勘探需要畫對圈兒—訪“元壩超深層生物礁大氣田高效勘探及關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目第一完成人、中國石化勘探分公司總經(jīng)理郭旭升

○ 文／本刊記者 侯瑞寧

勘探需要畫對圈兒—訪“元壩超深層生物礁大氣田高效勘探及關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目第一完成人、中國石化勘探分公司總經(jīng)理郭旭升

○ 文／本刊記者 侯瑞寧

元壩氣田的成功發(fā)現(xiàn)，使我國進(jìn)入了超深層氣田勘探技術(shù)領(lǐng)先行列。

元壩有喜訊。1月9日，“元壩超深層生物礁大氣田高效勘探及關(guān)鍵技術(shù)”獲得2014年國家科技進(jìn)步一等獎。

作為我國目前規(guī)模最大、埋藏深度最深的大型生物礁氣田，元壩氣田的成功發(fā)現(xiàn)意味著我國成功攻克了7000米深的氣藏勘探難題，將帶動我國超深層領(lǐng)域油氣勘探發(fā)展，使我國站在了同類氣田勘探技術(shù)領(lǐng)先行列。

那么，元壩氣田的成功勘探積累了哪些先進(jìn)的理論與技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，為未來超深層油氣藏勘探發(fā)現(xiàn)帶來怎么樣的啟示；近年來，從普光氣田到元壩氣田再到涪陵頁巖氣田，中石化勘探分公司何以頻頻帶來驚喜……針對一系列問題，“元壩超深層生物礁大氣田高效勘探及關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目第一完成人、中國石化勘探分公司總經(jīng)理郭旭升接受了中國石油石化雜志社記者的采訪。

未來有了更多可能

中國石油石化：郭總，首先祝賀“元壩超深層生物礁大氣田高效勘探及關(guān)鍵技術(shù)”獲得2014年國家科技進(jìn)步一等獎。在您看來，元壩氣田的勘探理論與關(guān)鍵技術(shù)將對我國同類氣田勘探發(fā)現(xiàn)帶來哪些影響？

郭旭升：元壩大氣田的發(fā)現(xiàn)，填補(bǔ)了我國超深層生物礁勘探領(lǐng)域這項(xiàng)空白，拓展了油氣勘探范圍和領(lǐng)域，將推動我國未來超深層領(lǐng)域油氣勘探和石油工程技術(shù)的發(fā)展。我國四川、塔里木、鄂爾多斯三大盆地超深層面積多達(dá)80余萬平方千米，資源潛力大，同時(shí)塔里木、鄂爾多斯古生界、南海大陸架及四川盆地長興組以外的其他層系也具有生物礁勘探的良好前景。

元壩氣田取得的超深層大型生物礁沉積、儲層及成藏富集機(jī)理認(rèn)識和復(fù)雜山地超深層生物礁儲層地震勘探技術(shù)對國內(nèi)類似的超深層生物礁灘氣藏的勘探發(fā)現(xiàn)提供了可借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)；元壩所形成的高酸性、高溫、高壓氣田超深井鉆井、完井、測試及全過程硫化氫檢測與防護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)，對加快四川、塔里木、鄂爾多斯、渤海等地區(qū)超深層高酸性復(fù)雜氣田的勘探開發(fā)提供了可借鑒的成熟技術(shù)。

中國石油石化：元壩氣田拉開了我國超深層油氣田勘探開發(fā)的序幕。您認(rèn)為，這是否意味著“超深層”是未來勘探的趨勢與方向？

郭旭升：世界各大主力油氣田經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的開發(fā)，中淺層的油氣發(fā)現(xiàn)已經(jīng)呈下降趨勢。我國的形勢也不容樂觀，隨著中淺層油氣領(lǐng)域勘探理論認(rèn)識的逐漸成熟和勘探技術(shù)日趨完善，6000米以淺領(lǐng)域勘探程度總體較高，中淺層勘探儲量的增長越來越緩慢。而日益增加的能源需求，對進(jìn)口油氣的依賴程度越來越高，嚴(yán)重制約了國家的發(fā)展和能源安全，因此加大對超深層油氣的勘探開發(fā)已經(jīng)成為大勢所趨。但該領(lǐng)域受制于油氣成藏富集機(jī)理認(rèn)識及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，前期國內(nèi)一直未取得重大突破，國外也鮮有發(fā)現(xiàn)。

元壩大氣田的發(fā)現(xiàn)，證實(shí)了超深層天然氣領(lǐng)域的巨大勘探潛力，也表明向大于6000米的超深層和非常規(guī)兩大領(lǐng)域展開勘探已勢在必行。

●供圖/王孝祥

“超深層”的煩惱與創(chuàng)新

中國石油石化：起初，元壩氣田“超深層”這一最大的特點(diǎn)給勘探發(fā)現(xiàn)帶來了哪些困難與挑戰(zhàn)？

郭旭升：我們所說的“超深層”是指大于6000米以深的儲層。元壩地區(qū)主要目的層埋藏超深的特點(diǎn)，給勘探發(fā)現(xiàn)帶來諸多世界級難題與挑戰(zhàn)。

一是埋藏7000米左右，前期認(rèn)為儲層致密、物性差，缺乏形成大氣田的優(yōu)質(zhì)儲層；二是超深層時(shí)代老、構(gòu)造演化及成藏過程復(fù)雜，能否形成大氣田的成藏富集機(jī)理不清；三是地處復(fù)雜山地、埋藏超深，地震信號弱、信噪比與分辨率低，不利于勘探目標(biāo)的識別；四是元壩超深層具有高溫、高壓、高含硫和壓力系統(tǒng)復(fù)雜等特點(diǎn)，造成工程事故多、周期長、效率低、成本高，如鄰區(qū)的河壩1井井深6130米，鉆井周期長達(dá)1213天，測試技術(shù)難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)大。

在這樣復(fù)雜地區(qū)進(jìn)行勘探工作當(dāng)時(shí)國內(nèi)外沒有成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。2006年以來，中國石化以元壩超深層為切入點(diǎn)，組建了一支600余人的科研團(tuán)隊(duì)，依托16項(xiàng)國家和省部級科研課題，攻克四大難題，實(shí)現(xiàn)四大創(chuàng)新，高效探明了元壩生物礁大氣田。

中國石油石化：您所說的“四大創(chuàng)新”具體有哪些？

郭旭升：首先是攻克了超深層是否發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲層的難題，發(fā)現(xiàn)元壩大型生物礁帶，創(chuàng)新形成超深層優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育機(jī)理新認(rèn)識。前人認(rèn)為埋深超過5500米的超深層儲層致密，物性差?？蒲腥藛T通過深入研究元壩地區(qū)的石油地質(zhì)條件，發(fā)現(xiàn)該區(qū)具備形成優(yōu)質(zhì)儲層的沉積背景；通過開展超深層動態(tài)沉積演化過程和區(qū)域沉積格架恢復(fù)，建立“早灘晚礁、多期疊置、成排成帶”的大型生物礁發(fā)育模式，突破前人認(rèn)為元壩地區(qū)處于深水沉積的觀點(diǎn)；通過高精度地震勘探，發(fā)現(xiàn)三排大型生物礁帶；通過成巖演化和烴類相態(tài)轉(zhuǎn)化過程分析，揭示了生物礁儲層“早期暴露溶蝕、淺埋白云巖化形成基質(zhì)孔隙，液態(tài)烴深埋裂解超壓造縫”的機(jī)理，提出“孔縫耦合”控制超深層優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的新認(rèn)識。

其次是攻克超深層能否形成大氣田的難題，提出超深層油氣成藏富集機(jī)理新認(rèn)識。一般認(rèn)為，超深層時(shí)代老、地質(zhì)過程復(fù)雜，油氣富集難度大?？萍既藛T通過烴源對比研究，提出元壩臺緣生物礁帶緊鄰生烴中心，解決了元壩超深層氣田的氣源問題；通過深入分析第一手勘探資料，提出微斷層、微裂縫及層間縫是油氣運(yùn)移的主要通道的新認(rèn)識，創(chuàng)新建立“三微輸導(dǎo)、近源富集、持續(xù)保存”的超深層油氣成藏模式。

再次是攻克復(fù)雜山地超深層地震信號弱、信噪比與分辨率低，目標(biāo)識別難度大的難題，創(chuàng)新形成復(fù)雜山地超深層地震勘探技術(shù)系列。針對超深層地震信號弱、信噪比低和分辨率低的難題，我們通過開展面向生物礁儲層的地震采集、處理一體化攻關(guān)。地震資料采集方面，建立超深層生物礁儲層地質(zhì)模型，設(shè)計(jì)大排列、高覆蓋、寬方位三維地震觀測系統(tǒng)，確立“單深井、大藥量”激發(fā)方案，改進(jìn)檢波器串并聯(lián)接收方式，超深目的層地震反射能量提高了70%；地震資料處理方面，建立復(fù)雜山地高保真三維地震數(shù)據(jù)處理流程，成功解決了信噪比低、分辨率低、信號弱的超深層地震勘探難題；儲層預(yù)測方面，突破傳統(tǒng)的一元孔隙-速度模型，創(chuàng)新形成“基于非均質(zhì)孔縫雙元結(jié)構(gòu)模型”的孔構(gòu)參數(shù)反演技術(shù)，超深層儲層預(yù)測厚度與實(shí)鉆誤差小于7%，探井鉆遇儲層成功率100%。

最后是攻克超深復(fù)雜井鉆探工程事故多、周期長、成本高、效率低的難題，創(chuàng)新形成復(fù)雜超深井完井和測試技術(shù)。元壩氣田的探井具有超深層、超高產(chǎn)、超高溫、超高壓和高含硫的特點(diǎn)，通過攻關(guān)，創(chuàng)新形成特種井身結(jié)構(gòu)、非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)及氣體鉆、復(fù)合鉆等鉆井新技術(shù)和新工藝，以及“四高一超”氣田壓力控制測試及儲層酸壓改造技術(shù)體系。通過技術(shù)創(chuàng)新，元壩氣田第四輪探井比第一輪井鉆井周期縮短了160多天，杜絕了井噴失控和硫化氫泄漏等重特大安全環(huán)保事故，測井成功率100%，儲層酸壓改造成功率100%，并創(chuàng)造了多項(xiàng)測試作業(yè)世界紀(jì)錄。

個(gè)性源于更細(xì)致的研究

中國石油石化：您剛才提到，元壩的勘探發(fā)現(xiàn)在國內(nèi)外沒有成功經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。不過通過對比發(fā)現(xiàn)，普光氣田和元壩是有一定相似性的。前者有沒有給元壩勘探思路帶來一些啟示？

郭旭升：元壩氣田與普光氣田的確有一定相似性。比如同處于四川盆地，分屬川中低緩構(gòu)造帶與川東斷褶帶；同為海相碳酸鹽巖大氣田；均為含硫化氫、二氧化碳的酸性氣田。

不過，與相似性相比，元壩氣田與普光氣田的差異性更大：一是元壩海相氣藏埋深普遍比普光海相氣藏深1500米左右；二是元壩氣田儲層以二疊系長興組生物礁為主，普光氣田儲層以三疊系飛仙關(guān)組灘相儲層為主；三是元壩氣藏位于構(gòu)造低部位，隱蔽性更強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)難度更大，為巖性氣藏，普光氣田為構(gòu)造－巖性氣藏。元壩氣田為多壓力系統(tǒng)，共有7套壓力系統(tǒng)，在上部陸相地層最大壓力系數(shù)達(dá)2.36，高壓地層壓力系數(shù)一般在1.8～2.0，因此，鉆井、測試工程工藝技術(shù)較普光要求更高。

所以，簡單套用普光氣田形成的勘探理論與技術(shù)到元壩勘探工作中并不能完全適應(yīng)。

中國石油石化：那就是說，元壩的勘探在普光氣田的基礎(chǔ)上是有繼承，更有創(chuàng)新的？

郭旭升：的確，我們在元壩以超深層、生物礁為主要對象，進(jìn)一步開展了勘探理論創(chuàng)新與關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

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在地質(zhì)勘探理論方面。一是發(fā)展完善了碳酸鹽巖鑲邊臺地邊緣沉積理論認(rèn)識。通過四川盆地不同帶臺緣幾何形態(tài)特征、內(nèi)部沉積結(jié)構(gòu)及臺緣的遷移結(jié)構(gòu)等臺緣沉積結(jié)構(gòu)類型的研究，結(jié)合古地理、古地貌恢復(fù)，建立了四川盆地兩種大型鑲邊臺地邊緣沉積模式，即元壩型“寬緩遷移型”臺緣模式和普光型“陡窄加積型”臺緣模式，總結(jié)了兩種沉積模式控制下儲層發(fā)育分布規(guī)律，為元壩大型生物礁帶的發(fā)現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)。二是創(chuàng)新了超深層生物礁優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育機(jī)理認(rèn)識。元壩與普光儲層孔隙發(fā)育主要受早期暴露大氣淡水淋濾溶蝕及云化作用控制，但元壩地區(qū)構(gòu)造變形弱，相對普光地區(qū)控制優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的晚期構(gòu)造破裂作用、深埋溶蝕及TSR作用在元壩地區(qū)明顯弱化。通過成巖演化和烴類相態(tài)轉(zhuǎn)化過程分析，提出元壩生物礁儲層“早期暴露溶蝕、淺埋白云巖化形成基質(zhì)孔隙，液態(tài)烴深埋裂解超壓造縫”的機(jī)理和“孔縫耦合”控制超深層優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的新認(rèn)識。三是深化了超深層大型生物礁氣藏成藏機(jī)理研究及認(rèn)識，提出了吳家坪組-大隆組深水陸棚相烴源巖是川北地區(qū)主力氣源巖的新認(rèn)識；元壩氣田位于超深層負(fù)向構(gòu)造弱變形區(qū)，不發(fā)育類似普光氣田的斷層－儲集體復(fù)合優(yōu)質(zhì)輸導(dǎo)體, 研究發(fā)現(xiàn)元壩吳家坪組-長興組發(fā)育大量瀝青充填的微小斷層、微裂縫及層間縫，構(gòu)成“三微”輸導(dǎo)體系，通過油氣藏解剖與數(shù)值模擬建立了超深弱變形區(qū)“三微輸導(dǎo)、近源富集、持續(xù)保存”的成藏新模式，指導(dǎo)了元壩大氣田的勘探。

在地震勘探技術(shù)方面。一是攻關(guān)形成了適于復(fù)雜山地超深生物礁儲層的采集處理技術(shù)，大幅提高超深層地震有效反射能量和分辨率。二是研發(fā)“基于非均質(zhì)孔縫雙元結(jié)構(gòu)模型的孔構(gòu)參數(shù)反演技術(shù)”突破傳統(tǒng)的一元孔隙度—速度Wyllie模型，在低孔高滲帶預(yù)測上取得了突破性進(jìn)展，使超深有效儲層預(yù)測精度大幅度提高；三是研發(fā)“基于射線束聚焦和振幅與頻率衰減補(bǔ)償”和“廣義疊前彈性阻抗和彈性參數(shù)反演”技術(shù)方法組合，形成了超深層生物礁儲層高精度氣水識別技術(shù)，準(zhǔn)確預(yù)測了高產(chǎn)富集帶的分布，探井成功率達(dá)92%。

在鉆井及測試技術(shù)方面。一是針對超深層多壓力系統(tǒng)造成的噴、漏、垮塌等復(fù)雜問題，突破傳統(tǒng)做法，首創(chuàng)特種井身結(jié)構(gòu)、研發(fā)非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)，形成與之配套技術(shù)，提高了鉆探能力。二是集成創(chuàng)新超深井鉆井技術(shù)，延長了大尺寸井眼氣體鉆井深度，提高了套管強(qiáng)度和鉆探能力，在高溫、高壓條件下順利完成了垂深7000米左右、1000～1500米大位移斜井和水平井施工，實(shí)現(xiàn)了超深井優(yōu)快鉆井。三是創(chuàng)新形成“四高一超”氣田壓力控制測試及儲層酸壓改造技術(shù)體系，創(chuàng)新開發(fā)高含硫超深層探井試氣地面安全控制技術(shù)，為氣田的高效勘探開發(fā)提供了技術(shù)支撐。

降本關(guān)鍵是不能畫錯(cuò)圈

中國石油石化：“超深層”油氣田勘探必然帶來成本的增加。為降低這一成本，勘探分公司采取了哪些舉措？

郭旭升：要把成本降下來，我認(rèn)為“準(zhǔn)確部署”是核心。在勘探部署上，主要是畫圈兒，這是科技成果的一個(gè)結(jié)晶。你把畫圈兒的地方畫錯(cuò)了，鉆井打下去可能是空的，這就是最大的浪費(fèi)。所以我們的目標(biāo)是通過理論與技術(shù)的進(jìn)步，把那個(gè)圈兒畫好。

具體來講，為了降低成本，促進(jìn)“超深層”油氣田的高效勘探，我們主要加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的工作。

在研究上，加強(qiáng)鉆探目標(biāo)精細(xì)描述，落實(shí)油氣高產(chǎn)富集帶，提高鉆探成功率，降低勘探風(fēng)險(xiǎn)。2013年3月申報(bào)成果鑒定時(shí)，元壩氣田完成試氣26口探井，24口獲工業(yè)氣流，鉆探成功率達(dá)92.3%。

在部署上，加強(qiáng)跟蹤評價(jià)，做到完鉆一輪、評價(jià)一輪，建立勘探開發(fā)一體化新模式，共同研究、統(tǒng)一部署、分工實(shí)施、成果共享，科學(xué)優(yōu)化部署，40口探井優(yōu)化為30口，節(jié)約勘探投資約12億元。

在工程上，不斷發(fā)展優(yōu)化工程工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜條件下超深井“安全、優(yōu)質(zhì)、快速”的目標(biāo)，提速后的第一輪海相井10口井平均鉆井周期412天，同提速前的14口井相比，工期縮短100天；第二輪5口海相井平均鉆井周期408天，比第一輪又縮短4天。在管理上，一是抓好項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工作，從源頭上降低投資成本。甲方堅(jiān)持項(xiàng)目設(shè)計(jì)審查制度，召集部署工程、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、造價(jià)、項(xiàng)目管理等部門集體對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審查，重點(diǎn)項(xiàng)目報(bào)請總部審定。

強(qiáng)化項(xiàng)目管理，按照合同組織項(xiàng)目實(shí)施，確保項(xiàng)目投資成本全過程受控。始終堅(jiān)持投資審批、造價(jià)審核、資金撥付等管理環(huán)節(jié)聯(lián)動；探井按單井實(shí)行項(xiàng)目管理，投資計(jì)劃落實(shí)到單項(xiàng)工程；投資管理貫穿項(xiàng)目的全過程，從項(xiàng)目立項(xiàng)、方案討論、實(shí)施管理到項(xiàng)目結(jié)算，跟蹤項(xiàng)目投資動態(tài)。

強(qiáng)化現(xiàn)場管理，確保項(xiàng)目高效實(shí)施。甲方、乙方充實(shí)現(xiàn)場技術(shù)管理力量，優(yōu)化工程施工工藝，努力減少復(fù)雜情況發(fā)生，堅(jiān)決杜絕重大工程事故，確保打成井、打好井，保證預(yù)期勘探目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

團(tuán)結(jié)一切可以團(tuán)結(jié)的力量

中國石油石化：勘探分公司這些年先后發(fā)現(xiàn)了普光氣田、元壩氣田、涪陵頁巖氣田。之所以取得如此成績，與科技創(chuàng)新能力密不可分。分公司是如何打造這種科技創(chuàng)新能力的？為了保證其可持續(xù)性，又是如何做的？

郭旭升：按照“貼近生產(chǎn)、突出重點(diǎn)、突出創(chuàng)新、注重基礎(chǔ)”的原則，我們團(tuán)結(jié)一切可以團(tuán)結(jié)的力量進(jìn)行科研隊(duì)伍的建設(shè)，借助高校、兄弟企業(yè)等科研力量進(jìn)行共同研發(fā)。具體來說，即建立了以我為主、三個(gè)層次的開放式科研體系，通過內(nèi)引外聯(lián)，加快了科技創(chuàng)新的步伐。配套完善人才激勵(lì)政策，全力保障科技研發(fā)投入。

年初根據(jù)勘探部署、科研生產(chǎn)的需要，經(jīng)勘探分公司科委會討論、醞釀，設(shè)立三種類型的科研項(xiàng)目。

一是勘探生產(chǎn)型項(xiàng)目。主要針對當(dāng)前分公司“戰(zhàn)略展開、戰(zhàn)略突破”領(lǐng)域，在勘探生產(chǎn)中面臨的難點(diǎn)及困境，以及急需解決的突出問題，與協(xié)作單位進(jìn)行深入細(xì)致地探討，明確研究方向，提出具體的研究思路和研究重點(diǎn)，使研究成果最終能夠滿足勘探部署的需要，服務(wù)好生產(chǎn)。

二是理論創(chuàng)新型科研項(xiàng)目。通過這類項(xiàng)目的設(shè)立，深入研究重點(diǎn)領(lǐng)域成烴、成藏主控因素，優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育機(jī)理，以及油氣運(yùn)聚、富集機(jī)理等方面的認(rèn)識，創(chuàng)新形成不同領(lǐng)域、不同勘探類型的基礎(chǔ)地質(zhì)理論，指導(dǎo)重點(diǎn)領(lǐng)域的勘探突破和大型氣田的發(fā)現(xiàn)。

三是方法技術(shù)攻關(guān)型項(xiàng)目。針對我國南方海相復(fù)雜山地、超深、目標(biāo)隱蔽性強(qiáng)、儲層和高產(chǎn)富集帶預(yù)測難，以及工程施工難度大等特點(diǎn)，相應(yīng)設(shè)立項(xiàng)目進(jìn)行攻關(guān)。

責(zé)任編輯：侯瑞寧

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