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全球观速讯丨十年磨剑斩获深层页岩气“大粮仓”

来源:中国石化报     时间:2022-08-01 10:01:12

日前,勘探分公司部署在重庆万盛地区的新页1井在3900米的深层页岩中试获日产页岩气53万立方米,创造了川东南盆缘复杂构造带深层页岩气井最高日产纪录。

这是继东页深2井和丁页7井相继突破日产页岩气40万立方米后,勘探分公司的又一次重大突破,标志着中国石化在涪陵页岩气田发现之后的第二个万亿立方米页岩气增储上产富气带诞生。


(资料图片仅供参考)

勘探分公司科研人员大胆创新地质理论,发展“甜点”预测和压裂工艺技术,十年磨剑、攻坚克难,最终斩获深层页岩气万亿立方米“大粮仓”,为端牢能源饭碗再添“底气”。

解码“超压富气”

寻找突破口,重绘川东南盆缘复杂构造带深层页岩气“千里江山图”

涪陵页岩气田发现后,按照集团公司党组要求,勘探分公司明确了扩容页岩气“大粮仓”的目标,开启了深层页岩气勘探新征程。

“中浅层都打过了,深层页岩气资源量占探区页岩气资源的70%以上,勘探深层是必然选择。”勘探分公司代表、党委书记胡东风说。

深层海相页岩埋深接近或超过4000米,与涪陵页岩气藏约2500米的埋深相比,具有高温、高压、高应力等“三高”症状,勘探难度更大。从哪寻找突破口?这是页岩气攻关团队必须首先解决的问题。

他们利用涪陵页岩气田发现井——焦页1HF井“活档案”,精细解剖资料,重绘川东南盆缘复杂构造带深层页岩气“千里江山图”,发现近500公里长的构造带上,发育着10多个大大小小的页岩气“粮仓”。针对这些目标,他们逐一开展深入的地质研究,初步落实丁山、东溪和新场等5个重点“大粮仓”。丁山构造页岩气埋深虽然超过4000米,但页岩气地质条件与涪陵页岩气田更接近,所以丁山构造成了首选突破口。

丁页2HF井加深到4367.5米,钻遇35.5米厚的优质页岩。通过对岩芯进行精细描述,他们发现深层页岩气储层具有超高压力、高孔隙度、高含气量、低地应力等特征。

2013年12月,在当时压裂装备能力受限、短水平段、低加砂量的条件下,丁页2HF井试获日产页岩气10.5万立方米。

“产量不高,但意义很大,证实深层页岩气具有良好的勘探前景,解放了川东南1000多平方千米的区带。”胡东风说。

这一可喜的开端带给攻关团队极大鼓舞。为快速拿下深层页岩气“大粮仓”,他们着手解决“三高”症状下,深层页岩气富集规律不清、“甜点”预测和压裂技术不适应等难题。在一轮又一轮反复论证和对比中,他们发现东溪地区地震资料品质好、构造落实程度高、页岩层埋深在4500米以内、资源量较大。

2017年,中国石化设立东溪深层页岩气攻关试验区。攻关团队依托国家级科研项目,借助石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所的国家重点实验室平台,结合勘探生产实际设立20余个企业科研项目,开展深层页岩气地质理论攻关。

从认识到实践,再从实践到认识,攻关团队发现深层优质页岩气层普遍具有压力系数高、孔隙发育好、游离气含量高等共性特征,由此建立了深层页岩气“超压富气”富集模式。该模式的建立为中国石化第一口深层页岩气攻关试验井——东页深1井及后续井位论证奠定了理论基础。

在新的地质认识指导下,2019年,四川盆地首口埋深超过4200米的深层页岩气井——东页深1井喜获日产31.18万立方米高产页岩气流,取得深层页岩气勘探战略性突破。

此后,喜讯频传,从丁山到东溪先后有9口探井获得中高产页岩气流。

智锁“甜点”

开展一体化攻关,发展深层页岩气“甜点”地震预测及评价等7项核心技术

勘探人习惯把油气富集且易于开发的区域或层段称为“甜点”。找到了“甜点”就有了精准的钻探目标。

勘探分公司最初开展深层页岩气勘探时,部署的几口探井产量并不理想。丁页2井虽然获得10万立方米的日产量,但衰减很快;接下来又打了丁页4井等5口深层页岩气探井,产量不高且不稳定。面对一次次失利,攻关团队进行系统研究分析后认为,“甜点”预测技术不过关是一个重要原因。

“埋深2500米左右的涪陵页岩气层如一块易破裂的‘钢化玻璃’,而受‘三高’影响的深层页岩气层就是一块‘软化了的玻璃’,要找到‘甜点’及其变化规律难度大大增加。”勘探分公司首席专家陈祖庆说。

为建立适应深层页岩气勘探的“甜点”预测技术体系,攻关团队依托中国石化重点科技攻关项目,开展地质、地球物理和工程一体化攻关。他们在川东南盆缘复杂区采集了深层页岩气高精度三维地震资料,收集了川南地区600多口页岩气井的钻井资料,联合国内高校和中国石化相关科研院所,创新发展深层页岩气“甜点”地震预测及评价等7项核心技术。

经过多次精细推敲、现场会诊和反复论证,攻关团队逐渐弄清了优质页岩发育、高流体压力、微裂缝发育、低地应力等深层“甜点”评价关键要素的描述方法,创新形成了基于高精度地震勘探的“甜点”预测技术,实现了深层页岩气“甜点”预测技术从无到有、从有到精的跨越。

这些技术在东溪、丁山地区的勘探实践中不断完善,最终在丁页7井、新页1井成功应用,实现裂缝预测、应力预测结果与实钻情况高度一致。

锻造“金钥匙”

创新压裂技术,在“青藏高原”上修建纵横交错的“盘山公路”体系

为了把蕴藏在深层优质页岩气层这块“软化了的玻璃”中的页岩气采出来,勘探工程的专家们使出了撒手锏——压裂。

如果说中浅层页岩气压裂是将“羊肠小道”扩建成“高速公路”,那么深层页岩气压裂就是在“青藏高原”上开山架桥,修建纵横交错的“盘山公路”体系,难度极大。

勘探分公司工程技术管理部测试室副主任段华回忆说,丁页2HF井压裂堪称“奇迹”,井下温度高达146摄氏度,井底压力高达140兆帕,而当时国内外施工工具最高抗压能力仅为105兆帕,合作的外国公司直接“撂挑子”不干了。

重压之下,勘探分公司联合石油工程技术研究院等单位组成现场技术攻关组,根据实际条件改进压裂工艺,重新设计加工耐高温、抗高压的工器具。虽然施工“步步惊心”,但他们“摸着石头过河”蹚出了自己的路,创造了“应用一项新技术、实现三个首次、刷新四项纪录”的佳绩。

然而,这只是页岩气压裂技术向深层推进的一次尝试。尽管当时现场技术攻关组从压裂工艺、压裂液配方、压裂工器具等方面进行了改进,但压裂完工后“盘山公路”体系并没有建立起来,丁页2HF井产量不稳定,发展深层页岩气压裂工艺技术任重道远。

“相对中浅层页岩,深层页岩脆性降低,压碎难度大;地应力增高,压裂改造形成复杂缝网难度大。”段华说,这是挡在攻关团队面前的两把“大铁锁”。

2013年起,攻关团队依托集团公司“十条龙”项目,在广泛调研、组织国内外专家多次研讨的基础上,潜心研究深层页岩气破岩模式及缝网形成机理,进行压裂装备改进攻关,精心优化压裂工艺,开展各参数配伍关系研究和室内模拟,在模拟成功后再进行现场攻关。近10年来,他们在10多口井进行了120多段的现场攻关试验。

功夫不负有心人,打开深层页岩气“大粮仓”的“金钥匙”逐渐锻造成型。2016年,攻关团队在东页深1井成功应用“密切割、增净压、促缝网、保充填”压裂工艺技术,实现单井稳定高产。

此后,他们持续开展现场攻关,创新形成了深层页岩气体积压裂技术,打通了深层页岩的“奇经八脉”。从东页深1井日产气突破30万立方米,到东页深2井和丁页7井日产气突破40万立方米,再到新页1井日产气突破50万立方米大关,深层页岩气压裂工艺技术逐渐走向成熟。

责任编辑:牛淋淋

标签: 中国石化 工艺技术

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