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科技破解“甜点区”密码

——贵州遵义安页1井实现油气调查重大突破之科技创新支撑

2016-7-8 18:19:32 来源:中国矿业报 本报记者:刘艾瑛

我国在四川盆地内的页岩气勘查开发工作目前已经取得了一系列重大突破。但在盆地外缘,半个多世纪以来我国的石油工业投入了上百亿元,经过几代石油地质工作者的辛勤努力,一直未能获得突破。直至中国地质调查局实施加强页岩气调查重大战略部署,这种局面才得以改观。

之所以发生如此翻天覆地的变化,与中国地调局油气调查中心页岩气团队有着密切关系。他们以问题为导向,坚持科技创新,用理论创新引领找矿突破,用技术创新实现找矿突破,用强化关键技术确保油气发现,在黔北安页1井实现了一系列重大发现及成果,并在多领域实现了以科技创新引领的跨越式发展。

在安页1井取得重大突破的背后究竟发生了什么?一切还得从头说起。

页岩气团队面临严峻考验

按照中国地调局党组关于加强页岩气调查重大战略部署的决定,2013年油气调查中心承担起南方页岩气基础地质调查和战略选区调查项目,自此拉开了系统开展南方海相油气地质条件调查和研究的序幕。

在此之前,我国的页岩气勘查主要集中在四川盆地内,并在多个领域取得重大发现和突破。随着勘探程度的不断推进,四川盆地的勘探工作逐渐向外围新区、新层系扩展,滇黔桂地区、武陵山复杂构造区等开始进入油气地质工作者的视野。

2009年以来,中石油、中石化相继在四川盆地内志留系龙马溪组取得页岩气勘查开发重大突破,形成了涪陵焦石坝、川中威远、川南长宁-昭通等页岩气勘查开发基地,但在四川盆地外围仅获得低产气流或页岩气显示,于是总结提出有利沉积相带和正向构造的“二元富集理论”,认为四川盆地之外复杂构造区不利于页岩气的富集成藏。

中石油、中石化都是我国油气巨头公司。而且,中石化还开发了我国首个大型页岩气田——涪陵焦石页岩气田,领跑着我国页岩气商业开发。两家公司得出的一致结论,无疑给四川盆地之外复杂构造区寻找富藏页岩气判了“死刑”。

当油气调查中心承担南方页岩气基础地质调查和战略选区调查项目之时,距离两大石油公司取得页岩气勘查开发重大突破的2009年已经过去了四年,新形势要求发挥地调工作基础先行的作用,他们必须要加快推进勘探程度,但想在已被判“死刑”的地区找到富藏页岩气谈何容易?

在此之后的两年,油气调查中心总结提出三位一体的页岩气成藏富集理论,该理念能否引领找矿,能否经受住考验,再次得到验证?

地下种种复杂的不确定因素,都预示着寻找富藏页岩气的勘查工作将是艰难曲折,等待着勘探队伍的只会是严峻的考验。

坚持问题导向强化基础调查

最初,油气调查中心页岩气团队认为页岩气连续成藏,只要有黑色页岩,就会有页岩气,并根据此思路相继在湘西北、赣西北等地区部署页岩气钻井3口,但效果不好。

客观上,四川盆地外下古生界富有机质泥页岩分布面积大、埋深适中,具有良好的油气形成物质基础。针对复杂构造区是否具备页岩气成藏条件及能否获得工业气流,油气调查中心以问题为导向,梳理解析。按照页岩气远景区评价、有利区优选和战略选区调查工作程序,他们从基础调查和油气成藏理论研究做起,根据页岩气“二元富集理论”,结合大量企业勘探和基础调查资料研究分析,识别出具备形成工业价值页岩气的基础条件,提出解决武陵山复杂构造带油气勘查的关键问题:一要落实深水陆棚相富硅、富有机质页岩的分布;二要探索复杂构造带内残留向斜是否具有页岩气保存条件。

在盆外复杂构造区,针对龙马溪组页岩,研究团队开展了精细的沉积岩相、古生物、有机地化和地质构造调查,从富硅富有机质泥页岩厚度、有机质丰度、热演化程度、埋深、构造稳定性等关键参数入手,对页岩气成藏条件进行了综合对比,他们提出了注重沉积与构造保存的选区评价思路,评价出武隆、道真、安场、桑柘坪、濯河坝、龚滩等一批残留型向斜有利目标区。

其中,安场向斜构造抬升相对较晚,后期构造活动较弱,有利于油气保存。按照开拓新区、扩大勘查范围的指导思想,结合矿权空白区和黔北页岩气勘查综合示范区情况,研究团队认为,优选安场向斜有利区实施战略选区调查。

富集理论创新指导勘探开发

建立“三位一体”页岩气成藏富集理论。2013年至2015年期间,油气调查中心开展实施了“南方页岩气基础地质调查工程”,通过对南方复杂构造区页岩气成藏条件的系统研究,总结提出“深水陆棚相是页岩气形成的物质基础、稳定的构造是页岩气保存的关键因素、地层超压是页岩气富集高产的重要保障”三位一体的页岩气成藏富集理论,特别是“构造保存与地层超压”是中国特色的页岩气成藏富集的关键要素,完全有别于北美的“沉积主控”页岩气成藏理论,对我国的页岩气找矿工作具有更强针对性的指导。

总结提出五种页岩气成藏模型。结合系统的页岩气地质调查,油气调查中心提出了五种页岩气成藏模型,即“简单背斜控藏型、逆断背斜控藏型、残留向斜控藏型、逆断向斜控藏型、基底隆起控藏型”,对我国南方页岩气的勘探开发具有重要的指导意义。

此次黔北安页1井获得高产工业气流,实现南方新区、新层系、新类型油气的重大突破,就是五种页岩气成藏模型指导页岩气调查取得的显著成果之一。以逆断向斜控藏模式为指导,获得了安场向斜安页1井油气、页岩气重大突破,还取得了龚滩向斜龚地1井五峰-龙马溪组页岩气的重要发现;以基底隆起控藏模式为指导,获得了汉南隆起南缘镇地1井牛蹄塘组、黄陵背斜南侧秭地2井陡山沱组和牛蹄塘组、雪峰古陆西侧黄地1井牛蹄塘组页岩气的重要发现。

创新“四层楼”油气成藏模式。初步总结出二叠系栖霞组油气、志留系石牛栏组致密气、上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气和奥陶系宝塔组天然气的“四层楼”油气成藏模式,提出槽档过渡带逆断封堵向斜成藏、常规与非常规油气“同生共存”新理论,对我国南方页岩气及油气的综合勘查开发具有重要的借鉴和指导意义。

锁定目标侦察识别“甜点”区

油气调查中心运用理论创新引领找矿,并进行科学论证,锁定目标,实施战略侦察。

针对优选的安场向斜有利区,按照“地质、地球物理一体化”的思路,油气调查中心对贵州黔能页岩气开发有限责任公司提供的二维地震资料进行了重新处理,精细解释断裂构造、优质页岩储层的空间分布,预测地层压力。综合页岩埋深、地震资料品质及反射强度、地层压力等因素进行了“甜点”(指油气富集、易开采,开采价值高的区域)识别,在向斜西翼论证部署了安页1井参数井。该井钻探目的是主探上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩气,兼探古生界海相天然气,力争实现页岩气和油气突破。

他们通过技术攻关、精细刻画,科学论证井位。

一是攻关处理方法,提高成像质量。对于收集到的安场向斜121千米二维地震资料,油气调查中心与川庆物探公司、胜利油田物探研究院背靠背分别处理信息数据,确保了处理结果的可靠性。针对南方复杂地形和碳酸盐岩裸露区成像质量差等难题,他们优化处理参数和流程,采用叠前、叠后等不同方法对比,提升了地震资料品质。

二是精细构造解释,落实保存条件。通过地质带帽、构造建模和属性识别等方法,精细刻画出地层分布和断裂发育特征,明确了向斜内无大型通天断裂,在西翼识别小型逆断层具有侧向封堵条件,有利于油气的保存。

三是探索新技术,精准预测“甜点”区。采用地震频谱烃类检测、波速压力预测等新技术,发现多处压力异常,表明逆断层具有封堵效果。通过地震品质、反射强度、地层压力等参数的综合评价,预测评价出油气“甜点”区,落实了井位。

强化关键技术确保油气发现

为确保油气发现,科研团队还强化了关键技术的运用。

一是坚决采用近平衡钻井技术,确保油气发现。泥浆是钻井的血液,也是油气能否及时发现的载体。作为区域性探井,获得发现是工作的核心。在正常钻进过程,坚持使用近平衡钻井技术,严格控制泥浆比重,做到压而不死、活而不喷。泥浆比重提高过程,始终坚持每循环周增加0.02g/cm3的循序渐进、边提高边循环观察的原则,密度由早期的1.1g/cm3逐步提高至2.27g/cm3,但仍保证了泥浆对气体的敏感性。当然,施工安全仍是工作的底线,如遇地层压力突然加大,采取储备重浆压井、气液分离点火两项措施,以平衡井口压力,两项措施确保了油气发现和施工安全。

二是合理调整井身结构,确保多层油气发现。钻遇石牛栏组地层压力系数超过2.0,泥浆密度高达2.27 g/cm3,为确保页岩气的发现、保证施工安全,对井深结构进行了及时调整,由三开结构调整为四开,封住高压气层,降低泥浆密度至1.1 g/cm3,保证了五峰-龙马溪组页岩气的发现。

三是制订针对性压裂方案,实施过程科学调整。作为国内少见的泥、灰岩地层,石牛栏组压裂工艺、压裂液体系、施工排量和支撑剂的选择,先后经过四次论证,最终集合岩性特征、泥浆漏失情况及不同含气层的压力系数等,决定采用水力加砂压裂工艺;但其特殊的地层岩性,按预定压力能否顺利压开、排量能否达到预期、会不会出现砂堵等仍存在很大的不确定性。整个作业过程,油气中心技术人员紧盯施工曲线,结合压力、排量情况,鉴于各项参数正常,及时下达指令加大液量和砂量,以保证压裂效果。液量由1283立方米加大至1576立方米,增加293立方米;砂量由86立方米加大至88.7立方米,增加2.7立方米,最终将现场压裂液和支撑剂吃干榨尽,保证了体积压裂效果,这也是该井日产超10万立方米的关键。

尤其是试气求产这一关键环节,完井试气严格按照涪陵、元坝、普光等南方气田的测试制度和标准求产,保障数据科学、真实、权威。正因为如此,安页1井实现了一系列重大突破。

成绩喜人,但对下一步的科技创新工作,油气调查中心又有了新方向,目标瞄准了资源量预测、总结完善油气成藏理论和模式,针对龙马溪组页岩气部署实施安页2井钻探,力争取得页岩气商业突破。

在他们实现一个个目标的过程中,我国页岩气勘探消除了一个个盲区,取得了突破性进展,发展动力如安页1井的油气火焰,喷薄激荡。□D12

网站编辑:宫莉

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