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浙江油田与东方物探一体化合作开发南方山地页岩气纪实

国际燃气网  来源:中国石油报  日期:2017-11-14
 
黄金坝页岩气双钻机钻井
 
  2017年11月1日,浙江油田公司在云南省境内实施的页岩气勘探再获重大突破,今年7月刚打破国内最长水平段纪录的产能评价井YS113H1-7井,在实施分段压裂后的测试求产中获得每天26.66万立方米的高产页岩气流。这个振奋人心的喜讯,打破了中国石油页岩气勘探开发主要集中在四川省的局面,创新了盆外复杂山地地质条件下页岩气地质工程一体化评价、水平井钻井和储层改造新技术,拉开了浙江油田核心建产区从黄金坝向紫金坝战略转移的序幕,提振了油田走出四川盆地寻找优质页岩气的信心和决心,有望支撑形成新的页岩气资源基地,为绿色、可持续的百万吨油气田建设做好重要战略接替准备。紫金坝的页岩气勘探评价成功,是浙江油田页岩气一体化合作的又一成功案例,浙江油田长期战略合作方——东方地球物理公司功不可没。
 
  作为一种绿色、清洁、新型接替能源,页岩气受到世人瞩目。应对国民经济的快速发展和环保需求,中国对新能源开发建设高度重视,发布了《页岩气发展规划》,提出了“十三五”达到300亿立方米产能的奋斗目标。在页岩气大开发的背景下,重组后的浙江油田公司主动进军页岩气开发市场。陆地市场份额居全球第一的东方地球物理公司(以下简称东方物探),拥有包括“国家千人计划专家”在内的非常规油气专业团队,专注页岩气的勘探开发。找油找气的重任、历史的契合点,把浙江油田和东方物探联系在一起,目标同向,责任共担,在南方山地的千山万壑中书写了气势恢宏的页岩气勘探开发画卷,建成国家级昭通页岩气示范区,为国家新能源建设做出了贡献。
 
  浙江油田和东方物探进行地震勘探技术研讨
 
  战略领航,胸怀产业报国梦想
 
  2005年7月25日,肩负南方石油战略重任的浙江油田公司成立。成立后,在页岩气还是一个“新闻名词”的时候,浙江油田人就踏上了征战长江两岸、进军南方西南山区的行程。
 
  页岩气开发是个新领域,高技术、高风险、高投入。浙江油田刚刚起步,取得的矿权区复杂性、特殊性、隐蔽性与隐伏性特点显著。一是勘查区主要位于滇、贵、川交界处, 以山地、高原为主,环境艰险,是勘探的“边角区”,地震和钻井资料几乎空白。二是地质条件与东部富油气坳陷等成熟区不同,是“强改造、过成熟、高杂应力”盆外复杂应力山地页岩气。三是页岩气藏复杂,南方海相盆地外残留型构造坳陷页岩气储层、井筒地质、岩石力学、构造地应力等工程特性有较大差异,开采难度大。
 
  困难虽在,但面对国家油气能源的新需求,作为肩负中国石油南方油气战略重任的地区公司,浙江油田有一种等不起的责任感、慢不得的危机感和坐不住的紧迫感。油田领导层认为,“欲成事,先做势”,这个“势”就是战略,抢抓先机,战略先行!
 
  王涛老部长曾说过,石油开发,成败在物探。要查明南方山地复杂的地下构造情况,寻找适合页岩油气聚集的有利构造区带和赋存甜点区,就必须以强大的地震勘探技术手段作为支撑和保障。
 
  “勘探优先”是浙江油田首要发展战略!
 
  东方物探拥有全球一流的采集处理解释技术优势和雄厚的人才优势,两家联手成为必由之路,2012年正式签订战略合作框架协议!
 
  浙江油田认为,只有充分用好地震这个“眼睛”,实现页岩气勘探突破,增加规模化优质地质储量,才能增添可持续发展后劲,并确定了“十二五”“万吨油田”起步、“50万吨”“油气并举”的近期战略目标,和“十三五”建成“绿色、可持续的百万吨油气田”的中期目标战略。
 
  浙江油田精准发力、持续加力,以昭通黄金坝、紫金坝、云山坝和荆门远安、黔南罗甸等区块为主战场,以全面、精细、立体勘探为主线,实施了多个页岩气勘探项目。到2016年年底,完成二维地震5906千米,三维地震1158平方千米,页岩气评价井成功率达82.35%,开发水平井Ⅰ类储层钻遇率提高到95.6%。发现了滇黔北探区黄金坝—紫金坝、大寨和湖北荆门探区远安三个有利建产区域,其中黄金坝区域已建成5亿立方米页岩气生产能力,成为“国家级”的产能示范区;紫金坝区域正在建设10亿立方米上产工程;云山坝和大寨启动5亿立方米产能建设接力工程。昭通示范区已完成近50口各类页岩气井的钻井压裂和投产试气工作,形成了50万吨当量的油气生产规模。
 
  回首星火历程,浙江油田从单一勘探到探采结合,从滚动开发到规模开发,从浅层“点上突破”到浅中层“全面开花”,从页岩气YQ1井星星之火到日产气突破150万立方米,咬定目标,不断把蓝图变成成果,留下了一串串坚定而快速的脚印:2009年7月获得国家首个页岩气勘查矿权——滇黔北页岩气勘查区域矿权,同年11月页浅1井在筠连率先在国内钻探出页岩气;2012年3月,昭通国家级页岩气国家级示范区成立……目前示范区黄金坝页岩气集气脱水总站和连接长宁的外输干线已经建成运转,成功和国家四川盆地天然气主管线贯通,实现了页岩气持续稳定外销。
 
  十载春秋,历史一瞬。浙江油田从无到有、从小变大,完成了油田发展的顶层设计和发展保障机制,步入发展快车道,展现了央企产业报国的赤子情怀!
 
  创新驱动,一体化技术攻关促进高效发展
 
  浙江油田页岩气勘查矿权区与成功高效开发页岩气的北美及国内相邻页岩气开发区相比,均有很大不同。以昭通页岩气示范区为例,与北美地台型稳定构造区相比,在多期板内造山构造运动重置叠加的区域挤压和走滑应力背景下,已经看不到“准地台”的平稳构造样式,没有了海相原型盆地的盆地迹象,天然断裂和微裂缝系统发育,纵横向地应力系统复杂,岩石力学性质与地层压力系数纵横向变化大,储层非均质性强。与四川盆地涪陵焦石坝、长宁—威远示范区相比,在构造形变、地应力、孔隙压力、储层不均质性和热演化等方面存在较大差异,总体表现出“强改造、过成熟、杂应力”地质工程特性,产量不确定性风险较大。
 
  问题就是方向,责任产生动力!
 
  科学技术是第一生产力。面对世界级难题,浙江油田认为必须坚持“世界眼光、国际标准、南方特色、高点起步、创造历史”的原则,在“勘探优先、突破产能”的引领下,实施“创新驱动技术进步创效”战略,自主引进,联合研发,技术创新创效,形成具有中国特色和自主知识产权系列的页岩气勘探开发技术,发现南方山地页岩气富集区形成规律和有利区域,破解开发难题。
 
  创新是解决问题的钥匙,是引领发展的第一动力。实践中,应对低油价挑战,以勘探开发项目全生命周期精细管理为目标,创新地实施“一体化高效开发”有效模式,走低成本质量效益发展之路。以“逆向思维目标设计,正向互动创新施工”为手段,形成从地震勘探、地质评价、部署研究、设计优化、生产实施到项目组织管理的“一体化高效开发”模式,确保高质、高产和高效开发,提升产业竞争能力,创新应用了六个“一体化”模式。
 
  ——地震采集处理解释一体化。采集是基础,处理是关键,解释是龙头,环环相扣,通过三个领域技术和成果融合一体化运作模式,实现了高效率、高质量地震地质成果。创新形成经济技术一体化的页岩气三维地震勘探技术,获得了高性价比、高品质的三维地震成果。创新了形成中国南方山地页岩气甜点地震预测技术,有效指导了甜点区带评价、井位优选和井轨迹设计。
 
  形成了五维插值和叠前各向异性OVT时间偏移和深度偏移等世界领先处理关键技术,创新形成了基于高精度地震优质页岩厚度、断层及圈闭的精细描述技术。形成了综合岩石物理、宽方位三维地震数据体及微地震监测成果,有效预测页岩储层的裂缝、TOC、脆性、地层压力等页岩甜点主控因素,形成了圈定甜点预测、水平井导向设计等技术系列。
 
  ——地质工程一体化。坚持地质工程一体化理念和系统论逆向思维解决问题的理念不动摇,是页岩气勘探开发工程系统论解决瓶颈问题关键所在。首次应用基于地震反演的地质工程一体化三维地质建模的综合评价技术,建立表征页岩气储层品质、钻井品质和完井品质的一体化综合模型,为开展甜点预测、水平井轨迹优化设计、水平井导向与储层钻遇率、井筒完整性及储层改造实时监测调整等关键环节提供三维可视化一体化研究成果。尤其是综合压裂微地震监测成果与高精度三维地质甜点和工程甜点的预测成果,在页岩气压裂优化、评估中发挥重要作用。
 
  ——勘探开发一体化。创新建立了页岩气储层三维甜点数据成果以及优质页岩储层的精细静态描述。这些重要成果就像物探给地球做彩色CT, 为准确优选页岩气有利区、预测和评价甜点区中发挥重要作用。而压裂微地震监测则发挥了听诊器的功能,相当于在页岩气开发系统工程中安装了“眼睛和耳朵”,创新性发挥两者技术成果优势,实现了在勘探开发不同阶段,为决策提供了极为重要成果依据。
 
  在钻井和压裂前阶段,科学地预警可能的钻井复杂和套变位置,辅助压裂段长度钻探工程设计及优化。在压裂过程中,创新性应用三维地震和压裂微地震监测数据成果,对压裂过程中生产参数设计及优化,以及压裂液、加砂量等关键生产参数的制定和可视化调整实施。
 
  在压裂后评估阶段,综合压裂参数、地震甜点预测和压裂微地震监测成果,地球物理勘探和页岩气开发专家和技术人员共同进行压裂结果分析和评价,为后续试气方案和下一个水平井设计和优化提供重要参考成果。
 
  ——经济技术一体化。南方海相山地页岩气地处山高谷深的特殊地形地貌条件,地表岩性多变,溶洞裂缝发育,创新形成了单点宽频接收、优化激发因素的“两宽一高”经济有效的地震采集处理解释配套技术。把钱用在刀刃上,达到了“庖丁解牛”的效果。
 
  ——现场指挥和前后方协同联动一体化。
 
  野外资料采集是南方山地页岩气成功勘探开发的基础,属于写真阶段。
 
  双方共同成立以勘探成效为目标导向的一体化项目组、技术支持组和质量监督组,以问题为导向,双方技术和施工专家,共商对策,高效高质第一时间制定解决方案。尤其是在现场试验、激发因素优化、特殊障碍物变观方面,心往一处想,劲往一处使,创造了一个个精品工程和样板工程。
 
  高精度精细保真处理是页岩气成功勘探开发的关键,属于求真阶段。
 
  针对高程变化剧烈,近地表结构复杂、干扰波发育,构造复杂等难点和特点,创新地研究应用了基于微测井综合高精度南方山地静校正技术,解决了复杂地表区静校正难题;首次创新研究应用了OVT和五维插值处理技术,以及井驱三维各向异性叠前深度偏移处理关键技术,以及高保真CRP道集优化处理特色技术。
 
  地震资料综合解释研究是页岩气成功勘探开发的龙头,属于归真阶段。
 
  以地质与工程多学科、多资料系统融合共享工作软件平台为基础,以多工种、多专业协同工作环境为纽带,以室内研究与现场实施互动、地质与工程一体化融和的实时融合共进为目标手段,创新建立动态的迭代更新高精度三维地质建模、水平井闭环式综合重构预测精细地质导向在线控制和水平井分级体积压裂可视化优化调整实施技术,以储层品质、钻井品质、完井品质、试采品质一体化系统性综合评价共同制定技术方案与对策措施,在钻井、压裂工程现场共同按照地质工程一体化要求,应用综合地球物理储层地质成果、井筒岩石力学稳定井研究和压裂监测成果,实现了可视化、在线监控钻前压裂前预警、钻井压裂中方案优化与实时调整,钻后压裂后效果评估的现场一体化应用模式。
 
  ——研究生产一体化。创新形成了山地页岩气高精度地震勘探一体化配套技术。东方物探成功地研制了GeoEast-ESP微地震和GeoEast-USP甜点预测软件等,打破国外垄断、填补国内空白,处于国际一流水平,部分处于国际领先水平。
 
  中科院院士姚振兴等专家对GeoEast-USP鉴定时认为,“GeoEast-USP软件填补了国内非常规甜点地震预测软件的空白,软件整体处于国际先进水平。”
 
  中科院院士刘光鼎、滕吉文等专家对GeoEast-ESP鉴定时认为,“GeoEast-ESP微地震实时监测软件总体上达到国际先进水平,具有广阔的应用前景。”
 
  十年攻关,硕果盈枝,对主营业务发展形成强有力的支撑!表现在:形成了页岩气勘探系列技术,在页岩气突破、甜点预测、整体储量落实、滚动开发、钻井工程导向设计及压裂后评估等方面奠定了坚实的资料基础,实时指导钻完井施工,降低开发风险;落实了有利区、甜点区和地质储量,有效推动了昭通示范区页岩气勘探开发方案设计、井位部署与钻探工程设计,为2015年已建成的黄金坝年产5亿立方米天然气能力以及“十三五”末年产20亿立方米规划实施奠定资源与技术基础。
 
  据统计,十年来,浙江油田先后实施科研攻关及新技术试验推广项目108项,获集团公司重大发现奖、科技进步奖等省部级奖7项。山地页岩气一体化高效开发获2016全国科技工作者创新创业大赛金奖。山地页岩气一体化管理模式获2016全国石油石化企业管理创新一等奖。东方物探在支持页岩气勘探开发科技水平不断跃升,《页岩气地震勘探技术及应用效果》论文2015年获中国石油学会特等奖;《利用地震信息综合分析水力压裂微地震事件特征》论文2015年被中国石油学会物探技术研讨会评为一等奖;出版了《页岩气地球物理综合解释丛书》论著;《微地震监测技术规模化应用取得重大进展》被评为中国石油2016年十大科技进展成果。
 
  浙江油田和东方物探以技术为先导,推进页岩气勘探开发建设,践行了中国石油南方油气勘探战略做出的郑重承诺,对中国新能源的未来发展高度负责,矢志不渝寻求突破,彰显了石油工匠的责任,书写了页岩气探秘的精彩篇章!
 
  精神领路,责任担当激发创业动力源泉
 
  实践证明,伟大的事业需要崇高的精神,崇高的精神支撑推动着伟大的事业。浙江油田页岩气矿区分布在层峦叠嶂的绵绵山地之中,“地无三尺平,天无三日晴”,车行在颠簸山路上犹如大海中的小舟,路两边是深谷悬崖。在这样的环境中,作业管线、施工测线常常穿山过河,翻山越岭,页岩气建设的艰辛程度难以想象。但是为国分忧的精神动力始终激励着石油人,视工程为生命,一路追寻,不断探索。
 
  为掌握勘查区情况,浙江油田和东方物探有关部门领导、技术人员用脚板丈量云贵高原,踏遍了难于上青天的蜀道滇峰,穿梭在人迹罕至的鄂西高山区,挺进在雨雾缭绕的乌蒙深处。许多员工未能高堂尽孝、膝下教子,常年鏖战大山,风雨做伴,在荒野中守望心中的页岩气大气田。
 
  小草坝,地处云贵高原上的高山原始森林区,是百里无人区,红军长征经过的地方,悬崖绝壁、荒岭、水沼瀑布,到处险象环生。它的圈闭构造落实情况直接关系到昭通页岩气示范区的建设进程,2010年冬至2011年春,浙江油田和东方物探投入强帅重兵,组成联合靠前指挥部,重走长征路,决战无人区!
 
  关键时刻,百年不遇的冻雨、冻雪袭击了工区,气温骤降到零度以下,许多树木都被冰块压折,“洪天古树漫天雪,云贵高原冰冻山”成为当时生动的写照。
 
  此时,3支“东方先锋”物探队,2500名将士正在攻坚小草坝8条“特急测线”。他们坚定决心“一米测线不能甩,一点质量不能降”,眉毛和衣角上挂满冰凌,工服重地像“铠甲”,但依然像螺丝钉一样,一颗颗坚固地“钉”在岗位上。
 
  为保证工程质量,他们发扬“工匠精神”,像加工机械部件一样,严格野外施工的每一环节。放线工序做到“准、紧、直、净、全”。“准”即放线桩号准;“紧”即紧紧与大地耦合;“直”即斜坡处垂直海平面,严控组内高差;“净”即除净检波器周围杂草,杜绝风吹带动检波器;“全”即全部盖上防尘盖,不进沙土和水气。钻井工序创造性地使用视频记录仪采集和监控施工数据,保证了井位准、井深足。
 
  海拔2900米的DQB2011-2022测线上,一个深不可测的“幽谷”挡住去路,物探队员用了300米长的大绳才把人下放到谷底,到达谷底的人用2天时间才返回营地,保证了地震测线资料的完整。
 
  复杂山地作业,传统模式不能满足需求。物探队发挥“首创精神”,推广应用无人机、单点检波器、互联网+地图软件等新装备、新技术。过河过断崖,原先需要6个员工、2辆车、4小时,使用无人机后,只需3个人、1辆车、1个小时。原先使用常规检波器1串10个重2.8kg,运用单点检波器后,员工负重为1串1个0.5kg;原先在大山中找点,犹如“盲人摸象”,运用互联网+地图软件后,变得有的放矢,提高工效近一倍。
 
  科学求实的工作作风促进了工作效率的提升。10年前勘探二维日效30炮,目前提高到200多炮;三维则由100多炮提升到600炮左右,且创造了850炮的最高纪录,充分体现了东方物探人“快速反应、追求卓越”的先锋精神,勘探项目全部被评为“优质工程”。
 
  薪火相传,生生不息。十年来,在开发页岩气过程中,浙江油田培育形成了“为油奋斗”的企业精神,特别是攻坚小草坝无人区后,进一步砥砺成为“坚守梦想、科学求实、咬定任务、永不言弃、排除万难、夺取胜利”的“钉钉子”精神。这种精神是石油精神在浙江油田的生动实践,是浙江油田克服艰难险阻、经受各种考验的法宝,对油田发展起到了立心铸魂的强大作用!浙江石油人将不忘初心,继续前进,不断赋予其新的时代内涵,激发活力,战胜困难,再创辉煌!
 
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  地震现场采集部署分析
  成果与启示
 
  十年耕耘,春华秋实。
 
  2016年浙江油田实现扭亏为盈,产量上升到50万吨当量,被中国石油集团评为A级企业,整体实力和行业地位得到跃升,成为中国页岩气开发的先行者和建设者!
 
  页岩气开发的成功实践带来诸多启示。
 
  ——浙江油田与东方物探的合作是油气开发上下游一体化合作的典范。这种模式用开放式思维破解发展难题,以灵活的市场机制共享企业资源,打造创业平台,借力共赢发展,实现了优势互补,降低了开发风险,提升了产能效益,取得了“1+1>2”的效果。
 
  ——勘探评价作为页岩气开发建设的龙头地位更加明显。对于页岩气地质目标的落实、井位布设、以及示范区的整体规划、产能建设和增储上产,均起到了强有力的技术保障作用,对油田的发展推动作用非常明显。
 
  ——六个“一体化”模式成为油气高效开发的成功模式。它运用系统化的思维,通过科学组织管理和项目管理方式,把油气开发看作一盘棋,各环节有机联系在一起,相互兼顾,统筹安排,整体设计,各取所长,降低了成本,提高了效能。
 
  ——“自主创新”是昭通国家级页岩气示范区的鲜明特色。它站位高远,放眼全球,融汇了大量国内先进油气勘探开采技术,形成了以全生命周期项目效益产量目标引领的地质工程一体化综合评价与现场实时联动实施技术,集中体现了中国石油人的聪明智慧,逐步打破了垄断,创造了南方区域的山地品牌,达到了山地页岩气行业引领和示范作用,成为浙江油田特色的“企业发展名片”。
 
  ——页岩气勘探开发是“管理创效”的有益探索。浙江油田以质量求效益,科学发展、集约发展、精细管理,沉淀了具有中国南方区域特色的油公司管理制度,东方物探则形成了配套的采集处理解释技术,更深地融入油气钻探全链条,走向高效勘探、精准勘探。
 
  ——页岩气勘探开发建设是石油精神“软实力”的集中展示和升华。在奋进拼搏中,浙江油田和东方物探锻造了“不畏艰难,招之即来,来之能战,战之能胜”过硬团队,打造了富有南方油公司鲜明特色的“钉钉子”精神和非常规油气的“先锋精神”,丰富了石油精神的底蕴,是更深沉、更持久的精神力量。
 
  展望

  十年,涛飞江上,气卷万山!
 
  数百年来,能源革命成为推动人类文明持续发展的标志。来自浙江油田探区油气田地腹数千米、汩汩而出的绿色之气,正汇聚成一股新鲜的血液和能量,给中国能源建设和社会持续长远发展带来动力与生机活力!这种追求和情怀,正是实践南方油气梦的一个组成部分!
 
  理想追寻,没有止境。浙江油田和东方物探将携手并肩,进一步发挥优势,在南方山地以及更为广阔的油气资源领域,积极开展页岩气、煤层气、致密油、常规油气资源勘查和评价开发工作,全力寻找并形成新的战略突破,为实现“‘十三五’绿色、可持续的百万吨油气田”战略目标,为国家能源建设再谱新篇章!
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