□ 文/特約記者 張光明 羅鳴 本刊記者 莫北

南海：再次縱深又獲突破—中國(guó)海油30年持續(xù)攻關(guān)“智服”深海超高溫高壓油氣藏

□ 文/特約記者 張光明 羅鳴 本刊記者 莫北

5月繼國(guó)土資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局從我國(guó)南海神狐海域水深1266米海底以下203-277米的可燃冰礦藏開采出天然氣，取得天然氣水合物試開采的歷史性突破之后，南海鶯瓊盆地也傳來大好消息，中國(guó)海油湛江分公司在南海鶯瓊盆地4000米處成功鉆探一口超高溫高壓井，并獲良好油氣顯示。

這口探井的突破，再次表明我國(guó)天然氣勘探開發(fā)到深海深地“找氣”技術(shù)取得重大突破，更加增強(qiáng)了中國(guó)海油加大南海西部深層超高溫高壓天然氣勘探的信心。

湛江分公司總工程師李中說：“該井的成功鉆探，驗(yàn)證了公司近年強(qiáng)化攻關(guān)形成的超高溫高壓地層鉆完井等系列技術(shù)的有效性，對(duì)進(jìn)一步勘探開發(fā)南海西部深層油氣、推進(jìn)萬億大氣區(qū)體系建設(shè)具有重要意義。”

“智服”超高溫高壓“猛虎”

規(guī)模、高效動(dòng)用南海油氣資源，是幾代海油人的夢(mèng)想。

上世紀(jì)80年代，國(guó)務(wù)院原副總理、石油工業(yè)部部長(zhǎng)康世恩曾寫下詩(shī)句贈(zèng)南海西部油田：“傳說哪吒能鬧海，吾輩如今翻海底，科學(xué)技術(shù)顯神威，烏龍白龍來朝拜”，并要求“尋找萬億大氣區(qū)”。

從1984年至2004年，中外雙方在南海鉆了20口探井，努力尋找石油和天然氣這兩條“烏龍白龍”，但卻遲遲未獲商業(yè)發(fā)現(xiàn)。原因何在？

據(jù)介紹，南海地處三大板塊交匯處，地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜，是世界公認(rèn)的三大海上高溫高壓區(qū)域之一。

高溫高壓領(lǐng)域究竟能否成藏？國(guó)外早有經(jīng)典實(shí)驗(yàn)結(jié)論，甲烷氣在蒸餾水中的溶解度隨溫壓升高而增大，墨西哥灣就因儲(chǔ)層溫度超138℃且壓力系數(shù)大于1.5，天然氣處于水溶氣狀態(tài)不能游離成藏。而鶯瓊盆地地層溫度普遍超過200℃，壓力系數(shù)超2.0，不少國(guó)內(nèi)外專家據(jù)此認(rèn)為不能成藏。

湛江分公司科研人員不迷信。2004年，他們開始從頭研究。

通過在本地區(qū)反復(fù)實(shí)驗(yàn)論證，科研人員發(fā)現(xiàn)在壓力系數(shù)超2.0、溫度從80℃增加到180℃的條件下，高含甲烷的天然氣和二氧化碳在地層水中的溶解度變化不大。根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，他們堅(jiān)信鶯瓊盆地可以游離成藏。

解決了成藏問題，在儲(chǔ)層方面，科研人員又遇上與業(yè)界經(jīng)典沉積模式相左的認(rèn)識(shí)，靠近物源的內(nèi)陸架濱岸區(qū)和陸坡下是儲(chǔ)層發(fā)育有利區(qū)，而鶯瓊盆地處于兩者的外淺海環(huán)境。難道此處不發(fā)育大型儲(chǔ)集體？科研人員還是不迷信。他們聚精會(huì)神精細(xì)研究，又有了新發(fā)現(xiàn)—鶯瓊盆地發(fā)育撓曲或沉積坡折，坡下易發(fā)育重力流儲(chǔ)集體。對(duì)此，科研人員創(chuàng)新高溫高壓天然氣成藏理論，應(yīng)用地震沉積學(xué)技術(shù)，果然刻畫出了大型儲(chǔ)集體，并優(yōu)選出儲(chǔ)層，部署井位。

但是，如何鉆好超高溫高壓油氣井？又一道難題橫在了前面。

上世紀(jì)80年代開始，中國(guó)海油與6 家具備豐富高溫高壓經(jīng)驗(yàn)的國(guó)際石油公司合作，在該區(qū)域鉆井15口，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，溫壓環(huán)境嚴(yán)酷，導(dǎo)致鉆井事故頻發(fā)，外方相繼退出。一時(shí)間，南海高溫高壓鉆井幾乎成了不可企及的技術(shù)禁區(qū)。

“沒有老外，我們自己干，誓要拿下南海大氣田”。至上世紀(jì)90年代，在充分總結(jié)外方經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，中國(guó)海油開始了自主勘探。但受限于技術(shù)，當(dāng)時(shí)鉆探一口高溫高壓井需要200天的漫長(zhǎng)作戰(zhàn)，到2010年只作業(yè)了9口井。

“十二五”開始，湛江分公司以國(guó)家863、重大專項(xiàng)為依托，不斷總結(jié)鉆完井經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合科研技術(shù)攻關(guān)，積淀出一套適用南海高溫高壓特點(diǎn)的鉆完井技術(shù)體系。比如，首次揭示了南海異常高壓的形成機(jī)理及高溫對(duì)壓力窗口的影響規(guī)律，創(chuàng)立了多源多機(jī)制壓力預(yù)測(cè)方法。

與此同時(shí)，國(guó)外對(duì)超高溫高壓鉆井進(jìn)行過很多技術(shù)努力。比如鉆井、井控方面，通過應(yīng)用壓力控制鉆井提高井控能力；井下工具方面，開發(fā)更耐用的密封技術(shù)，提高隨鉆工具的耐溫能力；鉆井液方面，研究抗高溫鉆井液材料，使用油基鉆井液提高耐溫能力；井身結(jié)構(gòu)方面，優(yōu)選水力擴(kuò)眼工具，增加套管層次，隔離窄壓力窗口地層等。

“盡管如此，國(guó)外在超高溫高壓勘探開發(fā)中，依然事故不斷。2010年世界最大海上鉆井平臺(tái)‘深水地平線’在美國(guó)墨西哥灣沉沒，就與在該海域進(jìn)行超高溫高壓作業(yè)有關(guān)?！?/p>

“相比墨西哥灣、北海的超高溫高壓，鶯瓊盆地4000米左右的深層地質(zhì)特征更加復(fù)雜?！崩钪姓f，“鶯瓊盆地深層起壓深度淺、壓力上升快、壓力窗口窄、絕對(duì)壓力大。比如，近期鉆探的這口井的壓力，壓力系數(shù)達(dá)2.25，相當(dāng)于860個(gè)大氣壓，是家用高壓鍋壓力的500倍?！?/p>

鶯瓊盆地地下溫度值高，地上海域又臺(tái)風(fēng)頻頻。為此，研究人員研發(fā)了安全高效鉆完井技術(shù)，他們綜合地層高溫高壓成因，建立了三維地質(zhì)、多機(jī)制地層壓力和巖石力學(xué)模型，解決了傳統(tǒng)方法機(jī)制和力學(xué)屬性單一的缺陷，同時(shí)首創(chuàng)多機(jī)制地層壓力預(yù)測(cè)技術(shù)，將地層孔隙壓力預(yù)測(cè)精度提高到95%，遠(yuǎn)高于業(yè)界80%的平均水平，降低了鉆井風(fēng)險(xiǎn)，提高了鉆井效率。

在鉆井方面，進(jìn)一步開展壓力預(yù)測(cè)研究，提高壓力預(yù)測(cè)精度；深化窄壓力窗口鉆井工藝研究，形成超高溫高壓井內(nèi)循環(huán)鉆井液密度的精確預(yù)測(cè)和控制；為提高鉆速，優(yōu)選鉆頭，采用液力提速工具，創(chuàng)新形成高溫高壓系統(tǒng)提速技術(shù)。

鉆井液、水泥漿、測(cè)井方面，研究出一套抗高溫高壓的高密度體系鉆井液和防氣竄水泥漿體系；優(yōu)化小井眼電測(cè)工具，確保測(cè)井作業(yè)順利，取全取準(zhǔn)資料。

儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)方面，開展了基于超細(xì)重晶石的泥餅改善技術(shù)研究，使用“自適應(yīng)充填”理論封堵高溫高壓地層誘導(dǎo)縫和寬尺寸分布孔喉，有效降低濾失量，精細(xì)保護(hù)儲(chǔ)層。

“如今，我們已形成6項(xiàng)安全控制技術(shù)、4項(xiàng)優(yōu)質(zhì)作業(yè)技術(shù)、3項(xiàng)高效作業(yè)技術(shù)，為超高溫高壓井的安全、優(yōu)質(zhì)、高效鉆井提供了技術(shù)保障?！崩钪姓f。

高效鉆井“喚醒”規(guī)模氣藏

成藏認(rèn)識(shí)突破與鉆井難題的攻克，迎來了鶯瓊盆地勘探的“春天”。

湛江分公司先后發(fā)現(xiàn)東方13-1和東方13-2氣田，2014年先是陵水13-2-2井在瓊東南盆地實(shí)現(xiàn)首個(gè)高溫超壓突破，緊接著鉆探的崖城某井又鉆遇優(yōu)質(zhì)氣層，創(chuàng)造了鶯瓊盆地氣層壓力系數(shù)2.07、地溫196℃的成藏溫壓最高紀(jì)錄。2014年年底，目的層上下都是高壓地層的陵水25-1-1井鉆遇73米優(yōu)質(zhì)氣層，測(cè)試獲高產(chǎn)油氣流，一舉發(fā)現(xiàn)陵水25-1中等以上規(guī)模氣田。

湛江分公司還將以上技術(shù)推向現(xiàn)場(chǎng)，在實(shí)踐中檢驗(yàn)并提升技術(shù)，近年先后鉆探多口超高溫高壓井。

李中介紹，2015年完鉆的樂東10-1-1，井底溫度超190℃，壓力系數(shù)2.23。作業(yè)時(shí)，湛江分公司充分運(yùn)用上述技術(shù)，精細(xì)化操作，比如嚴(yán)格控制起下鉆速度和泥漿比重，關(guān)鍵崗位安排經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員，專家現(xiàn)場(chǎng)坐鎮(zhèn)，實(shí)現(xiàn)該井的安全完鉆，并取獲豐富地質(zhì)資料。也正是在這口井，自主研發(fā)的抗高溫高壓鉆井液成功應(yīng)用。

近日完鉆的探井，除了超高溫高壓，還面臨超低滲等多重挑戰(zhàn)，湛江分公司同樣運(yùn)用自主研發(fā)的鉆井技術(shù)進(jìn)行鉆井。特別是在測(cè)井作業(yè)時(shí)，該公司運(yùn)用先進(jìn)的耐超高溫高壓儀器、小井眼低滲地層取樣器、中途VSP反演預(yù)測(cè)等技術(shù)，在不增加擴(kuò)眼作業(yè)情況下，在目的井段順利進(jìn)行多趟測(cè)井作業(yè)，作業(yè)時(shí)效高達(dá)100%，實(shí)現(xiàn)了降本，并獲取了豐富的地質(zhì)資料。湛江分公司由此掌握了復(fù)雜條件下的超高溫高壓井測(cè)井技術(shù)。

這口井完鉆深度4235米，建井周期僅為90天，生產(chǎn)時(shí)效98.46%，為同類井歷史最好。

“雖然超高溫高壓領(lǐng)域的科研攻關(guān)取得了成績(jī)，但亟待更大突破?！崩钪幸仓赋觯澳虾ｚL瓊盆地壓力成因異常復(fù)雜，區(qū)域整體規(guī)律研究還有待加強(qiáng)，壓力預(yù)測(cè)可以更精確。此外，適應(yīng)高效作業(yè)的非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、復(fù)雜地層的堵漏防漏工藝等，還有很大提升空間。”

為此，依托“十三五”中國(guó)海油重大專項(xiàng)“南海高溫高壓鉆完井技術(shù)研究”，湛江分公司還將深入開展4個(gè)課題的攻關(guān)，即鶯瓊盆地高溫高壓鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究；鉆完井液、固井工藝研究與應(yīng)用；完井和測(cè)試關(guān)鍵技術(shù)研究；鉆完井、測(cè)試安全技術(shù)研究

從淺水到中深水、再到深水，不能不說，隨著石油勘探技術(shù)的進(jìn)步，深水油氣更成為海上油氣的主要增長(zhǎng)點(diǎn)和科技創(chuàng)新的前沿?！耙坏┕タ诉@些核心關(guān)鍵問題，南海深層超高溫高壓領(lǐng)域更多的油氣將走向我們！”李中說。