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成就大发现,蓝图变蓝金——四川盆地页岩气十六年勘探开发综述
日期:2022-09-28  浏览量:1256  文字:【 】【加粗】【高亮】【还原

天然气,美誉“蓝金”。在我国庞大的天然气家族里,有一股蓝金来自四川南部长宁、威远页岩气大气田。

从16年前的巨幅蓝图,到今日千家万户的闪闪蓝金,期间,历经了多少勘探开发路?成长起多少石油科研人?

绿色开发页岩气

2022年,四川盆地作为我国页岩气勘探开发主战场,中国石油在四川盆地泸州深层高效落实国内首个万亿方页岩气大气田。这是继探明长宁、威远中浅层万亿方页岩气大气田以来,再次获得重大突破。由此,2025年建产300亿方前景可期。

近三年来,中国石油页岩气大发现接连不断,一个拥有万亿级储量、千亿产量的大气区已现雏形。页岩气已占到新增天然气产量三成,成为中国石油天然气储产量的新增长极,大场面、大发现正由蓝图变为蓝金。

取得这一业绩,中国石油勘探开发研究院非常规研究所的科研工作者们功不可没。身为大气田的发现、探索和见证者,该所科研工作者们既欣慰,又振奋。欣慰的是,16年勘探生涯没有虚度;振奋的是,16年勘探业绩可圈可点。16年来,他们成功地将页岩气推升至战略接续领域,用踏石留印、抓铁有痕的辛勤奉献,践行着习近平总书记“能源的饭碗必须端在自己手里”的谆谆叮嘱,履行着“我为祖国献石油”的初心使命。

探索篇

页岩气大场面雏形初显

焦方正副总经理和项目组人员讨论页岩气发展

发端于上世纪80年代北美的页岩气革命,为全球能源行业供需格局、开采方式、技术创新等带来全方位的重大变革,深刻改变了21世纪全球能源供应格局与地缘政治。而我国页岩气勘探开发,从2010年威远构造威201井突破算起,迄今只有12年,却已将页岩气上位至我国天然气主要增长极。发展速度如此之快,得益于16年来勘探院非常规研究团队的不懈努力。

话题要从16年前说起。2006年,以邹才能教授、董大忠教授为代表的一批地质工作者开始涉足一个油气勘探的全新领域,针对页岩气开展专项研究及综合地质评价。同时,联手美国新田石油公司,对我国四川威远及川南地区寒武系-志留系页岩气资源潜力及开发前景进行综合评价,初步明确了威远及川南地区页岩气资源潜力、有利层系和有利区带。两年后,邹才能教授组织勘探院项目组钻探的一口150米浅层取芯井——长芯1井显示重大意义。由此,非常规科研人员多次赴长宁、威远等地开展现场技术考察和室内联合研究,在我国海相页岩中首先发现了丰富的有机质纳米孔隙,证实了龙马溪组页岩的储气能力,揭开了川南五峰—龙马溪组页岩气的神秘面纱。不仅如此,还确定了在长宁构造北面与威远构造的东面也有埋藏更深、更优质的页岩气目的层。

为了集中力量加快突破以页岩气为主的非常规业务,经集团公司批准,在勘探院成立了专业研究机构——新能源研究所(非常规研究所前身),担负起页岩气等非常规油气业务中基础理论与实测测试技术研究的重任。

建所之初,该研究所即面临基础设备严重不足、人员短缺等困难。时任新能源研究所所长的王红岩在集团公司和勘探院党委的支持下,不惧挑战,审时度势,认识到基础研究与实验测试技术在页岩气产业化发展中有着关键作用。2008年,该所向集团公司申请成立非常规油气重点实验室,次年即获得集团公司批复,率先研制了全自动含气量测试仪和高温高压等温吸附仪等核心设备,同步引进页岩微观纳米CT、双束电镜机等一批高端设备,为我国第一批页岩气发现井提供了实验测试数据。

2009年,以非常规油气重点实验室建设为基础,该所又向国家能源局申请在勘探院设立国家能源页岩气研发(实验)中心,旨在打造国家级页岩气研究中心、技术研发中心和人才培养中心,以支撑我国页岩气快速实现产业化发展。获得国家能源局批复后,2010年7月,由国家能源局授牌的国家级研发中心——国家能源页岩气研发(实验)中心在勘探院宣告成立。

乘此东风凭借力,得遇坦途马蹄疾!勘探院非常规研究团队摩拳擦掌、踌躇满志。他们围绕四川盆地南部的威远、长宁地区,开展了实验基础测试技术、页岩气勘探开发基础理论与技术攻关,在两地实施多轮构造精细解释、优质页岩储层预测、甜点区预测及裂缝展布预测,落实了有利区,编制页岩气勘探开发整体规划,为川南页岩气勘探开发大突破奠定了坚实的理论和技术基础。

突破篇

页岩气终有大突破 大发现

原副总裁李鹭光同项目组人员讨论页岩气情况

天道酬勤,有志竟成。勘探院非常规研究团队的不懈努力,在页岩气地质评价、开发技术等领域获得突破性进展,成就了页岩气的大突破、大发现。

早在2009年5月,在时任勘探与生产分公司副总经理马新华的筹划组织下,时任新能源所所长的王红岩,代表项目组向勘探生产公司汇报了国内外页岩气发展形势与国内页岩气研究认识。听完汇报,公司当场决定启动页岩气勘探开发试验,并按照“落实资源、评价产能、攻克技术、效益开发”的目标,确定在威远构造实施第一口页岩气井。2009年12月18日,由西南油气田承钻的我国第一口页岩气评价井威201井在威远构造开钻,目的层位为志留系龙马溪组和寒武系九老洞组。该井于2010年4月18日完钻,8月在筇竹寺组和龙马溪组成功获气。2011年2月,经过直改平,又成功实施了中国第一口页岩气水平井威201-H1井,压裂并获气,从此揭开了页岩气实现工业性生产、进入大规模开发的序幕。

紧接着,非常规研究团队经过精细研究,圈定长宁构造南部为页岩气富集有利区,具备勘探开发的大场面,遂提出页岩气开发“找到甜点区、打进甜点层、压开甜点段”的勘探开发新理念。正是在这一理念的主导下,2012年,由西南油气田钻探的宁201-H1获得10万方以上的高产气流。这一获得,进一步增强了集团公司大上页岩气业务的决心与信心。

为加快川南地区页岩气评价和有利区优选,非常规研究团队自2010年以来,持续开展蜀南地区718条共计16000千米的二维地震老资料重新连片处理和解释,编制了上奥陶顶构造图、埋深图、五峰组—龙马溪组地层厚度图、优质页岩厚度图等基础工业化图件,有力支撑了整个川南地区五峰组—龙马溪组页岩气的评价工作。在威远、长宁页岩气单井产量获得突破后,2011年,非常规研究团队向国家能源局提出,在全国范围内增设一批页岩气国家示范区。2012年,“长宁-威远国家级页岩气示范区”获得批复,非常规研究团队持续为集团公司和页岩气现场开发提供支撑,与西南油气田联合编制了威远、长宁页岩气20亿方/年、50亿/年开发方案,有力助推了两地页岩气工业化开采示范区建设。

令人欣慰的是,在页岩气勘探开发不断取得重大突破的同时,一大批优秀的石油科技达人也随之成长成才。其中,我国著名天然气开发专家马新华教授,长期专注于页岩气勘探开发研究,于2020年提出“页岩气极限开发理论”,第一次从科学的高度开创性地诠释了页岩气开发动用的基本规律,成为未来一段时间页岩气勘探开发的重要指导理论。而邹才能院士出版的《非常规油气地质学》,则详细阐述了页岩气连续性油气成藏地质理论,与马新华教授的页岩气极限开发理论相辅相成,共同奠定了我国页岩气勘探开发理论的两大核心理论基石。

在两位大咖的带领下,非常规研究团队紧跟现场页岩气开发实施,成就了一批优秀的、富有科学家精神的地质科研工作者。其中,以所长熊伟为代表的非常规人,带领渗流机理研究团队,硬是把一个看似简单的页岩气开采物理模拟实验精雕细琢十年整,诠释了石油科研人的执着与坚韧。这项启动于国家能源页岩气研发(实验)中心的页岩气全生命周期的开采模拟实验,十年间没有中断过一天。用于实验的龙马溪组黑色岩心,采集于四川盆地2000米深处,对中国石油页岩气开发具有特殊意义。正是这项特殊的实验为四川盆地页岩气开发提供了中长期开采参数和渗流规律,坚定了集团公司页岩气开发的信心,为四川盆地页岩气大发现、大开发找到了密钥。

勘探大院英才辈出。在漫长的页岩气勘探开发路途上,还有董大忠、刘洪林、王玉满,拜文华、王莉等科研前辈老骥伏枥、志在千里;有页岩气地质规划高手赵群、开发新秀张晓伟,有默默坚守、心无旁骛地在实验室内一“熬”就是十年的胡志明;有才思敏捷、成果满枝的孙莎莎;有无怨无悔、埋头苦干的蔚远江、刘德勋和施振生;还有荣获十大杰出青年称号的邱振,不畏艰险、勇挑重担的科技英才周尚文、郭为、于荣泽、端详刚、武瑾、梁峰、张琴……一批又一批科技英才有如璀璨的群星,共同照亮了页岩气开发的无限洞天!他们先后提出威远水下古隆起控气、页岩精细分层控储、高成熟页岩气泡变孔成藏、页岩气限压控产式开发等一批誉满业内的页岩气研究成果,为威远、长宁页岩气开发取得重大突破和规模建产提供了有力的技术支持,指导了四川盆地南部页岩气勘探开发方向,大大缩短了我国页岩气勘探开发的探索里程。用国家能源局副局长张玉清的话讲:国家能源页岩气研发中心,是我们建设得最成功的国家中心之一,对国家页岩气业务的支撑是最全面和最有力的。如果没有他们的努力,我国页岩气勘探开发至少还要比现在晚十年。

未来篇

页岩气深层世界级难题急待破解

中国科学院陈旭院士与项目组人员进行龙马溪组页岩分层

2021年10月,习近平总书记在考察胜利油田时指出:“中国作为制造业大国,要发展实体经济,能源的饭碗必须端在自己手里。”这一重要指示,为石油人确立了工作目标,也是页岩气业务的努力方向。按照规划,到2030年,我国页岩气产量有望达到800~1000亿方,占比将达到三分天下有其一。页岩气,业已成为我国未来天然气增储上产的主力军。

实现页岩气大开发,把能源的饭碗端在自己手里,这是时代赋予非常规人的历史使命。2022年初,勘探院落实集团公司要求,在原页岩气研究所基础上,进一步集中力量,组建了非常规研究所。自豪与兴奋的同时,该所更加认识到页岩气开发面临的困难与挑战:目前主力页岩气产区仅能稳产至2027年,3500米中浅层长期稳产能力不足,埋深大于3500米的深层页岩气地质构造较复杂,水平井产能差异大,深层地应力高、温度高,水平应力差大,裂缝发育使得深层页岩气资源规模上产面临深层次难题;深层页岩气单井成本进一步下降空间难度增大,经济效益开发面临挑战;复杂构造条件下,页岩气富集规律与多尺度流动空间及全生命周期多场耦合演化规律,决定了页岩气赋存特征和开发动用规律难以把握;页岩气开发政策与提高采收率技术需要创新发展,数字化转型下页岩气大数据应用需持续探索……

困难是多重的,挑战是严峻的。非常规研究所逢山开道,遇水架桥。为了加速推动川南页岩气规模效益开发,非常规研究团队已经锁定了下步需要鼎力攻关的技术难题,及其相对应的主攻方向:摸清川南复杂构造背景下页岩气富集规律,把控开发动用规律与提高采收率技术,掌握深层页岩气产能主控因素,深入数据集成应用平台与智慧动态分析……一系列建议与方案,已获得集团公司的采纳、认可与批复。非常规研究所牵头描绘的集团公司“2030”页岩气发展蓝图,将以川南深层为重点,进一步完善页岩气富集区地质评价技术体系,落实有利目标和开发甜点区,揭示深层页岩气开发动用机理,发展储层物性场、应力场、压力场三场耦合理论(发展地质力学-岩石力学-渗流力学-工程力学四大力学耦合作用机制),探索提高采收率机理与对策,建设页岩气智慧数据平台,深化开发规律认识,提出深层建产区开发优化技术对策,为川南页岩气产能建设部署、提升开发效益提供科技支撑。

页岩之路修远兮,唯有上下而求索!面向未来,不惧挑战,非常规研究所坚持目标导向,锚定页岩油气“十四五”规划目标,在致力页岩气规模效益开发的基础上,立志把国家能源页岩气研发中心和非常规油气重点实验室打造成为国际一流研究中心,从而为我国页岩气产业的持续稳定发展贡献更多智慧与汗水,努力开创出具有中国石油特色的页岩油气创新发展和科技研发之路。


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