井,但受到当时地质认识尚未深入、工程技术条件不足等因素影响与页岩油成功突破擦肩而过。

  虽然第一轮页岩油未获得突破,但是胜利人没有放弃这一重要战略资源,潜心开展基础研究,从“十二五”末开始,胜利油田先后开展了973、国家专项及各层级页岩油攻关课题40余项。

  犹抱琵琶半遮面

  揭开了页岩油“蜗居”在地下“藏身之地”的真面目

  陆相断陷盆地是世界上重要的含油气盆地类型之一,具有独特的油气地质特征。我国东部大陆及近海分布着约230个各具特色的中、新生代陆相伸展断陷盆地,是世界上最大的陆相含油气盆地集中分布区,而济阳坳陷是典型代表。

  在胜利油田勘探开发研究院,记者看到了从地下3000多米采出的页岩油油样:透明的样品瓶中装着半瓶呈黑色的原油,与其他亮黄色原油截然不同。相对国内外已开发页岩油以轻质油为主,胜利页岩油时代新、埋藏深,成熟度相对较低,油稠。

  “十二五”以来,依托国家“973”、重大专项与中国石化重点攻关项目,胜利油田开展济阳断陷湖盆富有机质页岩“储集性、含油性、可动性和可压性”基础研究与技术攻关,陆相断陷盆地页岩油地质认识与配套技术等方面取得重要进展。

  这也意味着类似页岩油在国际上无先例可循,一系列关键技术需要攻克。

  2018年4月,胜利油田成立了页岩油项目组,推动页岩油地质工程一体化,多专业协同作战。

  哪些理论认识上的突破,带来了胜利页岩油勘探开发的突破?

  他们提出了适用于济阳坳陷页岩岩相划分方案,解决了页岩类型复杂和分布预测困难等问题。科研人员因地制宜地提出了与济阳页岩油勘探生产实际相匹配的页岩分类命名的企业标准,支撑了页岩油研究过程中对“有没有页岩油”“有多少页岩油”“有多少可流动的页岩油”以及“有多少现有技术下可动用的页岩油”的参数体系综合评价。

  科研人员定量表征了从肉眼可见的分米级裂缝到借助扫描电子显微镜放大上万倍甚至十万倍可见的纳米级微孔,形成了多手段、定量化的逐级放大多尺度储集空间定量表征技术,建立起了济阳页岩油陆相多级孔缝网络的储集空间发育模式,揭开了页岩油“蜗居”在地下“藏身之地”的真面目。

  他们还建立了以游离油定量评价技术方法系列,为页岩油资源潜力评估、页岩油选区评价和页岩油综合评价提供了技术支持。

  常规油气藏的储集空间是微米级的,而页岩油存储在纳米级中。

  唐东说,两者的储集空间大小就像黄豆和芝麻的区别,常规岩心肉眼可以区分岩性变化,而页岩油岩心肉眼根本无法区分开,根本不具备自然产能。

  银瓶乍破水浆迸

  胜利页岩油“破壳”而出,离不开高科技的加持

  20余口页岩油直斜井,90%可累计产量过千吨;5口页岩油水平专探井,初期日产油当量均超百吨。其中,樊页平1井峰值日产油达171吨,创国内页岩油单井日产最高纪录。

  在胜利油田页岩油重点实验室进行的页岩油流动模拟中,记者看到,页岩纳米级、微米级孔隙中饱含的页岩油,能够从微裂缝中渗出。

  与美国海相页岩油相比,济阳坳陷陆相页岩油,勘探开发存在诸多难题。美国海相页岩油沉积时间早,具有两三亿年的历史,成熟度高,储层脆性强。而济阳坳陷页岩油只有几千万年历史,成熟度低,储层塑性强,地层压不开、撑不住。而且,济阳坳陷中等成熟度页岩油普遍埋藏深,大部分埋深大于3500米,钻完井、压裂等工程实施难度大、投资大、风险大。

  胜利页岩油“破壳”而出,离不开高科技的加持。

  地质评价技术、地质地球物理预测技术、钻完井与压裂等工程工艺技术的进步,促进了页岩油勘探开发的突破。

  小到材料的选型,大到压裂主导工艺,樊页平1井每一个细节都被反复斟酌。在二三十米的测井曲线图上,30段压裂段、103簇孔,修改痕迹清晰可见,工程技术人员前前后后更改了十余次。

  胜利油田石油工程技术研究院压裂所副经理张潦源从事压裂工艺十余年,见证了胜利油田压裂工艺的发展。

  通过多年研究攻关,科研人员对“体积压裂+高导流通道压裂”创新集成,完成了从技术理论认识、工艺技术消化和吸收,到自主研发并现场实施的成功跨越,形成了独具特色的组合缝网压裂技术。

  高导流通道压裂技术通过纤维和砂子的簇式支撑作用,扩大裂缝改造体积,增大泄油面积,提高主裂缝的导流能力,“相当于建立了一条高速公路”,而体积压裂“相当于在油藏中建立无数羊肠小道”。张潦源说,二者的集成形成了互联互通的交通网,让油流得到充分释放。

  时隔两年,胜利油田高级专家周广清依然对蔚为壮观的压裂现场记忆犹新,“偌大的井场上,10台撬装泵和10台压裂车整齐地排成两列,设备轰鸣”。

  周广清为眼前气势宏大的压裂现场而动容,他即兴发挥,作了一首七律《压裂》诗:集成创新勇发展,组合缝网舞蹁跹。二氧化碳驱油气,弱酸缓释巧破岩。石英陶粒坚如磐,乳液契合入缝端。群车千里一日还,页岩油气见春天。

  此时无声胜有声

  从常规向非常规、从顺源找油向进源找油,是勘探大势

  根据初步测算,济阳坳陷油气资源总量因页岩油突破而增长了40%以上。

  10月21日下午,习近平总书记视察胜利油田时强调,要把能源的饭碗端在自己手里,解决油气核心需求是我们面临的重要任务。要加大勘探开发力度,夯实国内产量基础,提高自我保障能力。

  管理局有限公司党委常委,油田分公司副总经理、总地质师刘惠民表示,胜利油田页岩油战略突破,是中国石油勘探开发新的里程碑,展现了济阳坳陷页岩油巨大的发展空间和潜力,开辟了新的资源接替阵地,也为打造百年胜利提供了重要资源保障。

  “问君哪得清如许,唯有源头活水来”。资源是油田企业生存和发展的基础。胜利油田60年,原油产量能够连续9年稳产3000万吨、长期效益稳产2340万吨,离不开资源的支撑。

  常规油气藏一直是胜利油田勘探的主战场。未来,从常规向非常规、从顺源找油向进源找油,是勘探大势。

  唐东说,石油界普遍认为,只有中高成熟度的页岩油才有开发价值,成熟度小于0.9%不具有开发价值,而济阳坳陷页岩油资源以中低成熟度为主,樊页平1井页岩油成熟度只有0.8%,突破了页岩油可动下限,证明了中低成熟度页岩油具有广阔的商业开发潜力。

  常规油气藏属于二次运移成藏,油气成藏需要具备“生、储、盖、圈、运、保”六大地质条件,任何一个条件研究不清,打井都有可能落空;而页岩油是在生油母岩里,油气资源丰厚,只要突破了地质理论认识,明确页岩油富集规律,勘探人员就可以“不用在碗里吃饭,直接跑到厨房上锅里吃饭了”。

  目前,胜利油田正在加快创建济阳陆相断陷盆地页岩油国家级开发示范区,“勘探上多点开花,开发上也是紧锣密鼓。”勘探开发研究院油藏评价室经理蒋龙说,“目前正加快推进牛庄洼陷8层楼20口水平井的大平台立体开发先导试验方案编制工作,2022年初开始现场实施,同时,密切跟踪评价民丰洼陷丰页1-1HF的现场钻进情况,为页岩油增储建产扩展新阵地奠定坚实基础。”

  国家能源页岩油研发中心、山东省非常规油气勘探开发重点实验室相继成立,胜利油田形成了页岩油储层评价和开发技术研究的8个实验技术系列,可开展页岩含油性、储集性、流动性、可压性、渗流机理、开采机理等实验分析。

  集团公司总经理助理兼管理局有限公司执行董事、党委书记,油田分公司代表孔凡群表示,油田正攻关发展更长水平段、多层、立体开发技术,创新应用“井工厂”模式,预计“十四五”期间新增页岩油探明地质储量1亿吨,建成产能100万吨,在45美元/桶的油价下实现效益开发,为夯实国内产量基础、保障国家能源安全再立新功。


信息来源: 
2021-11-23