能源强国调研纵深行丨从“超级工程”到“示范工程”
——油田天然气田开发“示范工程”创建纪略
记者 赵炳春
“是什么让我们的车辆可以飞驰？冬天，我们为什么可以享受温暖的房间？巨大的工厂为什么可以高速不停地运转？这一切都依靠能源，没有它一切都将停止，能源是我们享受现代舒适生活的基石。”这是中央电视台大型纪录片《超级工程》关于能源重要性的一句开场白，清楚地表述了能源在日常生活中的重要作用，更说明在能源行业打造“超级工程”的必要性。
10月16日，油田部署在库车坳陷西端的博孜12-H2井进入完井试油阶段。井场上，夜色初上，高耸的钻塔灯火闪烁，勾画出一幅美丽的画面。
博孜12-H2井场向东170公里处，是开启西气东输世纪工程的克拉2气田，克拉采油气管理区目前天然气产量保持在4000万立方米，可满足4000万个家庭一天的民生用气量。
截至10月上旬，油田今年已累计生产天然气247.88亿立方米，全年计划销售天然气305.17亿立方米，这个数字比20年前全国天然气消费总量超出13亿立方米。
克拉2，开启西气东输世纪工程
1998年9月14日，克拉2井完井测试，试获最高日产天然气416万立方米，标志着克拉2特大型整装气田横空出世。克拉2气田的发现，直接促成西气东输世纪工程的上马，助力中国步入天然气时代，改变了中国能源消费结构。从2004年克拉2气田建成投产开始向西气东输供气开始，我国天然气消费量逐年攀升，几乎平均每年以百分之十以上的速度增长。
大幅增长的天然气消费，为天然气勘探开发注入了活力，也赋予了塔里木油田更大的经济责任、政治责任和社会责任。油田积极响应党和国家号召，坚持油气并举，突出天然气勘探开发，在天山南麓打响了天然气勘探开发进攻战。
塔里木盆地油气资源丰富，然而，复杂的地上、地下条件为勘探开发带来世界级难题，获得天然气并不是轻而易举、唾手可得的事，且不说前期物探和后期开发生产，仅从钻探这一项上，仔细解剖，就足以证明其来之不易。
单从钻井深度上讲，从克拉2气田井深4000多米，到迪那2气田井深5000多米，到克深气田井深6000多米，再到博孜地区井深突破8000米，随着气藏埋深的不断增加，钻井工程面临的重大问题成倍增长，挑战也越来越大。
比上天都难的“超级工程”“示范工程”
“原以为搞航天工作上天很难，没想到搞石油钻井入地也很难。”我国著名科学家、“两弹”元勋朱光亚院士来油田考察时的一句话无不说明塔里木油气勘探开发的艰难。特别是天山南麓的天然气勘探，更是难上加难。无论从艰难程度，还是勘探开发规模，把它称之为“超级工程”，一点不过头。
这里表层发育巨厚砾石层，砾石层厚度达5000多米，耐磨、跳钻、憋卡给钻井施工带来极大难度。
这里地下发育陡峭岩层，高角度构造极易造成打偏打斜，让钻头偏离靶心，一不小心就使整口井报废。
这里地下还发育巨厚膏盐岩层，存在异常高压盐水层，塑性蠕变软泥岩，稍有不慎就会出现卡钻、漏失或溢流，风险层出不穷。
这里目的层埋藏深，从四五千米到七八千米，伴随着目的层不断加深，井下高温高压高产给井控带来极大难度，甚至是井喷严重灾难。
这里每一口钻井就是一个系统复杂的“超级工程”，从机械到电力，从高压电到弱电，从测井到录井，从水基泥浆到油基泥浆，从半自动化到全自动化，从防斜打直到定向钻进，其涉及专业庞杂，可窥一斑。
这里每口井的钻井费用动辄上亿元，不夸张地讲，这里一口井可抵上十几个上千万元的工程。
这里遭遇卡钻、落鱼、漏失、溢流等事故复杂，处理一次事故复杂少则数十万元，多则数百万元，甚至可让上亿元“打水漂”。
因此有人把这里遭遇到的难题称之为世界级难题，包括前期物探和后期开发生产。
为了破解这些世界级难题，从不向艰难困苦低头的中国石油人，于2016年开始在这里以“库车坳陷深层-超深层天然气田开发示范工程”为引领，展开集群式科技攻关。项目由塔里木油田牵头，联合中国石油勘探开发研究院、东方地球物理公司、西部钻探工程公司、中国石油大学（北京）、北京大学等12家单位共同承担。
该示范工程从立项之初就目标明确，既要建成三个示范基地，即克拉2、迪那2气田两个高效开发示范基地和大北-克深超深超高压气田效益开发示范基地，筑实保供基础，又要集成配套一批行之有效的勘探开发技术，“十三五”末库车地区年产天然气达到200至235亿立方米，为进一步扩大勘探开发规模，更好地承担起保障国家能源安全的政治使命铺平道路。
靠技术创新 示范工程硕果累累
在一批又一批科研人员的共同努力下，这项国家示范工程取得了骄人成绩：项目设置的35项任务，全部按计划完成。
项目启动至今，实际完成各种试验2703井次，完成三维地震采集19130平方公里，形成集成配套超深超高压气田开发技术体系四大技术系列31项关键技术，其中创新突破10项、配套完善14项、探索储备7项。
针对钻探深度不断加深、巨厚砾石层，已有配套技术不能完全满足需求，导致钻井周期长、成本高，急需加快安全、高效、快速钻井技术配套完善，并实现关键技术国产化。油田公司近几年采取集智攻关，汇聚多方科研精英， 通过攻关形成关键技术10项，解决了巨厚砾石层提速、复合膏盐层安全钻进、超深盐下大斜度井钻井等难题，有效支撑了示范区快速建产。
特别是创新形成的山地复杂超深井安全快速钻井技术系列，助力钻井提速驶入“快车道”。其中，通过研发多棱齿等新型非平面齿PDC钻头，突破了砾石层PDC钻头应用禁区，配套了国产自动垂直钻井、减震器、双摆等提速工具，通过强化钻井参数，组合使用，实现了博孜砾石层区块“2年1口井”到“1年半1口井”再到“330天1口井”的提速重大突破，最快的博孜11井210天钻至井深7510米。
“火箭上天一瞬间，可以让神舟飞船遨游太空，那是向深空进军的超级工程；我们钻杆在地壳中钻进300天，钻深6000到8000米，打到油气藏，这是向深地进军的超级工程。完成这一超级工程，靠的是技术创新与进步。”参与示范工程建设的油田首席技术专家杨海军这样说。
技术的配套升级换代，有效地支撑库车坳陷气田开发从深层到超深层、从高压到超高压、从优质储层到复杂储层的重大跨越，高效建成超深层超高压气藏效益建产示范基地、克拉2气田提高采收率示范基地和迪那气田持续稳产示范基地。
示范工程助力油田新投产气田5个、试采气田13个，快速新建天然气产能71.87亿立方米，开发井钻井成功率、产能符合率均100%，高效井比例由52%提高到94.3%，相继形成克拉-克深、博孜-大北两个万亿立方米大气田。
2017年，示范区天然气产量突破200亿立方米，6年累计生产天然气1413.6亿立方米，先后申报发明专利30项，形成标准23项，发表论文58篇，示范工程的经济社会效益显著。
