“稠油開發(fā)難,難于上青天”
克拉瑪依,維吾爾語意為“黑油”。1955年,隨著新中國(guó)第一個(gè)大油田在新疆準(zhǔn)噶爾盆地誕生,戈壁油田“克拉瑪依”的名字傳遍大江南北,而這里,也是我國(guó)唯一一個(gè)用石油命名的地方。
準(zhǔn)噶爾盆地稠油資源豐富,已探明的稠油油藏儲(chǔ)量高達(dá)12億噸,主要分布在中國(guó)石油新疆油田公司的一區(qū)至九區(qū)和紅山嘴、百口泉、風(fēng)城等油田的淺層,埋深小于650米。這一區(qū)域綿延長(zhǎng)達(dá)150公里。20世紀(jì)50年代初,中蘇石油公司在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣進(jìn)行淺井鉆探的過程中,就在黑油山、烏爾禾等地頻繁地發(fā)現(xiàn)了有的像糖稀、有的像瀝青的稠油。
世界稠油資源非常豐富,已探明儲(chǔ)量高達(dá)8150多億噸,約占全球石油剩余探明儲(chǔ)量的70%??死斠赖某碛碗m然埋藏淺,但因?yàn)閮?chǔ)層差、物性差,想要實(shí)現(xiàn)有效益的開發(fā),更是難上加難。
“稠油開發(fā),難于上青天”,這是克拉瑪依石油人的共識(shí)。從20世紀(jì)90年代到2005年,新疆油田公司曾三次分別邀請(qǐng)加拿大石油公司、法國(guó)道達(dá)爾公司、美國(guó)雪佛龍公司等三大國(guó)際石油公司探討克拉瑪依烏爾禾地區(qū)稠油合作開采,但均被對(duì)方“判死刑”,列為開發(fā)禁區(qū)。
“與國(guó)內(nèi)外已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采的稠油油田相比,克拉瑪依的稠油油藏更復(fù)雜、儲(chǔ)層條件更差。”中國(guó)石油集團(tuán)公司高級(jí)技術(shù)稠油專家、新疆油田公司首席技術(shù)專家孫新革介紹,克拉瑪依的稠油黏度更大,基本不流動(dòng),很多都介于固體與半固體之間。剛開始開采主要就是向油層注入高溫蒸汽對(duì)其持續(xù)加熱,但是其成本頗高,而且傳統(tǒng)的蒸汽吞吐開發(fā)形式只能解決少部分低黏稠油的開采,對(duì)于高黏稠油,是無法實(shí)現(xiàn)有效開采的。在新疆油田公司攻克這道難關(guān)之前,這種超稠油油藏,世界上并沒有成功開發(fā)的先例,也沒有可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
為了破解稠油開發(fā)難關(guān),從1996年起,1600余名不愿服輸?shù)目死斠朗腿耍劳袊?guó)家、中國(guó)石油集團(tuán)公司的相關(guān)科研項(xiàng)目,在戈壁灘上建立了14個(gè)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū),踏上一條科研長(zhǎng)征路。
潛心鉆研“開發(fā)禁區(qū)”迎來新生
面對(duì)稠油開采難題,克拉瑪依石油人自20世紀(jì)50年代就開始了漫長(zhǎng)的求索,他們嘗試了各種各樣的稠油開發(fā)手段,注蒸汽開發(fā)是其中使用時(shí)間最長(zhǎng)、使用面積最大、產(chǎn)量貢獻(xiàn)最多的一種方式。
“以前沒到冬季,霧氣朦朧,油區(qū)宛如仙境。”孫新革說,從最早最傳統(tǒng)的蒸汽吞吐開發(fā),到大面積轉(zhuǎn)汽驅(qū),再到如今可大幅度提升采收率的多相協(xié)同復(fù)合蒸汽驅(qū)技術(shù)……一個(gè)個(gè)難題被攻克,通過一路的過關(guān)斬將,注蒸汽開發(fā)技術(shù)在新疆油田公司不斷完善和成熟,甚至實(shí)現(xiàn)了多次飛躍式的技術(shù)創(chuàng)新。
經(jīng)過多年探索和完善,新疆油田公司通過注蒸汽開發(fā)技術(shù),工業(yè)化應(yīng)用采收率突破65%,比國(guó)內(nèi)外同類油藏高出20個(gè)百分點(diǎn)。
然而蒸汽也不是萬能的,超稠油就對(duì)其“免疫”。2007年,面對(duì)嚴(yán)峻的生產(chǎn)形勢(shì),為了解開超稠油的開采密碼,代表著當(dāng)時(shí)世界超稠油開采最新技術(shù)的SAGD(SAGD是“蒸汽輔助重力泄油技術(shù)”的英文簡(jiǎn)稱)正式進(jìn)入新疆油田公司科研人員的視野。
新疆油田公司黨委書記、總經(jīng)理霍進(jìn)介紹,當(dāng)時(shí)世界上的雙水平井SAGD技術(shù)僅適用于海相均質(zhì)油藏,而克拉瑪依的稠油油藏是陸相強(qiáng)非均質(zhì)油藏。國(guó)內(nèi)的遼河油田已在進(jìn)行中深層超稠油直平組合SAGD開發(fā),但這種開采方式的啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8年、油層厚度下限40米,也不適用于克拉瑪依。
此后,經(jīng)過多年的鉆研改進(jìn),新疆油田公司自主研發(fā)的雙水平井SAGD的理論方法、井網(wǎng)布局、預(yù)熱啟動(dòng)、汽液界面控制、高溫帶壓保護(hù)作業(yè)等技術(shù)日臻完善,各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)際先進(jìn)水平,并在烏爾禾地區(qū)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模商業(yè)推廣應(yīng)用,目前已建成100萬噸產(chǎn)能,徹底盤活了6億噸的超稠油資源,預(yù)計(jì)2025年烏爾禾地區(qū)產(chǎn)能將達(dá)到200萬噸以上。這打破了同類油藏SAGD技術(shù)開發(fā)的禁區(qū),將幻想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
除了開采超稠油,2008年,如何將克拉瑪依稠油尾礦中剩余的環(huán)烷基稠油資源更多地開采出來,又成為克拉瑪依石油人的新難題。
在遍尋藥方的過程中,“火驅(qū)”在科研人員心頭燃起了希望的火苗。運(yùn)用這種工藝,地層中的稠油可以被吃干榨凈,利用這種方式開采稠油,具有熱效率高、采收率高、節(jié)能減排等優(yōu)勢(shì),采收率最高可達(dá)70%到80%。
霍進(jìn)介紹,歐美開展的火驅(qū)試驗(yàn),多在原始油藏上進(jìn)行。而新疆油田公司想要運(yùn)用火驅(qū)技術(shù)解決的,是注蒸汽開采后的稠油尾礦,開采難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始油藏。
然而,難度再大,克拉瑪依石油人也要迎難而上。經(jīng)過一年多的攻關(guān),2009年12月19日,新疆油田公司紅淺1井區(qū)火驅(qū)項(xiàng)目正式投產(chǎn)。新疆油田公司火驅(qū)生產(chǎn)運(yùn)行十余年來,實(shí)施了67個(gè)井組點(diǎn)火,成功率100%,累計(jì)產(chǎn)油45萬噸,將采收率提高了35個(gè)百分點(diǎn),目前,火驅(qū)技術(shù)在克拉瑪依油田可推廣覆蓋儲(chǔ)量1.3億噸,新增可采儲(chǔ)量4680萬噸。那些注蒸汽開采后瀕臨廢棄或已經(jīng)廢棄的油藏,浴火涅槃。
開采煉化突出重圍“中國(guó)樣本”走向世界
環(huán)烷基稠油被譽(yù)為石油中的“稀土”??死斠赖某碛铜h(huán)烷烴含量高達(dá)69.7%,更是其中的極品。“克拉瑪依的優(yōu)質(zhì)環(huán)烷基稠油,受相關(guān)政策影響,在開采端的價(jià)值并沒有被體現(xiàn)出來,但在煉化端體現(xiàn)了出來,煉制的產(chǎn)品附加值非常高。”霍進(jìn)說,克拉瑪依的稠油是最優(yōu)質(zhì)的環(huán)烷基稠油,它是煉制航空煤油、低凝柴油、超低溫冷凍機(jī)油、特種瀝青、高端橡膠油等特種油品不可或缺的稀缺優(yōu)質(zhì)原料,在重要工業(yè)領(lǐng)域、國(guó)家重大戰(zhàn)略工程、國(guó)防事業(yè)、航天航空工程中具有不可替代的獨(dú)特價(jià)值。
從20世紀(jì)80年代初開始,我國(guó)航天航空、交通運(yùn)輸、制造及電力等行業(yè)對(duì)高端特種油品的需求迅速增加,但國(guó)內(nèi)高端特種油生產(chǎn)技術(shù)卻一片空白,市場(chǎng)基本被國(guó)外大公司壟斷,只能大量進(jìn)口。這種局面嚴(yán)重影響著我國(guó)的國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
據(jù)克拉瑪依石化公司科技處處長(zhǎng)李榮介紹,經(jīng)過長(zhǎng)期的自主研發(fā)、聯(lián)合攻關(guān)和不斷工業(yè)化應(yīng)用改進(jìn),克拉瑪依石化公司逐漸攻克了稠油深加工的國(guó)際性難題,形成了我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的稠油深加工成套技術(shù),填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)稠油加工技術(shù)從空白到國(guó)際先進(jìn)的歷史性突破。經(jīng)過三十多年的努力已實(shí)現(xiàn)國(guó)家稀缺環(huán)烷基特種油品的有效供給,使我國(guó)航空煤油、高端潤(rùn)滑油、變壓器油等特種油品的對(duì)外依存度大幅下降,也使這些昂貴的油品進(jìn)口價(jià)格大幅降低,為國(guó)家節(jié)約了大量資金,有力地支撐了我國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)。
“克拉瑪依的稠油徹底改變了20世紀(jì)以來國(guó)內(nèi)80%的優(yōu)質(zhì)環(huán)烷基稠油需求依靠進(jìn)口且開采技術(shù)受制于人的局面。”李榮說。
除此之外,近年來,新疆油田公司稠油開采一系列新技術(shù)已經(jīng)走出克拉瑪依甚至走出國(guó)門,服務(wù)于“一帶一路”建設(shè),保障國(guó)家能源安全。
目前,新疆油田公司的稠油、超稠油開采成套技術(shù)已成功應(yīng)用到國(guó)內(nèi)的春風(fēng)、吉林等油田,以及哈薩克斯坦、委內(nèi)瑞拉、蘇丹等國(guó)家。這幾年,新疆油田公司在委內(nèi)瑞拉MPE-3稠油項(xiàng)目、胡寧4稠油項(xiàng)目,哈薩克斯坦的庫姆薩依稠油油藏、莫爾圖克稠油油藏等,開展了對(duì)外技術(shù)合作。其中,與阿克糾賓開展肯基亞克鹽上、KMK項(xiàng)目技術(shù)合作,推動(dòng)了該地區(qū)1.95億噸稠油資源的有效動(dòng)用,有力支撐了阿克糾賓連續(xù)8年油氣當(dāng)量超1000萬噸,這也是中國(guó)石油海外權(quán)益油氣產(chǎn)量最大的項(xiàng)目之一。
“擁有獨(dú)特的環(huán)烷基稠油資源,是克拉瑪依的幸運(yùn);擁有世界領(lǐng)先水平的稠油開發(fā)成套技術(shù)及裝備,更是克拉瑪依的幸運(yùn)。克拉瑪依,這座因油而生,因油而興的城市,也將繼續(xù)因油而盛。”霍進(jìn)說。