南海：再次縱深又獲突破—中國海油30年持續(xù)攻關“智服”深海超高溫高壓油氣藏

□ 文/特約記者 張光明 羅鳴 本刊記者 莫北

南海：再次縱深又獲突破—中國海油30年持續(xù)攻關“智服”深海超高溫高壓油氣藏

□ 文/特約記者 張光明 羅鳴 本刊記者 莫北

5月繼國土資源部中國地質調查局從我國南海神狐海域水深1266米海底以下203-277米的可燃冰礦藏開采出天然氣，取得天然氣水合物試開采的歷史性突破之后，南海鶯瓊盆地也傳來大好消息，中國海油湛江分公司在南海鶯瓊盆地4000米處成功鉆探一口超高溫高壓井，并獲良好油氣顯示。

這口探井的突破，再次表明我國天然氣勘探開發(fā)到深海深地“找氣”技術取得重大突破，更加增強了中國海油加大南海西部深層超高溫高壓天然氣勘探的信心。

湛江分公司總工程師李中說：“該井的成功鉆探，驗證了公司近年強化攻關形成的超高溫高壓地層鉆完井等系列技術的有效性，對進一步勘探開發(fā)南海西部深層油氣、推進萬億大氣區(qū)體系建設具有重要意義?！?/p>

“智服”超高溫高壓“猛虎”

規(guī)模、高效動用南海油氣資源，是幾代海油人的夢想。

上世紀80年代，國務院原副總理、石油工業(yè)部部長康世恩曾寫下詩句贈南海西部油田：“傳說哪吒能鬧海，吾輩如今翻海底，科學技術顯神威，烏龍白龍來朝拜”，并要求“尋找萬億大氣區(qū)”。

從1984年至2004年，中外雙方在南海鉆了20口探井，努力尋找石油和天然氣這兩條“烏龍白龍”，但卻遲遲未獲商業(yè)發(fā)現。原因何在？

據介紹，南海地處三大板塊交匯處，地質構造極其復雜，是世界公認的三大海上高溫高壓區(qū)域之一。

高溫高壓領域究竟能否成藏？國外早有經典實驗結論，甲烷氣在蒸餾水中的溶解度隨溫壓升高而增大，墨西哥灣就因儲層溫度超138℃且壓力系數大于1.5，天然氣處于水溶氣狀態(tài)不能游離成藏。而鶯瓊盆地地層溫度普遍超過200℃，壓力系數超2.0，不少國內外專家據此認為不能成藏。

湛江分公司科研人員不迷信。2004年，他們開始從頭研究。

通過在本地區(qū)反復實驗論證，科研人員發(fā)現在壓力系數超2.0、溫度從80℃增加到180℃的條件下，高含甲烷的天然氣和二氧化碳在地層水中的溶解度變化不大。根據這個實驗結果，他們堅信鶯瓊盆地可以游離成藏。

解決了成藏問題，在儲層方面，科研人員又遇上與業(yè)界經典沉積模式相左的認識，靠近物源的內陸架濱岸區(qū)和陸坡下是儲層發(fā)育有利區(qū)，而鶯瓊盆地處于兩者的外淺海環(huán)境。難道此處不發(fā)育大型儲集體？科研人員還是不迷信。他們聚精會神精細研究，又有了新發(fā)現—鶯瓊盆地發(fā)育撓曲或沉積坡折，坡下易發(fā)育重力流儲集體。對此，科研人員創(chuàng)新高溫高壓天然氣成藏理論，應用地震沉積學技術，果然刻畫出了大型儲集體，并優(yōu)選出儲層，部署井位。

但是，如何鉆好超高溫高壓油氣井？又一道難題橫在了前面。

上世紀80年代開始，中國海油與6 家具備豐富高溫高壓經驗的國際石油公司合作，在該區(qū)域鉆井15口，由于地質條件復雜，溫壓環(huán)境嚴酷，導致鉆井事故頻發(fā)，外方相繼退出。一時間，南海高溫高壓鉆井幾乎成了不可企及的技術禁區(qū)。

“沒有老外，我們自己干，誓要拿下南海大氣田”。至上世紀90年代，在充分總結外方經驗教訓的基礎上，中國海油開始了自主勘探。但受限于技術，當時鉆探一口高溫高壓井需要200天的漫長作戰(zhàn)，到2010年只作業(yè)了9口井。

“十二五”開始，湛江分公司以國家863、重大專項為依托，不斷總結鉆完井經驗并結合科研技術攻關，積淀出一套適用南海高溫高壓特點的鉆完井技術體系。比如，首次揭示了南海異常高壓的形成機理及高溫對壓力窗口的影響規(guī)律，創(chuàng)立了多源多機制壓力預測方法。

與此同時，國外對超高溫高壓鉆井進行過很多技術努力。比如鉆井、井控方面，通過應用壓力控制鉆井提高井控能力；井下工具方面，開發(fā)更耐用的密封技術，提高隨鉆工具的耐溫能力；鉆井液方面，研究抗高溫鉆井液材料，使用油基鉆井液提高耐溫能力；井身結構方面，優(yōu)選水力擴眼工具，增加套管層次，隔離窄壓力窗口地層等。

“盡管如此，國外在超高溫高壓勘探開發(fā)中，依然事故不斷。2010年世界最大海上鉆井平臺‘深水地平線’在美國墨西哥灣沉沒，就與在該海域進行超高溫高壓作業(yè)有關?！?/p>

“相比墨西哥灣、北海的超高溫高壓，鶯瓊盆地4000米左右的深層地質特征更加復雜?！崩钪姓f，“鶯瓊盆地深層起壓深度淺、壓力上升快、壓力窗口窄、絕對壓力大。比如，近期鉆探的這口井的壓力，壓力系數達2.25，相當于860個大氣壓，是家用高壓鍋壓力的500倍。”

鶯瓊盆地地下溫度值高，地上海域又臺風頻頻。為此，研究人員研發(fā)了安全高效鉆完井技術，他們綜合地層高溫高壓成因，建立了三維地質、多機制地層壓力和巖石力學模型，解決了傳統(tǒng)方法機制和力學屬性單一的缺陷，同時首創(chuàng)多機制地層壓力預測技術，將地層孔隙壓力預測精度提高到95%，遠高于業(yè)界80%的平均水平，降低了鉆井風險，提高了鉆井效率。

在鉆井方面，進一步開展壓力預測研究，提高壓力預測精度；深化窄壓力窗口鉆井工藝研究，形成超高溫高壓井內循環(huán)鉆井液密度的精確預測和控制；為提高鉆速，優(yōu)選鉆頭，采用液力提速工具，創(chuàng)新形成高溫高壓系統(tǒng)提速技術。

鉆井液、水泥漿、測井方面，研究出一套抗高溫高壓的高密度體系鉆井液和防氣竄水泥漿體系；優(yōu)化小井眼電測工具，確保測井作業(yè)順利，取全取準資料。

儲層保護技術方面，開展了基于超細重晶石的泥餅改善技術研究，使用“自適應充填”理論封堵高溫高壓地層誘導縫和寬尺寸分布孔喉，有效降低濾失量，精細保護儲層。

“如今，我們已形成6項安全控制技術、4項優(yōu)質作業(yè)技術、3項高效作業(yè)技術，為超高溫高壓井的安全、優(yōu)質、高效鉆井提供了技術保障?！崩钪姓f。

高效鉆井“喚醒”規(guī)模氣藏

成藏認識突破與鉆井難題的攻克，迎來了鶯瓊盆地勘探的“春天”。

湛江分公司先后發(fā)現東方13-1和東方13-2氣田，2014年先是陵水13-2-2井在瓊東南盆地實現首個高溫超壓突破，緊接著鉆探的崖城某井又鉆遇優(yōu)質氣層，創(chuàng)造了鶯瓊盆地氣層壓力系數2.07、地溫196℃的成藏溫壓最高紀錄。2014年年底，目的層上下都是高壓地層的陵水25-1-1井鉆遇73米優(yōu)質氣層，測試獲高產油氣流，一舉發(fā)現陵水25-1中等以上規(guī)模氣田。

湛江分公司還將以上技術推向現場，在實踐中檢驗并提升技術，近年先后鉆探多口超高溫高壓井。

李中介紹，2015年完鉆的樂東10-1-1，井底溫度超190℃，壓力系數2.23。作業(yè)時，湛江分公司充分運用上述技術，精細化操作，比如嚴格控制起下鉆速度和泥漿比重，關鍵崗位安排經驗豐富的技術人員，專家現場坐鎮(zhèn)，實現該井的安全完鉆，并取獲豐富地質資料。也正是在這口井，自主研發(fā)的抗高溫高壓鉆井液成功應用。

近日完鉆的探井，除了超高溫高壓，還面臨超低滲等多重挑戰(zhàn)，湛江分公司同樣運用自主研發(fā)的鉆井技術進行鉆井。特別是在測井作業(yè)時，該公司運用先進的耐超高溫高壓儀器、小井眼低滲地層取樣器、中途VSP反演預測等技術，在不增加擴眼作業(yè)情況下，在目的井段順利進行多趟測井作業(yè)，作業(yè)時效高達100%，實現了降本，并獲取了豐富的地質資料。湛江分公司由此掌握了復雜條件下的超高溫高壓井測井技術。

這口井完鉆深度4235米，建井周期僅為90天，生產時效98.46%，為同類井歷史最好。

“雖然超高溫高壓領域的科研攻關取得了成績，但亟待更大突破?！崩钪幸仓赋觯澳虾ｚL瓊盆地壓力成因異常復雜，區(qū)域整體規(guī)律研究還有待加強，壓力預測可以更精確。此外，適應高效作業(yè)的非常規(guī)井身結構優(yōu)化設計、復雜地層的堵漏防漏工藝等，還有很大提升空間?！?/p>

為此，依托“十三五”中國海油重大專項“南海高溫高壓鉆完井技術研究”，湛江分公司還將深入開展4個課題的攻關，即鶯瓊盆地高溫高壓鉆井關鍵技術研究；鉆完井液、固井工藝研究與應用；完井和測試關鍵技術研究；鉆完井、測試安全技術研究

從淺水到中深水、再到深水，不能不說，隨著石油勘探技術的進步，深水油氣更成為海上油氣的主要增長點和科技創(chuàng)新的前沿?！耙坏┕タ诉@些核心關鍵問題，南海深層超高溫高壓領域更多的油氣將走向我們！”李中說。