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古龙页岩油效益开发未来可期
  新闻来源:石油商报 2023-02-02 10:22  

  初冬的松辽盆地银装素裹,古龙页岩油试验攻关鏖战正酣。来自大庆油田最新消息:目前,古龙页岩油累计试采井56口,目前开钻51口,日产油355.1吨,日产气13.6万方,单井产量是大庆油田平均产量的7倍。古龙页岩油有望成为大庆百年油田建设的重要战略接替资源,大庆油田正在书写中国陆相页岩油革命新篇章。

  古龙战场捷报频传

  2020年6月2日,松辽盆地古龙凹陷古页油平1井获得历史性战略突破,揭开了古龙页岩油勘探开发的序幕。

  古龙页岩油类型独特、规模巨大、埋藏适中,具有烃源品质好、储集性好、油型好、游离氢含量高、气油比高、压力系数高以及地面有利的“三好三高一有利”的显著特点。据了解,大庆古龙页岩油有利区范围1.46万平方千米,面积是大庆主力油田的5倍多,有望实现“大庆底下找大庆”的梦想,改善大庆油田整体处于后油藏开发阶段的老油田储采失衡状况和产能接替不足的矛盾。

  2020年12月6日,习近平总书记对古龙页岩油勘探开发作出重要批示,极大地推动了古龙页岩油的勘探开发进程。2021年6月22日,大庆古龙陆相页岩油国家级示范区获批复设立,同年8月28日,国家级示范区揭牌。大庆油田新增石油预测地质储量12.68亿吨,标志着页岩油将成为大庆百年油田建设的重要战略资源。古龙页岩油被列入国家《“十四五”现代能源体系规划》。中国石油为古龙页岩油设立重大科技专项,黑龙江省大力支持设立揭榜挂帅科技攻关项目。党的二十大作出提升战略性资源供应保障能力和加大油气勘探开发增储上产力度等重要部署,为油气业务的发展指明了方向。

  11月30日,在古龙页岩油高端论坛上,19位院士以及来自黑龙江省科技厅、中国石油、中国石化、中国海油、相关石油院校、科研院所等单位400余名专家参加研讨,认为大庆油田古龙页岩油示范区自建立以来,在勘探开发科技人员的开拓思维、创新工作、协同攻关下,实现了快速评价,从单井突破到全面见油,从西部齐家、古龙到东部三肇均有分布,直井试油48口,井井见油,层层见油,日产油1.3吨~6.7吨。持续探索水平井压裂排采技术,迭代升级,控面水平井提产普遍见效。稳步推进先导试验井组实施,已形成最优钻探靶层、合理井网井距、合理排查制度等重要成果认识。在工业突破的同时,古龙页岩油原位成藏理论基础研究取得重要进展,开发机理认识和体积开发关键技术取得重要突破。钻井和压裂学习曲线基本建立,最短钻井周期纪录12.49天,为高效、绿色、规模开发古龙页岩油奠定了重要的理论和技术基础。

  目前,5个开发先导试验井组取得阶段性成果,水平井创出古龙速度,压裂技术创出大庆特色,古龙页岩油试验开发展现了光明前景。

  穷经皓首求索地龙

  古龙页岩油油源母质类型来源于1亿年前湖盆中的微型浮游菌藻类,经历水生沉积演化形成层状藻,经历热演化生成油气,早期排出形成了大庆长垣常规油,后期留下的绝大部分形成了古龙页岩油。

  解决了油“源”问题,大庆油田和中国石油勘探开发研究院古龙页岩油地质工程一体化创新团队相继发现了古龙页岩成岩与有机质演化协同造孔造缝机制,建立了页岩矿物与孔隙度演化关系图,发现伊利石化的两种途径均可形成新的微纳米孔,发现了古龙页岩油孔隙类型随热演化和成岩过程的变化特征,明确了古龙页岩的孔隙时空分布规律,发现古龙页岩具有较高的孔隙度,储层分布稳定,总体具有较好的均质性。

  中国工程院院士孙龙德指出,古龙页岩油突破了页岩高黏土含量不能高产的桎梏,突破了松辽盆地低气油比的传统认知,发现了水敏矿物蒙脱石“消亡线”,发现了页岩储层较其中的砂岩、碳酸盐岩具有更高的孔渗性,实现了从陆相页岩“生”油到陆相页岩“产”油的历史性跨越。

  这些发现,为古龙页岩油勘探开发奠定了重要的理论基础。

  科技创新闯关夺隘

  古龙页岩油具有了开发价值,如何进行有效开发?一道道难题摆在科学家们面前。古龙页岩油是典型的陆相页岩油,比较成功的美国海相页岩油开采技术并不适合我国陆相页岩油地质条件。如能实现古龙页岩油的有效开发,解开的将是世界级难题,在国内更具有引领性,对大庆建设百年油田、保障国家能源安全具有重要意义。

  中国工程院院士孙龙德认为,古龙页岩油是一种全新的资源类型,在储集性、含油性、流动性和可压性方面均具有鲜明的特征,其资源禀赋条件和储集层特征都具有特殊性,世界范围内尚无规模化商业开发先例。要学习借鉴北美成功的经验,但根本的还是提升自主创新能力,实现古龙页岩油理论与科技创新,这已成为当前最为迫切和紧要的任务。面对全新的领域,更要坚持按照 “实践、认识、再实践、再认识”的发展规律,从发现并解决科学问题入手,不断通过技术创新来解决工程难题。

  中国工程院院士袁士义认为,建立定量表征油藏物性与地质力学参数的地质模型,表征纳米孔隙尺度地下流体相态,开展储层流体赋存状态及可动性评价十分必要。针对“有多少原油聚集及可采性”问题,研究团队以攻关古龙页岩油储层高效改造方法与技术、经济可采储量评价标准为攻关方向,开展了渗流机理与可采储量评价方法研究。研究团队认为,压裂缝网体系改善近井地带渗透率,SRV有效体积及长期导流是支撑开发效果的关键,弹性能、渗吸置换、气体携带及溶解气驱协同作用提高采收率。针对“如何使原油流动并采出”问题,研究团队以古龙页岩油室内物理模拟和数值模拟方法为攻关方向,建立了以页理缝为核心的多相多尺度渗流模式,实现纳米级页岩油层可动用。针对“如何有效采出更多原油”问题,研究团队以开发模式优化与补能提高采收率方法为攻关方向,开展了开发模式与能量补充研究,初步建立了水平井压裂开发模式,研发了多介质二氧化碳吞吐提高采收率技术,探索了古龙页岩油注气驱替开发方式。同时,提出应将储集空间岩心流体原始状态取样、无损检测方法、纳米化学方法等古龙页岩油开发理论问题列入基础性前瞻性科技专项研究,建议在已设立的应用性科技专项攻关同时,设立系列矿场先导性试验,验证理论认识,优选开采方式,形成配套技术,提供可复制推广的开发模式。

  中国工程院院士赵文智认为,对页岩油富集区段评价,需要从三要素品质与组合优劣入手,才能选准有利靶体和靶区,从而获得理想的勘探开发成效。一是页岩油经济开发需要3个条件缺一不可:单井日产需达至经济门限以上;单井累计采出量须达到收回投资以上;甜点区规模能支撑建成最小经济产量并有稳产期。二是页岩油经济开发3个控制因素:滞留烃数量要足够大;可动烃数量要大;地层能量场高与生产制度合理稳定。三是可动烃评价的3个重点:形成滞留烃的物质基础既要足量又要适量;保持滞留烃最大流动量的条件既要优质又要配套;页岩油富集段既要分类评价又要建立不同标准。古龙页岩油可动烃富集条件十分有利,是我国陆相页岩油最有希望实现规模开发的类型。他认为,工程条件处于有利窗口范围,只要选好靶体,完全可以实现商业开发突破。同时,古龙页岩油可动烃富集区资源潜力大,可支撑规模建产和上产。

  中国工程院院士刘合率先成立了中国石油勘探开发研究院古龙页岩油地质工程一体化创新团队,牵头揭榜了“黑龙江省首批揭榜挂帅项目”。他的《古龙页岩油相态渗流机理及地质工程一体化改造研究》取得了突出成果和重要进展。他与团队研究提出“松辽盆地构造沉积演化形成了古龙页岩油‘千层饼’式独特结构”的地质认识;发现富有机质页岩滞留烃含量高,其中富含陆源碎屑石英的富有机质长英质页岩工程条件更为有利,是I类靶体;提出“古龙页岩孔缝结构导致改造裂缝体积受限,控近扩远是工程改造的核心”的观点。刘合院士表示:“我们已经突破了出油关。下一步,要加快技术管理的升级迭代,关注生产过程中出现的问题,做好‘临门一脚’的压裂主体技术攻关与完善。古龙页岩油效益开发道阻但已见曙光,未来一定可期。”

  效益开发任重道艰

  尽管古龙页岩油开发已取得多项重大突破和进展,但由于古龙页岩油地质特征的特殊性、油气赋存流动的复杂性以及适配工程技术的不确定性,依然面临着一系列开发理论认识、工程技术、开发成本等方面的重大挑战。

  关于古龙页岩油评价问题,院士专家们一致认为,要加快推进有效孔隙表征研究,既要关注有机质转化形成的孔隙,也要关注无机质形成的孔隙,还要关注构造演化过程中形成的裂缝发育特征及其有效性。需要进一步通过取心分析化验技术攻关解决孔隙度测量的准确性难题,需要加强古龙凹陷和三肇凹陷的差异性研究,从宏观角度分析微观差异。

  中国科学院院士金之钧指出,砂泥间互夹层型、纯页岩型两种资源类型均应作为下一步增储上产的重点,应做好分区分段的经济评价,期盼未来大场面。中国工程院院士谢玉洪表示,应优选评价参数,完善评价体系,合理安排勘探开发步骤。

  关于古龙页岩油工程技术,需要加强压裂缝网复杂程度和改造体积空间最大化的研究。中国工程院院士孙金声强调,需要开展水基钻井液研究工作,重点解决表面水化问题,降低钻井成本;开展储层损害研究,优化压裂液体系,进行径向水平井试验,尽可能一次性采出最大资源量,也可实现老井重新利用,降低成本。

  关于古龙页岩油开发重大基础认识问题,必须创新页岩油的开发理论、开发模式,指导科学开发。首先,要加强页岩油流动机理认识,高度重视页岩油相态研究,明确页岩油开发单元和开发对象。其次,要深入研究合理开发井网井距设计优化、开发配产、环境方式、排液产油制度、开发指标等,寻求突破。最后,关于开发能量的问题,在推动理论研究的同时,要更加关注生产应用和效益采出,尽快将工程和地质理论研究成果转化成矿场试验和现场方案,以EUR最大化为目标,明确下一步规模化的扩大试验区。

  中国石油集团党组成员、副总经理,中国石油学会理事长焦方正指出,要强化基础研究,包括加强古龙页岩油评价,深化开发重大基础问题研究,建立页岩油开发理论与开发模式,建立水平井与体积压裂缝网体、缝网体流动、能量场和产能四大体系;扎实抓好现场试验,高度关注合理井距、断裂影响、压裂液体系、合理生产压差、清蜡防蜡和成本六大问题;抓紧探明储量落实,筛选最优区域;组织抓好开发方案编制。

  能源安全不须待,千军万马降古龙。古龙页岩油勘探开发,不仅为大庆油田高质量可持续发展与龙江振兴展现了广阔的资源前景,还对提升我国陆相页岩油效益开发起到重要推动作用,更可为实现我国科技自立自强作出贡献。

  古龙页岩油,未来可期!

 
  【作者: 孟思炜 赵霞 朱如凯】 关闭窗口
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