鉆遇“工程甜點(diǎn)”—長(zhǎng)城鉆探參與四川威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣開發(fā)紀(jì)略

○ 文／董旭霞 湯振強(qiáng)

鉆遇“工程甜點(diǎn)”—長(zhǎng)城鉆探參與四川威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣開發(fā)紀(jì)略

○ 文／董旭霞 湯振強(qiáng)

“地質(zhì)甜點(diǎn)”搭配“工程甜點(diǎn)”是長(zhǎng)城鉆探破解國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣開發(fā)密碼的關(guān)鍵所在。

截至2016年3月1日，長(zhǎng)城鉆探四川威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣項(xiàng)目威202井區(qū)H5平臺(tái)連續(xù)51天日產(chǎn)氣量達(dá)到113.31萬(wàn)立方米，成為國(guó)家級(jí)四川威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣開發(fā)示范區(qū)首個(gè)日產(chǎn)量超百萬(wàn)立方米的平臺(tái)。同時(shí)，該項(xiàng)目日產(chǎn)頁(yè)巖氣236萬(wàn)立方米，外輸氣量再創(chuàng)新高。這標(biāo)志著長(zhǎng)城鉆探頁(yè)巖氣項(xiàng)目進(jìn)入了規(guī)模效益開發(fā)階段。

長(zhǎng)城鉆探參與中國(guó)石油四川威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)開發(fā)僅一年半時(shí)間便獲得這樣的初期效果，無(wú)疑為能源開發(fā)提供了新思路，再次提振了來(lái)自各方參與頁(yè)巖氣開發(fā)企業(yè)的信心。與此同時(shí)，這個(gè)結(jié)果對(duì)剛剛起步的國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣開發(fā)來(lái)說(shuō)，也描繪出了一幅明媚的前景。

頁(yè)巖氣或成“滑鐵盧”？

長(zhǎng)城鉆探頁(yè)巖氣開發(fā)項(xiàng)目開發(fā)技術(shù)負(fù)責(zé)人王國(guó)勇2012年開始搜集國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣研究的資料。他發(fā)現(xiàn)，直至長(zhǎng)城鉆探參與威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣開發(fā)，國(guó)內(nèi)大部分研究成果與業(yè)內(nèi)專家對(duì)頁(yè)巖氣開發(fā)一直持保守態(tài)度。有人說(shuō)，頁(yè)巖氣開發(fā)極有可能成為長(zhǎng)城鉆探能源開發(fā)的“滑鐵盧”之役。剛剛接手頁(yè)巖氣項(xiàng)目時(shí)，王國(guó)勇也感到有些“前途渺?！薄?/p>

頁(yè)巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁(yè)巖中的天然氣，是一種蘊(yùn)藏廣泛且豐富的非常規(guī)清潔能源。中國(guó)的頁(yè)巖氣資源豐富，國(guó)家高度重視頁(yè)巖氣資源的勘探開發(fā)。但相比美國(guó)研究幾十年的經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)石油2005年才開始著手研究頁(yè)巖氣。與美國(guó)的地質(zhì)條件和開發(fā)影響因素相比存在較大差別。國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣雖然儲(chǔ)量豐厚，但地質(zhì)條件差、技術(shù)起步低、開發(fā)成本高。這也是國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域進(jìn)展相對(duì)緩慢的原因之一。

2014年1月，中石油選定川慶鉆探和長(zhǎng)城鉆探兩家工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)參與四川威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣風(fēng)險(xiǎn)合作開發(fā)。這兩個(gè)工程技術(shù)服務(wù)企業(yè)因此承擔(dān)起開路先鋒的任務(wù)。

威遠(yuǎn)風(fēng)險(xiǎn)合作雖然是一塊試驗(yàn)田，長(zhǎng)城鉆探卻分明感受到沉甸甸的壓力。作為工程技術(shù)企業(yè)，多年來(lái)長(zhǎng)城鉆探致力于打造油氣田開發(fā)總包商角色，探索和嘗試通過(guò)工程技術(shù)手段解決甲方油氣田儲(chǔ)量動(dòng)用難題。此前，長(zhǎng)城鉆探先后參與蘇里格、大港等風(fēng)險(xiǎn)合作項(xiàng)目，憑借成果顯著獲得普遍認(rèn)可，由此獲得這次參與頁(yè)巖氣開發(fā)的機(jī)會(huì)。

然而，頁(yè)巖氣實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)并非易事。

長(zhǎng)城鉆探多年來(lái)參與能源合作開發(fā)，已經(jīng)形成了地質(zhì)工程一體化的成熟運(yùn)作方式。在整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)作中，地質(zhì)研究發(fā)揮著核心和關(guān)鍵作用。但此次長(zhǎng)城鉆探參與威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣開發(fā)，首先是地質(zhì)研究團(tuán)隊(duì)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。此前，長(zhǎng)城鉆探參與的世界級(jí)能源開發(fā)難題，比如具有“三低”特征的蘇里格氣田，以非常規(guī)致密砂巖氣開發(fā)為主，是大家多年工作熟悉的陸相沉積。長(zhǎng)城鉆探地質(zhì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)于以海相地層為開發(fā)目的層的非常規(guī)頁(yè)巖氣藏認(rèn)識(shí)是從零開始的。剛接觸的海相地層，他們面對(duì)的開發(fā)對(duì)象就是頁(yè)巖氣這樣的世界頂級(jí)難題。

盡管如此，長(zhǎng)城鉆探參與頁(yè)巖氣風(fēng)險(xiǎn)開發(fā)項(xiàng)目起就志在必得，決意征戰(zhàn)威遠(yuǎn)。

“工程甜點(diǎn)”如何搭配“地質(zhì)甜點(diǎn)”？

彼時(shí)，長(zhǎng)城鉆探參與開發(fā)的威202、威204井區(qū)平臺(tái)范圍已經(jīng)敲定，團(tuán)隊(duì)對(duì)該區(qū)塊的地質(zhì)認(rèn)識(shí)卻剛剛開始。

長(zhǎng)城鉆探隊(duì)地質(zhì)研究需要面對(duì)的問(wèn)題歸納為三個(gè)方面：參與合作的威202和威204兩個(gè)井區(qū)均缺乏相關(guān)地質(zhì)資料，沒有完鉆井，僅有少量三維地震資料；風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)區(qū)產(chǎn)建平臺(tái)已經(jīng)部署完畢，開發(fā)平面上的“甜點(diǎn)”已經(jīng)確定；前期研究成果表明，多期構(gòu)造演化與多次快速隆升，造成頁(yè)巖氣藏地質(zhì)特征復(fù)雜。這些因素制約著他們的地質(zhì)研究。

●長(zhǎng)城鉆探參與中國(guó)石油四川威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)僅一年半，便使項(xiàng)目進(jìn)入規(guī)模效益開發(fā)階段。

頁(yè)巖氣項(xiàng)目地質(zhì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)是“硬著頭皮”開始地質(zhì)研究的。但整個(gè)團(tuán)隊(duì)很快意識(shí)到，“與其被動(dòng)地推進(jìn)不如主動(dòng)研究，看看到底會(huì)得到什么樣的結(jié)果”。

觀念轉(zhuǎn)變后，他們突然發(fā)現(xiàn)，只要找對(duì)突破口原來(lái)完全摸不著套路的頁(yè)巖氣開發(fā)也會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)。比如，長(zhǎng)城鉆探參與風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)的威202、威204井區(qū)產(chǎn)建平臺(tái)已經(jīng)部署完畢，開發(fā)平面上的“甜點(diǎn)”已經(jīng)確定。王國(guó)勇同整個(gè)地質(zhì)團(tuán)隊(duì)研究后認(rèn)為，基于風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)區(qū)面積局限，縱向上的“地質(zhì)甜點(diǎn)”將成為第一因素，是決定開發(fā)效果的關(guān)鍵因素，攻關(guān)頁(yè)巖氣縱向上的“甜點(diǎn)”評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)，肯定能夠大有可為。他們暫時(shí)拋開平面這一影響因素，區(qū)內(nèi)沒有資料就借用鄰區(qū)資料，抓住關(guān)鍵點(diǎn)，尋找突破口，集中力量研究縱向儲(chǔ)層，反而節(jié)省了時(shí)間和人力，使復(fù)雜的問(wèn)題得到簡(jiǎn)單化。原來(lái)制約的因素，在他們這里變成了促成他們快出成果的優(yōu)勢(shì)。

頁(yè)巖氣開發(fā)的地質(zhì)團(tuán)隊(duì)從學(xué)習(xí)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)與資料分析入手，逐步梳理出具有長(zhǎng)城鉆探特色的地質(zhì)開發(fā)思路。即找地質(zhì)與工程“甜點(diǎn)”。頁(yè)巖氣的非常規(guī)油氣資源特征，決定了開發(fā)對(duì)象必須堅(jiān)持“地質(zhì)甜點(diǎn)”與“工程甜點(diǎn)”并重；優(yōu)選開發(fā)目標(biāo)，目前現(xiàn)有的條件下，工作重心立足于縱向上的“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)研究；確保優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖鉆遇率，縱向上主要是箱體確定與實(shí)施過(guò)程中使用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，在資料分析的基礎(chǔ)上不斷開展氣藏精細(xì)地質(zhì)研究。

歸根到底，威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣開發(fā)的問(wèn)題仍然可以用長(zhǎng)城鉆探積累了多年的工程地質(zhì)一體化經(jīng)驗(yàn)找到合理的解決方案，即通過(guò)地質(zhì)研究手段準(zhǔn)確預(yù)測(cè)甜點(diǎn)，并發(fā)揮工程技術(shù)優(yōu)勢(shì)提高單井產(chǎn)量，提升開發(fā)效果。至此，整個(gè)地質(zhì)團(tuán)隊(duì)對(duì)威202、204兩個(gè)井區(qū)的開發(fā)信心與日俱增。

●盡管面對(duì)的是世界頂級(jí)難題，但長(zhǎng)城鉆探人參與頁(yè)巖氣風(fēng)險(xiǎn)開發(fā)項(xiàng)目起就志在必得，更不懼環(huán)境的惡劣。

40 米厚度是否為最佳位置？

盡管屢試不爽，地質(zhì)工程一體化應(yīng)用在頁(yè)巖氣這樣的非常規(guī)油氣資源開發(fā)上，仍然具有鮮明的特色。參與開發(fā)初期，長(zhǎng)城鉆探就明確提出堅(jiān)持“地質(zhì)甜點(diǎn)”與“工程甜點(diǎn)”并重，即在尋找優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層的同時(shí)要充分考慮工程技術(shù)能力，最后方案一定是兩個(gè)因素優(yōu)化的最佳結(jié)果。長(zhǎng)城鉆探在頁(yè)巖氣開發(fā)中取得的顯著效果，再一次證明采用地質(zhì)工程一體化方案是解決能源開發(fā)中不可或缺的環(huán)節(jié)。

正是如此，長(zhǎng)城鉆探始終不折不扣地執(zhí)行這一思路。在威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣開發(fā)中，當(dāng)時(shí)業(yè)界已經(jīng)形成共識(shí)，開發(fā)目標(biāo)是縱向上有約40米厚的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層。那么，施工中鉆井軌跡如何設(shè)計(jì)合適？是縱向40米偏上的部位、中間部位，還是40米偏下的部位，是否存在最佳位置，仍有爭(zhēng)論。

長(zhǎng)城鉆探在研究國(guó)內(nèi)焦石壩與長(zhǎng)寧地區(qū)頁(yè)巖氣開發(fā)成功經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，從地質(zhì)開發(fā)角度出發(fā)，鉆井軌跡穿過(guò)箱體位置是決定頁(yè)巖氣產(chǎn)量的關(guān)鍵因素；軌跡穿行底部?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖長(zhǎng)度比例與產(chǎn)能呈正相關(guān)。

2009年畢業(yè)于石油院校的熊小林，已經(jīng)有6年蘇里格地質(zhì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，如今轉(zhuǎn)戰(zhàn)到威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣項(xiàng)目。他說(shuō)：“我們?cè)诳紤]獲得‘地質(zhì)甜點(diǎn)’的同時(shí)，也考慮到鉆井施工，以及壓裂環(huán)節(jié)能多大程度地形成人工裂縫。只有工程和地質(zhì)兩方面都考慮到，才能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層的有效動(dòng)用?！?/p>

按照這個(gè)思路，長(zhǎng)城鉆探將40米優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層劃分成上下兩個(gè)箱體，除了在204H3和202H2平臺(tái)各安排一口井在上箱體作為效果對(duì)比外，其余井都在下箱體穿行。

這樣的思路在產(chǎn)量上得到了驗(yàn)證。威202井區(qū)H2平臺(tái)初期日產(chǎn)60萬(wàn)立方米，現(xiàn)保持為35萬(wàn)至37萬(wàn)立方米；威202H2-4井初期日產(chǎn)31.87萬(wàn)立方米，現(xiàn)保持為12萬(wàn)立方米。截至目前，該井累產(chǎn)達(dá)到5656萬(wàn)立方米。對(duì)比中石油長(zhǎng)寧、昭通、威遠(yuǎn)投產(chǎn)的頁(yè)巖氣井，威202H2-4井單井產(chǎn)量、井口壓力最高，展示了良好的開發(fā)前景。

在威202取得突破的基礎(chǔ)上，威204井區(qū)埋深3500米以上取得較好效果。威204井區(qū)7號(hào)平臺(tái)兩口井測(cè)試日產(chǎn)氣分別為27.6萬(wàn)和24.1萬(wàn)立方米，投產(chǎn)后平臺(tái)日產(chǎn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在50萬(wàn)立方米以上；威204H3-3井測(cè)試日產(chǎn)氣27.8萬(wàn)立方米。目前日產(chǎn)氣一直保持在10萬(wàn)立方米以上，累產(chǎn)氣接近3000萬(wàn)立方米。產(chǎn)量好于預(yù)期、優(yōu)于開發(fā)方案，有望實(shí)現(xiàn)埋藏3500米以上深度的頁(yè)巖氣開發(fā)突破。

長(zhǎng)城鉆探再接再厲，進(jìn)一步加強(qiáng)綜合地質(zhì)研究，有效預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”。隨著地質(zhì)研究的深入和上、下箱體認(rèn)識(shí)的加深，長(zhǎng)城鉆探在西南油氣田劃分優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖為a、b、c、d小層基礎(chǔ)上，將已經(jīng)確定為開發(fā)目標(biāo)厚度不足6.0米的a層精細(xì)劃分成3個(gè)地質(zhì)小層，為地質(zhì)研究、地質(zhì)導(dǎo)向、壓裂設(shè)計(jì)、產(chǎn)能評(píng)價(jià)提供了重要依據(jù)。開發(fā)效果充分驗(yàn)證了綜合地質(zhì)研究成果和甜點(diǎn)預(yù)測(cè)的重要性。

由此，長(zhǎng)城鉆探開辟出一條條通道，牽引著在巴山蜀水沉睡億萬(wàn)年的頁(yè)巖氣噴薄而出。長(zhǎng)城鉆探基于這些認(rèn)識(shí)，持續(xù)將成果擴(kuò)大，目前投產(chǎn)的26口水平井平均日產(chǎn)量超過(guò)8萬(wàn)立方米，好于開發(fā)方案預(yù)期。

縱向6米空間如何準(zhǔn)確控制？

從多年的地質(zhì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，長(zhǎng)城鉆探此前遇到的常規(guī)油氣與非常規(guī)致密砂巖氣開發(fā)項(xiàng)目中，水平井軌跡控制標(biāo)準(zhǔn)要求相對(duì)偏低，不追求在儲(chǔ)層中絕對(duì)位置，只要求油氣砂巖鉆遇率。而在威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣開發(fā)中證明，水平段軌跡在頁(yè)巖儲(chǔ)層不同位置，對(duì)頁(yè)巖氣開發(fā)效果影響至關(guān)重要。往往軌跡縱向移動(dòng)1至2米，單井日產(chǎn)量的差距甚至達(dá)到一二十萬(wàn)立方米。精準(zhǔn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)對(duì)頁(yè)巖氣開發(fā)的重大意義由此可見一斑。

在威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣項(xiàng)目開發(fā)中，長(zhǎng)城鉆探近乎執(zhí)著的堅(jiān)持，找到真正意義上的甜點(diǎn)并鉆遇甜點(diǎn)，才是落實(shí)資源的基礎(chǔ)和高產(chǎn)的關(guān)鍵。如果說(shuō)從約40米厚的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層中選定6.0米箱體只是初步篩選目標(biāo)，那么如何確保在6.0米厚度頁(yè)巖中最優(yōu)質(zhì)部分穿行則是鉆井施工中水平段軌跡控制的關(guān)鍵問(wèn)題。

既然鎖定了縱向上的“甜點(diǎn)”并鉆遇甜點(diǎn)的工作目標(biāo)，地質(zhì)團(tuán)隊(duì)針對(duì)開發(fā)對(duì)象“靶體局限”、“微幅構(gòu)造”、“地層傾角”、“三維井眼”等制約條件，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)模式，建立導(dǎo)向思路。一是成立了從總地質(zhì)師到現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)向師的三級(jí)管理組織機(jī)構(gòu)，分級(jí)管理，職責(zé)明確、層層負(fù)責(zé)；二是形成了“導(dǎo)向前每口一交底，導(dǎo)向中每日一討論，導(dǎo)向后每井一總結(jié)”的工作制度；三是形成三維情況下地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)模式。這種預(yù)設(shè)的導(dǎo)向目標(biāo)，就是一次次攻堅(jiān)啃硬的戰(zhàn)役，實(shí)現(xiàn)難度遠(yuǎn)超歷次施工。

即使是同樣的地質(zhì)條件，四川地區(qū)的井更難打。雖然垂深與蘇里格地區(qū)是3500米左右，威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣地層縱向上發(fā)育有多套地層，地層壓力系數(shù)高，鉆井中易出現(xiàn)井漏、垮、塌、涌，并且有好幾套含硫地層。此外，對(duì)川南地質(zhì)構(gòu)造和儲(chǔ)層厚度不熟悉，加之該地完鉆水平井27口，平均水平段長(zhǎng)1430米，平均優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖鉆遇率98.89%。全年產(chǎn)頁(yè)巖氣2.95億立方米，年初產(chǎn)能計(jì)劃比例為川南地區(qū)的16.0%，實(shí)際完成比例達(dá)到24.1%，開發(fā)效果顯著。區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，底層傾角變化較大，斷層及褶皺發(fā)育，給地質(zhì)導(dǎo)向工作帶來(lái)了不小的難度。這些因素疊加起來(lái)，鉆井速度以及鉆井周期要受到很大的制約。但這些困難，都沒有阻擋住長(zhǎng)城鉆探尋找優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層的決心。

歷盡艱苦和磨礪終于收獲到理想的地質(zhì)和 “工程甜點(diǎn)”。長(zhǎng)城鉆探地質(zhì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)儲(chǔ)層縱向差異、高角度地層、微構(gòu)造發(fā)育、三維井眼等諸多因素，制定了相應(yīng)的地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)措施。為了實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的，保證箱體鉆遇率，精細(xì)橫向?qū)Ρ?，選準(zhǔn)特征伽馬，加強(qiáng)預(yù)判，及時(shí)調(diào)整，確保準(zhǔn)確入靶和較高甜點(diǎn)鉆遇率。

2015年，長(zhǎng)城鉆探威遠(yuǎn)頁(yè)巖氣項(xiàng)目

頁(yè)巖氣的非常規(guī)油氣資源特征，決定了開發(fā)對(duì)象必須堅(jiān)持“地質(zhì)甜點(diǎn)”與“工程甜點(diǎn)”并重。

本文圖片均由杭國(guó)敏、曲冠伊攝影

責(zé)任編輯：趙 雪

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