□ 袁 鵬

2021年7月，元壩氣田8200米最深井完鉆，刷新元壩氣田井深紀(jì)錄。唐茂華 攝

初冬的元壩，青山蔥蔥、綠水環(huán)繞、薄霧縹緲，世界首個埋深超7000米的高含硫生物礁大氣田—元壩氣田坐落其中。

元壩氣田是迄今世界上埋藏最深、地質(zhì)情況最復(fù)雜的海相酸性氣田，氣藏具有超深、高溫、高壓、高含硫化氫等特點(diǎn)，是開發(fā)風(fēng)險極大、建設(shè)難度極大的含硫大氣田。要開發(fā)這樣的大氣田，被看作是“勇敢者的游戲”。

2010年以來，西南石油局依托國家和集團(tuán)公司科研課題開展系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)新運(yùn)用國際領(lǐng)先的超深層小礁體精細(xì)刻畫技術(shù)和超深水平井優(yōu)快鉆井與儲層深度改造技術(shù)，攻克了這一世界級難題，成功開發(fā)建設(shè)了年產(chǎn)40億立方米天然氣的大氣田—元壩氣田，填補(bǔ)了我國超深層生物礁氣田開發(fā)的空白，鞏固了中國石化在超深層高含硫生物礁氣田高效綠色開發(fā)的領(lǐng)先地位。

儲層精細(xì)刻畫技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)“定靶”

“元壩氣田氣藏主體埋深7000米，75%以上的單礁體面積小于1平方千米，這些生物礁體就是含氣層，其大小、形狀、位置識別不清，就好比槍手看不到射擊目標(biāo)，無從下手?！蔽髂鲜途钟蜌饪碧娇蒲腥藛T說，傳統(tǒng)地震描述技術(shù)根本無法識別和刻畫復(fù)雜礁群內(nèi)部的小礁體，必須開展超深層小礁體精細(xì)刻畫技術(shù)攻關(guān)，這是元壩氣田開發(fā)的先決條件。

為尋找深藏的“氣寶貝”，西南石油局油氣勘探科研人員積極開展隨鉆巖性快速識別、核磁物性分析、優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測等技術(shù)的攻關(guān)研究，創(chuàng)新形成“臺緣生物礁群發(fā)育模式與生物礁儲層構(gòu)型”“超深層復(fù)雜生物礁群精細(xì)刻畫與儲層預(yù)測技術(shù)”。

在西南石油局勘探研究院科研人員的電腦屏幕上，一座連綿不斷“火焰山”的圖像呈現(xiàn)在眼前?？蒲腥藛T指著屏幕介紹，這就是通過臺緣生物礁群發(fā)育模式與生物礁儲層構(gòu)型和超深層復(fù)雜生物礁群精細(xì)刻畫與儲層預(yù)測技術(shù)精細(xì)刻畫出來的元壩氣田生物礁三維地質(zhì)模型。

“建立氣藏三維地質(zhì)模型，就好比給7000米地層做了一次CT，清晰展現(xiàn)了礁體的形狀、大小、邊界及縱橫向分布情況。橙、黃、綠、藍(lán)等不同顏色代表礁體不同含氣性，其中，橙色代表最好的優(yōu)質(zhì)儲層。”油氣勘探科研人員介紹。

通過地震解釋、氣藏描述和儲層建模的一體化技術(shù)，科研人員精細(xì)刻畫出21個礁群、90個單礁體。其中，面積小于0.5 平方千米的單礁體21個，精準(zhǔn)識別出地層巖性、地層水分布和含氣層構(gòu)造，儲層厚度預(yù)測符合率由早期的68.2%提高到95.1%，精準(zhǔn)計(jì)算出7000米深的生物礁體坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)“定靶”。

目前，該精細(xì)刻畫技術(shù)在我國首次實(shí)現(xiàn)7000米深、最小0.5平方千米小生物礁體的精確識別與精細(xì)刻畫。

超深水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)大幅縮短鉆井周期

今年7月，元壩102-4H順利完鉆，水平段長1105米，完鉆井深8200米，超過7座武漢長江大橋的總長度，接近珠穆朗瑪峰的高度，再次刷新元壩氣田最深井紀(jì)錄。

資料顯示，元壩氣田平均深度比其他氣田要深1000～2000米，其地層最高溫度達(dá)160攝氏度，是國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最深的海相氣田。

“在超深鉆井中，鉆頭會遭遇更高的溫度和壓力、更復(fù)雜的壓力系統(tǒng)和氣水關(guān)系。當(dāng)井深超過7000米，一個手指甲大小的面積就會頂著700公斤壓力，每繼續(xù)鉆進(jìn)一米，甚至半米，都面臨巨大風(fēng)險挑戰(zhàn)。”西南石油局有關(guān)專家介紹。

為實(shí)現(xiàn)科學(xué)、安全、經(jīng)濟(jì)、高效鉆井，西南石油局開展了艱苦卓絕的科研攻關(guān)，創(chuàng)新形成復(fù)雜生物礁群超深水平井軌跡控制與優(yōu)快鉆井技術(shù)，攻克了超深層鉆井提速關(guān)鍵技術(shù)，突破了超深水平井蛇形“變軌”技術(shù)瓶頸，挑戰(zhàn)了一項(xiàng)項(xiàng)不可能，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)“中靶”。

“元壩氣田礁體平均儲層厚度56米，其最優(yōu)質(zhì)儲層僅有30米，遠(yuǎn)低于普光氣田礁體200多米的厚度?！彼麄冊阢@進(jìn)過程中，地質(zhì)與工程相結(jié)合，通過地質(zhì)建模-數(shù)值模擬一體化技術(shù)和元素錄井、核磁共振分析技術(shù)，時時跟蹤鉆遇油氣顯示、巖性變化，及時調(diào)整鉆頭鉆進(jìn)軌跡，特別在水平段鉆進(jìn)時，要進(jìn)行4～6 次調(diào)整，鉆頭蛇形鉆進(jìn)，將多個礁體像土豆一樣串起來，實(shí)現(xiàn)一井長穿多個礁體，有效提高了動用儲量。

開發(fā)10年來，元壩氣田平均鉆井周期從早期的500多天縮短到300天左右，機(jī)械鉆速較常規(guī)鉆井提高30%以上，有效儲層鉆遇率提高37.8%，單井平均無阻流量提高4.7倍，實(shí)現(xiàn)鉆井提速提效目標(biāo)。

元壩氣田儲層改造施工現(xiàn)場。袁鵬 攝

超深完井和儲層深度改造技術(shù)實(shí)現(xiàn)“少井高產(chǎn)”

今年9月，元壩102-4H調(diào)整井酸化壓裂改造中，采用“滑套分流+多級暫堵+膠凝酸酸化+適中規(guī)模及排量”升級技術(shù)，對長興組水平段兩個礁體儲層段進(jìn)行分流酸化深度改造，在穩(wěn)定油壓23.5兆帕下獲天然氣日產(chǎn)量65.5萬立方米。該井的成功實(shí)施并獲高產(chǎn)為元壩長興組氣藏持續(xù)保持穩(wěn)產(chǎn)提供了保障，也進(jìn)一步驗(yàn)證了氣藏新的潛力區(qū)。

“氣井產(chǎn)能的高低取決于地層的導(dǎo)流能力，要提高地層導(dǎo)流能力就必須對地層進(jìn)行酸化壓裂，形成網(wǎng)狀裂縫和氣流通道。而元壩氣田氣藏超深、地層壓力高，且水平段長，用常規(guī)的酸化壓裂施工技術(shù)無法達(dá)到效果?！惫こ碳夹g(shù)研究院科研人員說。

為此，他們創(chuàng)新超深長水平段均勻酸化改造工藝技術(shù)，研發(fā)了“溫控＋酸控”可降解暫堵劑，創(chuàng)新形成了多級暫堵、交替注入為主要內(nèi)容的長井段均勻酸化改造工藝，有效地改善了地層吸酸面積，實(shí)現(xiàn)了充分酸壓改造，改造體積較常規(guī)工藝提升1.9倍以上，平均單井天然氣絕對日無阻流量超過250萬立方米，單井增產(chǎn)達(dá)3.2倍。

元壩氣田氣藏高含硫，具有高腐蝕性，對投產(chǎn)作業(yè)和長期安全生產(chǎn)提出了挑戰(zhàn)。研究人員在管柱力學(xué)分析和防腐材質(zhì)腐蝕實(shí)驗(yàn)評價的基礎(chǔ)上，形成高含硫超深水平井完井投產(chǎn)技術(shù)體系：通過采用帶井下安全閥、永久式封隔器及配套油管的完井酸化投產(chǎn)一體化管柱，簡化工序、優(yōu)化工藝，實(shí)現(xiàn)緊急情況安全自動關(guān)井。

同時，他們還在驗(yàn)證國產(chǎn)化鎳基合金、鈦合金材質(zhì)的抗腐蝕性能的基礎(chǔ)上，開發(fā)鈦合金油管、電鍍鎢合金襯管、優(yōu)選國產(chǎn)鎳基合金管材和采氣井口裝置，實(shí)現(xiàn)井下管材、采氣井口裝置國產(chǎn)化率達(dá)85%，降低完井投產(chǎn)成本數(shù)億元。

“元壩氣田的開發(fā)非常艱難，但我們成功了。這在20 年以前是想都不敢想的，高含硫氣田開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步讓幾代石油人的夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)?！庇蜌饪碧胶凸こ碳夹g(shù)科研人員感慨萬分。

自2014年12月投產(chǎn)以來，元壩氣田累計(jì)生產(chǎn)天然氣超過220億立方米。35口生產(chǎn)井平均日產(chǎn)量超過40萬立方米，其中有12口井已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)天然氣超過10億立方米。元壩氣田已成為“少井高產(chǎn)”、綠色安全高效開發(fā)的標(biāo)桿，如一顆璀璨明珠屹立東方。