元壩氣田：變不可能為可能

文／袁 鵬

元壩氣田最深井獲得高產(chǎn)的背后，是科技創(chuàng)新引領(lǐng)了超深層海相酸性氣田的高效開發(fā)。

●綠色的元壩，創(chuàng)新的元壩。

完鉆井深8200米，酸壓測(cè)試獲得日無阻流量220萬立方米高產(chǎn)，在穩(wěn)定油壓23.5兆帕下日產(chǎn)天然氣65.5萬立方米，實(shí)現(xiàn)超深井11個(gè)月完鉆、一年獲產(chǎn)的鉆井提速提效目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)一井長(zhǎng)距離穿行雙礁的地質(zhì)鉆探目標(biāo)——這是中國(guó)石化西南石油局元壩氣田最深井元壩102-4H井近日匯報(bào)的成績(jī)單。

在20年前，這是想都不敢想的。如何把不可能變成可能？西南石油局的答案是：致力于科技創(chuàng)新，以國(guó)際領(lǐng)先的超深層小礁體精細(xì)刻畫技術(shù)和超深水平井優(yōu)快鉆井與儲(chǔ)層深度改造技術(shù)，攻克了超深層海相酸性氣田勘探開發(fā)世界級(jí)的難題。

精準(zhǔn)定靶

元壩氣田氣藏主體埋深7000米，75%以上的含氣層單礁體面積小于1平方千米。如果大小、形狀、位置識(shí)別不清，就好比槍手看不到千里之外的射擊目標(biāo)，無從下手。

傳統(tǒng)的地震描述技術(shù)根本無法識(shí)別和刻畫復(fù)雜礁群內(nèi)部的小礁體，開發(fā)元壩氣田必須開展超深層小礁體精細(xì)刻畫技術(shù)攻關(guān)。因此，隨鉆巖性快速識(shí)別、核磁物性分析、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等技術(shù)的攻關(guān)研究迅速開展，最終創(chuàng)新形成了臺(tái)緣生物礁群發(fā)育模式與生物礁儲(chǔ)層構(gòu)型、超深層復(fù)雜生物礁群精細(xì)刻畫與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，在我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)了7000米深、最小0.5平方千米小生物礁體的精確識(shí)別與精細(xì)刻畫。

在西南石油局勘探研究院科研人員的電腦屏幕上，一座連綿不斷的“火焰山”圖像呈現(xiàn)在眼前。科研人員一邊指著屏幕一邊介紹說，這就是通過臺(tái)緣生物礁群發(fā)育模式與生物礁儲(chǔ)層構(gòu)型、超深層復(fù)雜生物礁群精細(xì)刻畫與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)呈現(xiàn)出來的元壩氣田生物礁三維地質(zhì)模型。

“通過建立氣藏三維地質(zhì)模型，就好比給7000米深的地層做了一次CT，清晰展現(xiàn)了礁體的形狀、大小、邊界以及縱橫向分布情況。通過橙、黃、綠、藍(lán)等不同顏色代表礁體不同的含氣性，橙色代表的是最好的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。”油氣勘探科研人員介紹道。

通過地震解釋、氣藏描述和儲(chǔ)層建模的一體化技術(shù)，西南石油局科研人員精準(zhǔn)識(shí)別出了地層巖性、地層水分布和含氣層的構(gòu)造，精細(xì)刻畫出了21個(gè)礁群、90個(gè)單礁體，其中面積小于0.5平方千米的單礁體有21個(gè)。儲(chǔ)層厚度預(yù)測(cè)符合率由早期的68.2%提高到如今的95.1%，精準(zhǔn)計(jì)算出了7000米深的生物礁體坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)定靶。

精準(zhǔn)中靶

資料顯示，元壩氣田相比其他氣田平均深度要深1000~2000米，地層最高溫度達(dá)160℃，是國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最深的海相氣田。

“在超深鉆井中，越至深處鉆頭就會(huì)遭遇更高的溫度和壓力，遭遇更復(fù)雜的壓力系統(tǒng)和氣水關(guān)系。當(dāng)井深超過7000米時(shí)，一個(gè)手指甲大小的面積就會(huì)頂著700公斤的壓力。每繼續(xù)鉆進(jìn)一米甚至半米，都面臨著巨大的風(fēng)險(xiǎn)挑戰(zhàn)。”西南石油局有關(guān)專家介紹說。

為實(shí)現(xiàn)科學(xué)、安全、經(jīng)濟(jì)、高效鉆井，西南石油局開展了堅(jiān)苦卓絕的科研攻關(guān)，創(chuàng)新形成了復(fù)雜生物礁群超深水平井軌跡控制與優(yōu)快鉆井技術(shù)，攻克了超深層鉆井提速關(guān)鍵技術(shù)，突破了超深水平井蛇形變軌技術(shù)瓶頸，挑戰(zhàn)了一項(xiàng)項(xiàng)不可能，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)中靶。

元壩氣田礁體平均儲(chǔ)層厚度56米，最優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層僅有30米，遠(yuǎn)低于普光氣田礁體200多米的厚度。因此，在鉆進(jìn)過程中，地質(zhì)與工程相結(jié)合，通過地質(zhì)建?！獢?shù)值模擬一體化技術(shù)和元素錄井、核磁共振分析技術(shù)，時(shí)時(shí)跟蹤鉆遇油氣顯示、巖性變化，及時(shí)調(diào)整鉆頭鉆進(jìn)軌跡。特別在水平段鉆進(jìn)時(shí)，要進(jìn)行4~6次上下的調(diào)整，鉆頭蛇形鉆進(jìn)，將多個(gè)礁體像串土豆一樣串起來，實(shí)現(xiàn)一井長(zhǎng)距離穿行多個(gè)礁體，有效提高了動(dòng)用儲(chǔ)量。

開發(fā)10年來，元壩氣田平均鉆井周期從早期的500多天減少到現(xiàn)在的300天左右，機(jī)械鉆速較常規(guī)鉆井提高30%以上，有效儲(chǔ)層鉆遇率提高37.8%，單井平均無阻流量提高4.7倍，實(shí)現(xiàn)了鉆井提速、提效的目標(biāo)。元壩102-4H水平段長(zhǎng)1105米，超過雅康高速“川藏第一橋”主橋的長(zhǎng)度；完鉆井深8200米，接近珠穆朗瑪峰的高度，再次刷新了元壩氣田最深井的紀(jì)錄。

少井高產(chǎn)

元壩氣田氣藏高含硫，具有高腐蝕性，給保證投產(chǎn)作業(yè)和長(zhǎng)期安全生產(chǎn)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

在管柱力學(xué)分析和防腐材質(zhì)腐蝕實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，西南石油局形成了高含硫超深水平井完井投產(chǎn)技術(shù)體系——通過采用井下安全閥、永久式封隔器及配套油管的完井酸化投產(chǎn)一體化管柱，簡(jiǎn)化工序、優(yōu)化工藝，實(shí)現(xiàn)了緊急情況下的安全自動(dòng)關(guān)井。

在驗(yàn)證國(guó)產(chǎn)化鎳基合金、鈦合金材質(zhì)的抗腐蝕性能的基礎(chǔ)上，開發(fā)了鈦合金油管、電鍍鎢合金襯管，優(yōu)選了國(guó)產(chǎn)鎳基合金管材和采氣井口裝置，實(shí)現(xiàn)了井下管材、采氣井口裝置國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到85%，降低完井投產(chǎn)成本數(shù)億元。

“氣井產(chǎn)能的高低還取決于地層的導(dǎo)流能力。要提高地層導(dǎo)流能力，就必須對(duì)地層進(jìn)行酸化壓裂，形成網(wǎng)狀裂縫和氣流通道。而元壩氣田氣藏超深、地層壓力高且水平段長(zhǎng)，用常規(guī)的酸化壓裂施工技術(shù)是無法達(dá)到效果的?！蔽髂鲜途止こ碳夹g(shù)研究院科研人員說。

為此，他們創(chuàng)新了超深長(zhǎng)水平段均勻酸化改造工藝技術(shù)，研發(fā)了“溫控＋酸控”可降解暫堵劑，創(chuàng)新形成了以多級(jí)暫堵、交替注入為主要內(nèi)容的長(zhǎng)井段均勻酸化改造工藝，有效地改善了地層吸酸面積，實(shí)現(xiàn)了充分酸壓改造，改造體積較常規(guī)工藝提升1.9倍以上，平均單井天然氣絕對(duì)日無阻流量超過250萬立方米，單井增產(chǎn)達(dá)3.2倍。

在元壩102-4H井酸化壓裂改造中，采用“滑套分流+多級(jí)暫堵+膠凝酸酸化+適中規(guī)模及排量”升級(jí)技術(shù)，對(duì)長(zhǎng)興組水平段兩個(gè)礁體儲(chǔ)層段進(jìn)行了分流酸化深度改造，在穩(wěn)定油壓23.5兆帕下天然氣日產(chǎn)量達(dá)到了65.5萬立方米，產(chǎn)能得到了進(jìn)一步提高。該井的成功實(shí)施并獲高產(chǎn)，對(duì)元壩長(zhǎng)興組氣藏持續(xù)保持穩(wěn)產(chǎn)提供了保障，進(jìn)一步驗(yàn)證了氣藏新的潛力區(qū)。

2014年12月投產(chǎn)至今，元壩氣田累計(jì)生產(chǎn)天然氣超過220億立方米。35口生產(chǎn)井平均日產(chǎn)量超過40萬立方米，其中有12口井已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)天然氣超過10億立方米。目前，元壩氣田已成為我國(guó)名副其實(shí)的少井高產(chǎn)、綠色安全高效開發(fā)的標(biāo)桿。