中国石油勘探领域科技进步观察

2021

01/29

09:42
上海家耐泵业
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 编者按

  提升企业技术创新能力是坚持走中国特色自主创新道路、实施创新驱动发展战略、建设世界科技强国的重要内容。只有在核心技术上不断突破,才能掌握产业发展的主导权。

  集团公司持续加大科技创新力度,以高质量的科技供给支撑和引领公司高质量发展;更加突出创新驱动,在发展战略上把创新放在首位,矢志攻关,更好地发挥科技创新支撑当前、引领未来的作用。

  今日开始,中国石油报推出《聚焦重大科技成果》系列报道,报道中国石油在勘探开发、工程技术、炼油化工等方面的创新性成果,敬请关注。

  勘探,被喻为油气产业的龙头。龙头舞动起来,整个产业链才会充满生机。“十三五”以来,中国石油通过进一步加大新区新领域风险勘探和甩开预探力度,取得20项重大战略突破,发现并形成了3个10亿吨级大油田和3个万亿立方米规模大气区。到2020年,中国石油油气储量实现历史最长周期高位增长。

  这些丰硕成果的取得,勘探技术创新发挥了关键性作用。以四川盆地安岳气田震旦系精细勘探评价理论技术创新为引领,激活了万亿立方米规模增储空间;以凹陷区砾岩油藏勘探理论技术为突破口,发现了玛湖特大型油田。正是在勘探地质理论突破与技术革新的强力支撑下,中国石油油气业务持续向好发展。

  从玛湖油田新发现看油龙起舞

  2020年12月16日,新疆油田在准噶尔盆地南缘中段、呼图壁县境内的风险探井呼探1井获得重大突破,试获高产工业油气流。这是2020年以来新疆油田继玛湖凹陷深层、沙湾凹陷、阜康凹陷相继获得多个重要发现后的又一重大战略性勘探突破。

  不曾忘记,2017年12月27日,“凹陷区砾岩油藏勘探理论技术与玛湖特大型油田发现”成果鉴定会上,贾承造、马永生等9名院士及其他专家一致认为:该成果总体达到国际领先水平。玛湖油田成为新疆油田在准噶尔盆地玛湖凹陷中心区发现的10亿吨级砾岩油区。

  回望过去,凹陷区砾岩勘探在世界范围内缺乏地质理论指导和关键配套技术。在20多年的研究中,中国石油突破砾岩勘探技术瓶颈,先后获得发明专利21项、软件著作权20项,并创建了凹陷区砾岩油藏勘探理论技术体系,为世界资源潜力巨大的凹陷区砾岩勘探提供了成功经验。目前,玛湖凹陷区所取得的技术成果,已经在中国石化新疆探区、吐哈盆地等地区应用并取得良好成效。同时,也极大提振了我国广大勘探将士为油而战的信心。

  我国西部探区地质情况复杂,塔里木油田面对储层超深、超高压、高温等极限难题,会同西部钻探等单位开展联合攻关。2020年1月19日,轮探1井获得重大发现,形成超8000米深层复杂钻完井配套技术,创造了7项亚洲陆上最深工程纪录,也证实8000米以深依然可发育原生油藏和优质储盖组合,开辟了一个重要接替层系和崭新的勘探领域。

  长庆油田总结出天环地区油藏控制因素、圈闭分布规律,建立了油层判识标准,研发了配套的压裂改造工艺,天环南北两段勘探成果层出不穷。2020年在天环地区多层系收获35个高效油藏含油富集区,发现了亿吨级的储量规模,有52口探井在多个层系获得工业油流,高产井达到21口,勘探成功率和高产井比例均创历史新高。

  “十三五”以来,中国石油不断加深认识深层高过成熟油气富集规律,攻克关键技术,带动了一大批油气田的发现。成熟断陷盆地二次勘探精细评价技术,带来了规模效益增储,在华北、大港油田发现了规模效益储量区和高产高效潜山油气藏。陇东规模储量区主控因素及勘探新突破,推动了长庆油气田攀上6000万吨油气当量产量新高峰。

  从安岳气田新突破看气龙腾飞

  2020年12月14日,西南油气田天然气年产量突破300亿立方米,标志着我国西南地区首个300亿立方米大气区正式建成。安岳气田年产能超过150亿立方米,成为四川盆地最大的常规气田。能取得如此丰硕成果,四川盆地安岳气田震旦系精细勘探评价理论技术功不可没。

  1965年,在古隆起震旦系,我国首个整装大气田——威远气田被发现。由于当时受地质认识、技术装备等限制,围绕古隆起震旦系、寻找下一个威远气田的勘探工作持续了近半个世纪。经过新一轮地质科研攻关,2011年7月12日,高石1井测试日产量超过100万立方米,古隆起震旦系获得重大突破。2012年9月9日,磨溪8井寒武系龙王庙组,测试日产量超过190万立方米,由此拉开了我国西南地区最大单体海相碳酸盐岩整装气藏的勘探开发序幕。

  放眼西部,长庆油田在天然气勘探上,及时调整思路,跳出成熟区,纵向上全力推进奥陶系深层风险勘探,寻找后备资源;横向上积极向盆地北部、南部新领域“进军”。同时,积极开展致密砂岩、致密碳酸盐岩及浅层气藏提产提效攻关,释放资源潜力,落实了高效储量,而且夯实了油田二次加快发展的厚家底。在盆地北部甩开勘探发现了伊金霍洛旗大气区;有利含气面积向北、向西南扩大,在上古生界浅层系喜获高产气流井……

  在塔里木油田,克拉苏构造带天然气勘探理论技术创新,指导和实现克拉苏构造带天然气勘探持续规模发现,新发现克深24、大北12、博孜3等9个大中型气藏,产能规模比攻关前翻了一番。目前,博孜-大北气区是塔里木油田天然气上产的主力区块。塔里木油田着力打造地震提质、钻井提速、改造提产“三把利剑”,攻克了一系列关键技术难题,掌握了深层、超深层的勘探开发配套技术,加快了这一区块的勘探开发进程,为塔里木油田2020年突破3000万吨油气当量产量做出了重要贡献。

  从页岩油气新进展看非常规蓝图

  2020年12月29日,西南油气田组织建设的长宁-威远国家级页岩气开发示范区今年累计产气100.0019亿立方米,日产量连续3年实现千万立方米增长,在国内页岩气领域持续领跑。这是多年来中国石油在页岩油气勘探技术领域不懈努力的结果。

  与北美相比,我国页岩气地质成藏条件差,页岩气资源多分布在山区,造成钻探前工作量和后续地面工程的投资大幅增加,钻机连续工作能力差;油藏埋深在3500米以深,造成钻井和压裂成本上升。面对一系列问题,中国石油采用“低黏滑溜水、大液量高排量泵注+大粒径支撑剂、高强度加砂”的复杂缝网体积压裂方法,初步形成了深层主体压裂工艺,单井最高测试日产量达137.9万立方米,创下国内页岩气单井测试日产量纪录。

  作为我国页岩气勘探开发的先行者,西南油气田坚持自主攻关,立足长宁、威远和昭通三个国家级示范区,加快泸州深层勘探开发,依靠科技创新,初步形成川南页岩气勘探开发理论和关键技术,推动川南页岩气全面提速上产。2020年川南页岩气产量突破100亿立方米,成为国内最大的页岩气生产基地,也预示着我国页岩气进入工业化大规模开采新阶段。

  “十三五”以来,长庆油田将页岩油勘探作为重要攻克目标,在地质认识上,进一步深化沉积体系、储层特征研究,深入分析砂体形成机理,通过开展多井对比、小层精描,明确储层分布范围,并精细刻画构造特征,井震结合,优化井位部署及水平井导向方案,在湖盆中部优选出甜点区实施水平井攻关,页岩油总体技术指标国内领先,建成国内陆上油田最长水平井、最大水平井平台。与北美页岩油相比,单平台布井数、加砂强度、进液强度、施工排量等多项指标领先,为长庆油田今后持续稳产上产奠定了基础。

  2020年年底,四川泸州,由东方物探公司承担的国内最大页岩气单体项目——泸201-202井区三维勘探工程正加快推进。依靠技术引领,中国石油非常规领域勘探正开启新征程。

  实践者说》》》

  邵东波(长庆油田勘探事业部副经理兼陇东石油预探项目组经理)

  2003年,长庆油田在陇东地区探明了西峰大油田,拉开鄂尔多斯盆地长8油层规模勘探的序幕。在浅水三角洲成藏理论的指导下,相继发现了镇北、环江、合水等大油田,落实了10亿吨级整装规模储量。

  随着探明程度的提高,勘探目标转向地质条件更为复杂的区域,储层渗透率降低、非均质性增强,油气藏“低、深、难、小、散”更加突出。井位部署、油气层识别以及储层改造均面临巨大挑战。

  面对勘探难点,我们进一步加强地质综合研究和适应性工程技术的攻关,创新形成了四方面认识与技术:一是通过创建陆相浅水三角洲满盆富砂沉积模式,明确了优势砂体的展布规律,使陇东地区长8油层的勘探范围扩大。二是通过对陆相复杂碎屑岩成岩—成藏耦合关系研究方法的进一步完善,预测了有利目标的分布范围。三是强化三维地震技术攻关,进一步提升了薄砂体、含油性以及低幅构造的预测精度,为复杂区精细井位部署提供了重要支撑。四是基于高新技术组合测井仪器,进一步提高了低含油饱和度油藏的识别精度。2011年以来,陇东地区实现长8勘探大连片的场面,年产原油238万吨,经济社会效益显著。(徐佳采访)

  莫涛(塔里木油田勘探开发研究院库车评价开发室副主任)

  库车坳陷作为西气东输的主力气源地,获得更大规模的天然气发现,对保障国家能源安全具有重要战略意义。

  塔里木盆地地质构造错综复杂,油气藏类型多,造成了物探难、布井难、钻井难、取资料难、储层改造难等勘探开发全过程的艰难。2014年开始,依托国家、股份公司重大专项,塔里木油田联合东方地球物理公司、中国石油勘探开发研究院,开展产、学、研、用一体化攻关。

  新形成两项地质认识和两项技术创新。创新了构造变换带突发构造发育的地质理论认识,新发现18个圈闭;创新了基于小平滑面的起伏地表倾斜介质各向异性叠前深度偏移技术,提高了库车复杂山地地震资料信噪比和成像质量;创新了高倾角、强水平挤压应力条件下视电阻率校正方法,形成一套裂缝性低孔砂岩流体性质评价新技术,将高应力、高倾角井段测井解释符合率从74.6%提高到90.7%。

  技术提升带来勘探开发的突破,先后发现9个气藏,圈闭钻探成功率从86%提高至90%,探井成功率从73%提高至82.6%,天然气产能新增42.5亿立方米。

  近一年来,再发现博孜9、大北9等14个油气藏,推动了博孜—大北大气区的发现,支撑了塔里木油田2020年如期建成3000万吨大油气田。(苏华 许安明采访)

  田兴旺(西南油气田勘探开发研究院油气田地质研究所工程师)

  西南油气田在“四川盆地安岳气田震旦系精细勘探评价理论技术创新与万亿方规模增储”理论技术成果的指导下,大规模应用于四川盆地安岳气田震旦系的精细勘探评价和外围的甩开勘探中,实现安岳气田规模增储。

  2020年,安岳气田震旦系灯影组四段台缘带整体探明,开发生产效果好,灯四段气藏能量充足,生产井产量、压力稳定,灯四气藏已建成年配套产能60亿立方米,气藏开发效果好于预期;台内区储量实现规模有效升级,灯四段台内单井产量大幅提高,实现由低产到高产。井均测试日产量是直井的12倍,测试获得3口百万立方米工业气井。安岳特大型气田震旦系-寒武系现有控制、预测储量,台内剩余优质储层发育区块面积大。

  成果实现安岳气田灯影组气藏规模储量的发现。安岳气田灯影组累产天然气超百亿立方米,累产气量共替代标煤用量1325万吨,减排二氧化碳1322万吨、粉尘900万吨,对保障国家能源安全,改善能源消费结构具有重要意义。(彭刚采访)

  攻关之路》》》 

  创新思维 四上玛湖

  克拉玛依油田在历经20多年持续勘探后,形成了由南向北的百里油区。但随着勘探程度的提高,进入21世纪,断裂带难以取得勘探大发现,新疆油田可持续发展面临挑战。

  下一个主攻领域在哪里?“跳出断裂带、走向斜坡区”。勘探工作者将目光转到紧邻断裂带之下勘探程度极低的玛湖凹陷。但砾岩勘探面临着地质认识与勘探技术上的四大难题。到2007年,玛湖勘探三上三下、久攻不克,勘探成效欠佳。

  随着地质研究不断深入,特别是高分辨率地震采集处理技术和储层改造提产技术的进步,准噶尔盆地玛湖区域再次被勘探专家们锁定:向玛湖发起第四次进攻,重新认识玛湖凹陷,再做一次新的整体研究。

  “十二五”期间,新疆油田在集团公司“整体解剖、加快推进玛湖地区油气勘探”的思想指导下,积极准备,相继投入采集8块高密度三维。同时,为整体高效推进玛湖地区勘探,股份公司组织了玛湖联合研究项目,并成立了玛湖一体化地质研究项目组、玛湖一体化工程实施项目组,联合开展攻关。2012年,时隔近20年后,玛131井三叠系百口泉组获得工业油流,开启了斜坡区油气勘探新序幕。

  经过5年多反复论证、研究、实践,新疆油田明确玛湖凹陷是石油预探的重大战略领域,2011年终于解决了横在玛湖勘探的三大“拦路虎”——资源、沉积、成藏认识误区,破除测井、地震、工艺三大技术桎梏。

  为扩大战果,2017年,新疆油田在股份公司的指导下,开始攻关最艰难的玛18井。3500米以深未发现过优质储层,也是被美国教科书定义的砾岩“死亡线”。

  玛湖勘探开发研究团队突破禁区,解放思想、创新思维,在重新解释了2000平方公里三维地震后得出新的认识:3500米以深也有优质储层!几个月后,玛18井获高产工业油流。紧接着一系列的重大突破,10亿吨级的玛湖油田展示在世人面前。这一重大成果突破传统认识,在国际上率先创立凹陷区砾岩油藏勘探理论技术体系,形成一系列原创关键技术,发现了世界上目前规模最大的整装砾岩油田——玛湖10亿吨级特大型砾岩油田,为全球同行提供了可复制的“中国理论”与“中国技术”。目前,玛湖已建成百万吨油田。(宋鹏采访)

  亮点技术》》》

  四川盆地安岳气田震旦系精细勘探评价理论技术创新与万亿方规模增储

  针对安岳气田灯四段气藏储层薄、非均质性强、埋藏深的地质特点,立足储层发育机制、薄储层刻画、气藏甜点区预测和长水平段钻井技术的一体化攻关,形成了深层隐蔽储层地质工程一体化精细勘探评价技术。这项技术的核心要点是多期丘滩+多幕岩溶“双多叠合”规模成储新模型、基于储集空间结构的储层评价模板、基于反射波分离的弱信号地震成像技术、工艺井精确导向和储层深度改造技术,发现了灯四早期台缘带有利勘探区,实现安岳气田特大型气区规模储量有效升级。

  凹陷区砾岩油藏勘探理论技术与玛湖特大型油田发现

  经过近十年持续攻关,创建了凹陷区砾岩勘探理论技术体系。一是突破传统单峰式生油模式,首次揭示了碱湖烃源岩成熟—高熟双峰式高效生油规律,资源量同比提高53%。二是突破了砾岩沿盆缘和断裂带分布的传统观念,首次建立了凹陷区大型退覆式浅水扇三角洲砾岩沉积新模式。三是突破了源储一体才能大面积成藏的认识,创立了凹陷区源上砾岩大油区成藏模式。四是攻克低渗砾岩勘探三大技术瓶颈,实现规模储量有效动用。

  克拉苏构造带天然气勘探理论技术创新与规模新发现

  2015年以来,塔里木油田立项“克拉苏构造带天然气勘探理论技术创新与规模新发现”课题,展开对克拉苏构造带持续创新与攻关,深化了库车含盐前陆盆地油气地质理论认识与配套技术,形成构造转换带样式与超深含盐储层两项认识创新,形成起伏地表各向异性叠前深度偏移处理与超深裂缝性低孔砂岩测井流体评价两项技术创新,实现克拉苏构造带天然气勘探持续规模发现,新发现克深24、克深13、大北12、博孜3等9个大中型气藏。

  深层高过成熟天然气富集规律、关键技术创新与应用

  针对叠合盆地多期构造变动叠加对深层油气成藏作用的影响,立足含油气系统中成藏静态要素刻画、成藏要素演化、油气聚集与调整过程研究,形成“古裂陷、古隆起、古侵蚀面等大型地质单元控制优质烃源、规模优质储层、多类型古圈闭分布,大型地质单元内圈闭继承性演化控制天然气规模聚集”为核心的深层高过成熟油气富集规律认识,创建基于原型盆地恢复的古地理重构与沉积相刻画、盆缘复杂区构造建模与推覆构造样式分析、深层碳酸盐岩跨构造期油气成藏过程恢复技术,支撑川中古隆起安岳万亿立方米特大型气田的探明,指导川中古隆起北斜坡震旦系—寒武系、川西二叠系勘探取得重大战略突破。

  成熟断陷盆地二次勘探精细评价技术与效益增储

  针对我国东部历经50余年规模勘探的老油田后备储量严重不足、不能支撑产量稳定的难题,历经10年攻关,攻克复杂断陷盆地老探区剩余油气资源及深层复杂目标精细评价、高效钻井及压裂工艺等瓶颈技术。

  一是精细烃源岩评价和资源四维量化表征,明确斜坡带地层岩性、页岩油为二次勘探重点领域。二是融合地震采集与精细相控储层预测,实现地层岩性等隐蔽目标落实精度由不足50%提高到90%,钻探成功率由不足30%提高到65.7%。三是通过远探测声波成像测井、超高温酸压工艺等高效井筒技术,实现深层距井筒40米裂缝精准识别和深层230摄氏度超高温储层有效改造。

  陇东规模储量区主控因素及勘探新突破

  创立了陆相大型浅水三角洲石油成藏理论,首次揭示了长8大型内陆坳陷湖盆浅水三角洲大面积富砂机理;创新了相控砂体结构研究方法,精细刻画了优势砂体展布;构建了浅水三角洲石油成藏模式,实现了长8全方位立体式勘探的重大转变,拓展了勘探领域,推动长8勘探取得重大突破。

  针对连续叠置厚油层型、间隔叠置厚油层型、薄互层型等油层结构类型,长庆油田分别采用“体积压裂,多段射孔”“体积压裂,定点多级水力喷射”“定点多级水力喷射”等不同改造措施,大大提高了油层动用程度,试油效果显著提升,单井产量提高1至1.5倍。

            来源: 中国石油报

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