5月26日,成渝环线高速上,一辆越野车飞驰而过。车里载着川庆地研院工程技术部副部长阮聪与地质导向技术中心副主任罗拥军,他们正匆忙赶往240公里外位于广元市剑阁县的双鱼001-H6井现场。
双鱼001-H6井是位于四川盆地西北部双鱼石构造中的一口超深水平井。在我国中西部盆地的油气勘探中,一般将埋藏深度4500米作为深层界线,6000米作为超深层界线。双鱼001-H6井设计垂深达7636米,水平段长800米,预计井深超8700米,而实际井深达9010米,是名副其实的“超深水平井”。
2014年,首口以双鱼石构造栖霞组白云岩孔隙型储层为目的层位的集团公司风险探井——双探1井成功钻探,测试获日产气量87.6万方,自此揭开了四川盆地西北部双鱼石构造栖霞组气藏的勘探序幕。
双鱼石构造栖霞组栖二段白云岩储层是盆地西北部海相碳酸盐岩气藏的主要潜力层段。双鱼石构造断裂带多,栖霞组白云岩储层段埋深普遍超7000米,呈现出有效储层薄、非均质性极强、发育与分布规律性不强等特点,给储层甜点识别、气藏高产主控因素等地质研究带来极大挑战。
然而,自勘探开发以来,双鱼石、九龙山地区二叠系已陆续获得了26口工业气井,12口日产量超百万方气井,川西海相碳酸盐岩气藏巨大的开发潜力仍然值得期待。
2021年3月,双鱼001-H6井正式开钻。作为一口开发井,它的勘探目的是在同井场已钻直井——双探7井所落实的储量基础之上,利用水平井提高单井产量。
对于这口井的施工方川庆钻探而言,向深处钻进,不仅意味着要在工程上挑战近9000米的“地下珠峰”,更是预示着地质上需要在超深、高温、高压、构造复杂等情况下寻储找气,这样的难度与压力前所未有的。
关键时刻
近3个小时的车程后,阮聪与罗拥军抵达双鱼001-H6井作业现场。一推开会议室的门,“激烈的战况”扑面而来:甲乙双方地质、工程、钻井液、导向、定向等专家骨干正集思广益,为停滞的工况找寻解锁的密码。
原来,2022年4月24日,双鱼001-H6井钻进至井深8469米,返出的岩屑见到黑灰色灰岩,有别于栖二段白云岩的岩性特征。一时间,“是否穿出储层”、“轨迹在储层上部还是下部”、“下一步该如何钻进”等系列疑问接踵而至,甲方决定待多方综合判断后再决定如何钻进。
想要在实时钻进中定位储层并非易事,它需要综合应用地震、地质、录井、测井等各项资料对地下储集层的分布、厚度及岩性和物性变化进行追踪和预测。
随后的一个月里,围绕“储层可能在哪”这一焦点问题,大量的实践验证全面铺开。
国外测井公司到现场开展中途测井,利用电测曲线对储层位置进行识别,测井结果分析:目前轨迹可能位于储层顶部。
与测井并行推进的,是地质研究。在井场内的录井房、地质室里,一支由地研院工程技术部牵头、四家单位10名骨干组成的现场支撑组,正运用录井、导向、元素、岩性分析等专业且更具体细致的地质手段来判别轨迹位置。
录井最为直观与直接,通过眼观手摸等传统岩性鉴定方法对获取的岩屑进行识别。“从颜色上看,钻遇的黑灰色灰岩比栖二段灰岩明显深一些,我们认为轨迹可能位于底部”,承录这口井的地研院第一录井作业部L10697队队长李黎明判断。薄片鉴定行家、地研院实验研究中心的“老师傅”聂鸿给出了几乎一致的答案,通过显微镜下精细丈量,他识别到灰岩薄片为泥晶灰岩,与储层上部的亮晶灰岩的认识并不相符,更倾向于将其判断为近井底的灰岩类别。
同时,能够灵敏地捕捉到地层变化信息的元素录井技术也在双鱼石构造的实钻中得到了广泛应用。录井小队对岩屑进行X射线荧光光谱分析(XRF),测量出不同元素含量,测得的数据传至负责该井录井跟踪评价解释的刘兴与李亚军这里。该井进入目的层以来,地研院非常规油气研究中心便将其作为所有跟踪任务中的第一重点井,两名骨干驻井跟踪、大后方24小时联动,为双鱼001-H6提供着全过程、全方位的技术保障。
钻遇灰岩后,元素对比分析成为录井跟踪评价的关键。“仅凭之前镁(Mg)元素与白云岩储层之间的关联认识,很难在储层中找准轨迹的位置。”于是乎,他们需要找到新的元素变化规律。在一次又一次反复观察识别后,他们抽丝剥茧,从钙(Ca)、硅(Si)、铝(Al)等36项元素在关键层位的曲线变化对比图中,发现了钛(Ti)元素与镐(Zr)元素在储层顶部和底部的变化规律,将答案同样指向储层底部。
与钻头关系最紧密、与工程接触最密切的地研院地质导向技术中心,被誉为“导弹部队”,其致力于在千米地下穿针引线精准“制导”。在钻至水平段中下部这一关键时刻,“导弹部队”派出元老级人物罗拥军,他的到来令现场支撑人员信心倍增。在多方联合办公中,指导井眼轨迹的地质导向将三维地震、随钻测井、综合录井、元素录井、岩屑薄片分析等实时数据集成到川庆自主研发的“勘探利器”——CQ-IGS水平井一体化地质导向技术的软件应用平台上,可视化呈现出经地研院判断得出的轨迹位置及下部储层发育情况,为甲方下达“继续稳斜钻进”坚定了信心。
2022年6月1日,双鱼001-H6井恢复钻进,随后很快见到白云岩储层。在最后冲刺阶段,建设方、工程方24小时现场办公,高强度协作推进,通过地震解释资料及多种方法,多次对下步储层进行深入判别,最终决定对原设计为800米的水平段进行“延长”,朝着登顶“地下珠峰”的目标不断迈进。
终于,6月23日,双鱼001-H6井钻进至井深9010米完钻,创下中国石油最深井纪录和中国陆上最深气井纪录。
集智创新
“多种地质手段、多项特色技术在双鱼001-H6井得到紧密结合与良好运用,它们既能形成互补也能互为验证,是地研院集智创新,用一体化思路解决问题的典型案例。”分管工程技术的地研院副院长罗谋兵如是评价。
工程离不开地质,地质始终为工程服务。在川庆公司重点区块、重大项目、重点工程中,地研院以综合地质研究为基础,聚焦科研和录井两大最主要业务版块的深度融合,以“一体化”解决方案,串联起从开钻到完钻全过程中所涉及的各专业版块技术支撑与保障,勾勒出工程与地质、科研与生产两个“一体化”在油气勘探开发中的频繁互动。
“虽然小队只有7个人,但我们信心很足。”回溯双鱼001-H6井的钻探全程,亲历者之一的录井队长李黎明感受最深刻的是来自身后庞大团队的支持。
钻前,他就收到囊括所有相关地质资料的技术交底“大礼包”;钻进过程中,片区长、技术专家、跟踪人员无微不至,不仅会对岩屑(岩心)描述、分层数据、油气水显示、异常预报等数据进行层层审核把关,确保数据真实有效,更是会在重点时段和层段驻井把关,提供关键支撑,集中精尖力量攻克超深井地质难关。
在团队的护航和呵护下,这位年轻的录井队长既长见识也收获了真本领,并从中体会到了录井专业的发展和变化。有别于数年前单一的采集记录,地研院不断探索扩充着“录井”二字的外延,依托势力雄厚的科研团队,建立起采集、处理、跟踪、评价、解释的有序联动,全面参与钻前地质综合论证、钻中分析评价、完井讨论决策各个施工环节,正实现着录井专业从资料采集的“哨兵”向分析决策“参谋”角色和地位转变。
从单井的岩屑判别、分层卡层、故障提示到多井的对比、区域的联动,由点到面、由单井到区域、由浅层向深处迈进,数口井成果数据的汇集和提炼,不仅使地研院逐步建立起《四川盆地各区域地层标准剖面》、《四川盆地地层跟踪参考剖面》、《现场录井卡层方案》、《四川盆地致密气录井解释评价方法》、《双鱼石、剑阁地区复杂地层分析》等一份份区域内标准化专业技术手册,更是催生了国内首个集油气田综合地质研究、录井生产管理、后端远程指挥为一体的勘探开发地质综合支持平台(GSP)的诞生。
2月2日,大年初二晚上,双鱼001-H6井钻进至井深7720.52米发生井漏失返。录井现场第一时间在GSP的录井数据管理模块将信息上报,随即位于成都大后方的值班录井技术、生产值班、EISC监控、地质导向、录井研究人员迅速联动,在各自终端同步登录GSP,不到20分钟,双鱼001-H6井的钻井数据、详细工况、录井情况及邻井对比分析等资料全部收集整理到位。在此之前,收集这些资料至少需要半天甚至一天的时间。平台不仅为工程决策、处置方案及应急预案的制定节省大把时间,也为安全钻井提速提供了全面支撑保障。
如果说工程地质一体化是推动录井技术发展的动力,那么科研生产一体化则是聚焦地质目标、实现增储上产的有效手段。
在双鱼001-H6井的现场实践中,地质导向作为地研院科研与生产相融相促的典型代表,在水平段钻进中引导钻头在地下近8000米处的储层中稳定高效穿行超过1公里。
作为川庆目前唯一保留物探、地质综合研究、录井、测井专业的科研单位,早在该井开钻之前,地研院便充分利用特色专业及技术优势,针对龙门山断褶带构造复杂、地层非均质性强、展布不稳定等诸多难题,采用高清地震技术和井震联合神经网络高分辨率处理技术对双鱼001-H6的超深层储层分布进行了精细刻画,并在此基础之上实现了精细地质导向建模。
“超深井每增加100米,难度就会增加一个指数级。”该井的地质导向师傅劲翔在这场实战中感触颇深。往深处走,井眼轨迹控制成为施工的最大难关,首先要精准判断深埋于地下数公里的储层在哪里,必须中靶“甜点区”才能保证找得到油气。“CQ-IGS水平井一体化地质导向技术”运用同平台全参数解释处理技术,对三维地震、随钻测井、综合录井、元素录井、岩屑薄片分析等数据进行一体化处理解释,通过“现场同平台全参数实时采集传输+后方同步解释分析决策”,确保轨迹对储层的实时追踪,成功引导钻头在超深储层钻至井深9010米,这不仅实现了高效钻遇储层、钻井提速与良好井身质量的统一,更意味着这项川庆王牌技术在超深、超长水平井领域再上台阶。
自双探1井攻城拔寨开始,到双鱼001-H6创纪录完美收官。正如同构造的形成需要上亿年,地质认识也绝非一朝一夕。它是数次构想与突破,是数次论证与推翻,是数口井“有或无”的累积,也是无数地质人用脚步跨越过的大山大河。
成功攻克超深、超高温、超高压等地质复杂难题后,9000米以深的四川盆地“珠峰”面纱正缓缓揭开。未来,在这片有限的区域范围中,还有无限的地下奥秘等待探索,川庆地研人的步伐正坚定地朝着深层更深处迈进。
【致谢被采访者】
罗谋兵 地研院副院长
阮 聪 地研院工程技术部副部长
罗拥军 地研院地质导向技术中心副主任
石晶穗萃 地研院地质导向技术中心副主任
傅劲翔 地研院地质导向技术中心 地质导向师
付 宇 地研院三级工程师、第一录井作业部生产技术室代主任
李黎明 地研院第一录井作业部L10697队队长
刘 兴 地研院非常规油气研究中心跟踪评价室主任
李亚军 地研院非常规油气研究中心开发井片区长
聂 鸿 地研院实验研究中心工程师、成都实验室薄片鉴定组成员
地质勘探开发研究院录井生产、地质导向、薄片鉴定、信息技术相关科研人