文／賀 彥

中石化勘探分公司著力破解深層頁巖氣勘探理論和技術(shù)瓶頸，持續(xù)取得勘探重大突破。

●深層頁巖氣勘探開發(fā)的大場面已經(jīng)展開。 供圖/中石化勘探分公司

6 月18 日，從重慶萬盛傳來喜訊————新頁1 井在3800 米的深層頁巖中試獲日產(chǎn)頁巖氣53 萬立方米，創(chuàng)造了川東南盆緣復(fù)雜構(gòu)造帶深層頁巖氣井最高日產(chǎn)紀(jì)錄。

這是繼東頁深2 井和丁頁7 井相繼突破日產(chǎn)40 萬立方米后，中石化勘探分公司的又一次重大突破。這標(biāo)志著繼涪陵頁巖氣田之后，中國石化第二個萬億立方米頁巖氣資源陣地誕生了。

解碼超壓富氣

涪陵頁巖氣田發(fā)現(xiàn)后，中石化勘探分公司提出尋找“第二個涪陵頁巖氣田”，擴大頁巖氣儲量。

“我們在四川盆地的勘探區(qū)塊就那么幾個。中淺層的頁巖氣目標(biāo)都打過了，而深層頁巖氣資源量占到探區(qū)頁巖氣資源總量的70%以上，走向深層是必由之路?！敝惺碧椒止敬怼Ⅻh委書記胡東風(fēng)說。

與涪陵頁巖氣藏約2500 米的埋深相比，深層海相頁巖氣埋深接近或超過4000 米，具有高溫、高壓、高應(yīng)力的特點。勘探難度更大，突破口在哪？

利用涪陵頁巖氣田發(fā)現(xiàn)井————焦頁1HF 井，攻關(guān)團隊精細(xì)解剖鉆井、露頭和地震等資料，發(fā)現(xiàn)近500 公里長的川東南盆緣復(fù)雜構(gòu)造帶上，發(fā)育10 多個大大小小的頁巖氣富集區(qū)。他們逐一深入開展地質(zhì)研究，初步落實丁山、東溪和新場等5 個重點區(qū)域。

2013 年12 月，丁頁2HF 井試獲日產(chǎn)頁巖氣10.5 萬立方米。“產(chǎn)量雖不高，但證實深層頁巖氣具有良好的勘探前景，解放了川東南1000 多平方千米的區(qū)帶，意義很大?！焙鷸|風(fēng)說。

這一可喜開端極大鼓舞了攻關(guān)團隊。他們著手解決“三高”帶來的深層頁巖氣富集規(guī)律不清、甜點預(yù)測和壓裂技術(shù)不適應(yīng)等難題，并得到了中國石化集團公司的鼎力支持。2017 年，中國石化設(shè)立東溪深層頁巖氣攻關(guān)試驗區(qū)。

依托“海相深層頁巖氣富集規(guī)律及開發(fā)機理”國家級科研項目和“四川盆地深層與復(fù)雜構(gòu)造區(qū)海相頁巖氣富集規(guī)律及選區(qū)評價”等中國石化科研項目，攻關(guān)團隊設(shè)立了20 余項企業(yè)科研項目，開展深層頁巖氣地質(zhì)理論攻關(guān)。

多輪次的認(rèn)識——實踐——認(rèn)識，攻關(guān)團隊發(fā)現(xiàn)深層優(yōu)質(zhì)頁巖氣層普遍具有壓力系數(shù)高、孔隙發(fā)育、游離氣含量高等特征，由此建立了深層頁巖氣“超壓富氣”富集模式，為中國石化第一口深層頁巖氣攻關(guān)試驗井————東頁深1 井及后續(xù)井位論證奠定了理論基礎(chǔ)。

2019 年，東頁深1 井喜獲日產(chǎn)31.18萬立方米高產(chǎn)頁巖氣流，取得了深層巖氣勘探戰(zhàn)略性突破。此后喜訊頻傳，從丁山到東溪，先后有9 口探井獲得中高產(chǎn)頁巖氣流。

“此次新頁1 井的重大突破，證實中國石化川東南盆緣復(fù)雜構(gòu)造帶新場——東溪——丁山——林灘場深層優(yōu)質(zhì)頁巖整體連片，資源量達到11930.5 億立方米。繼涪陵頁巖氣田之后，我們找到了第二個萬億立方米頁巖氣資源陣地?！焙鷸|風(fēng)說。

精準(zhǔn)鎖定甜點

勘探人習(xí)慣把油氣富集且易于開發(fā)的區(qū)域或?qū)佣畏Q為甜點。找到了甜點，就有了精準(zhǔn)的鉆探目標(biāo)。

在中石化勘探分公司首席專家陳祖慶看來，埋深2500 米左右的涪陵頁巖氣層如同一塊易破裂的鋼化玻璃，而受“三高”影響的深層頁巖就是一塊軟化了的玻璃。頁巖含氣性和塑延性等發(fā)生了明顯變化，要找到甜點參數(shù)及其變化規(guī)律難度大大增加。

為了摸清深層頁巖含氣性以及壓力、應(yīng)力、脆性等影響甜點預(yù)測的關(guān)鍵參數(shù)，攻關(guān)團隊依托國家科技重大專項“頁巖氣勘探地球物理技術(shù)研究”，以及“四川盆地深層頁巖氣地震預(yù)測技術(shù)研究”等中國石化重點科技攻關(guān)項目，針對“三高”難題，實施地質(zhì)、地球物理和工程一體化攻關(guān)。

一方面以目標(biāo)為導(dǎo)向，設(shè)計全方位、強耦合的地震采集觀測系統(tǒng)，通過采集及目標(biāo)精細(xì)處理攻關(guān)，奠定了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；另一方面聯(lián)合高校、科研院所，創(chuàng)新發(fā)展深層頁巖氣甜點地震預(yù)測及評價等7 項核心技術(shù)。

經(jīng)過無數(shù)次的精細(xì)推敲、現(xiàn)場會診和反復(fù)論證，攻關(guān)團隊逐漸弄清了優(yōu)質(zhì)頁巖、高流體壓力、微裂縫發(fā)育、低地應(yīng)力等甜點評價關(guān)鍵要素的物探描述方法，創(chuàng)新形成了基于高精度地震勘探的甜點預(yù)測技術(shù)，實現(xiàn)了深層頁巖氣甜點預(yù)測技術(shù)從無到有、從有到精的跨越。頁巖氣含氣量預(yù)測相對誤差小于5%，水平應(yīng)力差預(yù)測吻合度大于80%。

這些技術(shù)在東溪、丁山地區(qū)的勘探實踐中不斷完善，最終在丁頁7 井、新頁1 井完美呈現(xiàn)————裂縫預(yù)測、應(yīng)力預(yù)測結(jié)果均與實鉆高度一致。

鍛造壓裂金鑰匙

為了把蘊藏在深層優(yōu)質(zhì)頁巖中的頁巖氣采出來，勘探工程的大神們使出了殺手锏————壓裂。

中石化勘探分公司安全總監(jiān)、頁巖氣壓裂專家李文錦認(rèn)為，丁頁2HF 的壓裂堪稱奇跡。因為地層溫度高達146℃，井底壓力高達140MPa，而當(dāng)時國內(nèi)外施工工具最高抗壓能力僅105MPa。合作的外國公司撂挑子，說干不了。

重壓之下，中石化勘探分公司聯(lián)合中國石化工程技術(shù)研究院等單位組成現(xiàn)場技術(shù)攻關(guān)組，根據(jù)實際條件改進壓裂工藝，重新設(shè)計加工耐高溫、抗高壓的工器具，在丁頁2HF 井創(chuàng)造了應(yīng)用一項新技術(shù)、實現(xiàn)三個首次、刷新四項紀(jì)錄的佳績。

盡管從壓裂工藝、壓裂液配方、壓裂工器具等方面進行了改進，但壓裂完工后裂縫體系并沒有完全建立起來，導(dǎo)致丁頁2HF 井的測試產(chǎn)量不高且不穩(wěn)定。發(fā)展深層頁巖氣壓裂工藝技術(shù)任重道遠(yuǎn)。

2013 年起，攻關(guān)團隊潛心研究深層頁巖氣破巖模式及縫網(wǎng)形成機理，開展壓裂裝備改進攻關(guān)，精心優(yōu)化壓裂工藝。從水平段分段、壓裂液配方、壓力大小選擇、壓裂液注入量等決定壓裂效果的參數(shù)入手，開展各參數(shù)配伍關(guān)系研究和室內(nèi)模擬，在模擬成功后開展現(xiàn)場攻關(guān)。近10 年來，他們在20 多口井進行了500多段的現(xiàn)場攻關(guān)試驗。

功夫不負(fù)有心人。打開深層頁巖氣的金鑰匙逐漸鍛造成型。2016 年，攻關(guān)團隊在東頁深1 井成功應(yīng)用密切割、增凈壓、促縫網(wǎng)、保充填壓裂工藝技術(shù)，實現(xiàn)單井穩(wěn)定高產(chǎn)。而后持續(xù)開展現(xiàn)場攻關(guān)，創(chuàng)新形成了多段少簇密切割、大液量、高排量、中強加砂、雙暫堵、一體化滑溜水變黏交替注入的深層頁巖氣體積壓裂技術(shù)。

打通深層頁巖的奇經(jīng)八脈，頁巖氣源源不斷奔流而出。從東頁深1 井日產(chǎn)突破30 萬立方米，到東頁深2 井和丁頁7 井日產(chǎn)突破40 萬立方米，再到新頁1井日產(chǎn)突破50 萬立方米大關(guān)，單井穩(wěn)定產(chǎn)量連破大關(guān)，標(biāo)志著深層頁巖氣壓裂技術(shù)走向了成熟。