鉆遇“工程甜點”—長城鉆探參與四川威遠頁巖氣開發(fā)紀略

○ 文／董旭霞 湯振強

鉆遇“工程甜點”—長城鉆探參與四川威遠頁巖氣開發(fā)紀略

○ 文／董旭霞 湯振強

“地質甜點”搭配“工程甜點”是長城鉆探破解國內頁巖氣開發(fā)密碼的關鍵所在。

截至2016年3月1日，長城鉆探四川威遠頁巖氣項目威202井區(qū)H5平臺連續(xù)51天日產氣量達到113.31萬立方米，成為國家級四川威遠頁巖氣開發(fā)示范區(qū)首個日產量超百萬立方米的平臺。同時，該項目日產頁巖氣236萬立方米，外輸氣量再創(chuàng)新高。這標志著長城鉆探頁巖氣項目進入了規(guī)模效益開發(fā)階段。

長城鉆探參與中國石油四川威遠頁巖氣風險作業(yè)開發(fā)僅一年半時間便獲得這樣的初期效果，無疑為能源開發(fā)提供了新思路，再次提振了來自各方參與頁巖氣開發(fā)企業(yè)的信心。與此同時，這個結果對剛剛起步的國內頁巖氣開發(fā)來說，也描繪出了一幅明媚的前景。

頁巖氣或成“滑鐵盧”？

長城鉆探頁巖氣開發(fā)項目開發(fā)技術負責人王國勇2012年開始搜集國內頁巖氣研究的資料。他發(fā)現，直至長城鉆探參與威遠頁巖氣開發(fā)，國內大部分研究成果與業(yè)內專家對頁巖氣開發(fā)一直持保守態(tài)度。有人說，頁巖氣開發(fā)極有可能成為長城鉆探能源開發(fā)的“滑鐵盧”之役。剛剛接手頁巖氣項目時，王國勇也感到有些“前途渺茫”。

頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖中的天然氣，是一種蘊藏廣泛且豐富的非常規(guī)清潔能源。中國的頁巖氣資源豐富，國家高度重視頁巖氣資源的勘探開發(fā)。但相比美國研究幾十年的經驗，中國石油2005年才開始著手研究頁巖氣。與美國的地質條件和開發(fā)影響因素相比存在較大差別。國內頁巖氣雖然儲量豐厚，但地質條件差、技術起步低、開發(fā)成本高。這也是國內這一領域進展相對緩慢的原因之一。

2014年1月，中石油選定川慶鉆探和長城鉆探兩家工程技術服務企業(yè)參與四川威遠頁巖氣風險合作開發(fā)。這兩個工程技術服務企業(yè)因此承擔起開路先鋒的任務。

威遠風險合作雖然是一塊試驗田，長城鉆探卻分明感受到沉甸甸的壓力。作為工程技術企業(yè)，多年來長城鉆探致力于打造油氣田開發(fā)總包商角色，探索和嘗試通過工程技術手段解決甲方油氣田儲量動用難題。此前，長城鉆探先后參與蘇里格、大港等風險合作項目，憑借成果顯著獲得普遍認可，由此獲得這次參與頁巖氣開發(fā)的機會。

然而，頁巖氣實現商業(yè)開發(fā)并非易事。

長城鉆探多年來參與能源合作開發(fā)，已經形成了地質工程一體化的成熟運作方式。在整個項目運作中，地質研究發(fā)揮著核心和關鍵作用。但此次長城鉆探參與威遠頁巖氣開發(fā)，首先是地質研究團隊面臨著巨大的挑戰(zhàn)。此前，長城鉆探參與的世界級能源開發(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。長城鉆探地質研發(fā)團隊對于以海相地層為開發(fā)目的層的非常規(guī)頁巖氣藏認識是從零開始的。剛接觸的海相地層，他們面對的開發(fā)對象就是頁巖氣這樣的世界頂級難題。

盡管如此，長城鉆探參與頁巖氣風險開發(fā)項目起就志在必得，決意征戰(zhàn)威遠。

“工程甜點”如何搭配“地質甜點”？

彼時，長城鉆探參與開發(fā)的威202、威204井區(qū)平臺范圍已經敲定，團隊對該區(qū)塊的地質認識卻剛剛開始。

長城鉆探隊地質研究需要面對的問題歸納為三個方面：參與合作的威202和威204兩個井區(qū)均缺乏相關地質資料，沒有完鉆井，僅有少量三維地震資料；風險作業(yè)區(qū)產建平臺已經部署完畢，開發(fā)平面上的“甜點”已經確定；前期研究成果表明，多期構造演化與多次快速隆升，造成頁巖氣藏地質特征復雜。這些因素制約著他們的地質研究。

●長城鉆探參與中國石油四川威遠頁巖氣風險作業(yè)僅一年半，便使項目進入規(guī)模效益開發(fā)階段。

頁巖氣項目地質研發(fā)團隊是“硬著頭皮”開始地質研究的。但整個團隊很快意識到，“與其被動地推進不如主動研究，看看到底會得到什么樣的結果”。

觀念轉變后，他們突然發(fā)現，只要找對突破口原來完全摸不著套路的頁巖氣開發(fā)也會出現轉機。比如，長城鉆探參與風險作業(yè)的威202、威204井區(qū)產建平臺已經部署完畢，開發(fā)平面上的“甜點”已經確定。王國勇同整個地質團隊研究后認為，基于風險作業(yè)區(qū)面積局限，縱向上的“地質甜點”將成為第一因素，是決定開發(fā)效果的關鍵因素，攻關頁巖氣縱向上的“甜點”評價預測，肯定能夠大有可為。他們暫時拋開平面這一影響因素，區(qū)內沒有資料就借用鄰區(qū)資料，抓住關鍵點，尋找突破口，集中力量研究縱向儲層，反而節(jié)省了時間和人力，使復雜的問題得到簡單化。原來制約的因素，在他們這里變成了促成他們快出成果的優(yōu)勢。

頁巖氣開發(fā)的地質團隊從學習開發(fā)經驗與資料分析入手，逐步梳理出具有長城鉆探特色的地質開發(fā)思路。即找地質與工程“甜點”。頁巖氣的非常規(guī)油氣資源特征，決定了開發(fā)對象必須堅持“地質甜點”與“工程甜點”并重；優(yōu)選開發(fā)目標，目前現有的條件下，工作重心立足于縱向上的“甜點”預測研究；確保優(yōu)質頁巖鉆遇率，縱向上主要是箱體確定與實施過程中使用地質導向技術，在資料分析的基礎上不斷開展氣藏精細地質研究。

歸根到底，威遠頁巖氣開發(fā)的問題仍然可以用長城鉆探積累了多年的工程地質一體化經驗找到合理的解決方案，即通過地質研究手段準確預測甜點，并發(fā)揮工程技術優(yōu)勢提高單井產量，提升開發(fā)效果。至此，整個地質團隊對威202、204兩個井區(qū)的開發(fā)信心與日俱增。

●盡管面對的是世界頂級難題，但長城鉆探人參與頁巖氣風險開發(fā)項目起就志在必得，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，地質工程一體化應用在頁巖氣這樣的非常規(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，長城鉆探就明確提出堅持“地質甜點”與“工程甜點”并重，即在尋找優(yōu)質頁巖層的同時要充分考慮工程技術能力，最后方案一定是兩個因素優(yōu)化的最佳結果。長城鉆探在頁巖氣開發(fā)中取得的顯著效果，再一次證明采用地質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，長城鉆探始終不折不扣地執(zhí)行這一思路。在威遠頁巖氣開發(fā)中，當時業(yè)界已經形成共識，開發(fā)目標是縱向上有約40米厚的優(yōu)質頁巖層。那么，施工中鉆井軌跡如何設計合適？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，仍有爭論。

長城鉆探在研究國內焦石壩與長寧地區(qū)頁巖氣開發(fā)成功經驗中發(fā)現，從地質開發(fā)角度出發(fā)，鉆井軌跡穿過箱體位置是決定頁巖氣產量的關鍵因素；軌跡穿行底部優(yōu)質頁巖長度比例與產能呈正相關。

2009年畢業(yè)于石油院校的熊小林，已經有6年蘇里格地質開發(fā)經驗，如今轉戰(zhàn)到威遠頁巖氣項目。他說：“我們在考慮獲得‘地質甜點’的同時，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。只有工程和地質兩方面都考慮到，才能實現儲層的有效動用。”

按照這個思路，長城鉆探將40米優(yōu)質頁巖層劃分成上下兩個箱體，除了在204H3和202H2平臺各安排一口井在上箱體作為效果對比外，其余井都在下箱體穿行。

這樣的思路在產量上得到了驗證。威202井區(qū)H2平臺初期日產60萬立方米，現保持為35萬至37萬立方米；威202H2-4井初期日產31.87萬立方米，現保持為12萬立方米。截至目前，該井累產達到5656萬立方米。對比中石油長寧、昭通、威遠投產的頁巖氣井，威202H2-4井單井產量、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號平臺兩口井測試日產氣分別為27.6萬和24.1萬立方米，投產后平臺日產長時間穩(wěn)定在50萬立方米以上；威204H3-3井測試日產氣27.8萬立方米。目前日產氣一直保持在10萬立方米以上，累產氣接近3000萬立方米。產量好于預期、優(yōu)于開發(fā)方案，有望實現埋藏3500米以上深度的頁巖氣開發(fā)突破。

長城鉆探再接再厲，進一步加強綜合地質研究，有效預測“甜點”。隨著地質研究的深入和上、下箱體認識的加深，長城鉆探在西南油氣田劃分優(yōu)質頁巖為a、b、c、d小層基礎上，將已經確定為開發(fā)目標厚度不足6.0米的a層精細劃分成3個地質小層，為地質研究、地質導向、壓裂設計、產能評價提供了重要依據。開發(fā)效果充分驗證了綜合地質研究成果和甜點預測的重要性。

由此，長城鉆探開辟出一條條通道，牽引著在巴山蜀水沉睡億萬年的頁巖氣噴薄而出。長城鉆探基于這些認識，持續(xù)將成果擴大，目前投產的26口水平井平均日產量超過8萬立方米，好于開發(fā)方案預期。

縱向6米空間如何準確控制？

從多年的地質開發(fā)經驗來看，長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)項目中，水平井軌跡控制標準要求相對偏低，不追求在儲層中絕對位置，只要求油氣砂巖鉆遇率。而在威遠頁巖氣開發(fā)中證明，水平段軌跡在頁巖儲層不同位置，對頁巖氣開發(fā)效果影響至關重要。往往軌跡縱向移動1至2米，單井日產量的差距甚至達到一二十萬立方米。精準地質導向技術對頁巖氣開發(fā)的重大意義由此可見一斑。

在威遠頁巖氣項目開發(fā)中，長城鉆探近乎執(zhí)著的堅持，找到真正意義上的甜點并鉆遇甜點，才是落實資源的基礎和高產的關鍵。如果說從約40米厚的優(yōu)質頁巖層中選定6.0米箱體只是初步篩選目標，那么如何確保在6.0米厚度頁巖中最優(yōu)質部分穿行則是鉆井施工中水平段軌跡控制的關鍵問題。

既然鎖定了縱向上的“甜點”并鉆遇甜點的工作目標，地質團隊針對開發(fā)對象“靶體局限”、“微幅構造”、“地層傾角”、“三維井眼”等制約條件，轉變傳統模式，建立導向思路。一是成立了從總地質師到現場導向師的三級管理組織機構，分級管理，職責明確、層層負責；二是形成了“導向前每口一交底，導向中每日一討論，導向后每井一總結”的工作制度；三是形成三維情況下地質導向技術模式。這種預設的導向目標，就是一次次攻堅啃硬的戰(zhàn)役，實現難度遠超歷次施工。

即使是同樣的地質條件，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，威遠頁巖氣地層縱向上發(fā)育有多套地層，地層壓力系數高，鉆井中易出現井漏、垮、塌、涌，并且有好幾套含硫地層。此外，對川南地質構造和儲層厚度不熟悉，加之該地完鉆水平井27口，平均水平段長1430米，平均優(yōu)質頁巖鉆遇率98.89%。全年產頁巖氣2.95億立方米，年初產能計劃比例為川南地區(qū)的16.0%，實際完成比例達到24.1%，開發(fā)效果顯著。區(qū)構造復雜，底層傾角變化較大，斷層及褶皺發(fā)育，給地質導向工作帶來了不小的難度。這些因素疊加起來，鉆井速度以及鉆井周期要受到很大的制約。但這些困難，都沒有阻擋住長城鉆探尋找優(yōu)質頁巖層的決心。

歷盡艱苦和磨礪終于收獲到理想的地質和 “工程甜點”。長城鉆探地質研發(fā)團隊針對儲層縱向差異、高角度地層、微構造發(fā)育、三維井眼等諸多因素，制定了相應的地質導向技術措施。為了實現地質目的，保證箱體鉆遇率，精細橫向對比，選準特征伽馬，加強預判，及時調整，確保準確入靶和較高甜點鉆遇率。

2015年，長城鉆探威遠頁巖氣項目

頁巖氣的非常規(guī)油氣資源特征，決定了開發(fā)對象必須堅持“地質甜點”與“工程甜點”并重。

本文圖片均由杭國敏、曲冠伊攝影

責任編輯：趙 雪

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