蘇北頁(yè)巖油春天來了
——江蘇油田頁(yè)巖油勘探開發(fā)跑出加速度

文/圖 潘月斌 本刊資深主筆 高凡婷

“在頁(yè)巖油勘探開發(fā)領(lǐng)域，江蘇油田是跟跑者，但我們要跑出加速度，以起步即沖刺的使命感，奮起直追，爭(zhēng)取用一兩年時(shí)間實(shí)現(xiàn)勘探突破。”江蘇石油勘探局執(zhí)行董事、黨委書記，油田分公司代表方志雄一年前的這段話擲地有聲。

如今，蘇北盆地高郵凹陷三口頁(yè)巖油探井花頁(yè)1HF、花2側(cè)HF、花頁(yè)3HF井先后獲得突破。江蘇油田已華麗轉(zhuǎn)身為頁(yè)巖油勘探賽道上的競(jìng)跑者。

背水一戰(zhàn)，轉(zhuǎn)向頁(yè)巖油開采

作為我國(guó)東部老油田，江蘇油田在素有“地質(zhì)家考場(chǎng)”之稱的蘇北盆地已深耕了47個(gè)春秋，為國(guó)家累計(jì)生產(chǎn)原油5000多萬(wàn)噸。

近年來，油田常規(guī)油氣勘探“越找越小，越找越貧，路子越走越窄”的問題日益凸顯?！叭硕嘤蜕佟钡睦Ь唱q如一塊大石頭，壓得干部員工喘不過氣來。

盡管通過不斷創(chuàng)新和新技術(shù)廣泛應(yīng)用，油田產(chǎn)量止跌回升，經(jīng)營(yíng)形勢(shì)向好，但是困擾油田高質(zhì)量發(fā)展的資源問題并沒有解決。

“油田還能開發(fā)多少年？”“老區(qū)勘探還有希望嗎？”類似的質(zhì)疑不斷消磨著干部員工對(duì)油田未來發(fā)展的信心。

“無(wú)論是站在保障國(guó)家能源供應(yīng)或是自身發(fā)展的角度，江蘇油田只能背水一戰(zhàn)，挑戰(zhàn)頁(yè)巖油開采，并且實(shí)現(xiàn)低成本開采，才能扭轉(zhuǎn)資源逐漸枯竭的命運(yùn)”，中國(guó)石化江蘇油田勘探管理部副總經(jīng)理錢詩(shī)友表示。

2020年3月，江蘇油田決策層在職代會(huì)上對(duì)廣大干部員工進(jìn)行戰(zhàn)前動(dòng)員，提出由常規(guī)油藏勘探向“油氣并舉、常非并進(jìn)”轉(zhuǎn)變，重點(diǎn)加強(qiáng)非常規(guī)區(qū)帶評(píng)價(jià)和甜點(diǎn)預(yù)測(cè)，勇闖頁(yè)巖油勘探難關(guān)。

“域外優(yōu)質(zhì)區(qū)塊等不來、盼不來，唯一能夠把握的就是頁(yè)巖油，這是打贏增儲(chǔ)上產(chǎn)翻身仗的關(guān)鍵”，方志雄對(duì)頁(yè)巖油勘探提出了明確目標(biāo)，“要加快頁(yè)巖油地質(zhì)工程基礎(chǔ)研究和科學(xué)試驗(yàn)，創(chuàng)新工程工藝，形成江蘇油田特色頁(yè)巖油勘探開發(fā)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變、力爭(zhēng)頁(yè)巖油‘一年見成效、兩年大發(fā)展、三年上規(guī)模、五年成接替’?！?/p>

其實(shí)，早在2011年，江蘇油田就開始了頁(yè)巖油方面的研究。此后的8年時(shí)間，經(jīng)過不斷夯實(shí)資料基礎(chǔ)、加強(qiáng)頁(yè)巖油理論與技術(shù)攻關(guān)，油田對(duì)近千米巖芯精細(xì)描述、上萬(wàn)塊次巖芯樣品實(shí)驗(yàn)室分析，一直持續(xù)推進(jìn)頁(yè)巖油基礎(chǔ)地質(zhì)條件和資源潛力評(píng)價(jià)研究，并初步判斷出蘇北盆地的高郵凹陷、金湖凹陷可能是頁(yè)巖油的“藏身之地”。然而，油田頁(yè)巖油勘探在當(dāng)時(shí)可以說是“一窮三白”，不僅沒有系統(tǒng)取芯井，而且存在地質(zhì)資料空白、理論基礎(chǔ)空白、技術(shù)手段空白等問題，因此始終沒有實(shí)施鉆探。

蘇北盆地頁(yè)巖油潛力到底有多大？將來能否成為江蘇油田的資源接替領(lǐng)域？這成為江蘇油田轉(zhuǎn)戰(zhàn)頁(yè)巖油勘探開發(fā)必須要解決的首要問題。

打虎上山，勘探路柳暗花明

向“油氣并舉、常非并進(jìn)”戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變 ——江蘇油田領(lǐng)導(dǎo)掛帥，成立了頁(yè)巖油領(lǐng)導(dǎo)小組、技術(shù)小組、項(xiàng)目組，加快了向頁(yè)巖油進(jìn)軍的步伐。

“油田領(lǐng)導(dǎo)頂著巨大的壓力鼓勵(lì)我們，搞勘探就是面對(duì)未知和不確定性的探索，不要怕冒險(xiǎn)、怕失敗”，江蘇油田勘探開發(fā)研究院副院長(zhǎng)段宏亮回憶道：“正是油田領(lǐng)導(dǎo)的鼓勵(lì)和信任，讓所有研究人員干勁兒十足?！?/p>

面對(duì)油田頁(yè)巖油勘探開發(fā)現(xiàn)狀，研究人員以繡花女飛針走線的慧心，從觀察歷史鉆井的泥頁(yè)巖巖心入手，對(duì)基礎(chǔ)資料精雕細(xì)刻。同時(shí)，通過地質(zhì)工程“甜點(diǎn)”精細(xì)刻畫和預(yù)測(cè)，優(yōu)選中高成熟區(qū)、有異常高壓且斷裂發(fā)育程度相對(duì)較低的高郵深凹-內(nèi)坡帶花莊南地區(qū)，實(shí)施頁(yè)巖油鉆探。

據(jù)介紹，整個(gè)花莊地區(qū)有132口井，為了找到合適的地層，研究人員從2021年1月就開始了多輪次的老井巖心復(fù)查。在60多天的時(shí)間里，大家對(duì)76口泥頁(yè)巖取心井共1840余米巖心進(jìn)行了細(xì)致觀察描述，共完成地化、儲(chǔ)層、巖礦等各類實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試16000余項(xiàng)次。對(duì)缺少取心資料的關(guān)鍵井，大家就利用巖屑按1-2米1個(gè)樣進(jìn)行加密分析，最終建立起一個(gè)個(gè)完整的單井六性“鐵柱子”，完成了10余項(xiàng)課題，進(jìn)一步明確了頁(yè)巖油藏類型、有利勘探層系和區(qū)帶，查明了蘇北盆地具有11億噸的頁(yè)巖油資源儲(chǔ)量，并依據(jù)對(duì)頁(yè)巖“六性”綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選了阜二段為首選勘探目的層。

緊跟著，“首口探井究竟應(yīng)該打在哪里？”“水平井段如何設(shè)計(jì)？”“壓裂施工時(shí)如何實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工程一體化？”一系列勘采問題又?jǐn)[在了研究人員的面前。

“蘇北盆地頁(yè)巖油地層埋深大多在3500米以上，在該區(qū)進(jìn)行頁(yè)巖油開發(fā)既要考慮頁(yè)巖層含油豐度和水平井段有效長(zhǎng)度，還要顧

6月29日1時(shí)，鉆頭按照預(yù)設(shè)軌跡順利鉆入甜點(diǎn)段。兩個(gè)半小時(shí)后，花頁(yè)1井槽面和振動(dòng)篩持續(xù)見大量原油，至30日9時(shí)10分共返出原油25.6噸。現(xiàn)場(chǎng)人員取綜合錄井儀管線處氣樣點(diǎn)火，火焰呈天藍(lán)色，火焰高度30厘米。

消息傳來，群情振奮。10年的潛心研究終于見到成果了。

花頁(yè)1井H F井的好消息，加速了花2側(cè)HF井的實(shí)施。花2側(cè)HF井是利用原直井老井眼進(jìn)行開窗側(cè)鉆打水平井，因其所處及后期壓裂造縫效果”，江蘇油田勘探開發(fā)研究院非常規(guī)勘探開發(fā)室黨支部書記楊艷這樣描述勘采難度。

地上一塊田，地下一條線。研究人員在進(jìn)行地質(zhì)、地震、工程“甜點(diǎn)”綜合預(yù)測(cè)與識(shí)別的基礎(chǔ)上，結(jié)合地下目標(biāo)進(jìn)行多輪次地面踏勘、篩選和多項(xiàng)條件比對(duì)，率先部署了花頁(yè)1井。

2021年5月28日，花頁(yè)1井（導(dǎo)眼井）開鉆。位置、地層埋深，還是套管直徑等，均符合頁(yè)巖油勘探所需條件，更重要的是當(dāng)年在鉆探過程中，油井明顯有油氣顯示，并試出少量原油。

2021年11月20日，花2側(cè) 井 開 始 加深鉆探導(dǎo)眼井，當(dāng)進(jìn)入目的層后，一度鉆遇良好油氣顯示，氣測(cè)異常升高至100%。

今年2月7日，農(nóng)歷虎年第一個(gè)工作日，江蘇油田第一口頁(yè)巖油探井——花頁(yè)1H F井噴出高產(chǎn)工業(yè)油流，花莊頁(yè)巖油先導(dǎo)示范區(qū)也在漫天飛雪中揭牌。

瑞雪兆豐年。隨著第一口頁(yè)巖油井的放噴，花頁(yè)3HF、坤頁(yè)1HF、花頁(yè)5HF、銅頁(yè)1井等頁(yè)巖油探井陸續(xù)開鉆。

5月24日，花2側(cè)HF井壓裂后用3毫米油嘴放噴求產(chǎn)，在噴出26.6立方米的液量后見油。目前，花2側(cè)H F井日產(chǎn)油超過40噸。30多年的老井終于華麗變身為頁(yè)巖油“新兵”。

多點(diǎn)突破，低成本“效益開發(fā)”

找到甜點(diǎn)層和成功利用相應(yīng)的開發(fā)技術(shù)，是經(jīng)濟(jì)高效打出頁(yè)巖油的關(guān)鍵。

頁(yè)巖油鉆探涉及鉆井軌跡把控、鉆井參數(shù)選擇、個(gè)性化鉆頭優(yōu)選、鉆井液體系優(yōu)化、固井工藝創(chuàng)新等眾多環(huán)節(jié)。任何一個(gè)環(huán)節(jié)沒有做到位，就可能出現(xiàn)問題。在花頁(yè)1H F井鉆探的過程中，雖然收集了很多不同頁(yè)巖層的技術(shù)數(shù)據(jù)，但由于缺乏判斷的經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)，從中很難確定真正的甜點(diǎn)層。

對(duì)此，科技人員通過一系列針對(duì)性的后續(xù)實(shí)驗(yàn)，最終建立了準(zhǔn)確判斷甜點(diǎn)層的模型和方法，徹底解決了水平井穿越斷層后尋找甜點(diǎn)層的難題，為后續(xù)油井降低開采成本，奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

蘇北盆地頁(yè)巖屬于斷塊型混積頁(yè)巖地層，必須有與之相適應(yīng)的鉆井工藝與鉆井參數(shù)。在鉆井液體系上，研究人員研發(fā)出一套強(qiáng)封堵白油基鉆井液體系，確保鉆井過程井壁穩(wěn)定，解決了井壁失穩(wěn)及大摩阻托壓難題。為了解決地層長(zhǎng)水平段鉆井導(dǎo)向穩(wěn)定問題，研究人員采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，成功化解了復(fù)雜的三維鉆井軌跡控制難度大、滑動(dòng)鉆進(jìn)托壓、隨鉆地質(zhì)參數(shù)質(zhì)量不高等問題。

在花頁(yè)1-1H F井的鉆探中，通過多種技術(shù)組合，平均機(jī)械鉆速提高了70%，頁(yè)巖油層鉆遇率達(dá)到了100%，先后創(chuàng)造了江蘇油田大井眼最高日進(jìn)尺等多項(xiàng)新紀(jì)錄、中國(guó)石化6000米頁(yè)巖油井最短鉆井周期紀(jì)錄。

為了讓鉆頭準(zhǔn)確地穿行在甜點(diǎn)層，江蘇油田還建立導(dǎo)向室對(duì)鉆井曲線特征與導(dǎo)眼井進(jìn)行橫向?qū)Ρ龋俳Y(jié)合地層微量元素，準(zhǔn)確判斷水平井段軌跡。為了確保后期大型壓裂施工的順利進(jìn)行，在固井環(huán)節(jié)則采取泡沫水泥漿固井工藝，成功解決了固井漏失、氣竄等技術(shù)難題，提高了固井質(zhì)量。

油田第二口頁(yè)巖油井花2側(cè)H F井采用這一工藝后，固井質(zhì)量達(dá)到優(yōu)質(zhì)，20段1077米壓裂施工中未出現(xiàn)“環(huán)空帶壓”的質(zhì)量問題。

“頁(yè)巖油勘探開發(fā)的成本構(gòu)成主要包括鉆井和壓裂兩大部分。壓裂施工，一般來說，把頁(yè)巖壓的越碎，范圍越大，頁(yè)巖油的產(chǎn)量就越高，而頁(yè)巖油水平井段每壓裂100米長(zhǎng)度的頁(yè)巖，費(fèi)用超過100萬(wàn)元”，中國(guó)石化集團(tuán)公司高級(jí)專家王掌洪說：“技術(shù)問題解決了，如何降低成本又成為頁(yè)巖油勘探開發(fā)的另一個(gè)難點(diǎn)?！?/p>

為了降低成本，油田專家圍繞鉆井提速進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)：將井身結(jié)構(gòu)由“三開制”瘦身為“導(dǎo)管+二開制”，減少大井眼進(jìn)尺，提高機(jī)械鉆速；鉆井過程中優(yōu)選個(gè)性化鉆頭和大扭矩螺桿，配備高壓泵，采用“大排量、高泵壓、高轉(zhuǎn)速”高壓噴射鉆井，實(shí)現(xiàn)日進(jìn)尺千米；造斜段采用旋導(dǎo)工具，變滑動(dòng)鉆進(jìn)為旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，精準(zhǔn)控制井眼軌跡，提高鉆井效率。通過持續(xù)推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，油田初步形成了頁(yè)巖油優(yōu)快鉆井技術(shù)，可縮短鉆井周期50%。

同時(shí)，油田在井場(chǎng)空閑土地上見縫插針地建起了風(fēng)力、光伏發(fā)電站，將壓力施工動(dòng)力進(jìn)行“油”改“電”，動(dòng)力費(fèi)降低20%。

今年4月20日，江蘇油田第一次在蘇北盆地應(yīng)用全電驅(qū)壓裂模式，對(duì)花2側(cè)H F井進(jìn)行了壓裂作業(yè)，隨后又對(duì)花頁(yè)3H F井、花頁(yè)5H F井進(jìn)行了全電驅(qū)壓裂，大大降低了頁(yè)巖油生產(chǎn)成本。

截至目前，江蘇油田在蘇北盆地先后部署實(shí)施了9口頁(yè)巖油井。其中，花頁(yè)1HF井、花2側(cè)HF井、花頁(yè)3HF井、花頁(yè)5H F井均成功放噴投產(chǎn)，合計(jì)日產(chǎn)油超90噸；花頁(yè)1-1HF井壓裂后排液，銅頁(yè)1HF 井正在壓裂施工，花頁(yè)4-1H F井、花頁(yè)4-2HF井已完鉆待壓裂，花頁(yè)7HF井正在鉆進(jìn)，江蘇油田頁(yè)巖油勘探開發(fā)呈現(xiàn)出蓬勃向上的良好態(tài)勢(shì)。