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中國石化鄂爾多斯致密砂巖氣開發提質增速

   2014-09-16 中華石化網中國石化新聞網

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核心提示:陜西與內蒙交界的毛烏素沙地,曾經荒蕪的地表因數十年來的生態改造已被綠色植被覆蓋,而更加令人欣慰的是,

陜西與內蒙交界的毛烏素沙地,曾經荒蕪的地表因數十年來的生態改造已被綠色植被覆蓋,而更加令人欣慰的是,在這個區域面積2003平方千米,還不及北京的一個懷柔區大,極難實現經濟效益的“邊際區塊”,中國石化建成了國內率先實現效益開發的大牛地氣田,被列為國家級重大專項工程的致密砂巖氣開發示范區。目前氣田年產天然氣量超過40億立方米,累計為國家產氣205億立方米。

中石化華北分公司近期宣布,大牛地氣田要在“十三五”初形成年產50億立方米天然氣的規模,并實現持續穩產,氣田還將年產100億立方米天然氣作為長期奮斗目標。為早日圓夢,今年9月初,明年的開發方案已提前部署,鄂爾多斯盆地致密砂巖氣開發正在提質加速。

效益開發破除“神話”

致密砂巖氣與煤層氣、頁巖氣同屬于非常規天然氣。我國非常規天然氣約17萬億立方米,是常規天然氣的4~5倍,其中,鄂爾多斯盆地的致密氣約占12萬億立方米。盡管中國致密氣資源豐富,但是致密砂巖氣藏埋深偏深,產量遞減快,經濟開發難度大。

一般將滲透率小于1毫達西的氣藏定為致密砂巖氣,而大牛地氣藏的滲透率僅為0.5毫達西,遠遠低于鄂爾多斯盆地其他氣田,也就是說,致密氣好比藏在磨刀石一樣堅硬的砂巖中,是很難實現商業開發的“雞肋”區塊。曾經有家知名國外石油公司有意與華北分公司合作開發,當對方了解到該區的氣藏條件后,就放棄了合作。

華北分公司在鄂爾多斯盆地經歷了50多年的勘探歷程,他們發揚石油地質人不屈不撓、永無止境的拼搏精神,與低滲致密天然氣這一實際難題展開了頑強斗爭。1999年,他們重上大牛地區塊,掀起了新一輪的勘探開發高潮。

2003年開始,經過兩年多的先導性開發試驗,采取“先肥后瘦”的開發模式,在大牛地多套氣層中尋找到氣藏富集較高的層位,部署的大15井、大16井分別獲得了日產21萬和16萬立方米的工業氣流,更加堅定了效益開發大牛地氣田的決心。

2005年,大牛地氣田累計上報了2944億立方米的探明儲量,并掌握了氣藏的富集規律,運用成本相對低的“直井多層合采”技術,開發產氣較好的盒2、盒3氣層,當年建成了10億立方米的產能,向北京供氣2.96億立方米,創造了當年建設、當年投產、當年供氣的“大牛地奇跡”。

“從大牛地氣田歷年的投入產出情況看,我們的氣田于2006年就實現了盈利,見效時間遠遠低于常規油氣田。截至目前,氣田的投資回報率已達到70%。”華北分公司計劃處管理人員告訴記者。

華北分公司在大牛地氣田儲層品味極低的狀況下,率先在鄂爾多斯盆地實現了效益開發,顛覆了致密砂巖氣無法獲得經濟有效開發的“神話”,對于盆地其他類似區塊起到了較好的示范和帶動作用。

科技進步“解放”儲量

低滲致密砂巖氣,單井產量低,工程施工成本高,如果不將單井產量提高上去,占氣田70%的工程成本降下來,就不可能實現經濟有效開發。工程技術的進步,就成為破解這道難題的法寶。

氣田建設初期,施工一口2000多米深的常規直井最快也需要40天,甚至60天,如此高的鉆井耗時,意味著成本居高不下。

據華北石油工程公司時任五普井隊長的張冠軍介紹,當年制約鉆井周期最大的因素是鉆具早期失效,一套價值200萬元以上的鉆具,因地層等多種原因造成新鉆具在鉆進中就會發生折斷,使用不到一口井就要接近報廢,如此高的鉆井代價,讓不少鉆井隊望而生畏。

為破解這一難題,他們積極探索試驗高效的PDC鉆頭,該鉆頭所需要的鉆壓較小,僅是牙輪鉆頭的1/3,這樣,鉆具承受的負荷就降低了,折斷的風險將大大減少。

PDC鉆頭試驗獲得成功后,鉆井周期壓縮了1/3,鉆具早期失效難題也得以迎刃而解。在2005年進入規模開發后,建設10億立方米產能,原計劃需要70多支鉆井隊,而實際只用了32支,少用了鉆井隊伍,成本大幅度下降,也使當年的產建任務提前完成。

與此同時,為提高單井的氣產量,華北分公司探索試驗水平井鉆井,沿氣層水平穿越上千米,大大擴大了泄氣面積,利于氣產量的提高。相比直井,水平井雖然增加了難度和成本,但工業化的成功應用,使產氣量達到了直井的3至5倍,經濟效益明顯。

水平井技術同樣也走過了曲折道路,初期施工的水平井鉆井周期長達150天,耗資8000多萬元,直到2010年,氣田累計試驗了30余口水平井,投資近10億元,投入與產出不成比例,但這仍沒動搖華北分公司繼續試驗的決心。

2011年,水平井的平均鉆井周期已逐步壓縮到了40天,鉆井成本已壓縮到了2000多萬元,同時,水平井分段壓裂技術的成熟,多口水平井氣產量大幅度提高,其中,針對產氣效果較差的氣層部署的一口水平井,獲得日產17.8萬立方米的高產氣流,水平井的試驗大獲成功。

2012年,華北分公司決定全部采用水平井建產,使直井無法建產、且儲量占總儲量1/3的盒1、山2等氣層,獲得了有效動用。僅用100口水平井,就完成新建產能10億立方米,相比2005年直井開發建成的10億立方米產能,減少133口井,成為國內首個全部運用水平井新建產能的氣田。

目前,華北分公司全部運用水平井已連續3年實現新建產能10億立方米,3年累計產能將超過往年8年累計建成的產能,氣田的開發質量和經濟效益顯著提升。

科學規劃氣田“延壽”

“氣田初期設計氣井的穩產期為3至5年,而現在許多氣井已有10年壽命了,遠遠優于當初的設計,這是我們運用科學的采氣工藝技術取得的成果。”華北第一采氣廠領導張文洪說。

工程施工把氣井建成,好比一個孩子出生,后天的培養、成長就要靠科學管理,合理的采氣,才能使氣井健康長壽。氣田所采用的輸氣工藝是“高壓進集氣站,低溫分離水合物”,充分利用地層能量,讓天然氣自己跑出來,不但節省成本,也有利于氣井長壽。

因氣井具備低壓、低滲特性,氣井配產過高,距井筒較遠的氣流不能及時跟上,易產生“斷流”,被封存在地下;配產過低,因氣井內有水,容易被“水淹”,給氣井合理的配產至關重要。

采氣廠通過實踐摸索,直井的配產按初期產量的1/5至1/7,水平井氣井的配產按初期產量的I/3至1/5,并根據氣井實際的井內壓力做適時調整,按照“一井一策”,精細管理每口井,努力做到“細水長流”,提高可采儲量,氣井平均遞減率控制在10%以下,在同類氣田中保持較高水平。

同時,通過在老井場上部署“加密井”,以及叢式水平井井組,“吃干榨凈”氣田邊角料區塊的剩余儲量,不但節省了占用耕地,也使氣田的儲量動用率進一步得到提高。預計今年底,氣田的儲量動用率將達近80%,采收率按40%計算,現有的探明儲量中可采氣1500億立方米,每年產氣50億立方米,可持續開發30年。隨著動用率和采收率的不斷提高,氣田的穩產期將會更長。

華北分公司總經理周荔青在接受記者采訪時表示,我們將通過進一步強化地質研究,優化工程工藝技術,繼續挖潛大牛地氣田下古生界、鄰區的杭錦旗區塊的致密氣,作為建設100年氣田的接替區,今年來,下古及杭錦旗均取得重大進展,為實現“氣田之下找氣田”、“氣田之外找氣田”的目標堅定了信心。

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