“智”引•走进重点实验室: 低渗透油气田勘探开发国家工程

低渗透油气田勘探开发国家工程

低渗透油气田勘探开发国家工程实验2008年国家发改委批准建设,2012年5月通过建设验收,由长庆油田公司牵头,联合川庆钻探工程公司共同建设,是我国在低渗透领域唯一的多专业联合攻关的国家级实验室。

实验室紧盯国际低渗透—致密油气、页岩油气勘探开发工程技术发展趋势,开展基础理论与实验研究,引领国内低渗透—致密油气、页岩油气工程技术发展。重点依托长庆低渗透油气田,开展勘探开发重大工程技术攻关与现场试验,形成低渗透—致密油气、页岩油气工程技术系列,对国内油气田经济有效开发形成辐射作用。

实验室立足自主创新,开展前沿工程技术和储备技术研发,形成自主知识产权,提升我国低渗透油气田勘探开发技术的国际竞争力。先后参与或承担“鄂尔多斯盆地大型低渗透岩性地层油气藏开发示范工程”等国家重大专项以及省部级51项重大科技专项或课题。先后获得国家科技进步奖3项,国家技术发明奖1项。

用科技重器撬开“磨刀石”油气宝藏

低渗透油气藏勘探开发是全球开发的大趋势,也是中国油气开发建设的主战场。在我国已探明的储量中,低渗透油藏储量约占全国储量的2/3以上,对保障国家能源安全作用举足轻重。

鄂尔多斯盆地蕴藏着丰富的油气资源,号称“满盆气、半盆油”,但95%的油气藏以低渗透、致密油气、页岩油气为主,开采难度极大。近年来,低渗透油气田勘探开发国家工程实验室依托长庆油田,瞄准国际低渗透油气田勘探开发工程技术发展趋势,注重关键技术创新研发、核心技术独立研究、瓶颈技术联合攻关,加大基础研究和现场试验攻关力度,为长庆油田连续7年实现油气当量5000万吨以上高效稳产提供了有力的技术支撑。

经过多年的基础实验研究与综合评价,该实验室以烃源岩综合研究与评价为依托,重点针对生油层内是否发育甜点区、能否形成工业产能等关键难题,持续开展地质研究、先导试验、技术研发等,实现了泥页岩层系内石油勘探的重大突破。创新了大型内陆坳陷湖盆、多类型细粒沉积组合大面积发育的新模式,依托此理论,2019年成功探明了国内最大的页岩油田——10亿吨庆城大油田。创新上古生界大面积岩性气藏成藏理论认识,指导了我国当前陆上最大的整装气田——苏里格大气区勘探取得重大突破。

在科技攻关上,长庆油田配套形成了具有世界先进水平的超低渗透油气田勘探开发技术系列。黄土塬可控震源三维地震、多域成像测井等技术有力助推了勘探新发现新突破,钻井成功率提高了30%。三维高效钻井技术创造了页岩油华H50-7井4088米中国陆上最长水平段纪录。通过大平台整体设计、多钻机联合作业、大井丛防碰绕障、钻井液循环利用等模式研究与示范试验,形成了大井丛工厂化钻井模式,创造了华H40平台20口井国内最大水平井组钻井作业新纪录。

为积极应对当前的低油价,自主创新形成了以“细分切割、多簇射孔、DMS可溶球座、CSI驱油压裂液”为主要内容的水平井注驱采一体化体积压裂技术,单井产量由前期10吨提高到18吨以上,有力支撑了页岩油上产。致密气通过转变完井压裂方式,攻关形成固井完井桥塞分段压裂技术,规模应用276口水平井。

针对部分油藏微裂缝发育、含水上升快、水驱采收率低等问题,该实验室开展了聚合物微球深部调驱、空气泡沫驱、微生物活化水驱、CO2驱等提高采收率技术研究。其中,以泡沫排水、速度管柱、柱塞气举为主体的排水采气技术系列,实现气量大幅增产;开展超低渗油气藏加密调整、精细注水、堵水调剖等试验,油田稳产年限可提升8-10年,主力气田稳产期可延长6-8年。

专家点评

强化技术创新

推动低渗透油气田经济有效开发

中国工程院院士 李根生

低渗透油气田勘探开发国家工程实验室立足鄂尔多斯盆地,开展基础理论研究,搭建技术研发平台,突破关键技术瓶颈,发挥科研成果向工程技术转化作用,在提高储量探明率、提高单井产量、提高采收率和降低开发成本方面形成了一系列配套技术,将低渗透油气资源开发的下限从50毫达西发展到0.3毫达西,对国内低渗—致密油气田经济有效开发形成辐射作用。

当前,国内油气勘探开发向页岩油、致密气等非常规资源进军。针对更加致密的储层条件,低渗透国家工程实验室创新泥页岩长水平井优快钻完井技术,突破长水平段细分切割体积压裂等核心技术,为页岩油、致密气有效开发提供了技术利器。但仍要看到,与国外先进技术相比,在钻井速度、增产稳产、最终采收率、开发成本等方面还有较大的优化空间……

今后,低渗透油气田勘探开发国家工程实验室应持续加大瓶颈技术攻关,做好顶层设计,突出理论研究,坚持自主创新和原始创新,发挥好“国家级”工程实验室的引领作用,在地质认识、优快钻井、高效压裂、低成本工(器)具研发等领域再寻突破。

坚持科技创新引领行业发展

低渗透油气田勘探开发国家工程实验室主任付金华

低渗透油气藏的效益勘探开发事关国家能源安全。低渗透油气田勘探开发国家工程实验室瞄准国家科技发展战略,依托国家和集团公司重大科技项目,立足鄂尔多斯盆地,强化“地下、井筒、地上”三位一体综合实验研究,成功突破了一批制约低渗透—致密油气勘探开发的技术瓶颈,取得了一批重要理论和技术成果。

从地质理论研究上,深化鄂尔多斯盆地淡水湖盆细粒沉积与富有机质页岩形成机理研究,实现了长7源内油藏的精细评价,完善了低渗透油气藏成藏富集规律,成功发现了10亿吨级庆城大油田;形成了鄂尔多斯盆地上古生界致密气成藏地质理论,指导了国内最大的整装气田——苏里格气田的规模效益开发。

针对致密油气勘探开发的难点技术,实验室形成了一系列适应于鄂尔多斯盆地低渗透油气田勘探开发的关键配套技术,实现了低渗透油气田规模有效开发。目前,在黄土塬三维地震、优快钻井、大水平井体积压裂改造、提高采收率以及地面橇装集成等方面取得了丰硕成果,为长庆油田连续7年实现5000万吨以上高效稳产提供了强有力的技术支撑。

今后,围绕长庆油田低成本、精细化发展的技术需求,低渗透国家工程实验室将继续推动源内页岩油的规模有效勘探开发,将提高采收率作为今后攻关方向,创新技术模式和工具材料,积极拓展非常规勘探新领域,为国家能源安全做出应有的贡献。

锻造利器 领跑行业

2009年,创建了“坳陷湖盆中部大面积深水三角洲—重力流复合控砂模式”和致密气理论,突破了勘探禁区,湖盆中部深水发现了10亿吨级华庆超低渗透大油田。

2011年,创建了浅水三角洲成藏理论,姬塬油田勘探获得重大突破,目前成为我国最大的低渗透油田。

2012年6月,研发套管滑套压裂工具,作业排量大幅提高,可实现选层开采,填补了国内该领域空白,总体性能达到国际同类先进水平。

2013年3月,建成致密气最长水平井苏5-15-17AH,水平段长3056米,砂岩钻遇率86.2%,创致密气水平井最长纪录。

2013年,研发EM滑溜水压裂液体系,满足页岩油和致密气体积压裂低成本、可回收、低摩阻需求,累计应用3万余层段650余万立方米,被评为中国石油科技利器。

2014年12月,苏里格气田年产量突破230亿立方米,建成国内最大的致密气田,奠定了长庆气区陆上天然气开发中心地位,保障了京、津、冀等地区稳定供气。

2015年6月,建成国际上首座低渗含硫岩性储气库——陕224储气库,保障了冬季调峰。

2016年,神木气田建成“双16气煤同采”示范区,苏东南区高效建成水平井整体开发示范区。

2017年,油气田开发启动万口油井和千口气井评价挖潜工程,全面强化夺油增气项目建设。

2018年10月,辖井23口的苏6-4-13大丛式井组完钻,建成致密气最大的丛式井组,缩短了钻井与试气周期,大幅提升了施工效率。

2018年12月,研制全金属可溶球座(DMS)压裂工具,在国家级页岩油示范区华H1-3井创造了当年页岩油水平井改造段数最多、入地液量最大、加砂量最大等三项新纪录。

2019年,发现碳酸盐新类型风化壳气藏,迎来了碳酸盐岩领域第2个储量增长高峰期。

2019年9月25日,长7源内非常规油藏勘探获得重大突破,发现了10亿吨级的“庆城大油田”。(技术支持人员:刘显阳 穆谦益 兰义飞 邓秀芹)

关键理论和亮点技术2项理论

陆相源内非常规石油成藏理论

揭示了大型内陆坳陷淡水湖盆富有机质泥页岩的形成机理;构建了深水大面积富砂沉积模式;创建了“岩相、沉积相、有机相”源储一体成藏新模式。实现了对延长组长7段认识从“源岩”到“源储一体”的重大转变,拓展勘探领域4万平方公里,推动长7页岩油勘探取得重大突破。

鄂尔多斯盆地上古生界致密气成藏地质理论

以“广覆式生烃与大面积储集砂体有效配置,天然气多点式充注,近距离运聚,大面积成藏”为核心,成功指导了鄂尔多斯盆地上古生界致密气的勘探生产。

5项技术

黄土塬三维地震技术

黄土沙漠过渡区宽方位三维地震大突破,钻井成功率显著提高:创新了低频可控震源采集、微测井约束静校正与近地表吸收补偿、蚂蚁体多尺度裂缝地震识别、侏罗系古地貌地震刻画等技术,与三维地震部署前相比,钻井成功率提高了30%以上。

低渗透油藏微生物活化水驱提高采收率技术

这一技术具有“提高驱油效率+扩大波及体积+活体找油”多重功能,拓宽了微生物驱油藏适用范围,注入成本低廉,使用流程简洁高效,推广条件优越。经新14先导试验区11注36采现场试验,见效率32.4%,平均单井日增油0.67吨。

页岩油水平井细分切割体积压裂技术

创建了以“细分切割提高缝控程度、压前注水补充地层能量、渗吸驱油提高采出程度”为核心的水平井注驱采一体化体积压裂技术,由传统单一压裂向造缝、补能、驱油三位一体升级。

长水平段水平井优快钻井技术

通过优化井身结构与钻井参数、精细轨迹设计与控制,研发防塌堵漏钻井液,攻克窄间隙固井等关键技术,形成了长水平井优快钻井技术,五年来水平井平均钻井周期缩短40%。

页岩油采出水水质改性技术

提高页岩油采出水与周边层系地下水的配伍性,有效破除了页岩油自然能量开发采出水利用率低的瓶颈问题,为长庆油田的多层系开发、地面工艺优化简化提供了技术支撑。

创新感悟

创新非常规技术、解放非常规资源

致密气开发技术团队

21世纪以来,北美非常规天然气成功勘探开发改变了世界能源格局。同北美相比,鄂尔多斯盆地致密气非均质性更强,压力系数低,资源品位低,效益开发难度更大。为实现致密气规模效益开发,我们坚持“非常规理念、非常规技术、非常规管理”,通过不断转变、创新、升级,形成了富集区筛选、井网井型优化、优快钻井、直井多层水平井多段压裂井下节流井间串接低压集气工艺等12项配套技术,技术指标整体达国际领先水平。

目前,致密气配套技术已经实现工业化应用,引领示范作用凸显。

挑战勘探禁区

页岩油地质综合研究攻关团队

鄂尔多斯盆地三叠系延长组是我国低渗透油藏典型代表,也是寻找页岩油资源的最现实目标,能否成功勘探对缓解国家能源安全压力具有重要战略意义。延长组陆相碎屑岩沉积相变快、储层非均质性显著、油藏复杂,尤其是深水沉积的生油层内是否发育甜点区、能否形成工业产能始终是萦绕在勘探科技人员心头的疑问。十年磨一剑。我们反复与“磨刀石”较劲,强化烃源岩、细粒沉积物性、含油性等“七性关系”评价,揭示了高富有机质烃源岩形成机理,创建“超富有机质供烃、微纳米孔喉共储、高强度持续富集”源储一体、自生自储的页岩油成藏新模式。

思想有油是勘探突破的前提。这不仅为页岩油勘探提供了重大理论指导,对我国源内非常规的勘探起到重要的引领示范作用。

秉承工匠精神,打造科技利器

水平井体积压裂技术攻关团队

近年来,水平井体积压裂技术成为非常规油气藏开发的核心,其关键工具一直被国外公司垄断,市场价格昂贵,供货周期长,成为一项难点工程。我们坚持以问题为导向,借鉴先进经验,强化设计引领,突出工具和液体研发,最终研发了可同时实现大排量作业、提高单井产量、降低作业成本的体积压裂产品系列,引领着国内体积压裂技术的发展方向。

目前,研发的水力喷射、套管滑套、可溶球座等系列体积压裂产品先后被评为集团公司自主创新重要产品、石油工程技术利器,并成功实现了成果转化,提速降本作用显著。


信息来源: 
2020-06-20