□ 文/圖 王孝祥

2014年度國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)“元壩超深層生物礁大氣田高效勘探及關(guān)鍵技術(shù)”，攻克了超深層油氣成藏理論和勘探這一世界級(jí)難題，指導(dǎo)了元壩大氣田的發(fā)現(xiàn)，帶動(dòng)了我國(guó)超深層領(lǐng)域的勘探發(fā)展，使我國(guó)站在同類氣田勘探技術(shù)領(lǐng)先行列。

2015年1月9日，“元壩超深層生物礁大氣田高效勘探及關(guān)鍵技術(shù)”項(xiàng)目第一完成人、中國(guó)石化勘探分公司總經(jīng)理郭旭升，代表發(fā)現(xiàn)元壩氣田的勘探科研團(tuán)隊(duì)在北京人民大會(huì)堂登上領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，從國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人手中接過2014年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)證書。元壩氣田的發(fā)現(xiàn)過程和科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新成果得到社會(huì)各界嘖嘖稱贊，其背后的故事廣為流傳。

劍出鞘 深山探寶

早在1000多年前，唐代大詩(shī)人李白就吟出“蜀道之難，難于上青天”的感嘆。千年后，在這群山環(huán)繞、道阻且長(zhǎng)的四川盆地，中國(guó)石化勘探分公司發(fā)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)埋藏最深的元壩氣田。

“無(wú)構(gòu)造背景，成藏條件復(fù)雜?！?這是上世紀(jì)勘探工作者經(jīng)過50余年的勘探給元壩地區(qū)的評(píng)語(yǔ)。自新中國(guó)成立起，不知有多少勘探專家和隊(duì)伍到元壩地區(qū)來了又去，無(wú)數(shù)人的憧憬和希望埋葬在這塊土地。2001年，肩負(fù)著前輩的夢(mèng)想和國(guó)家能源安全的責(zé)任，中國(guó)石化勘探人再次踏上這片蔥郁的土地。

□ 元壩山地三維地震勘探條件艱苦。

2005年的勘探結(jié)果，給石化勘探人帶來了第一縷曙光。地震勘探表明：元壩地區(qū)存在長(zhǎng)興—飛仙關(guān)組礁灘相儲(chǔ)層地震異常體。滿懷憧憬的中國(guó)石化勘探隊(duì)伍劍指元壩，追蹤落實(shí)這一礁灘儲(chǔ)層地震異常體的屬性及分布范圍，實(shí)施了1275.72千米的二維地震和244平方千米的三維地震。

2006年4月6日，勘探分公司圈定了第一口探井位置。緊鑼密鼓的50天戰(zhàn)前準(zhǔn)備后，元壩1井于5月26日開鉆。2007年11月19日，令人歡欣鼓舞的消息傳來：元壩1井獲日產(chǎn)天然氣50.3萬(wàn)立方米，實(shí)現(xiàn)了元壩地區(qū)天然氣勘探重大突破。時(shí)隔5個(gè)月，元壩2井也發(fā)現(xiàn)工業(yè)氣流，初步證實(shí)元壩地區(qū)生物礁氣藏的存在。

由此開始，那些曾經(jīng)被遺忘在元壩土地上的希望和憧憬真正迸發(fā)出蓬勃的生機(jī)，它們?nèi)缤活w顆久旱的種子，在科技甘霖的滋潤(rùn)下迅速生根發(fā)芽，抽枝開花。截至2014年底，元壩生物礁氣藏已測(cè)試的28口井中26口獲得工業(yè)氣流，其中10口井日產(chǎn)天然氣超百萬(wàn)立方米，打出了國(guó)內(nèi)罕見的高產(chǎn)氣井群。經(jīng)國(guó)土資源部油氣儲(chǔ)量辦公室審定，元壩生物礁大氣藏累計(jì)獲得探明地質(zhì)儲(chǔ)量2195.82億立方米。氣藏平均埋深6673米，其中最深處達(dá)到地下7400多米。它是迄今為止世界上埋藏最深、勘探難度和風(fēng)險(xiǎn)最大的巖性氣田，也是國(guó)內(nèi)目前規(guī)模最大、埋藏最深的生物礁大氣田。2014年底，年17億立方米產(chǎn)能已建成投產(chǎn)；今年底，年40億立方米生產(chǎn)能力將全部投產(chǎn)。

破禁區(qū) 地質(zhì)創(chuàng)新

前人認(rèn)為埋深超過5500米，儲(chǔ)層致密，物性差，元壩埋深在7000米左右，能否形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，需要開展超深層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育機(jī)理、分布規(guī)律的攻關(guān)研究。

□ 2012年8月22日元壩273井試獲高產(chǎn)。

圍繞埋深7000米能否形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，科研人員開展了大量的基礎(chǔ)地質(zhì)研究。首先從有利相帶分析入手， 加強(qiáng)了龍門山山前和米倉(cāng)山山前露頭區(qū)的研究，在一個(gè)又一個(gè)地質(zhì)剖面上不厭其煩地進(jìn)行踏勘、測(cè)量、觀察及采樣工作。瀝青、油苗、古生物化石和針孔狀白云巖儲(chǔ)層，每一個(gè)發(fā)現(xiàn)都讓他們眼前一亮，同時(shí)也促使著他們不斷前進(jìn)。科研人員通過大量攻關(guān)研究，突破了前期的該區(qū)處于廣旺海槽深水沉積的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)從龍門山經(jīng)元壩地區(qū)到米倉(cāng)山一帶，發(fā)育二三疊系臺(tái)地邊緣礁灘相，具備形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的沉積背景。通過精細(xì)的1275.72千米高精度二維地震資料采集、處理和解釋，研究人員基本查清了元壩地區(qū)沉積構(gòu)造特征和臺(tái)緣礁灘相帶展布，合理解釋3個(gè)大型礁灘巖性圈閉目標(biāo)，進(jìn)一步證實(shí)了先前的勘探觀點(diǎn)。

針對(duì)超深層、時(shí)代老、地質(zhì)過程和成藏富集機(jī)理復(fù)雜等關(guān)鍵科學(xué)問題，勘探工作者通過深入細(xì)致的對(duì)比研究，在前人研究的基礎(chǔ)上，通過一系列的采樣、化驗(yàn)分析和綜合研究，形成了吳家坪組—大隆組深水陸棚相烴源巖是川北地區(qū)主力烴源巖新認(rèn)識(shí)，建立了“三微疏導(dǎo)、近源富集、持續(xù)保存”的成藏模式，解決了元壩超深層氣藏的起源問題。從源、通道、保存三個(gè)方面形成了超深層生物礁成藏富集機(jī)理新認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)了元壩大氣田的勘探。

攻難關(guān) 物探領(lǐng)先

要提高勘探效率，就必須對(duì)地下氣藏的分布情況摸得準(zhǔn)、認(rèn)得清。復(fù)雜山地超深層地震信號(hào)弱，信噪比與分辨率低，目標(biāo)識(shí)別難度大，需要系統(tǒng)開展地震資料采集、處理和預(yù)測(cè)技術(shù)攻關(guān)。但這個(gè)地方地下情況復(fù)雜， 埋藏又深，如何精細(xì)刻畫生物礁巖性目標(biāo)成為一大難題?？碧饺藛T的腳步一次次受阻，卻又一次次披荊斬棘一路向前。為了攻克超深層、弱信號(hào)地震勘探難題，勘探分公司開展了面向生物礁儲(chǔ)層的地震采集、處理一體化技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)新形成了一整套適應(yīng)超深層的地震勘探技術(shù)系列，為后期的精細(xì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供了支撐。

要實(shí)現(xiàn)超深層的高效勘探和開發(fā)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)高產(chǎn)富集帶的分布是關(guān)鍵。通過地質(zhì)與物探深度結(jié)合，研究人員突破傳統(tǒng)的一元孔隙—速度wyllie模型，創(chuàng)新形成了“基于非均質(zhì)孔縫雙元結(jié)構(gòu)模型”的孔構(gòu)參數(shù)反演技術(shù)。該技術(shù)不僅可以預(yù)測(cè)常規(guī)的均勻孔隙儲(chǔ)層，而且可以準(zhǔn)確識(shí)別低孔高滲和裂縫型儲(chǔ)層，對(duì)元壩地區(qū)7000米深處的每一個(gè)礁灘體做了精細(xì)描述和刻畫，在海相主力儲(chǔ)層長(zhǎng)興組發(fā)現(xiàn)了19個(gè)巖性圈閉，在海相飛仙關(guān)組和吳家坪組發(fā)現(xiàn)了3個(gè)大型巖性圈閉。這些新的發(fā)現(xiàn)為部署第三和第四輪海相探井提供了科學(xué)依據(jù)?？碧疥?duì)伍乘勝前進(jìn)， 不斷擴(kuò)大戰(zhàn)果。實(shí)鉆發(fā)現(xiàn)與預(yù)測(cè)厚度誤差小于7%、孔隙度誤差小于10%， 探井鉆遇儲(chǔ)層成功率100%。

深磨礪 鉆探縛龍

設(shè)計(jì)深、地層硬、壓力高、周期長(zhǎng)、危險(xiǎn)大，元壩區(qū)塊將中國(guó)石化勘探的難度提升到了前所未有的高度。為了確保元壩區(qū)塊勘探高效推進(jìn)，集團(tuán)公司統(tǒng)一協(xié)調(diào)，將一流的高精尖技術(shù)隊(duì)伍、一流的勘探開發(fā)人才齊聚元壩，通力合作，共同研究和實(shí)施勘探方案。

在鉆井測(cè)試技術(shù)方面，勘探隊(duì)伍不斷鉆研創(chuàng)新，獲得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果。一是改變傳統(tǒng)井身結(jié)構(gòu)，自主創(chuàng)新特種井身結(jié)構(gòu)、非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)及氣體鉆、復(fù)合鉆等新技術(shù)、新工藝，突破了超深層鉆井瓶頸，超深井鉆探能力與鉆井時(shí)效得到大幅提高；二是通過系統(tǒng)開展超深層儲(chǔ)層改造工藝適應(yīng)性研究，創(chuàng)新形成“四高一超”氣田壓力控制測(cè)試及儲(chǔ)層酸壓改造技術(shù)體系，為氣井真實(shí)產(chǎn)能的體現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)了超深復(fù)雜地區(qū)打成井、打好井，解決了超深層鉆井、測(cè)試成本高等問題。

在勘探隊(duì)伍的奮力拼搏和先進(jìn)技術(shù)的支撐下，元壩地區(qū)鉆井周期縮短了160余天，鉆井垂深達(dá)到7400多米， 杜絕了井噴失控和硫化氫泄漏等重特大安全環(huán)保事故，形成了專門針對(duì)超深、多壓力系統(tǒng)地層的核心技術(shù)與關(guān)鍵技術(shù)。鉆井成功率100%，儲(chǔ)層酸壓改造成功率100%，并創(chuàng)造了多項(xiàng)測(cè)試作業(yè)世界紀(jì)錄。目前，第三、四輪探井已全部獲得工業(yè)氣流，成功率100%。其中10口井日產(chǎn)天然氣超百萬(wàn)立方米， 打出了國(guó)內(nèi)天然氣勘探罕見的高產(chǎn)氣井群。

在元壩氣田勘探過程中，郭旭升領(lǐng)軍的600余人的科研團(tuán)隊(duì)，依托16項(xiàng)國(guó)家和省部級(jí)科研課題，針對(duì)埋深7000米左右的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育機(jī)理和分布規(guī)律、超深層油氣富集機(jī)理、超深層地震采集處理和預(yù)測(cè)，以及超深層安全鉆井和測(cè)試等技術(shù)難題開展了系統(tǒng)的聯(lián)合攻關(guān)，取得了豐碩的理論和技術(shù)成果，為元壩氣田高效勘探提供了強(qiáng)有力的科技支撐。

風(fēng)雨過后才會(huì)見彩虹。對(duì)元壩氣田勘探技術(shù)創(chuàng)新的一系列成果， 國(guó)內(nèi)外專家均給予了高度評(píng)價(jià)。中國(guó)科學(xué)院院士劉寶認(rèn)為，項(xiàng)目創(chuàng)新建立了大型生物礁發(fā)育模式，提出“孔縫耦合”控制超深層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的新認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)了元壩大氣田的發(fā)現(xiàn)。中國(guó)科學(xué)院院士戴金星認(rèn)為，項(xiàng)目創(chuàng)新建立超深層生物礁成藏模式，深化了我國(guó)油氣成藏機(jī)理的認(rèn)識(shí)，指導(dǎo)了元壩大氣田的勘探。中國(guó)科學(xué)院院士劉光鼎認(rèn)為，項(xiàng)目創(chuàng)新形成的超深層生物礁儲(chǔ)層地震精細(xì)預(yù)測(cè)與氣水識(shí)別預(yù)測(cè)技術(shù)整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。中國(guó)工程院院士羅亞平認(rèn)為，項(xiàng)目創(chuàng)新形成的超深層特種井眼井身結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)層酸壓改造技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)際著名能源服務(wù)公司——威德福評(píng)價(jià)指出，元壩高酸性、高溫、高壓氣田超深鉆井、安全控制及壓裂完井技術(shù)世界一流。國(guó)際著名地球物理公司——CGG公司評(píng)價(jià)認(rèn)為，元壩超深生物礁儲(chǔ)層地震勘探關(guān)鍵技術(shù)國(guó)際先進(jìn)。