○ 文／董旭霞 湯振強

鉆遇“工程甜點”—長城鉆探參與四川威遠頁巖氣開發(fā)紀略

○ 文／董旭霞 湯振強

“地質(zhì)甜點”搭配“工程甜點”是長城鉆探破解國內(nèi)頁巖氣開發(fā)密碼的關(guān)鍵所在。

截至2016年3月1日，長城鉆探四川威遠頁巖氣項目威202井區(qū)H5平臺連續(xù)51天日產(chǎn)氣量達到113.31萬立方米，成為國家級四川威遠頁巖氣開發(fā)示范區(qū)首個日產(chǎn)量超百萬立方米的平臺。同時，該項目日產(chǎn)頁巖氣236萬立方米，外輸氣量再創(chuàng)新高。這標志著長城鉆探頁巖氣項目進入了規(guī)模效益開發(fā)階段。

長城鉆探參與中國石油四川威遠頁巖氣風(fēng)險作業(yè)開發(fā)僅一年半時間便獲得這樣的初期效果，無疑為能源開發(fā)提供了新思路，再次提振了來自各方參與頁巖氣開發(fā)企業(yè)的信心。與此同時，這個結(jié)果對剛剛起步的國內(nèi)頁巖氣開發(fā)來說，也描繪出了一幅明媚的前景。

頁巖氣或成“滑鐵盧”？

長城鉆探頁巖氣開發(fā)項目開發(fā)技術(shù)負責人王國勇2012年開始搜集國內(nèi)頁巖氣研究的資料。他發(fā)現(xiàn)，直至長城鉆探參與威遠頁巖氣開發(fā)，國內(nèi)大部分研究成果與業(yè)內(nèi)專家對頁巖氣開發(fā)一直持保守態(tài)度。有人說，頁巖氣開發(fā)極有可能成為長城鉆探能源開發(fā)的“滑鐵盧”之役。剛剛接手頁巖氣項目時，王國勇也感到有些“前途渺茫”。

頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖中的天然氣，是一種蘊藏廣泛且豐富的非常規(guī)清潔能源。中國的頁巖氣資源豐富，國家高度重視頁巖氣資源的勘探開發(fā)。但相比美國研究幾十年的經(jīng)驗，中國石油2005年才開始著手研究頁巖氣。與美國的地質(zhì)條件和開發(fā)影響因素相比存在較大差別。國內(nèi)頁巖氣雖然儲量豐厚，但地質(zhì)條件差、技術(shù)起步低、開發(fā)成本高。這也是國內(nèi)這一領(lǐng)域進展相對緩慢的原因之一。

2014年1月，中石油選定川慶鉆探和長城鉆探兩家工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)參與四川威遠頁巖氣風(fēng)險合作開發(fā)。這兩個工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)因此承擔起開路先鋒的任務(wù)。

威遠風(fēng)險合作雖然是一塊試驗田，長城鉆探卻分明感受到沉甸甸的壓力。作為工程技術(shù)企業(yè)，多年來長城鉆探致力于打造油氣田開發(fā)總包商角色，探索和嘗試通過工程技術(shù)手段解決甲方油氣田儲量動用難題。此前，長城鉆探先后參與蘇里格、大港等風(fēng)險合作項目，憑借成果顯著獲得普遍認可，由此獲得這次參與頁巖氣開發(fā)的機會。

然而，頁巖氣實現(xiàn)商業(yè)開發(fā)并非易事。

長城鉆探多年來參與能源合作開發(fā)，已經(jīng)形成了地質(zhì)工程一體化的成熟運作方式。在整個項目運作中，地質(zhì)研究發(fā)揮著核心和關(guān)鍵作用。但此次長城鉆探參與威遠頁巖氣開發(fā)，首先是地質(zhì)研究團隊面臨著巨大的挑戰(zhàn)。此前，長城鉆探參與的世界級能源開發(fā)難題，比如具有“三低”特征的蘇里格氣田，以非常規(guī)致密砂巖氣開發(fā)為主，是大家多年工作熟悉的陸相沉積。長城鉆探地質(zhì)研發(fā)團隊對于以海相地層為開發(fā)目的層的非常規(guī)頁巖氣藏認識是從零開始的。剛接觸的海相地層，他們面對的開發(fā)對象就是頁巖氣這樣的世界頂級難題。

盡管如此，長城鉆探參與頁巖氣風(fēng)險開發(fā)項目起就志在必得，決意征戰(zhàn)威遠。

“工程甜點”如何搭配“地質(zhì)甜點”？

彼時，長城鉆探參與開發(fā)的威202、威204井區(qū)平臺范圍已經(jīng)敲定，團隊對該區(qū)塊的地質(zhì)認識卻剛剛開始。

長城鉆探隊地質(zhì)研究需要面對的問題歸納為三個方面：參與合作的威202和威204兩個井區(qū)均缺乏相關(guān)地質(zhì)資料，沒有完鉆井，僅有少量三維地震資料；風(fēng)險作業(yè)區(qū)產(chǎn)建平臺已經(jīng)部署完畢，開發(fā)平面上的“甜點”已經(jīng)確定；前期研究成果表明，多期構(gòu)造演化與多次快速隆升，造成頁巖氣藏地質(zhì)特征復(fù)雜。這些因素制約著他們的地質(zhì)研究。

●長城鉆探參與中國石油四川威遠頁巖氣風(fēng)險作業(yè)僅一年半，便使項目進入規(guī)模效益開發(fā)階段。

頁巖氣項目地質(zhì)研發(fā)團隊是“硬著頭皮”開始地質(zhì)研究的。但整個團隊很快意識到，“與其被動地推進不如主動研究，看看到底會得到什么樣的結(jié)果”。

觀念轉(zhuǎn)變后，他們突然發(fā)現(xiàn)，只要找對突破口原來完全摸不著套路的頁巖氣開發(fā)也會出現(xiàn)轉(zhuǎn)機。比如，長城鉆探參與風(fēng)險作業(yè)的威202、威204井區(qū)產(chǎn)建平臺已經(jīng)部署完畢，開發(fā)平面上的“甜點”已經(jīng)確定。王國勇同整個地質(zhì)團隊研究后認為，基于風(fēng)險作業(yè)區(qū)面積局限，縱向上的“地質(zhì)甜點”將成為第一因素，是決定開發(fā)效果的關(guān)鍵因素，攻關(guān)頁巖氣縱向上的“甜點”評價預(yù)測，肯定能夠大有可為。他們暫時拋開平面這一影響因素，區(qū)內(nèi)沒有資料就借用鄰區(qū)資料，抓住關(guān)鍵點，尋找突破口，集中力量研究縱向儲層，反而節(jié)省了時間和人力，使復(fù)雜的問題得到簡單化。原來制約的因素，在他們這里變成了促成他們快出成果的優(yōu)勢。

頁巖氣開發(fā)的地質(zhì)團隊從學(xué)習(xí)開發(fā)經(jīng)驗與資料分析入手，逐步梳理出具有長城鉆探特色的地質(zhì)開發(fā)思路。即找地質(zhì)與工程“甜點”。頁巖氣的非常規(guī)油氣資源特征，決定了開發(fā)對象必須堅持“地質(zhì)甜點”與“工程甜點”并重；優(yōu)選開發(fā)目標，目前現(xiàn)有的條件下，工作重心立足于縱向上的“甜點”預(yù)測研究；確保優(yōu)質(zhì)頁巖鉆遇率，縱向上主要是箱體確定與實施過程中使用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，在資料分析的基礎(chǔ)上不斷開展氣藏精細地質(zhì)研究。

歸根到底，威遠頁巖氣開發(fā)的問題仍然可以用長城鉆探積累了多年的工程地質(zhì)一體化經(jīng)驗找到合理的解決方案，即通過地質(zhì)研究手段準確預(yù)測甜點，并發(fā)揮工程技術(shù)優(yōu)勢提高單井產(chǎn)量，提升開發(fā)效果。至此，整個地質(zhì)團隊對威202、204兩個井區(qū)的開發(fā)信心與日俱增。

●盡管面對的是世界頂級難題，但長城鉆探人參與頁巖氣風(fēng)險開發(fā)項目起就志在必得，更不懼環(huán)境的惡劣。

40 米厚度是否為最佳位置？

盡管屢試不爽，地質(zhì)工程一體化應(yīng)用在頁巖氣這樣的非常規(guī)油氣資源開發(fā)上，仍然具有鮮明的特色。參與開發(fā)初期，長城鉆探就明確提出堅持“地質(zhì)甜點”與“工程甜點”并重，即在尋找優(yōu)質(zhì)頁巖層的同時要充分考慮工程技術(shù)能力，最后方案一定是兩個因素優(yōu)化的最佳結(jié)果。長城鉆探在頁巖氣開發(fā)中取得的顯著效果，再一次證明采用地質(zhì)工程一體化方案是解決能源開發(fā)中不可或缺的環(huán)節(jié)。

正是如此，長城鉆探始終不折不扣地執(zhí)行這一思路。在威遠頁巖氣開發(fā)中，當時業(yè)界已經(jīng)形成共識，開發(fā)目標是縱向上有約40米厚的優(yōu)質(zhì)頁巖層。那么，施工中鉆井軌跡如何設(shè)計合適？是縱向40米偏上的部位、中間部位，還是40米偏下的部位，是否存在最佳位置，仍有爭論。

長城鉆探在研究國內(nèi)焦石壩與長寧地區(qū)頁巖氣開發(fā)成功經(jīng)驗中發(fā)現(xiàn)，從地質(zhì)開發(fā)角度出發(fā)，鉆井軌跡穿過箱體位置是決定頁巖氣產(chǎn)量的關(guān)鍵因素；軌跡穿行底部優(yōu)質(zhì)頁巖長度比例與產(chǎn)能呈正相關(guān)。

2009年畢業(yè)于石油院校的熊小林，已經(jīng)有6年蘇里格地質(zhì)開發(fā)經(jīng)驗，如今轉(zhuǎn)戰(zhàn)到威遠頁巖氣項目。他說：“我們在考慮獲得‘地質(zhì)甜點’的同時，也考慮到鉆井施工，以及壓裂環(huán)節(jié)能多大程度地形成人工裂縫。只有工程和地質(zhì)兩方面都考慮到，才能實現(xiàn)儲層的有效動用?！?/p>

按照這個思路，長城鉆探將40米優(yōu)質(zhì)頁巖層劃分成上下兩個箱體，除了在204H3和202H2平臺各安排一口井在上箱體作為效果對比外，其余井都在下箱體穿行。

這樣的思路在產(chǎn)量上得到了驗證。威202井區(qū)H2平臺初期日產(chǎn)60萬立方米，現(xiàn)保持為35萬至37萬立方米；威202H2-4井初期日產(chǎn)31.87萬立方米，現(xiàn)保持為12萬立方米。截至目前，該井累產(chǎn)達到5656萬立方米。對比中石油長寧、昭通、威遠投產(chǎn)的頁巖氣井，威202H2-4井單井產(chǎn)量、井口壓力最高，展示了良好的開發(fā)前景。

在威202取得突破的基礎(chǔ)上，威204井區(qū)埋深3500米以上取得較好效果。威204井區(qū)7號平臺兩口井測試日產(chǎn)氣分別為27.6萬和24.1萬立方米，投產(chǎn)后平臺日產(chǎn)長時間穩(wěn)定在50萬立方米以上；威204H3-3井測試日產(chǎn)氣27.8萬立方米。目前日產(chǎn)氣一直保持在10萬立方米以上，累產(chǎn)氣接近3000萬立方米。產(chǎn)量好于預(yù)期、優(yōu)于開發(fā)方案，有望實現(xiàn)埋藏3500米以上深度的頁巖氣開發(fā)突破。

長城鉆探再接再厲，進一步加強綜合地質(zhì)研究，有效預(yù)測“甜點”。隨著地質(zhì)研究的深入和上、下箱體認識的加深，長城鉆探在西南油氣田劃分優(yōu)質(zhì)頁巖為a、b、c、d小層基礎(chǔ)上，將已經(jīng)確定為開發(fā)目標厚度不足6.0米的a層精細劃分成3個地質(zhì)小層，為地質(zhì)研究、地質(zhì)導(dǎo)向、壓裂設(shè)計、產(chǎn)能評價提供了重要依據(jù)。開發(fā)效果充分驗證了綜合地質(zhì)研究成果和甜點預(yù)測的重要性。

由此，長城鉆探開辟出一條條通道，牽引著在巴山蜀水沉睡億萬年的頁巖氣噴薄而出。長城鉆探基于這些認識，持續(xù)將成果擴大，目前投產(chǎn)的26口水平井平均日產(chǎn)量超過8萬立方米，好于開發(fā)方案預(yù)期。

縱向6米空間如何準確控制？

從多年的地質(zhì)開發(fā)經(jīng)驗來看，長城鉆探此前遇到的常規(guī)油氣與非常規(guī)致密砂巖氣開發(fā)項目中，水平井軌跡控制標準要求相對偏低，不追求在儲層中絕對位置，只要求油氣砂巖鉆遇率。而在威遠頁巖氣開發(fā)中證明，水平段軌跡在頁巖儲層不同位置，對頁巖氣開發(fā)效果影響至關(guān)重要。往往軌跡縱向移動1至2米，單井日產(chǎn)量的差距甚至達到一二十萬立方米。精準地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)對頁巖氣開發(fā)的重大意義由此可見一斑。

在威遠頁巖氣項目開發(fā)中，長城鉆探近乎執(zhí)著的堅持，找到真正意義上的甜點并鉆遇甜點，才是落實資源的基礎(chǔ)和高產(chǎn)的關(guān)鍵。如果說從約40米厚的優(yōu)質(zhì)頁巖層中選定6.0米箱體只是初步篩選目標，那么如何確保在6.0米厚度頁巖中最優(yōu)質(zhì)部分穿行則是鉆井施工中水平段軌跡控制的關(guān)鍵問題。

既然鎖定了縱向上的“甜點”并鉆遇甜點的工作目標，地質(zhì)團隊針對開發(fā)對象“靶體局限”、“微幅構(gòu)造”、“地層傾角”、“三維井眼”等制約條件，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)模式，建立導(dǎo)向思路。一是成立了從總地質(zhì)師到現(xiàn)場導(dǎo)向師的三級管理組織機構(gòu)，分級管理，職責明確、層層負責；二是形成了“導(dǎo)向前每口一交底，導(dǎo)向中每日一討論，導(dǎo)向后每井一總結(jié)”的工作制度；三是形成三維情況下地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)模式。這種預(yù)設(shè)的導(dǎo)向目標，就是一次次攻堅啃硬的戰(zhàn)役，實現(xiàn)難度遠超歷次施工。

即使是同樣的地質(zhì)條件，四川地區(qū)的井更難打。雖然垂深與蘇里格地區(qū)是3500米左右，威遠頁巖氣地層縱向上發(fā)育有多套地層，地層壓力系數(shù)高，鉆井中易出現(xiàn)井漏、垮、塌、涌，并且有好幾套含硫地層。此外，對川南地質(zhì)構(gòu)造和儲層厚度不熟悉，加之該地完鉆水平井27口，平均水平段長1430米，平均優(yōu)質(zhì)頁巖鉆遇率98.89%。全年產(chǎn)頁巖氣2.95億立方米，年初產(chǎn)能計劃比例為川南地區(qū)的16.0%，實際完成比例達到24.1%，開發(fā)效果顯著。區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，底層傾角變化較大，斷層及褶皺發(fā)育，給地質(zhì)導(dǎo)向工作帶來了不小的難度。這些因素疊加起來，鉆井速度以及鉆井周期要受到很大的制約。但這些困難，都沒有阻擋住長城鉆探尋找優(yōu)質(zhì)頁巖層的決心。

歷盡艱苦和磨礪終于收獲到理想的地質(zhì)和 “工程甜點”。長城鉆探地質(zhì)研發(fā)團隊針對儲層縱向差異、高角度地層、微構(gòu)造發(fā)育、三維井眼等諸多因素，制定了相應(yīng)的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)措施。為了實現(xiàn)地質(zhì)目的，保證箱體鉆遇率，精細橫向?qū)Ρ?，選準特征伽馬，加強預(yù)判，及時調(diào)整，確保準確入靶和較高甜點鉆遇率。

2015年，長城鉆探威遠頁巖氣項目

頁巖氣的非常規(guī)油氣資源特征，決定了開發(fā)對象必須堅持“地質(zhì)甜點”與“工程甜點”并重。

本文圖片均由杭國敏、曲冠伊攝影

責任編輯：趙 雪

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