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          2021中國石油科技與信息化創新大會·企業案例

          塔里木油田:攀登地下珠峰 勇闖油氣禁區

            在塔里木油田勘探開發的攻堅歷程中,總是燃燒著一束照亮無人之境、開拓未知領域的“火焰”;在塔里木石油人傳承自大慶精神鐵人精神的血脈中,永遠奔涌著一股攻克艱難險阻、探索“油氣禁區”的豪邁。

            每一座“地下珠峰”的突破,都為中國石油工業發展史添上了濃墨重彩的一筆。而今,塔里木油田又在主力產層普遍埋深8000米的富滿油田,找到我國最大超深海相斷控縫洞型碳酸鹽巖油藏,新發現一個10億噸級的石油規模儲量區,為塔里木油田向深層、超深層挺進增添了新動能。

            近年來,塔里木油田堅決貫徹落實習近平總書記關于大力提升國內油氣勘探開發力度的重要指示批示精神,認真落實集團公司黨組決策部署,勇闖禁區、挑戰極限,強化基礎地質研究,加快突破關鍵核心技術,建成我國油氣深地領域技術創新策源地、技術研發高地和技術配套示范基地。

            進軍超深層 扛起塔里木的責任擔當

            長期以來,我國能源供給一直處于偏緊狀態,油氣對外依存度超國際警戒線,能源安全問題嚴重制約我國經濟社會發展。2018年7月,習近平總書記做出大力提升勘探開發力度,保障國家能源安全的重要批示。

            黨中央確定了我國科技面向2030年的長遠戰略,提出“向地球深部進軍是我們必須解決的戰略科技問題”,明確要求圍繞國家重大戰略需求,著力攻破關鍵核心技術,搶占事關長遠和全局的科技戰略制高點。

            集團公司黨組對塔里木油田寄予厚望、充滿期待,做出新疆5000萬噸上產工程的戰略部署,明確提出塔里木油田要承擔60%以上的總產量和80%以上的產量增量。

            習近平總書記的重要指示批示,黨和國家發展戰略的需要,集團公司對塔里木的明確定位,賦予了塔里木油田新的重大使命。在深層超深層尋找大場面、建設大油氣田,是塔里木油田義不容辭的責任。

            而隨著勘探開發的不斷深入,走到今天,塔里木盆地淺層油氣藏基本已經發現殆盡。我國最新一輪油氣資源評價結果顯示,塔里木盆地超深層油氣資源量豐富,埋深超過6000米的石油和天然氣資源分別占全國的83.2%和63.9%,超深層油氣資源總量約占全球的19%,勘探開發潛力巨大。全面進入超深復雜領域,向深向難是塔里木盆地油氣勘探開發的必然趨勢。

            統計表明,世界新增油氣儲量60%來自深部地層,而塔里木油田近年找到的90%油氣儲量、50%油氣產量來自超深層。

            深入研判內外部發展形勢,塔里木油田清醒地認識到,找到戰略接替領域、實現高質量發展,必須立足大盆地大場面,跳出“熱炕頭”,提高對資源的掌控能力,做到“手里有糧、心中不慌”。加快向深層、超深層進軍,是塔里木油田實現高質量發展的必然選擇。

            勇闖深層、超深層勘探“禁區”,對于整個油氣行業而言,都是一場極限挑戰;在寫滿世界級勘探開發難題的塔里木盆地,這條求索之路,更是布滿了艱難險阻。

            塔里木盆地的勘探開發環境非常復雜。地表有雄鷹飛不過的刀片山,有巨厚黃土覆蓋的山前戈壁,有如山似丘的流動沙漠。地下有高陡構造、高溫地層,有橡皮膠狀強蠕變性,易造成卡鉆的鹽膏層、軟泥巖層——橫亙在埋深達8000米以深的高壓油氣藏寶庫之前的,是一道道險峻的“溝壑”。

            為了克服這些難題,塔里木石油人歷經“六上五下”,鍥而不舍的技術攻關,破解了一道道世界級難題;油氣勘探越來越向地層深處挺進,不斷逼近生烴中心,勘探開發技術日益精進,變“打不成”為“打得成”;每一步進階,無不閃爍著塔里木石油人的智慧。

          沙漠物探作業。

            會戰以來,塔里木油田鉆探的6000米以深的探井、評價井有528口,近10年來鉆探的超深探井、評價井413口,而同時期,超深層勘探最為活躍的墨西哥灣鉆探超深井僅76口。對比國外超億噸級的超深油氣田,塔里木庫車前陸盆地和塔北隆起勘探發現與規模開發僅用3到10年,而國外類似儲量規模的超深大油氣田需40到50年。

            “十三五”以來,塔里木油田堅持資源為王,立足大盆地、瞄準大場面,不斷深化盆地地質認識,總結形成了“圍繞烴源、追尋斷裂、優選儲層、搜尋圈閉”的技術路線,大力實施“3+2”勘探開發戰略部署,全面加強新區新領域風險勘探,突出成熟區帶集中勘探,推進油氣勘探不斷向縱深挺進,取得令人矚目的成就。

            目前,塔里木油田已規模探明并開發了克拉蘇、哈拉哈塘和塔中等超深特大型油氣田;其中,克拉蘇氣田是全球陸上地質儲量規模最大的超深氣田,塔北、塔中分別是全球陸上地質儲量規模最大的超深油田和超深凝析氣田,近幾年在中秋1、博孜9、輪探1、滿深1等超深領域持續獲得重大發現。

            2020年,塔里木油田油氣產量當量達到3080萬噸,全面建成了年產3000萬噸大油氣田,成為我國第三大油氣田,躍向“更深、更復雜”的展望更加熾熱。

            進入“十四五”,塔里木油田加快推進增儲上產,大打油氣勘探進攻戰,加快向超深層進軍的步伐。如今,塔里木油田已成功鉆探輪探1、克深21等18口8000米以深的超深井,超深層油氣井占塔里木油田總井數的36%。截至目前,塔里木油田今年已完鉆和正鉆的8000米以深井達到16口,超過之前油田部署的超深井數量之和。

            富滿油田是全球迄今為止發現的埋藏最深、規模最大的碳酸鹽巖揮發性油藏,開采難度位居世界前列。經過6年持續攻關,塔里木油田攻克了高品質地震資料采集處理技術和超深復雜碳酸鹽巖布井技術難題,使新井成功率從75%提升到目前的95%以上。

            8月30日,股份公司重點風險探井中寒2井五開鉆至井深8781米順利完鉆,完井作業各項施工正在有條不紊進行中。今年年初以來,塔里木油田科研人員加大圈閉搜索與落實力度,在塔中寒武系鹽下圍繞已發現的中深1氣藏,落實了中深6、中深7兩個巖性圈閉,力爭早日打開盆地寒武系勘探新局面。

            敢為人先 打破傳統工程地質禁錮

            塔里木盆地是亞洲油氣埋藏最深、油氣藏類型最復雜的富油氣盆地,盆地資源量超過170億噸。自盆地油氣勘探之初,塔里木石油人就做好了“問鼎”深層的思想準備。

            然而,一深萬事難。塔里木盆地歷經“整體擠壓、分層變形、垂向疊置、聯動遞進”八期構造變形,地質構造極其復雜,超出了教科書上的認識和東部油田的經驗。

            超深層有沒有優質儲層?傳統地質理論認為,在地下7000米以深的超深層,巨厚的巖層產生的巨大重量和壓力,把保存油氣的空間都擠壓殆盡,基本上不可能存在具有工業價值的油氣儲集空間。

            油氣層如何鉆達?在塔里木盆地每打一口井,都要邁過“噴、漏、卡、塌、毒、硬、斜”等多道“鬼門關”,自上而下可能會鉆遇多套鹽層或斷層,加之超深、超高壓、超高溫等難題,普通井下工具經受地熱與摩擦熱的雙重“烤驗”,在井下會變得像面條一樣柔軟,常規鉆探技術基本“打不成”。

            效益勘探能不能實現?超深層井鉆井周期普遍在2至3年,需要高端人才和先進技術裝備支撐,人力物力資金投入巨大,而且油氣產品遠離國內東部大市場,一旦失利投資就“打了水漂”,這一切使效益“含金量”大打折扣。

            全世界衡量鉆井難度的13項指標中,塔里木有7項指標排名第一,綜合難度世界之最。

            但再難也要干,這是塔里木油田貫徹落實黨中央、國務院“穩定東部、發展西部”戰略部署的一項硬任務,是加快油氣勘探開發、保障國家能源安全的一道“必答題”。

            如何啃下“全球少有、國內獨有”的硬骨頭?塔里木油田不斷深化地質理論認識,重審地下,再盤“家底”,設立構造、沉積、成藏等9大基礎研究課題,一點點勾勒出了通往深地的“尋寶路徑”,讓地下8000米以深有富集油氣的構想,不只存在于地質家的腦海中。

            瞄準物探及地質基礎研究,引領油氣勘探挺進深層。塔里木油田深入開展全盆地系統性、整體性綜合地質研究工作,基本摸清了不同地質時期沉積環境、構造演化特征,初步明確盆地四大含油氣系統油氣成藏主控因素,明確勘探主攻領域及方向,油氣富集規律更加清晰。

          油田科研人員攻克了一系列世界級難題,建成了3000萬噸大油氣田。

            近年來,塔里木盆地臺盆區超深層勘探方興未艾。塔里木油田不斷深化臺盆區奧陶系深層碳酸鹽巖油氣成藏機理研究,形成“儲層選區、斷裂選帶、斷溶選井”的深層勘探思路。2020年1月,輪探1井試獲工業油氣流,發現了全球最深的古生界油氣藏,在全新領域開辟了新層系。今年年初以來,滿深1井、滿深2井、滿深3井、富源3井持續突破,掀起了奧陶系深層持續發現的熱潮。與此同時,臺盆區寒武系鹽下白云巖曙光乍現。

            今年,在深入實施“3+2”勘探開發戰略部署的基礎上,塔里木油田設立“4+2”研究專班,以高效勘探、圈閉質量提升專項行動為抓手,強化盆地基礎研究、區帶評價與目標優選,加快尋找戰略接替區和規模優質儲量,持續撬動油氣勘探的深層動力。

            向地下進軍,向深層“攀登”。面對超高溫、超高壓、強腐蝕、鉆井周期長等世界級鉆探難題,超深層工程技術瓶頸等,塔里木油田不斷健全工程管理模式,創新開放式科研體制,充分發揮甲乙雙方互補優勢,全面保障生產組織高效運行,促進鉆探工程技術不斷突破。制定“六項優化、六項加強”的工程技術實施方案,著力突破復雜難鉆地層快速鉆井、極端環境下井筒完整性、深地復雜壓力系統安全封隔三大關鍵技術瓶頸,磨礪超深層鉆井“金剛鉆”。

            直面挑戰 突破深地三條“死亡線”

            勘探無“禁區”,找油無極限。面對油氣成藏、工程技術、效益勘探三條“死亡線”,塔里木油田創新不停、攻關不止,創新形成兩項關鍵超深油氣地質理論、四大勘探開發技術系列和六大工程配套技術,打造地震提質、鉆井提速、開發提產三把“利劍”。

            從“寬線+大組合”二維地震到三維地震,從給地層做“B超”到實行“CT檢查”,塔里木油田持續強化物探部署和攻關,在塔里木盆地鋪滿“大網”,擦亮地質家的“眼睛”,支撐庫車山前地震資料的一、二級品率由50%提高到83%。

            地質認識是照亮勘探進程的“燈塔”,沒有地質理論的突破就沒有大油氣田的突破。近年來,塔里木油田通過持續深化地質認識,在新區新領域清晰構建盆地地層與構造格架,識別出三大生烴中心,確立勘探主攻方向。在庫車山前,清晰認識鹽下構造成排成帶規律,實現有“圈”必有“藏”。在臺盆區,清晰把握碳酸鹽巖走滑斷裂控儲控藏規律,在小油藏里找到了大油田,突破了油氣成藏“死亡極限”。

            抓住鉆井這個“龍頭”工程,塔里木油田鑄工程技術“利器”,集成配套超深井鉆探技術,“量體裁衣”優化井身結構,不斷完善復雜巖性地層提速模板。今年,庫車山前超深層的鉆井跑出了“百米速度”,山前每口井的鉆井周期從600天縮短到289天,“庫車提速二十二條”等提速方案脫穎而出,為打開超深層油氣寶藏的大門又添一把“金鑰匙”。臺盆區每口井的鉆井周期由200天降至131天,深地鉆完井實現由“打不成”到“打得成、鉆得快、建得好”的重大跨越,突破了工程技術深度極限。

            縱覽塔里木油田工程技術超深層階段的發展與實踐,一項項技術創新與應用為安全高效鉆井注入新活力。攻關形成復雜超深井鉆井配套技術、超深高溫高壓完井改造技術,支撐了克拉蘇超深層的勘探持續突破和快速建產。復雜深井、超深井鉆井技術在井身結構設計、鹽膏層鉆井、鉆井提速等三方面取得突破,有效解決了超深復雜地層安全、快速鉆井難題。

            更深地層、更深鉆井,對井控安全管理也提出更高要求。塔里木油田按照集團公司系列井控管理文件要求,不斷完善井控管理制度,扎牢超深鉆井的安全“柵欄”。提出井控工作“十個嚴禁”,編制井控專項整治三年行動方案,先后起草發布了16項井控風險管控措施。同時,強化過程監管,開展井控風險隱患排查治理,督促落實制度標準執行不走樣。此外,嚴把井控關鍵環節技術關,確保風險受控。統一井控裝備管理,提升井控裝備本質安全水平。組建應急中心,構建大應急格局。

          塔里木油田甲乙方技術人員在鉆井現場進行技術攻關。

            聚焦“難動用”儲量,塔里木油田配套形成超深復雜儲層精準化改造技術,推廣應用縫網酸壓及壓裂等技術,使油氣藏“脫貧致富”,單井油氣產量不斷攀升,實施儲層改造后,單井平均無阻流量平均提高5倍以上,平均單井產量超東部油田10倍。截至目前,塔里木油田已成功探明、開發我國陸上最深氣田——克深9氣田,我國陸上壓力最高氣田——克深13氣田等一批超深油氣田,突破了超深層高效勘探和低成本開發的效益極限。

            從儲量“難動用”,到儲層評價及改造技術日趨成熟,擁抱地下油氣“聚寶盆”;從超深復雜油氣藏想得到、看得到,到夠得到、采得出……每一次攻堅,都閃現著科技創新的“身影”;每一次突破,都彰顯著科技創新的助攻。

            自主開放 打造科研創新高地

            科技創新,道阻且長,行而不輟,方能致遠。

            沒有科技的支撐,不可能獲得超深層油氣大發現,更不會實現高水平高效益。多年來,塔里木油田以基礎研究的累積性進步和突破性發展,向科技創新要產量、要效益,實現與深層“地宮”從“相識”到“相知”的嬗變。

            塔里木油田牢固樹立“科學技術是第一生產力、創新是引領發展第一動力”理念,把創新作為引領發展的“五大戰略”之一,推進以科技創新為核心的全面創新。

            突出自主開放融合式科研體系建設,塔里木油田搭建超深領域創新平臺,堅持油田主導,梳理關鍵技術樹、攻關頂層設計和核心技術研發;堅持開放聯合,匯集國內外優勢科技資源,以技術研發、定制、優選等方式聯合中石油內外頂尖科研力量共同攻關。

            探尋超深層油氣資源,如同摘取被掩藏在“荊棘”中的“珍珠”;既需要逢山開路的勇氣,更需要披荊斬棘的魄力。

            塔里木油田深入實施資源戰略,不斷創新思路,打造提產“利劍”,圍剿“卡脖子”難題,讓油氣藏“脫貧致富”。

            塔里木油田超深復雜儲層精細化改造、提產等多項技術實現從無到有、從有到精的突破,有效提高了單井產量。庫車山前低孔裂縫性砂巖儲層平均增產5.3倍,碳酸鹽巖改造后建產率達70%,實現大北、克深等超深天然氣田高效建產和規模效益開發;攻關庫車深層氣藏高效開發技術,克拉2等主力氣田開發指標持續改善。碎屑巖注氣提高采收率主打技術發力塔中、輪南、哈得等油田,進一步擴大了開發規模。

            在富滿油田開辟了“主干斷裂成藏”的新天地,形成超深海相碳酸鹽巖斷裂控儲成藏地質理論、超深復雜斷控縫洞體精細描述技術、超深斷控縫洞型碳酸鹽巖油藏高效布井技術以及大面積、低豐度超深縫洞型油藏快速建產技術,為精確鎖定高產井位、實現規模效益開發提供有力支撐。這一項項地質理論、3項關鍵技術,填補了我國超深復雜碳酸鹽巖縫洞型油藏勘探開發領域的空白。

            站在“巨人的肩膀上”,塔里木油田既主動“拿來”,又積極創新,從“借力”向“自立”轉變,打破多項國外技術壟斷,“十三五”期間,共獲得7項省部級科研項目一等獎,實現超深油氣勘探開發關鍵技術群從“跟跑”到“并跑”,再到“領跑”的跨越,有力推動引領了我國石油工業向深地領域進軍,帶動了我國深地領域技術、裝備和產業的發展進步。

          2020年4月8日,滿深1井勘探獲重大突破。

            塔里木油田建立健全高效的科研管理、科技資源投入與使用、技術與成果評價等五套機制,大力培育技術研發、技術管理、技術應用三支團隊,健全產學研用一體化機制,鼓勵科技人員將論文寫在現場,用在技術攻關實踐中,推動科研成果轉化為實實在在的生產力。深化“雙序列”改革,暢通專家崗位與生產管理崗位雙向交流渠道,促進人才的合理流動和全面培養。建立健全新時代人才“生聚理用”機制,引導科研人員當專家、成英才,科研崗位成為最有價值、最具吸引力的崗位。

            當前,塔里木油田正在加快推動中國石油超深層復雜油氣藏勘探開發技術研究中心落地,著力把塔里木打造成為深層勘探開發技術的“孵化器”和“試驗田”,以科技創新厚植高質量發展動能,不斷向更深、更廣、更新領域進軍。

          (文字/受吉相 王成凱 張思敏 攝影/陳士兵)

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