中新网新疆正文
中新网首页|安徽|北京|上海|重庆|福建|甘肃|贵州|广东|广西|海南|河北|河南|湖北|湖南|江苏|江西|吉林|辽宁|内蒙古|宁夏|青海|山东|山西|陕西|黑龙江|四川|香港|新疆|兵团|云南|浙江
我们的微信

从不可能到大步前行 科技创新实现新疆油田页岩油革命

2021-09-27 17:47:45 来源:中新网新疆
字号:

  中新网新疆新闻9月27日电(莫延兰 察兴辰)2022年,新疆油田吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区将达到年产50万吨目标。作为国内首个国家级页岩油示范区,将全力打造体制创新、效益开发、技术领先的先行示范,为准噶尔盆地页岩油规模效益开发和高质量发展提供坚强保障。

  新疆页岩油资源量丰富,主要分布于吉木萨尔、玛湖、五彩湾-石树沟三大凹陷区,总资源量30亿吨。因此,页岩油成为新疆油田增储上产最现实的接替领域。

  从2011年起,新疆油田人四“攻”页岩油,相继攻克页岩油勘探、开发中的“卡脖子”技术难题,掌握关键核心技术,建设首个国家级页岩油(吉木萨尔)示范区。

  在没有先例可循的情况下,新疆油田人如何破解瓶颈、实现页岩油效益开发?靠的是披荆斩棘的勇气和不断科技创新的底气。

  从不可能到可能

  所谓页岩油,是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。这其中,既包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油,也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。翻译成大白话就是“看得见、拿不出”的石油资源,就像“泼出去之后又渗到泥土和石头缝里的水”。以低渗透、流动性差而被称为最难开采的石油之一。

  2010年以来,美国率先实现了页岩油规模效益开发,引领了“页岩油革命”。随后,新疆油田也对页岩油拉开了勘探、开发序幕。

  2011年,新疆油田吉25井获工业油流,发现了10亿吨级特大型油田——吉木萨尔页岩油田。激动人心的消息传来,新疆油田人倍感兴奋,此后10年间,无数科研攻关者,扎根页岩油,依靠自主创新,创立先进的理论技术体系,开始了从陆相页岩夹缝“找”油到陆相页岩高效“产”油的历史性跨越。

  回首看每一步走的并不容易。

  那时,国内页岩油的规模效益开发还属空白领域,再加上吉木萨尔页岩油具有物性极低、油层薄、粘度高、非均质性强、埋深大的特点。勘探开发实践证明,其开发技术与北美海相页岩油不同,只有跳出已有开发技术经验,提高技术创新水平,才能探索适应的开发部署方式。

  没有现成的技术和经验可以借鉴,就自己闯出一条路来。

  准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组页岩油资源量巨大,发育上下两个甜点体,是中国陆相页岩油的典型代表之一。为了将这片页岩油经济而规模地开采出来,新疆油田将士们“起跑即冲锋”,倒排运行、挂图作战、按表推进、时刻对标,全员、全过程、全天候无条件服从现场运行。

  吉25井获工业油流后,新疆油田在该地区部署了20口直井,实施了分层压裂试油,其中,14口井获工业油流。但是,这14口井的日产、累产均较低,生产效果和经济效益都较差。

  为探索规模开发的可行性,新疆油田公司决定部署水平井,并进行分段改造,开展提产试验。2012年9月,吉172_H井实施水平井分段改造,采用“万方液、千方砂” 体积压裂后,生产效果较直井有大幅提升,最高日产油达69.5吨。

  吉172_H井获得高产油流,标志着页岩油开发取得重大突破,极大地振奋和坚定了新疆油田公司勘探开发吉木萨尔页岩油的信心与决心。为加快页岩油有效勘探开发的步伐,新疆油田借鉴吉172_H井的实施经验,在该井附近部署了先导试验区,开展工程技术攻关,页岩油开发进入新阶段。

  从可能到突破

  满怀信心的科研工作者们,一心期待着早日取得胜利的果实,可没想到,2013至2014年,新疆油田在页岩油先导区实施了10口水平井,但生产效果远未达到方案设计预期。

  究竟是什么原因,造成页岩油勘探开发受阻?

  那时新疆油田勘探开发研究院油藏评价研究所吉木萨尔页岩油开发技术研究中心主任李映燕刚大学毕业,一入行就进入了页岩油攻关组。“身边的同事一个个都走了,调去了其他更有希望的区块,攻关小组就剩下了5个人。”

  没有现成的经验可以借鉴,李映燕和同事们就时常“腻”在研究院的库房里,这里保存着页岩油区域提取的岩心,她和同事们一起,把上百斤的岩心从库房架子上搬下来放到地上,用小刷子蘸着水一点一点细细清洗,因为只有这样才能看清岩心沉积纹理、裂缝特征、含油特征。库房室内的气温比室外低10度以上,夏天还好,冬天没有暖气,手很快就冻出一道道口子。室内光线不好,他们就坐在小马扎上,猫着腰,左手举着手机照明,右手拿着笔一点点细细描绘、分析岩心、选取样品。一天下来,常常是累得腰都直不起来。

  通过一次次的分析试验,对近万米岩心厘米级精细描述,上万块次岩心样品实验室微观研究,科研人员逐步揭开了页岩油的神秘面纱,颠覆了传统石油地质理论认识,分析出了开发效果不好的原因,并得出两点认识:一是优质甜点钻遇率是吉木萨尔页岩油高产的地质保障;二是密切割、高强度体积改造是吉木萨尔页岩油高产的工程保障。

  有了新的认识,就需要新的试验来验证。李映燕们天天都在盼着,早日迎来页岩油的再一次希望。

  从茫然到希望

  2016年,新疆油田页岩油在经历近3年低迷期后,随着JHW023、JHW025井的再一次部署,迎来希望。

  这一次,按照新的认识,科研人员主攻上甜点,优选地质条件好的区域,开展吉木萨尔页岩油开发试验。

  由于该区块具有井控程度低、优质油层厚度薄、横向非均质性强等特点。为保证水平井轨迹在优质油层内穿行,科研人员首先对目标区进行了精细三维地质建模,并在模型基础上对水平井进行了地质设计。同时,进驻现场跟踪全过程,根据实钻轨迹、随钻测井资料、录井岩屑、荧光、碳酸盐含量分析等资料,对后续钻进方案进行现场调整,确保轨迹在有利油层穿行。

  最终,JHW023、JHW025井的油层钻遇率均在95%以上,获得了较高的甜点品质。同时,进一步提升了密切割、高强度体积改造,单井支撑剂用量达到2000立方米,压裂液用量达到40000立方米。因此这两口获得了平均日产百吨的效果。

  2018年6月,为加快页岩油勘探开发进程,中国石油集团公司党组成立了准噶尔盆地玛湖和吉木萨尔地区勘探开发建设现场指挥部,统筹优势力量,加快页岩油高效开发。

  有了强大的支持,新疆页岩油勘探开发加快了脚步。与此同时,科研人员通过分析,得出吉木萨尔页岩油的非均质性很强,下甜点主力油层更连续,比上甜点的生产稳定性更强的认识,同时,认为压裂工艺还有进一步优化提升的空间。在充分总结2017年扩大开发试验的基础上,2018-2019年新疆油田陆续完成了井型、井距及储层改造等多项开发试验方案,进一步扩大试验规模,共部署直井77口,部署水平井89口,效果较好。

  2020年中国石油天然气集团公司油气勘探年会上,新疆油田公司《吉木萨尔凹陷页岩油勘探重要成果》获油气勘探重要成果一等奖。

  从零星投产到规模建产

  多年的实践证明,技术不对路,油就出不来;管理不革命,就不能实现效益开采。新疆页岩油在不断取得成果的同时,也面临巨大难题,要想达到规模效益开发,建井周期长、开发成本高、核心技术未突破等都是必须爬的坡。

  自2020年起,新疆油田公司积极组建多专业联合攻关研究团队,创新思维,从强化甜点品质评价,选准开发目标区为起点,利用下甜点在可动性和可压性上的优势,提出了下甜点主力建产的思路。借鉴玛湖油田小井距示范区经验,以提高方案效益为目标,在下甜点Ⅰ类区部署58号平台体积开发试验井8口。采用200m井距立体交错动用高差10m的两套油层,以实现储量充分动用;优化分段分簇设计,缩小压裂段簇间距,增大压裂强度,以进一步提升单井产量及采收率,打造了单井加砂量、一次性拉链式作业井数、单日施工级数等多个国内第一。截止目前平均单井日产油42.5吨,单井最高日产61.5吨,钻井、压裂成本同比分别控降55.5%、41.6%,单井投资控减至3850万元,较2019年井下降48.9%,初步实现规模效益开发。

  吉木萨尔页岩油细分开发层系立体动用开发部署模式的成功试验,实现了三项技术的突破:一是形成薄靶区水平井轨迹跟踪配套技术,实现了4000米埋深、1800米水平段长、2米薄靶区油层钻遇率超过90%,一类油层钻遇率达到80%;二是初步建立页岩油立体动用模式,立体小井距、高强度、密切割、拉链式压裂作业可以主动实现井间应力干扰,达到增强缝网复杂程度,进而提高单井产量的目的;三是地质工程一体化工作流程逐渐完善,提高地质认识精度,一方面减少水平井轨迹调整次数,提高油层钻遇率,另一方面为钻井提速提供基础;同时地质工程一体化的压裂优化及实施,实现了“高强度、密切割、零丢及”的压裂作业水平,同时保证了井筒完整性,为后期正常生产提供基础。

  从2011年至今,新疆油田页岩油开发先后经过先导试验、技术突破、扩大试验和规模试验四个阶段,地质认识更加清晰、工程技术逐渐配套。在此过程中,创建了薄层页岩油甜点评价技术,落实了建产区;创建了页岩油立体井网部署技术,明确井工厂建产模式;建立了玛湖页岩油的甜点富集模式,指导勘探部署;吉木萨尔页岩油储层改造技术完成三代技术体系革新,形成以“高密度切割+高强度改造+低成本材料”为特色水平井体积压裂技术,有效支撑吉木萨尔页岩油的规模建产,为页岩油百万吨建产打牢了基础。

  1月27日,国家能源局2021年页岩油勘探开发推进会上确定,将加强页岩油勘探开发列入“十四五”能源、油气发展规划,这意味着未来5年页岩油勘探开发将成为中石油重点工作之一。

  准噶尔盆地页岩油资源量巨大,吉木萨尔页岩油勘探评价开发过程中形成的研究成果,不仅为首个国家级陆相页岩油示范区建设稳步推进提供基础,同时坚定了准噶尔盆地页岩油有效开发动用的信心,对中国陆相页岩油资源的规模建产具有积极的示范作用,为促进新疆经济社会发展提供新动能,为保障国家能源安全开辟了新领域。

(编辑:孙亭文)