作者 | 徐永国 王维东 贾玉涛 代俭科 朱克民
页岩是生油岩,是油气的源头。过去,按照常规石油地质理论,油气生成后运移至满足条件的储层可以成藏,地质家都是寻找这类油藏;如今,地质家的目光从源外转向源内,直接在油气的源头开采油气。
但是,页岩是最复杂最致密的岩石之一,想要岩中取油并不容易。胜利油田高级专家王学军说,三大技术创新令页岩油破“壳”而出:创新建立陆相断陷盆地页岩油成藏富集模式,揭开了页岩油的“庐山真面目”;研发形成以合成基钻井液体系为核心的优快钻井技术,使得3300米深、水平段超2000米以上的水平井得以高效钻进;形成了多尺度组合缝网压裂技术,为页岩油流出制造了毫米级的“高速路网”,极大提升单井产能。
在胜利油田勘探开发研究院科研楼大厅,两条1米长的砂岩、页岩岩芯整齐摆放。该院专家唐东说,页岩就像千层酥,油气就蕴藏在层层书页一般的岩石中,就像千层酥中的黄油和糖粉。
页岩油看似新朋友,其实胜利油田与其结缘已近50年。自1972年以来,胜利油田多口探井在页岩段见油气显示,对45口井测试,其中30多口井初产达到工业油气流标准,累计产油超过7万吨。这表明,济阳坳陷页岩油气具备极大勘探潜力。
但是,胜利油田早中期勘探以常规油气为主,即使发现页岩油气也不会作为重点。随着勘探进入中后期,常规资源勘探难度增大,致密油气地质与工程技术不断进步,页岩油气逐步进入视野。
虽是老朋友,但彼此还很陌生。国内外页岩油以轻质油为主,而胜利油田页岩油时代新、埋藏深,成熟度相对较低,油稠,勘探开发难度极大。
2006年以后,胜利油田部署并完钻了4口系统取芯井,深入研究页岩油气。2011年,在渤南洼陷实施第一批共计3口水平专探井,但受当时地质认识和工程技术所限,未获突破。
胜利油田不气馁不放弃,从“十二五”末开始,先后承担国家、集团及油田级页岩油攻关课题40余项,针对济阳坳陷断陷湖盆富有机质页岩的“储集性、含油性、可动性和可压性”开展攻关研究。
2018年4月,胜利油田成立了页岩油项目组,推动页岩油地质工程一体化,多专业协同作战。
经过持续攻关,胜利油田科研人员“因地制宜”地提出了济阳坳陷页岩岩相划分方案,解决了页岩类型复杂和分布预测困难等问题,建立了“有没有页岩油”“有多少页岩油”“有多少可流动的页岩油”及“有多少现有技术下可动用的页岩油”的综合评价参数体系。
“常规油气藏的储集空间是微米级的,而页岩油存储在纳米级孔隙中。”唐东说,两者的储集空间就像黄豆和芝麻的区别,常规岩芯肉眼可区分岩性变化,而页岩油岩芯肉眼根本无法区分。
借助扫描电子显微镜,科研人员形成了多手段、定量化的逐级放大多尺度储集空间定量表征技术,建立起了济阳页岩油陆相多级孔缝网络的储集空间发育模式,揭开了页岩油“蜗居”地下的“藏身之地”。
他们还建立了游离油定量评价技术方法系列,为页岩油资源潜力评估、页岩油选区评价和页岩油综合评价提供了技术支持。
与北美海相页岩油相比,胜利油田济阳坳陷陆相页岩油勘探开发存在诸多难题:北美海相页岩油沉积时间早,有两三亿年的历史,成熟度高,储层脆性强;济阳坳陷页岩油只有几千万年历史,成熟度低,储层塑性强,地层压不开、撑不住,而且,济阳坳陷中等成熟度页岩油普遍埋深大于3500米,钻完井、压裂等工程实施难度大,投资大、风险大。
胜利页岩油能够破“壳”而出,离不开高科技的加持。从地质评价到地球物理预测,再到钻完井与压裂,胜利油田取得一系列突破。
尤其是压裂。在胜利油田页岩油重点实验室进行的页岩油流动模拟可以看到:页岩纳米级、微米级孔隙中饱含的页岩油,能够从微裂缝中渗出。压裂,就是更多地制造这种微裂缝。胜利油田创新集成“体积压裂+高导流通道压裂”工艺,形成了独具特色的组合缝网压裂技术。
“高导流通道压裂是利用纤维和砂子的簇式支撑作用,扩大裂缝改造体积,增大泄油面积,提升主裂缝的导流能力,相当于建了一条高速公路,而体积压裂相当于在油藏中建立无数羊肠小道。”胜利油田石油工程技术研究院压裂所副经理张潦源说,二者集成形成了互联互通的交通网,让页岩油得到充分释放。
页岩油重点探井樊页平1井压裂施工现场
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