從技術突破到高效開發

□ 本刊記者 俞國明 徐 徐 宗 鋼 張 瑤 張海霞

“中國石化川東南海相頁巖氣勘探開發技術是一流的，無論是頁巖氣綜合評價技術，還是水平井鉆井技術，以及分段壓裂試氣工藝技術，都已經走在了世界前列?！?/p>

□ 2014年3月29日，江漢油田涪陵工區項目部技術人員在現場論證井位。 宋國梁 攝

與北美頁巖氣田相比，中國南方海相頁巖氣層具有自身的地質特點，從國外直接引進的技術在實際應用中常?！八敛环?。中國石化的科技人員通過消化吸收、自主研發，形成了3500米以淺的頁巖氣勘探開發配套技術系列，最長水平段達2130米、最多壓裂段數26段。在技術進步的有力支撐下，截至目前，涪陵工區投產的21口井，口口高產。

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勇挑重擔，提供技術支撐

焦石壩地區近地表地質條件復雜，溶洞多、暗河多、裂縫多，淺層氣多、地層出水，易發生井漏、井噴。沒有堅實的理論研究做基礎，后期工作很難開展。先期的理論突破是實現頁巖氣大開發的重要基石。中國石化科研院所面對重重難題，勇挑重擔，在各自領域取得一系列重大突破，為頁巖氣的勘探開發做出重要貢獻。

焦石壩頁巖氣三維地震勘探是中國石化開展非常規油氣勘探工作的重要戰略部署。負責先期地質構造技術處理任務的石油物探技術研究院技術人員第一時間就迅速進駐焦石壩工區進行現場監控處理。通過自主創新，取得了一系列重大技術突破，創新研發了復雜山地資料的靜校正技術、低信噪比山地資料的去噪技術、提高分辨率技術、復雜山前帶成像技術等，成為頁巖氣高效勘探的“尖兵”，提高了焦石壩頁巖氣地層與地質構造的科學認識，有效支撐了頁巖氣的勘探進程。

石油工程技術研究院從2011年起，組建頁巖氣科技攻關領導小組，承擔中國石化大量頁巖氣關鍵工程技術的攻關任務。他們在多項核心技術上取得突破，申請發明專利50多項，基本形成了具有水平井段長2000米的鉆完井及20段壓裂能力的頁巖氣工程配套技術。工程院與勘探南方分公司、江漢油田、華東分公司等上游企業通力合作，應用自主創新的頁巖氣工程技術，為集團公司頁巖氣的勘探突破、產能建設及業務發展提供了全面的工程技術支撐。

2013年初，石油勘探開發研究院成立了涪陵頁巖氣生產支撐團隊，充分發揮石勘院在地質、測井、地理物理、開發、氣藏工程及經濟評價方面的集成優勢與經驗，與江漢分公司進行了多次溝通，并在江漢分公司申請設立了“涪陵地區龍馬溪組頁巖氣藏描述與產能評價”項目。2013年5月，無錫所利用自主研發現場含氣量測定儀，在焦石壩地區焦頁2等4口井進行了頁巖含氣量測定。項目組還為涪陵頁巖氣產能建設和整體開發方案的編制提供了有力的技術支撐。

百步穿楊，“牽出”地下氣龍

怎么安全順利擒獲“潛伏”于地下3000多米深處的頁巖氣龍？鉆機從地面打到頁巖氣層，再在頁巖氣層水平穿行1000多米，要經歷許多難以預見的挑戰。

針對地質復雜性和難以預見性，中國石化鉆井施工隊伍采用高密度電法對平臺近地表勘查，避開溶洞和暗河，確定井架基礎位置，避免井漏、污染等影響。同時，成功研制彈塑性固井水泥漿體系，優化套管固井技術措施，強化錄井、測井資料分析預測，有效規避了鉆井安全風險。截至目前，在鉆井施工中，沒有一口井出現“糖葫蘆”。

鉆頭要在幾千米深的地層中找準靶點，猶如鼴鼠在地下找糧洞?！八骄@井最難也是最關鍵的，就是要確保斜井段下靶點、水平段最終點均落在優質頁巖氣層上?！笨碧侥戏椒止敬|南工作部主任孫坤忠說，“井眼越接近優質頁巖氣層的中心，對將來頁巖氣的開采量和開采年限就越有利?！?/p>

焦石壩地區勘探程度低。鉆探焦頁1HF井時，沒有可靠的地震剖面和二維測線，井眼軌跡控制完全靠“摸著石頭過河”。2012年7月15日，焦頁1HF井進入井斜段下靶點，將鉆出的巖屑與取芯導眼井的相關資料進行對比分析，發現地層提前。如果按原井眼軌跡控制方案鉆至水平段，很可能鉆穿優質頁巖層。技術人員經過分析、計算和研究，決定將靶點垂深上提15米，最終實現了精確控制和準確中靶，氣層鉆遇率100%，為后期測試獲得高產奠定了良好基礎。

在開始產能評價后，為實現焦石壩頁巖氣效益開發，江漢油田確立長水平段“一趟鉆”的提速提效目標。江漢石油工程公司、中原石油工程公司等施工單位展開勞動競賽，結合地質實際，不斷優化鉆井工程工藝，優選鉆頭鉆具，形成了空氣鉆、泡沫鉆、清水鉆、PDC+螺桿復合鉆等優快鉆井技術系列，實現了1500米水平段一趟鉆鉆完井施工目標，鉆井速度明顯加快。焦頁1-2HF井創工區最短鉆井周期61天紀錄，比最初的鉆井周期縮短一半。中原石油工程公司西南鉆井分公司70117鉆井隊在焦頁1-3HF井施工中，刷新了涪陵工區機械鉆速最快、施工周期最短等6項鉆井指標。

臨門一腳，“踢開”氣庫大門

長水平段多級壓裂技術是非常規頁巖氣開發的關鍵技術。從地質研究到鉆完井、試氣集輸的整個施工過程，壓裂是“臨門一腳”，裂縫間距、裂縫布局、壓裂規模等參數如何優化，就好比一把鑰匙，必須與海相頁巖龍馬溪組這把門鎖相匹配。由于龍馬溪組頁巖的致密性和物質分布不均勻，壓裂效果往往不理想，單純形成的縫網看似打開了通道，但猶如一條普通公路，一旦遇到大的車流量，終究會堵塞。因此，只有通過壓裂，建成頁巖氣流“高速路”，才能獲得高產。

為了實現涪陵頁巖氣開發試驗區的任務目標，股份公司組織工程技術專家，確立了示范建設目標和標準。在涪陵頁巖氣田開發實踐中，江漢油田與江漢石油工程公司、石油工程機械公司、中原石油工程公司、石油工程技術研究院及相關院校緊密合作、協同攻關，形成了水平井簇射孔、可鉆式橋塞分段、電纜泵送橋塞、連續油管鉆塞等配套工藝技術，研制并成功應用了抗180攝氏度高溫低摩阻強攜砂油基鉆井液，實現了同一平臺兩井交叉鉆完井作業，具備了“一臺六井式”井工廠標準化設計能力，編制了13項頁巖氣工程技術標準，為頁巖氣經濟有效開發提供了有力的技術保障。

江漢油田在涪陵區塊頁巖油氣勘探開發關鍵技術、頁巖油氣層改造技術等項目中，根據龍馬溪組有機質類型好、孔隙發育、含氣性好、可壓性強的特點，改變了以往壓裂的思路和做法，以樹狀裂縫為出發點，不斷探索適合焦石壩地質特點的壓裂工藝，壓裂排量逐次增加，液量根據井眼規模該大就大，砂比根據地質需要合理增減，形成了“主縫加縫網”的壓裂工藝理念和三段式壓裂液體系、三組合支撐劑體系，有力提升了壓裂質量，踢開了“氣庫”大門，施工紀錄也不斷刷新。其中，焦頁12-4HF井成功完成了2130米水平段、26段超大型壓裂，創造了國內頁巖氣水平井井段最長、分段數最多、單井液量最大、單井加砂量最大等新施工紀錄。

實踐打磨，提升施工能力和裝備水平

焦石壩會戰是大戰場，國內外優秀施工隊伍云集。針對工區施工技術復雜特點，工區項目部組織各專業服務公司和施工單位，圍繞鉆井、壓裂施工各關鍵環節和技術難點，認真開展交流與研討，開展擂臺賽，有力提升了各隊伍的施工能力。

泵送橋塞射孔和連續油管鉆塞施工是水平井分段壓裂施工的關鍵工藝。江漢石油工程井下測試公司針對施工中碰到的難題和關鍵技術，不等不靠，既虛心當學生，邀請專家授課、到兄弟單位造訪，學習借鑒國內外先進經驗，又抽調精兵強將常駐現場，在施工實踐中不斷探索、不斷積累、不斷優化，施工技術能力顯著提升。

□ 壓裂施工前，隊員緊張工作。 宋國梁 攝

涪陵頁巖氣田開發建設有力地促進了國產壓裂裝備和完井工具的研發制造。在壓裂裝備上，石油工程機械公司針對大于3500米井深的壓裂工藝和工具裝備等瓶頸，成功研制出具有自主知識產權的3000型壓裂車，已在焦石壩地區批量投入使用。設備各項指標達到設計要求，滿足了“連續施工、大負載、長時間”的頁巖氣壓裂需求，技術水平、安全可靠性和自動化水平大幅提升，為深層頁巖氣開發提供了壓裂裝備保障。其中，高壓系統檢測設備、氣密封檢測設備的研發生產，有效保障了施工生產安全。在完井工具上，為減少對外依賴，江漢油田全力推進泵送易鉆電纜橋塞自主研發，目前已取得成功，并在現場試驗中實現了橋塞簇射孔聯作工藝，與國外水平相當，具備了工業化應用條件。該項技術徹底打破了國外專業化公司在非常規油氣開發領域的技術壟斷，有效降低頁巖氣等非常規油氣開發的成本，也為開拓非常規油氣市場打造了尖端武器。