时间: 2023-07-20
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页岩层里的“延长奋斗”

5月20日,延长石油科研中心大厅内,200多米取自延页1井长7层位的黑色页岩标本一溜儿陈列开来,静待“检阅”。


当天下午,由国家自然资源部油气储量评审办公室主任韩征带领的《页岩油储量估算规范》编制小组在此如获至宝。“原计划半个多小时,实际花了一个下午时间,反复查看钻井岩心、分析化验等实物资料。”负责讲解的集团研究院博士创新工作室非常规油气创新攻关组领衔人高潮博士介绍。


查看完毕,韩征主任难掩激动:“你们起步就在纯粹的页岩层研究油气勘探技术,射孔得出油气,还连续钻取几百米岩心分析化验,很有前瞻性,为估算我国页岩油储量提供了极为重要的参考!”


中国第一口陆相页岩气井-柳评177井


这是业界专家对延长石油非常规油气基础研究及应用成果的独家高标准认定,更为延长石油在陆相页岩油气成藏理论及关键技术领域接续创新注入了新的动力。


据2020年8月第四期《石油勘探与开发》杂志报道,陆相页岩油气是中国陆上潜力最大、最具战略性的石油接替资源。中低成熟度页岩油是石油工业发展重大战略性接替资源,如突破将会带来陆相页岩的真正革命;而中高成熟度页岩油是近期确保中国石油产量重上2亿吨、改变70%能源进口率被动局面的重要接替领域,主要分布在鄂尔多斯、四川、准噶尔等盆地。


其中,鄂尔多斯盆地中生界三叠系延长组长7段是延长石油主力油区的主要烃源岩,这一层位页岩油气储量丰富,开发潜力巨大,是整个鄂尔多斯盆地油气开发的根基。与海相页岩单采油或气不同,长7段陆相页岩层油气共生。“在开发好低渗、特低渗为主的长7以下致密油层外,长7页岩也须深入挖掘,这是油田千万吨长期稳产的重要方向。”高潮博士告诉记者。


据相关资料显示,延长石油东西南部各自迥异的地质条件,决定不同区域适用不同开发方式挖掘潜力——西部油区注水增产效果显著,东部做好“裸眼井”二次开发、推广应用浅层水平井技术。而南部致密油、页岩油区域,既是“天选难题”,更是“希望的田野”,目前业界把页岩油储层分为纹层型、夹层型、纯页岩型三类,各个类型地质构造不同导致开发程度远不相同。如何解锁更多产能,怎么实现“少打井、多出油”,集团研究院与油田公司逐渐把目光转向页岩层。


页岩油团队在现场整理岩心


彼时的陆相页岩层还是一块“处女地”,国内外均没有经验,国外海相页岩油气开发模式也因地质条件差异,全无照搬照抄可能。2007年起,受北美海相页岩油气开采成功经验启发,集团公司高度重视并进行陆相页岩油气布局,通过理论攻关和技术评价,证实资源潜力,擘画发展蓝图。


2011年,摸石头过河初见成效,在甘泉下寺湾打成中国第一口陆相页岩气井柳评177井,压裂试气后突破页岩气出气关,日产气2350立方米,开启了国内陆相页岩气勘探之先河。


随后,相继钻成两口“铁柱子井”——页岩气延页1井、页岩油“永1011井”,分别取得岩芯306.53米和160米,建起我国唯一陆相页岩气井数字化岩心库,为陆相页岩油气系统研究打下坚实基础。


关于“铁柱子井”,高潮博士介绍:“从井内钻取的岩心,可清晰看到射孔段,证明延长石油从50多米厚的纯页岩层获得油气流,这是铁证如山的事实,经得起国内外行业专家推敲。”果不其然,此次国家自然资源部油气储量评审办公室主任韩征团队的鉴定,恰好是对“铁柱子”的前后印证。


页岩层里的奋斗初见锋芒后,延长石油2012年开始承担国家863项目《页岩气勘探开发新技术》,瞄准国际前沿方向,开展陆相页岩气储层评价、钻完井、储层改造工艺及产能预测等关键技术攻关,形成适合陆相页岩气勘探开发的新技术和装备。这一项目是我国第一个页岩气863计划项目,也是唯一由省属国有企业牵头组织的863计划项目。


期间,高潮等5名博士被分批派往美国,与德州大学奥斯汀分校合作完成《延长组陆相页岩气储层特征研究》课题,配合该校5名教授开展理论攻关。高博士分享这段经历时提到一个细节:美国作为海相页岩气开发领军者,在理论研究、技术支持、人才培养方面拥有大量成熟经验,然而当课题组专家Locks看到延长的页岩芯标本时,“神秘的东方页岩”致密程度出乎这位美国专家意料。足以说明我国陆相页岩层开发之高难度。经过这次合作,集团在页岩层“甜点”优选、井位部署、压裂段优选等方面获得了更多理论基础。


高潮博士与美国得克萨斯州经济地质调查局专家Kitty L交流


有了这些理论依据,延长石油延安国家级陆相页岩气示范区、陕西延长页岩气高效开发示范基地相继建成,标志着延长石油探索非常规气田的勘探开发达到国际领先水平。


在页岩气势头高涨之时,页岩油勘探开发团队也在持续快跑。2020年,在志丹县打出“正512页探平1井并获取工业油流,初产达60吨/天。这一时期,团队成员遍尝试验—挫折—再试验的“完美考验”,“经历过打井不出油的失败,也听到过不少质疑声,我们是以一条道走到黑的劲儿坚持下来的,”勘探所葛云锦博士袒露心迹。在冷板凳上一坐十年,这支团队逐渐取得湖盆中心细粒沉积理论认识、建立页岩生-储-排油全过程演化模式,形成“三品质”共控页岩油甜点预测方法,指导页岩油“甜点”预测和水平井部署获得突破。


完成“0到1”的突破后,便瞄准“1到10”的规模化。2017年开始承担国家重大科技专项《延安地区陆相页岩气勘探开发关键技术》,是“十三五”国家科技重大专项油气领域唯一以陆相页岩气为研究对象的攻关项目。页岩油勘探开发方面,形成“地质工程一体化甜点评价技术”、“非均匀密切割体积压裂技术”、“大井组水平井立体开发井网优化”等为主体的技术,建立《页岩油地质工程一体化实施规范》,为页岩油规模勘探开发奠定基础。


......


页岩油气赋存相态复杂,富集规律认识不清,勘探开发面临诸多技术难题,延长石油已在陆相页岩勘探开发方面取得一系列成果。其中,《鄂尔多斯盆地东南部页岩油勘探开发关键技术及工业化示范》项目成果获2021年集团科技进步一等奖。同时参与或主持多项国家、行业及地方标准的编制,延长石油已在陆相页岩油气领域占据高地。


尽管目前的生产数据表明,陆相页岩层油气产量相对海相更稳定,没有井喷式的突增,更多的是“细水长流”式的稳定。然而,“放眼全球来看,我们其实已经在一条充满希望的大路上了。”高潮博士表示。


资料显示,美国“页岩气之父”乔治.米歇尔历经20年的技术攻关,用水力压裂实现了海相页岩气商业开发,使美国实现了能源自给,改变了全球能源格局。2018年美国页岩层系石油产量占石油总产量的49%,且新的产量高峰还在形成,石油自给率大幅提升。


第一个陆相页岩气水平井组-延页平1井组


“正是通过从常规石油迈入页岩油的思路转变和海相页岩层系石油资源的技术革新,使美国石油工业实现了跨越式发展。所以我们要从更长周期去评价陆相页岩油气资源,一边深耕理论研究,一边为降成本、规模化脚踏实地。”采访最后,陆相页岩油气攻关团队表示,特低渗透油田从被“鸡肋”到千万吨稳产的轨迹为我们提供了信心,随着研究的深入,关键技术可以被攻破,陆相页岩油气开发“临门一脚”终会到来。


“当前,我们正在围绕鄂尔多斯盆地东南部深湖区沉积体系建立与储层发育机制,页岩油甜点预测、压裂改造、有效开发等核心难点开展攻关,为‘十四五’延长石油集团页岩油新增5000万吨探明储量,建成产能50万吨的战略目标保驾护航。”集团研究院副总工程师、勘探所所长贺永红表示。







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