海相再突破

来源:中国石油石化   发布时间:2015-05-20 20:01:20 

海洋财富网综合消息 元坝气田对于中国石化集团,甚至中国能源来说,绝不只是34亿立方米已确认的年产量而已。

这不仅仅因为是其区块还有更多的潜力,更重要的是,它使得中国的海相勘探理论及实践有了进一步的完善。剔除了普光气田在四川盆地只是孤例而带来的可能偶然因素,给中国向海相勘探战略纵深发展提供强大信心和动力。

最后的区块

四川盆地是中国发现和利用天然气最早的地区。然而,在一轮轮的开发热潮和跑马圈地过后,在21世纪初,这里竟然还有最后一块“荒地”——四川省四川盆地巴中区块。

实际上,在这个区块上,前人已经做了大量的工作,但久未攻克。“根据当时的认识,大家普遍认为这里的潜力不大,开发难度却很大。”中国石化勘探南方分公司总经理郭旭升向记者介绍说,“于是,我们得以在2001年至2003年登记了《石油天然气勘查许可证(探矿权)登记》制度以来,四川盆地最后一个区块。”

元坝地区位于四川盆地北部深凹陷,处于四周高、中间低的构造背景,无明显正向构造,以元坝1井为例,其构造高点较龙4井低1496米,按照传统构造油气思路,评价为油气勘探的不利地区。

当时的研究认为,在超深层高温、高压背景下,大中型油气田能否形成和保存下来都未可知。此前,元坝地区在钻探过程中,只有自流井组钻遇了一些油气显示,但未取得实质性的突破。20世纪90年代后,勘探工作基本停滞。

“虽然未有大的斩获,但前人的勘探资料仍然是一笔宝贵的财富。” 郭旭升总经理肯定地说,“只有站在前人的肩膀上,才有可能比前人看得更远。”

南方勘探正是在对前人成果总结和钻井资料的系统剖析中,发现了具有启迪意义的有效线索——邻区纵向上在多个层系获得发现。这些发现虽然尚无法证实大气田的存在,但揭示元坝地区烃源条件和保存条件优越。

“元坝气田的发现,还缘于中国石化在低油价时期,下决心成立海相勘探的魄力。” 郭旭升总经理说。

油气资源不足是制约中国石化发展的瓶颈。因此,1998年中国石化公司重组后,就开始打造上游“长板”。重组次年,中国石化成立南方海相油气勘探项目部。此后,中国石化又集中优势力量,对该部几次重组,成立勘探南方分公司,作为专业从事中国南方新区风险勘探的企业。

20018月,中国科学院院士刘光鼎向国务院提交“关于中国油气资源二次创业的建议”。时任国务院副总理温家宝批示:“要重视油气资源战略勘察工作,争取在前新生代海相碳酸盐岩地层中有新的突破。这是一个非常重要的问题。”

南方项目部普光1井的部署方案得到了专家和总部的认可后,同年开钻。在普光1井钻达5700米完钻,发现了巨厚的优质储层,取得了勘探的成功。

随后元坝等大型气田相继取得重大突破,实现了几代地质学家的梦想。

普光与元坝

这里是一湾古老的海槽。普光在这头,元坝在那头。

“海槽是以往的认识,我们现将其定位于陆棚。”南方勘探公司总地质师郭彤楼对记者介绍说,“虽然海槽与陆棚的概念有所接近,但对于具体问题的认识还是有所差异,而这直接影响最终的勘探思路。”

海槽与陆棚虽然有所差别,但普光与元坝同处于这一地理构造的两侧却是不争的事实。因此,当普光气田被发现,勘探家们逐步清楚了普光地区台地边缘礁滩相带分布后,沿着这条思路,南方勘探很快就盯住了陆棚的另一侧。

这里是否也发育台地边缘礁滩相优质储层?南方勘探公司认为这里一定也会大有可为,并确立了以“长兴-飞仙关组礁、滩孔隙型白云岩储层为勘探对象”的勘探思路。

室内研究很快就被野外地质调查工作所印证。“在露头地质调查中,研究人员很快发现了蜓类古生物和针孔状白云岩储层。”南方勘探总地质师郭彤楼说,“这意味着,元坝地区发育有台地边缘礁滩相优质储层。”

根据地质研究成果,研究人员将元坝地区列为此后勘探的重点阵地,并迅速组织完成了四川盆地内最后一个矿权的登记工作。

为进一步扩大元坝地区油气勘探成果,2006年针对该区开展了高分辨率地震勘探攻关,落实了元坝地区沉积构造特征和台缘礁滩相带展布。同年5月,部署实施元坝1和元坝2井。

元坝1井开钻后,在长兴组礁滩白云岩储层试获日产天然气50.3万立方米,实现了元坝地区天然气勘探重大突破。此后,元坝2井也在长兴组钻获工业气流,初步证实元坝地区台缘礁滩相带气藏的存在。

元坝气田勘探发现取得的重大成果和进展,引起了中国石化集团公司高度重视,确立了“四川盆地要加快元坝、川东北中浅层的开发”的工作思路,成立了由集团公司党组成员任组长的领导小组,组织天然气业务的优势力量,全力推进元坝气田勘探开发进程。

首先要进一步展开海相油气勘探,力争2013年、确保2014年整体探明海相礁滩相气藏;其次在探明海相气田的同时,展开陆相碎屑岩领域勘探,力争2015年整体控制并获得规模储量;最后还要加大页岩气勘探评价力度,力争早日建成产能。

“根据我们初步估计,元坝气田天然气总地质资源量17700亿立方米,主要集中于上二叠统长兴组等7个层系,目前均已获得油气勘探突破和钻获良好油气显示。” 郭旭升经理介绍说,“元坝地区已成为中国石化实现储量增长的重点探区之一,预计到‘十二五’末,元坝气田海相和陆相累计新增探明天然气地质储量4500亿~5000亿立方米。”

技术创新

“刚来川东北时,钻井施工简直是步履维艰,几乎天天在跟一些世界级难题打遭遇战!”回想勘探初期,南方公司总工程师李真祥颇为感慨。

2006年以来,针对高温、高压、高产、高含硫、超深层、隐蔽岩性气藏勘探这一世界级难题,南方勘探充分调动中国石化内外科研力量,走产学研相结合的路子,联合攻关,发展和完善多项关键技术,大幅度提升了超深层、高含硫、复杂礁滩储层的勘探技术能力。

物探技术的不断创新和进步是推动元坝超深层大型气田发现的重要支撑。针对元坝地区长兴组勘探目的层具有埋藏深、储层隐蔽性强、地震反射波能量弱、分辨率低的特点,通过加强复杂山地地震资料采集、处理、解释一体化技术攻关,形成了复杂山地宽方位高覆盖三维地震采集技术,以地震相为目的的超深层高保真地震资料处理技术,以相控三步法为核心的超深层储层精细描述技术,大大提高了超深层储层预测精度,厚度误差小于7%,孔隙度误差小于10%,探井钻遇储层成功率100%。此项技术2010年获得了中国石化科技进步一等奖,成为超深层碳酸盐岩岩性气藏勘探的核心技术。

如果说勘探技术是找到元坝气田的关键核心,那么钻井工程新技术的引进和创新是打开元坝气田的金钥匙。

由于南方海相地质条件的特殊性,给钻井工程带来了极大困难和严重挑战,深井、高压、高温、高含硫、高产,以及同一裸眼多套压力层体系共存、喷和漏压力窗口窄、地层不稳定、可钻性差等特点,使得钻探过程中存在 “喷、漏、塌、卡、斜、硬、毒”等13项“世界级”技术难题。

针对技术难题,“十一五”期间,勘探南方分公司组织了《南方复杂深井钻井关键技术研究》、《高含硫钻井技术研究》、《特种井眼钻井技术研究》等一系列技术攻关研究和成果的现场应用,形成了30项关键技术,12项核心技术,解决了元坝钻井面临的技术难题,实现了复杂条件下超深井安全、优质、快速、低耗钻井的目标。

油气开发中,有了钻井金钥匙并不意味着万事大吉,体现勘探最终成果还需要试气技术的临门一脚。

元坝气田的主力气层是典型的“三高”气层。海相气层埋深均处于超过6500米的超深地层,气层温度高达150℃多。在此温度下,常规测试工具的橡胶密封材料均会很快软化或老化失效;气层压力极高,一般均在700个大气压以上,相当于在一颗钉子上压上10公斤的力。气产量高,许多井层日产天然气在100万立方米以上,仅一口井的产气量基本可以满足一个中小型化工厂的生产用;气体中的硫化氢含量极高,普通不防硫钢材在此环境下,使用很快就会断裂。

因此,在“三高”气层试气最大的难题是施工过程中工具失效,引发井喷失控或天然气泄漏重大安全事故。在此恶劣环境条件下试气施工,对工具及工艺技术均提出了十分苛刻的要求。

为了确保勘探工作的顺利进行,取得准确的勘探成果资料,南方勘探工程技术人员在认真分析、总结已取得的成功经验基础上,不断对元坝探区的试气工艺技术进行探索,大胆改革,引进耐高温材料,改进施工工具的固定方式,最终摸索出了一套适合元坝地区的试气配套工艺技术。该配套技术包括射孔-酸压-测试三联作试气工艺技术、超高压压裂储层改造技术和高产气层的堵漏压井技术。

元坝地区试气配套工艺技术,通过近五年的现场应用,基本实现了该地区层层试气施工一次性成功的目标,试获一口又一口高产气井。

近两年来,元坝地区就有79层通过创新的射孔-酸压-测试三联作工艺技术获得了试气日产气量超过百万立方米,成功地解决了元坝地区超深、超高温、“三高”气层的试气技术难题。为元坝气田的勘探迅速展开和大气田的及时发现,提供了关键的一手资料。

完善海相理论

元坝气田所处巴中区块长期不被看好,加之气藏属于埋藏超深的隐蔽岩性气藏,而且具有高温、高压、多压力系统、高产、高含硫等特点,造成了勘探难度大和钻探过程中的井控及安全风险大,极大地制约了勘探发现。

勘探南方分公司通过理论创新,抓住了发现元坝大型岩性气藏的关键。

元坝气田地处四川盆地北部深凹陷,无明显正向构造。在7000米超深层、高温、高压条件下,四周高、中间低的构造背景下,是否具备形成岩性气藏的条件?岩性圈闭是否发育?有无储层?成藏后油气能否保存下来?这些地质理论问题一直制约着这一地区勘探。

深层油气成藏研究及理论认识是元坝地区油气勘探亟需解决的问题,南方公司2003年开始持续攻关研究,以国家专项、中石化“十条龙”等科研项目为带动,在项目总负责人郭旭升、郭彤楼带领下,在原有地质认识的基础上,通过利用地层露头、物探资料进行扎实的基础研究,累计完成近万件次分析测试工作,取得积极认识,明确了超深层大中型气田成藏主控因素,建立了海相深层超深层碳酸盐岩储层成岩发育序列与孔隙演化模式,形成了“多元供烃、岩性控藏”的理论认识,解决了成藏理论问题,科学指导了元坝气田的勘探发现。同时,也为后续的川东南兴隆场气田的发现、川西海相深层突破提供了理论支撑。

丰富的烃源岩是形成大型气田的必要物质基础。元坝地区经历了多旋回改造超深层勘探层系,烃源岩处于过成熟阶段,是否存在充足的气源是形成大型、特大型气田的关键。

气藏多元供烃理论认识,突破了已有理论框架,不仅证明元坝区超深层碳酸盐岩具有丰富的烃源和巨大勘探潜力,而且对其他烃源岩过成熟地区的油气勘探具有重要指导意义。

总体构造不发育,能不能找到大气田,关键看能不能认识到有利的圈闭目标,揭开元坝气田神秘面纱。元坝地区构造上位于四川盆地川北坳陷与川中低缓构造带接合部,海相礁滩勘探目的层系构造平缓,断层不发育,分析认为可能存在岩性油气藏。

时任川东北室主任黄仁春带领科室研究人员,从野外露头、老井及区域二维地震资料入手,建立了区域沉积地层格架,明确了长兴期陆棚西侧从康滇古陆至冲积平原、局限台地、开阔台地、台地边缘礁滩、台地边缘斜坡及陆棚相沉积格局,元坝地区处于台地边缘礁滩相发育有利区。

通过建立了长兴期沉积演化模式,明确了礁滩储层发育规律,深化了礁滩储层发育主控因素认识,建立了岩性气藏成藏演化模式。该项成果—《川东北地区大中型气田勘探目标及关键技术》,荣获2010年中国石化科技进步一等奖和2010年国家能源科学技术进步一等奖。

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