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中國版“頁巖革命”的先聲:大港油田實現(xiàn)陸相頁巖油工業(yè)化開采

2019-08-29 09:02  來源:經(jīng)濟參考報  瀏覽:  

大港油田第三采油廠下轄的一處郊外開闊空地里,在被半人多高的雜草包裹的中心地帶,采油用的“磕頭機”上下?lián)u擺,日夜不息。相距不遠處,高高架起的鉆井正在探尋著來自地底深處的奧秘。

這片中心地帶,就是中國石油大港油田兩口頁巖油水平井——官東1701H井、官東1702H井所在地。兩口井已持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)超過400天,單井日產(chǎn)油穩(wěn)定在15方至25方,累計產(chǎn)油超過14500方。這標(biāo)志著中國石油在渤海灣盆地率先實現(xiàn)了我國陸相頁巖油的工業(yè)化開發(fā),成為中國版“頁巖革命”的先聲。

兩口頁巖油井實現(xiàn)長期穩(wěn)產(chǎn)

如果按照資歷“排輩”,始建于1964年的大港油田無疑有發(fā)言權(quán)。它從渤海灣畔的一片鹽堿荒灘上起步,是繼大慶、勝利之后,新中國自主開發(fā)的第三座油田,勘探開發(fā)范圍覆蓋天津、河北、山東的部分行政區(qū)。

“頁巖革命”最為人熟知的是美國“頁巖革命”,這其中又包含了頁巖氣和頁巖油兩種能源。拿頁巖油來說,它既可以生長在海相地層,也可生長在陸相地層中。20世紀二三十年代,由于世界上發(fā)現(xiàn)的石油資源絕大部分都是在海相地層,美國“頁巖革命”中的“功臣”頁巖油同樣也生于海相地層,西方地質(zhì)學(xué)家因此曾提出“海相生油陸相不能生油”的觀點。

相比之下,大港油田此次發(fā)現(xiàn)陸相頁巖油億噸增儲,并實現(xiàn)兩口頁巖油井的穩(wěn)定工業(yè)化開發(fā),具有極為重要的意義。

“從全球范圍看,頁巖油潛力很大,滯留在生油巖中的油氣資源量預(yù)計是常規(guī)資源量的2至3倍。”大港油田公司副總經(jīng)理周立宏說,我國頁巖油資源較為豐富,主要分布在中新生代陸相湖盆富有機質(zhì)頁巖中。據(jù)國際能源署預(yù)測,中國頁巖油可采資源量約50億噸,僅次于俄羅斯和美國,在全球排第三位,主要分布于渤海灣、松遼、鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾等大型沉積盆地。

不過,與北美頁巖油形成條件有很大差別的是,北美多以海相頁巖油為主,面積大,有機質(zhì)含量高,成熟度高,可壓裂性強,開發(fā)成本低。我國頁巖油主要分布于一些大型沉積盆地以及許多“小而肥”的中小型盆地,以陸相頁巖油為主,面積相對小,有機質(zhì)含量偏低,施工費用高。盡管如此,勘探開發(fā)前景依然被看好。

在大港油田之前,國內(nèi)多個油田曾有過頁巖油開采嘗試,但受制于單井出油量有限等原因,一直未能實現(xiàn)工業(yè)化開采。大港油田的探索改變了這種頁巖中有油但采不出的尷尬。

據(jù)中國石油駐天津地區(qū)企業(yè)協(xié)調(diào)組組長、大港油田公司總經(jīng)理趙賢正介紹,截至目前,官東1701H井、官東1702H井已自噴超400天,原油日產(chǎn)穩(wěn)定在15至25立方米,這一日產(chǎn)量數(shù)字相當(dāng)于傳統(tǒng)采油井中的高產(chǎn)水平。而且,整個官東地區(qū)形成了億噸級增儲,潛力巨大。

中國科學(xué)院院士、中國石油大學(xué)(華東)校長郝芳認為,大港油田的探索是我國陸相頁巖油工業(yè)化開采上的一次突破。

“頁巖油是大港油田未來實現(xiàn)產(chǎn)量提升的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。”大港油田公司資源評價處處長王文革說,為保障我國能源供給,大港油田制定了原油年產(chǎn)量2022年達到500萬噸并保持較長時期穩(wěn)產(chǎn)的目標(biāo),頁巖油開采將為該目標(biāo)實現(xiàn)提供支持。

開采模式日益成熟可復(fù)制可推廣

頁巖油的開采過程并非一蹴而就,沒有前人經(jīng)驗可循,需要石油人大膽創(chuàng)新探索。大港油田迎難而上,第一個“吃螃蟹”。

不同于流動的石油直接鉆探,頁巖油的開采是直接到生油母巖中提取。走進四五層樓高、整齊排列的大港油田巖心庫,記者見到了提取出來的巖心,這些作為生油母巖的泥頁巖外表與一般頁巖幾乎沒有太大差別,但在顯微鏡下,可以清晰地看到從有機質(zhì)中生成的石油以類似“油膜”的形態(tài)存在,“難就難在怎么從生油母巖中將石油提取出來,這是我們一直攻關(guān)的重點。”周立宏說。

正如同傳統(tǒng)認識中陸相不能生油的刻板印象,趙賢正表示,在看待頁巖油的問題上,理念的創(chuàng)新很重要。頁巖油的滲透率超級低,它的儲集能力多用納米級來表征,根本不具備自然產(chǎn)能。改造之后,它不再是“鐵板一塊”,而是其中蘊藏著大量的油氣,經(jīng)過大型體積壓裂后,是可以獲得工業(yè)產(chǎn)能的。

由于開采條件的較大差異,國外的頁巖油開采經(jīng)驗可以作為借鑒,但不能照搬照抄。為此,大港油田從基礎(chǔ)研究入手,安排了500米的連續(xù)取心井。在大量分析測試基礎(chǔ)上,開展獨立自主創(chuàng)新研究,揭示出了陸相盆地頁巖油高豐度、高脆性控制機理和分布規(guī)律。

圍繞頁巖油勘探開發(fā),大港油田在理論上創(chuàng)新形成了陸相頁巖油優(yōu)勢組構(gòu)相-滯留烴超越效應(yīng)富集理論,展示出老探區(qū)源內(nèi)找油的巨大潛力;在技術(shù)上,初步形成了巖心分析測試、頁巖油富集規(guī)律、甜點綜合評價等19項頁巖油勘探開發(fā)配套技術(shù);在管理上,通過優(yōu)化工程工藝設(shè)計,采用工廠化模式鉆探兩口水平井,建井周期149天,比以預(yù)期減少55天,鉆井費用比預(yù)期減少2029萬元,壓裂周期也縮短了一半,壓裂總體費用減幅30%。

經(jīng)過一系列創(chuàng)新作為支撐,大港油田通過持續(xù)創(chuàng)新,形成了一套頁巖油效益開發(fā)的方式,相關(guān)經(jīng)驗可以實現(xiàn)復(fù)制推廣。

根據(jù)規(guī)劃,大港油田計劃在今年實現(xiàn)年產(chǎn)頁巖油5萬噸,到2025年實現(xiàn)頁巖油整體增儲3億噸,年產(chǎn)頁巖油50萬噸,引領(lǐng)中國石油陸相頁巖油開發(fā)。

搶抓戰(zhàn)略機遇加快科研攻關(guān)

據(jù)《中國油氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析與展望報告藍皮書》預(yù)測,2019年中國原油進口對外依存度較去年將略提升至72%。在常規(guī)油產(chǎn)量呈現(xiàn)下滑的現(xiàn)實面前,亟待找到新的有規(guī)模的原油資源。頁巖油的規(guī)?;?、工業(yè)化開發(fā),有望擔(dān)此重任。

在業(yè)內(nèi)人士看來,可深挖具備條件的老油田頁巖油勘探開發(fā)潛力。

這幾年我國東部老油田面臨穩(wěn)產(chǎn)壓力較大,大港油田及時將穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)的目光轉(zhuǎn)向頁巖油,并充分利用了過去石油勘探開發(fā)的豐富經(jīng)驗。

中國科學(xué)院院士、中國石油勘探開發(fā)研究院副院長鄒才能認為,從大港油田的探索看,在已知具備頁巖油開采條件的渤海灣、松遼、鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾等大型沉積盆地以及許多“小而肥”的中小型盆地,這些區(qū)域的老油田可借鑒經(jīng)驗,以此作為深挖老油田潛能的重要方向,實現(xiàn)“老樹發(fā)新枝”。

隨著北美頁巖油的大規(guī)模商業(yè)開發(fā),頁巖油等非常規(guī)油氣正迅速改變著世界的能源格局。除美國率先實現(xiàn)頁巖油的規(guī)?;虡I(yè)開發(fā)外,澳大利亞、英國、墨西哥、阿根廷等國境內(nèi)均有頁巖油的勘探開發(fā)活動。

有一種觀點認為,世界頁巖油儲量可達到常規(guī)石油儲量的數(shù)倍。當(dāng)前仍處于頁巖油勘探開發(fā)的機遇期,把握住機遇,提前介入,就有可能占得先機。

頁巖油勘探開采離不開持續(xù)的科研攻關(guān)。趙賢正表示,陸相頁巖油的勘探開發(fā)意義是多個維度的,它有利于維持油氣產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,對于豐富能源地球科學(xué)學(xué)科體系,彌補陸相頁巖油在國內(nèi)外學(xué)術(shù)研究上的空白也非常有幫助。

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