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超級硬核!“磨刀石”上開寶藏:滴水不進的巖石,擠出10億噸級...2019-10-29 17:18

  原標題:超級硬核!“磨刀石”上開寶藏:滴水不進的巖石,擠出10億噸級石油!

  今年國慶前夕,中國石油天然氣集團公司宣布,在長慶油田所屬的鄂爾多斯盆地發現了10億噸級的慶城大油田。

  與之前的油田不同,這次重大發現的是頁巖油。而且,這個油田在勘探過程中還使用了一系列與以往不同的新技術。

  國內陸上最長的水平井誕生,長慶油田十年研發見成果

  在慶城油田的核心區,矗立著一臺我國自主研發生產的首臺能夠達到7000米深度的新型鉆機。在這個鉆井平臺上,它剛剛完成一口目前國內陸上最長的水平井,其中地下水平段超過了4公里。

  長慶油田副總地質師吳志宇:它標志著我們一個新的紀錄又誕生了,為我們后期,特別是向5公里的水平段方向邁進打下一個堅實的基礎。

  在慶城油田另外一個鉆井平臺上,兩臺鉆機正在緊張工作,在一個長86米、寬43.5米,比一個標準足球場還小的平臺上,要鉆下20口水平段達到1500米的長水平井,這在長慶油田是一個新的紀錄。

  在另外一個更大一些的鉆井平臺,同樣也布置了20口長水平井,這20口油井的水平段長度都在2000米以上,地下水平段的總長度超過40公里。

  目前,水平井正在取代過去的直井,成為普遍采用的技術,不過這些正在鉆進的長水平井卻是專門針對頁巖油而采用的一項新技術。

  

  吳志宇介紹水平井

  鄂爾多斯盆地下面蘊藏著豐富的油氣資源,但是卻深埋在地下致密堅硬的頁巖中。但是怎么把油從地層取出來,這確實難度很大。2005年,美國的頁巖油開采技術獲得突破之后,長慶油田就開始跟蹤相關的技術,早期也進行了一些鉆井和壓裂的攻關試驗,但是都沒有取得技術突破。

  

  巖芯庫

  在西安長慶油田勘探開發研究院的巖芯庫,存放著從盆地各處采集回來的長達數萬米的地下巖芯。從慶城油田地下2000米采集的油層樣本,在地下沉積上億年,異常堅硬、孔隙致密,可以說是滴水不進。

  長慶油田的工人將致密油層的開采比喻為磨刀石上“鬧革命”,也就是從孔隙致密的石頭中擠出石油,而慶城油田地下的頁巖油則是磨刀石中的極品,致密程度是磨刀石的幾十倍,而肉眼看不見的油氣,就隱藏在這些堅硬的石頭里。

  長慶油田勘探開發研究院副院長牛小兵:里面孔隙基本上是2到8個微米,也就是我們頭發絲四分之一到五分之一,人的肉眼是很難去發現的。

  

  在地下沉積上億年的巖石

  滲透率是油層致密程度的一個指標,特指在一定壓差下,巖石允許流體通過的能力,單位是毫達西。國際上通常把滲透率小于10毫達西的油藏稱為特低滲透油藏,小于1毫達西的為超低滲透油藏,而慶城油田的頁巖油都是小于0.3毫達西的非常規油藏。為了驗證慶城油田的頁巖油有多致密,牛小兵將兩塊巖芯進行了滴水試驗,滲透率在五六毫達西的巖芯,很快滲漏下去。而滲透率在0.24毫達西的頁巖油巖芯,水珠長時間不能滲透。

  

  滲透率在五六毫達西的巖巖芯

  

  滲透率在0.24毫達西的頁巖油巖芯

  頁巖油儲層的滲透性如此致密,導致采用常規的采用技術,根本無法形成有效的油流,在過去長慶油田流傳著井井有油、井井不流的說法,正是對鄂爾多斯盆地致密油的形象描述。而美國頁巖油革命采用的長水平井和體積壓裂技術,為頁巖油開采提供了有效的幫助。

  早在2011年,長慶油田就啟動了頁巖油的技術攻關,經過近十年的技術攻關,長慶油田終于在長水平井和壓裂技術上獲得了突破。

  

  長水平井演示圖

  “西部大慶”跨越式發展,連續 6 年保持 5000 萬噸以上油氣當量

  在慶城油田華H43平臺,布置了五口水平段超過1500米的水平井,目前已經完成了鉆井、固井和測井作業,正在進行井下壓裂作業,要把地下數千米的堅硬巖層壓出裂縫,需要的壓力可想而知。

  國內生產的具有國際先進水平的壓裂車,每臺車上的壓力泵達到2500水馬力,壓裂作業的時候,15臺壓裂車同時向一口水平井輸出壓力,井口的最大壓力可達到70兆帕。70兆帕的壓力,意味著可以把地面的水打到七千米的高空。

  

  壓裂車

  在壓裂作業的時候,技術人員采取分段壓裂,他們把細切割體積壓裂形象地比喻成切面條,切得越細,出油的通道就會越多。在分段壓裂的時候,需要對每一段進行封堵,這個封堵的工具叫可溶橋塞,也是壓裂作業過程中至關重要的工具。

  當時,這種可溶橋塞制造技術掌握在一兩家國外的公司手中,只能從國外進口,當時壓裂一段的成本達到十多萬元。經過幾年的技術攻關,如今長慶油田已經有了自己的可溶橋塞--金屬可溶球座,在材料、加工工藝和結構設計方面都達到了國際先進水平。

  

  可溶球座

  在壓裂現場,大量的砂子混合在壓裂液中,被大型壓裂車源源不斷地注入到井下,注入地下的砂子和壓裂液越多,說明地下的裂縫網絡充分,那么控制的儲量也會越多,將來的單井油氣產量也更高。

  長慶油田油氣工藝研究院副院長張礦生:這個平臺我們一共有5口井,壓裂設計達到102段,單井的加砂量平均達到2100立方米,單井的入地液量達到28000立方米,目前,這個技術指標和技術能力也超過了美國的頁巖氣的平均水平。

  

  慶城油田華H43平臺

  長慶油田是國際上典型的“三低”油氣田,低滲透、豐度低、壓力低,長慶人形容為在磨刀石上“鬧革命”。長慶油田從1970年就拉開了勘探開發的序幕,但是有很長時間產量都徘徊在140萬噸左右,2003年還只有1000萬噸。但是從2007年之后,長慶油田就進入了快車道,以每兩年增長1000萬噸的驚人速度開始了跨越式發展,2013年以來,油氣當量已經連續6年保持在5000萬噸以上,被譽為“西部大慶”。不僅如此,這里所有的采油平臺已經實現無人值守。

  

  無人值守的采油平臺

  小井場、大井叢,也就是在越來越小的鉆井平臺上,布置更多的長水平井,這不僅大大節約土地,而且縮短了作業周期,降低了成本,百萬噸產能減少了80%的用地,用工總量減少60%以上,鉆井、壓裂周期縮短三分之一。

  目前,長慶油田100萬噸頁巖油示范區已經初具規模,三年規劃整體部署長水平井320口,目前完鉆230多口,其中有近90口已經開始投產采油。

  半小時觀察:

  根據中國海關發布的數據,2018年中國原油進口量為4.62億噸,中國的原油對外依存度達到了70.9%,目前,中國已經成為世界第一大原油進口國。石油是工業的血液,原油使用量的增加是經濟增長的一種反映,而原油過高的對外依存度也給國家能源安全帶來了嚴峻挑戰。如何勘探到更多的油氣資源是石油工業的當務之急。我國的許多油氣勘探地區地質條件復雜,常規勘探難度很大,而新技術、新科技的運用將成為油氣勘探一把利器,未來,我們希望有越來越多的新技術能夠涌現出來,為我國的能源供給帶來新的機遇。

  

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