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长庆油田自立自强成就我国最大油气田

日期:2021-09-22    来源:中国石油报

国际燃气网

2021
09/22
10:35
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关键词: 长庆油田 油气储量 油气产量

从“稳油增气”切换到“油气双增”发展模式,过去5年间,作为国内产量最高的油气田,在越来越难开发的“三低”非常规油气田,会走出怎样的攻关之路,创出怎样的效益之果?“十三五”,长庆油田用年产油气当量在5000万吨之上跨越6000万吨的事实给出了答案。

5年来,非常规油气资源开发取得重大突破,打造了国内首个百万吨页岩油示范区,致密气年产量增长到330亿立方米,占国内天然气总产量的1/5;5年来,油气开发水平显著提升,稳产形势逐年向好,尤其近3年油气当量年均增幅超过240万吨;5年来,累计新增油气探明储量在中国石油占比达44%,生产油气2.78亿吨,发挥了保障国家能源安全主力军的作用。

这份来之不易的成绩单,凝聚着科技创新的力量。“十三五”以来,长庆油田始终坚持把科技创新作为引领发展的第一动力,依靠原创性地质理论认识和自主创新实践形成的关键核心技术,不断挑战“三低”非常规油气田勘探开发极限,创造了油气储量产量高速增长和低成本发展的奇迹。

形成原创性理论认识,掌握获取油气资源主动权

对于油气资源开发企业,没有储量接替,一切无从谈起。长庆油田之所以能从无到有、从小到大、从弱到强,原创性的地质理论认识功不可没。

在面积37万平方公里的鄂尔多斯盆地,精准地找到地下油气储层,如同大海捞针,难度可想而知。储量超4亿吨级西峰油田,勘探上就经历过3次失败;攻坚储量5亿吨的姬塬油田,曾6次无功而返;10亿吨级庆城页岩油田的勘探,历时近20年。长庆人勘探上百折不挠,坚守高原大漠,数十年专注于地质演化规律、油气生成、储藏机理基础研究,创新完善了油气勘探六大成藏理论,累计探明石油储量59亿吨、探明天然气储量4万亿立方米,最终掌握了获取盆地油气资源的主动权。

进入“十三五”,长庆油田落实国家加快油气勘探开发“七年行动计划”,始终坚持把勘探放在首位,不断完善油气勘探开发理论,强化地质基础研究,深化“三低”油气藏的再认识,大胆涉足“高风险区”和“禁区”,在新盆地、新地区、新类型、新层系“四新领域”和风险勘探上下功夫,创立了“广覆式生烃、满湖盆富砂、全方位运聚、大面积成藏、立体式叠合”等全新油气成藏理论体系。

基础研究不断推进,油气理论不断创新,长庆油田的勘探工作迎来了一个又一个春天。2018年,长庆油田外围河套盆地石油勘探取得重大进展,打破了这一地区数十年久攻不下的历史。2019年,天环新区石油勘探取得新进展,先后发现10口20吨以上高产油流井。在天然气勘探方面,继在靖边气田东部形成千亿立方米“高效建产区”之后,又在西部探明超2000亿立方米的优质海相天然气储量,并首次在盆地下古生界形成储量超万亿立方米大气区。尤为令人振奋的是,依托国家和集团公司重大科技攻关专项,长庆油田持续深化页岩油储层致密机理、成藏机理、富集规律认识,创建了“超富有机质供烃、微纳米孔喉共储、高强度持续富集”的源内非常规石油成藏模式,成功打开了中国陆相页岩油资源的宝库,揭开了储量规模超10亿吨级庆城大油田的神秘面纱。

随着油气勘探向更差、更广、更深、更复杂的储层拓展,长庆油田已探索形成五大原创性理论体系,增储评价从注重规模向规模效益并重转变,2020年扎实推进“两个1”高效勘探,新增1亿吨石油高效储量和1000亿立方米天然气优质储量,当年石油建产228万吨、天然气建产22亿立方米,实现了储量向产量的高效转化。2021年,持续深化油气成藏地质认识,开展黄土塬三维井震混采、测井“三品质”定量评价等技术攻关,提高储层预测精度,指导多层系立体勘探,助推新领域发现和高效储量落实,支撑庆城页岩油5.5亿吨探明储量提交。至此,在庆城油田不到3年拿下探明储量超10亿吨的页岩油“巨无霸”,成为我国目前探明储量规模最大的页岩油整装油田,开辟出长庆油田增储上产的新领域。

目前,长庆油田已勘探形成姬塬、华庆、陇东、陕北等4个10亿吨级规模储量区,天然气勘探落实了苏里格、盆地中部、盆地东部等4个万亿立方米含气区,规模储量发现能力持续提升。“十三五”期间,在5000万吨稳产的基础上不断提速,提前3年实现了6000万吨规划目标。

攻克关键核心技术,打开非常规油气上产新天地

长庆油田油气资源禀赋差,是国际上典型的低渗、低压、低丰度“三低”油气藏,其经济有效开发属于世界性难题。

上世纪80年代,安塞油田经过数年攻关实现规模开发,开创了我国特低渗油田经济有效开发的先河。新世纪初,扎根毛乌素沙漠6年艰苦探索,使我国探明储量最大的苏里格气田实现效益开发。“十三五”以来,长庆油田针对长期制约储层改造一系列关键技术,持续学习借鉴、攻关实践、创新优化,形成特低渗、超低渗油田开发主体技术,掌握了水平井优快钻井、体积压裂关键核心技术,创建了“一体化攻关、平台化管理、工厂化作业”组织模式,让“三低”油气藏爆发出巨大能量,接连攻克页岩油、致密气开发世界难题,引领了我国非常规油气资源经济有效开发的方向。

以高技术应对高难度,以低成本应对低渗透,长庆油田非常规油气开发技术攻关久久为功,打开了产量效益之门,趟出了低成本开发之路。长庆油田建成的国家页岩油开发示范区,正是依靠高强度压裂形成的地层能量,把上百口水平井生产的原油,直接输送到联合站,开启了我国规模有效开发页岩油的序幕。

相比北美地区海相页岩油,我国陆相页岩油的开发在技术和成本上更具挑战性。长庆油田作为我国非常规油气开发的引领者,创造了页岩油开发新模式,统一采用水平井组开发,平均单井产量达到18吨;取消生产流程中的计量站、增压站和注水站,颠覆了“三低”油田注水开发的历史;百万吨采油区只需300人,用工总量相当于过去的15%。以亚洲陆上最大页岩油长水平井平台——华H100平台为例,平台部署31口水平井,占地面积减少6成以上,实现以最少的用地动用地下最多的储量。

鄂尔多斯盆地致密气资源丰富,但油气资源品质呈“三低”特征,常规技术很难实现经济有效开发。16.38万亿立方米天然气资源量中,致密气占比超过80%,是长庆油田增储上产的主要资源保障。长庆油田以提高单井产量和降低开发成本为目标,依托国家和中国石油重大专项,重点围绕水平井规模应用持续开展关键技术攻关、配套,集成应用“水平井+固井桥塞+密切割压裂”等技术,高产井不断涌现、低效区接连突破、技术指标屡破纪录、亿立方米产建投资大幅下降,致密气开发从“多井少产”真正走向“少井高产”时代。

近3年,在苏里格气田建成30亿立方米致密气高效开发示范区,仅2020年完成试气的71口井中就有31口获得超百万立方米高产气流。2020年,长庆致密气年产量达到332亿立方米,成为我国最大的致密气生产基地,对支撑长庆油田建成6000万吨特大型油气田、保障京津冀地区天然气稳定供给,有着举足轻重的作用。

如果说页岩油、致密气规模开发的成功实践,打开了长庆油田从5000万吨向6000万吨跨越的通道,那么数字化智能化则为其高质量发展插上了腾飞的翅膀。

面对点多、线长、面广的实际,长庆油田坚持走新型工业化道路,积极推动“两化”融合,集纳国内外上千项先进适用技术,建成我国第一个数字化油气田,将分散在大漠深处、梁峁之间的12万口油气水井、2800座站库、8万公里管线及上百万台生产设备装进计算机、接入互联网,实现了自动操控、远程管理和智能指挥,驱动油气生产方式、管理模式向新型工业化转型,最大限度降低管理和运营成本。油气产量从2000万吨增长到6000万吨,用工总量始终控制在7万人左右,人均劳动生产率位居我国油气田企业前列,实现了增产增效不增人。长庆油田作为石油工业的代表,被国资委列入国有企业数字化转型百大典型案例。

优化人才成长环境,厚植高质量发展新优势

优秀的科技人才队伍,是企业可持续发展的动力之源。如何构建良好人才成长生态?长庆油田以深化科研机制体制改革标注了路径。

长庆油田强化企业创新主体意识,加强低渗透国家工程实验室建设,与国内外30多家高校和企业建立攻关联合体,建成以油田为主体、中国石油一盘棋、优质研究资源互补、责任共担的技术创新体系,在致密油(页岩油)体积压裂、微生物驱油、聚合物微球驱油、二氧化碳驱油等技术方面取得重大进展。

DMS可溶球座用可溶金属密封代替常规橡胶密封,作业成功率达98%,压裂后只需简单清扫井筒即可投产,井筒处理时间缩短50%,综合成本降低30%,对于长水平井体积压裂提速提效具有推动作用。该工具成功入选中国石油工程技术新利器。聚合物微球调驱技术从2010年探索性先导试验,到2014年进入革新性扩大试验,再到2017年模式化工业推广,实现了规模应用从量变到质变。“十三五”以来,这项技术在长庆油田年均实施2500井次以上,助推油田自然递减由13.4%下降至11.4%……一项项核心技术、关键工具被牢牢掌握在自己手中,快速推动了科技创新转化为生产力。

“双序列”人才管理模式的建立和推行,畅通了科技人才的成长通道,让技术人才干事有舞台、成长有空间、待遇有保障,形成具有长庆特色的三级创新人才体系。先后有15名科技工作者获得李四光地质科学奖、集团公司杰出成就奖,获评集团公司高级技术专家;培养油田各级专家、一级工程师104人,各类技术骨干3000多人。同时,实施育才“双千工程”,分层级分领域遴选培养科技领军人才、科技骨干人才、青年技术人才,积极搭建各类人才竞相争鸣的成长平台。长庆油田的高端技术人才较“十二五”末增长30%。

油气生产现场是技术创新的主阵地。长庆油田聚焦油田关键核心技术、非常规油气效益开发、新能源技术及智能化油田建设等热点难点问题,列出科技项目“榜单”,鼓励不同科室、不同专业的科技工作者踊跃“揭榜”;推行重大专项一体化攻关机制,组建以页岩油项目组为代表的10余个大科研攻关团队,建立油气勘探开发重大成果奖励、科技成果转化创效激励机制,年均科技奖励由500万元提升至2000万元;创建以杨义兴为代表的劳模工匠基层创新工作室23个,营造人人想创新、个个能创新的良好氛围,最大限度地解放和激发了科技作为第一生产力所蕴藏的巨大潜能。“十三五”期间,先后培养技术团队20个,培育48项优秀技术工程、66项优秀技术成果和86名技术骨干。

科技创新的魅力,不仅诠释了长庆油田开发非常规油气资源的新高度,也标注了长庆油田未来可持续发展的新坐标。资源优势的积累、关键核心技术的突破、低成本开发模式的创新、科技人才队伍的培育相互加持,让长庆油田在6000万吨的巨大体量上,仍具备可持续上产的潜力。

进入“十四五”,长庆油田科技实力正在从量的积累迈向质的飞跃,从点的突破迈向系统能力提升,规划到“十四五”末,努力把油气年产量提升到6800万吨,为集团公司建设世界一流综合性国际能源公司、为保障国家能源安全贡献长庆力量。

关键核心技术

千里油气区 “装”进电脑

推进数字化转型,实现信息化与油气生产深度融合,让数字化赋能效应延伸到油气田科研领域。将上千项电子感应、信息传输、数字控制等先进技术,集成创新应用到油气田开发产业链关键流程,油气田数字化覆盖率达到96.7%,场站无人值守率达到80%以上,建成了国内最大的油气生产物联网系统;把千里油气区12万口油气水井、2800多座站库、8万公里油气集输管线的关键生产、管理要素,集中在鼠标控制下,让油气田开发管理变成精确制导。

建成油气藏研究与决策支持系统,实现了22款地质、油藏、开发专业软件的集成应用,为600多个油气藏自动“把脉问诊开处方”。将上万台生产车辆调配纳入数字平台,提高了车辆使用效率,3年节约费用4.61亿元。率先建成国内油气田无人机巡线、机器人智能巡检示范区,降低了一线员工的劳动强度。

变“羊肠小道” 为“高速公路”

创新了页岩油水平井细分切割体积压裂技术,体积压裂打通了地下油气“渗流通道”。

针对鄂尔多斯盆地页岩油人工裂缝条带状特征及低压特点,攻关形成以“细分切割增大改造体积、超前蓄能提高地层压力、渗吸置换提高采出程度”为核心的水平井细分切割体积压裂技术,实现单一改造向“造缝、蓄能、驱油”一体化转变。

该技术系列为10亿吨级庆城大油田的规模效益开发提供了关键工程技术利器,建成了百万吨陇东国家级页岩油示范区。

给地层 做高精度“CT”

创新了黄土塬三维地震技术,突破巨厚黄土层重重阻隔,实现了油气发现的精确制导。

针对黄土塬地表复杂、吸收衰减严重等难题,首创了宽方位三维地震采集方法,研制了高通过性可控震源BV330CQ地震激发装备及适用于黄土塬地貌的气动钻机,攻克了黄土塬地震找油的世界性难题。

针对三维地震资料静校正问题突出、噪声发育等难题,创新了黄土层地震波衰减补偿、深度偏移成像等黄土塬宽方位处理技术,实现了黄土塬三维地震高精度成像处理。针对页岩油成藏特点,研发神经网络多属性融合技术,砂体预测精度达5米,首次实现了三维地震地质工程一体化“甜点”预测,为资源落实及水平井位部署提供了支撑。

为非常规资源 “量体裁衣”

创新页岩油、致密气等非常规油气藏高效开发模式,攻克了致密气、页岩油开发世界难题,让“三低”油气藏爆发出巨大能量。

创新形成“多层系、立体式、大井丛、工厂化”的大平台效益建产模式,有效提高了储量动用程度和单井产量,先后建成国家级百万吨页岩油示范区、30亿立方米致密气高效开发示范区。致密气开发平均单平台井数由前期的2至4口提升到现在的6至14口,提高储量动用程度5%以上,节约土地1.6万亩。实现了水平井一次入靶成功率98%,砂岩钻遇率85%以上,刷新了单井水平段5256米等多项纪录。

给钻头装上 “导航系统”

创新了水平井优快钻井技术,做到打得快、打得准、打得好,让“多井低产”变为“少井高产”。

在气田开发中,研发了大井组立体式优快钻井技术,创新形成基于三维水平井井身轨迹设计方法,提出“小井斜走偏移距—稳井斜扭方位—增井斜入窗”井眼轨迹控制方法,通过研发强抑制高润滑钻井液体系、井身结构优化、强化钻井参数、高效PDC钻头优化、提速工具等集成应用,水平井钻井周期由66.4天缩短到41.2天,实现了5000米以上超长水平段的安全快速钻进。

在页岩油开发中,创立了黄土塬工厂作业新模式,攻克了储层钻遇率低、超大井丛防碰绕障碍难度高、多断裂带防漏治漏井况复杂等多项技术难题,创造最大偏移距1266米、最短钻井周期7.75天等30多项最优指标。172天高效完钻国家科技重大专项页岩油开发示范工程——华H100平台31口水平井,建成了国内陆上最大的水平井平台。

圆桌论坛

长庆油田在6000万吨基础上持续上产,科技应该发挥什么作用?

长庆油田勘探开发研究院院长屈学峰:站在历史新起点,立足新发展阶段,科技工作应该发挥以下三个方面作用。一是科技引领、决策支持。做好公司科技发展顶层设计,为油田公司高质量发展贡献智慧力量。二是强化基础、助推发展。聚焦关键核心技术,攻克技术瓶颈,发展完善低渗透—非常规油气勘探开发理论和关键核心技术体系,切实解决生产技术难题,保障油田公司的发展量效齐增。三是先行导向、优化结构。超前研究新能源转型低碳发展,实现现有资源向多元化发展战略转变。

非常规油气田未来的攻关方向是什么?

长庆油田致密气项目组经理杜玉斌:鄂尔多斯盆地非常规天然气未来的攻关目标主要有四大方向。一是目前没有开发效益的致密气,主要是高含水和开发下限以下的致密气。二是煤系地层中的富砂层段,目前认识过程中解释为干层或者非储层,但普遍有含气显示。三是盆地西缘的海相沉积体系下的页岩气。四是盆地中东部海陆过度沉积环境下的太原组灰岩含气区域。

长庆油田页岩油产能建设项目组经理吴志宇:在鄂尔多斯盆地长7页岩油已经实现规模效益开发的基础上,进一步探索“源储一体”的非常规油气成藏富集规律,总结以渗析为主要贡献的非常规开发基础理论,优化以“水平井+体积压裂”为核心的非常规开发技术系列,完善以“大井丛平台化管理+工厂化”作业为主的非常规生产组织模式,实践与非常规开发相适应的全生命周期管理机制等。

如何更好地发挥科技示范引领和支撑保障作用?

长庆油田油气工艺研究院院长张矿生:一是要努力打造原创技术策源地,积极依托国家和集团重大科技项目,利用好室内和现场两个大平台,造就一批关键核心利器,助力快速发现油气。二是要集成完善现有的技术体系,不断提高油气采收率,要用跨专业、跨行业的思维,以油气生产现场技术问题为导向,多专业联合联动,集成创新一批核心技术。三是要打造科技人才高地,培养一批领军人才和高水平创新团队,根据油气田业务发展需求引进特殊人才,赋予科研人员更大的自主权,让科研人员专心搞科研。

如何充分调动青年科技人才积极性,助力油田上产?

长庆油田致密气项目组副经理费世祥:首先让青年科技工作者要想干,油田要树立“有为才有位”的意识,积极引导青年科技创新的积极性,把精力愿意用到工作中。其次让大家要能干,油田要对青年科技工作者创造“肯干就有平台”的环境,大力提升科技创新工作条件,增加生产急需解决和基础研究课题设置,做到人尽其才、人尽其用。

长庆油田页岩油产能建设项目组副经理李楷:长庆油田的发展,可以说是一部几代科技工作者不断挑战渗透率极限的攻关史和奋斗史。多年来,长庆油田始终把科技人才培养作为重中之重,通过一系列机制体制创新,为广大青年科技工作者提供了扎实系统的培训,营造了宽松容错的环境,树立了敢想敢干的自信,搭建了干事创业的舞台,能够有幸成为其中一员,我倍感自豪和骄傲。

长庆油田建设“金字塔”式核心技术人才队伍

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