为何超深层成为近年来油气勘探开发的热点?
我国石油企业为何要不断挑战地层深度的极限?
随着近期以中石化、中石油为代表的石油企业不断向地层深处“挖呀挖呀挖”,这份“偏执”也逐渐引发了大家对深层油气勘探开发的好奇心……
油气消费不断增长
“薄家底”让“骨头越啃越硬”
想要回答以上的疑问,就首先要了解我国油气勘探开发的现状。我国已成为全球最大的能源生产国和消费国,油气对外依存度高企。加大油气勘探开发和增储上产力度,保障能源安全,对我国经济社会高质量发展至关重要。
我国油企之所以不断向着地层深处“猛踩油门”,一方面,油气消费量在不断增长;另一方面,资源劣质化程度却在加剧。随着我国东部陆相盆地开发进入中后期,“薄家底”带来的作业难度不断加大,“骨头越啃越硬”是我国油气上游业务的一大趋势。
松辽盆地、渤海湾陆上、鄂尔多斯盆地这曾经扛起资源量“半壁江山”的三大主力盆地在经过半个多世纪的“奉献”之后,勘探难度日益加大,在中浅层发现大型资源富集油气田的机会越来越少。
所以,为了保障能源安全,在更深、更古老层系寻找资源战略接替区,就成为了我国石油行业的必然选择。
超深层资源化身“潜力股”
勘探无止境,开发无禁区
“近年来,我国油气发现重大战略性突破基本集中在深层超深层或深海。”国家万人计划领军人才、中国石油勘探开发研究院朱光有教授表示。
与中浅层相比,盆地深层具有温度高、压力大、油气成熟度高和近源成藏等特点,堪称孕育天然气及轻质油的宝库,资源量丰富、勘探程度低。
中国石油深层超深层天然气产量占国内总产量的1/3,收益率平均超过30%,是中浅层气田的2.3倍,而探明率仅为13%。一口超深气井日配产可达百万立方米,相当于数十口甚至上百口浅层气井的产量,是油气田增储上产的重要增长极。
除此之外,超深层还可能带给我们更大的惊喜。
随着我们不断向地层深处钻进,如果能够在万米之下能发现成藏的油气,证明无机成烃的可能性,将给地质理论学界带来颠覆性认知。一旦井打到了1.5万米、2万米或垂深更深,则有可能回答“可否无机成烃?”这个悬而未决的重大科学问题。若发现并确认可以无机成烃,那石油天然气就是取之不尽、用之不竭的可再生能源。
打磨技术利器
助力勘探开发向深挺进
世界上最深的科学钻井深度有一万多米,钻井足足花费了22年。生产油气的钻井与科学钻井不同,生产钻井大都是为了获取油气,基本都是斜着钻探,甚至是在地下某个深度水平钻探的,除了要保证工作安全之外,要尽可能地提高钻井速度以降低生产成本。
同时,与中浅层相比,超深层钻井面临高温高压和复杂介质带来的多重挑战。接近200摄氏度的超高温和140兆帕以上的超高压使地层发生改变,这对钻井装备和工具、电子元器件、井筒工作流体的性能与质量提出更高要求;地层中充斥的二氧化碳、硫化氢等酸性腐蚀性气体,提高了井下工具、仪器的失效率;有些超深井压力窗口窄,在多压力体系共同的影响下极易出现垮塌、漏失、流体入侵等异常情况,给设备和人员带来安全风险……
为了克服深井、超深井勘探开发带来的挑战,一系列技术利器应运而生。
深层-超深层油气地质勘探理论
目前全球已发现的深层油气储量占总储量的40%,深层油气资源是未来我国能源安全的重要保障。深层超深层油气地质勘探理论在储层发育和成藏机理方面形成新认识,形成了深层-超深层油气成藏理论,复杂储集体、复杂构造圈闭地震采集、处理与解释,高温高压测试完井等技术,逐步突破当前深层-超深层油气勘探开发技术瓶颈,推动深层成为增储上产的重要阵地。
超深层角度域成像技术
可以实现为地球“CT”扫描,精准识别断裂带;超深层地震精细描述与断裂三维立体解析技术,可以实现断裂带的精细刻画,精准锁定有利区带;走滑断裂带断控储集体地质建模、缝洞体精细雕刻与三参数空间定位技术,可实现断裂带内部储集体结构解析,精准识别地下8000米断裂带内部的米级缝洞。
集成硬地层高效破岩技术
实现百天钻穿“地下珠峰”目标。中国石化创新研发了微纳米封堵与化学胶结固壁协同防塌技术,构建高等级的钻井液体系,能够把破碎地层粘结在一起,实现安全钻进。同时,公司自主研发了国内首套抗温200摄氏度、耐压207兆帕的高精度随钻测量仪器,成功打破国外技术垄断,做到了“指哪打哪”。
塔里木油田和宝石机械公司合力研发的9000米级自动化钻机,提升能力达673吨,可轻松吊起一架满载的空客A380飞机。
非平面齿PDC等新型高效钻头技术,抗冲击性较平面齿提高10倍以上,成为行业技术的“天花板”。
精细控压技术突破,窗口窄的超深井打得更好。
高密度油基钻井液技术突破,可应对更高的地层温度,增强井壁的稳定性,降低摩擦阻力……
一系列国产“石油重器”、技术利器纷纷问世,打破了国外技术垄断,支撑了塔里木盆地山前、四川盆地、准噶尔盆地南缘、柴达木盆地等重要增储上产地区的超深层勘探开发。
虽然我国已经在超深层油气勘探开发取得了一系列的突破,但与国际先进技术相比仍存在一定差距,在很多领域仍亟待攻关。在未来,我们还要充分利用自动化、智能化解决现有技术难题,让超深层勘探开发“更聪明”,让数字化技术发挥更为可靠的作用。
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