元壩氣田：變不可能為可能

文／袁 鵬

元壩氣田最深井獲得高產(chǎn)的背后，是科技創(chuàng)新引領了超深層海相酸性氣田的高效開發(fā)。

●綠色的元壩，創(chuàng)新的元壩。

完鉆井深8200米，酸壓測試獲得日無阻流量220萬立方米高產(chǎn)，在穩(wěn)定油壓23.5兆帕下日產(chǎn)天然氣65.5萬立方米，實現(xiàn)超深井11個月完鉆、一年獲產(chǎn)的鉆井提速提效目標，實現(xiàn)一井長距離穿行雙礁的地質鉆探目標——這是中國石化西南石油局元壩氣田最深井元壩102-4H井近日匯報的成績單。

在20年前，這是想都不敢想的。如何把不可能變成可能？西南石油局的答案是：致力于科技創(chuàng)新，以國際領先的超深層小礁體精細刻畫技術和超深水平井優(yōu)快鉆井與儲層深度改造技術，攻克了超深層海相酸性氣田勘探開發(fā)世界級的難題。

精準定靶

元壩氣田氣藏主體埋深7000米，75%以上的含氣層單礁體面積小于1平方千米。如果大小、形狀、位置識別不清，就好比槍手看不到千里之外的射擊目標，無從下手。

傳統(tǒng)的地震描述技術根本無法識別和刻畫復雜礁群內(nèi)部的小礁體，開發(fā)元壩氣田必須開展超深層小礁體精細刻畫技術攻關。因此，隨鉆巖性快速識別、核磁物性分析、優(yōu)質儲層預測等技術的攻關研究迅速開展，最終創(chuàng)新形成了臺緣生物礁群發(fā)育模式與生物礁儲層構型、超深層復雜生物礁群精細刻畫與儲層預測技術，在我國首次實現(xiàn)了7000米深、最小0.5平方千米小生物礁體的精確識別與精細刻畫。

在西南石油局勘探研究院科研人員的電腦屏幕上，一座連綿不斷的“火焰山”圖像呈現(xiàn)在眼前。科研人員一邊指著屏幕一邊介紹說，這就是通過臺緣生物礁群發(fā)育模式與生物礁儲層構型、超深層復雜生物礁群精細刻畫與儲層預測技術呈現(xiàn)出來的元壩氣田生物礁三維地質模型。

“通過建立氣藏三維地質模型，就好比給7000米深的地層做了一次CT，清晰展現(xiàn)了礁體的形狀、大小、邊界以及縱橫向分布情況。通過橙、黃、綠、藍等不同顏色代表礁體不同的含氣性，橙色代表的是最好的優(yōu)質儲層。”油氣勘探科研人員介紹道。

通過地震解釋、氣藏描述和儲層建模的一體化技術，西南石油局科研人員精準識別出了地層巖性、地層水分布和含氣層的構造，精細刻畫出了21個礁群、90個單礁體，其中面積小于0.5平方千米的單礁體有21個。儲層厚度預測符合率由早期的68.2%提高到如今的95.1%，精準計算出了7000米深的生物礁體坐標，實現(xiàn)了精準定靶。

精準中靶

資料顯示，元壩氣田相比其他氣田平均深度要深1000~2000米，地層最高溫度達160℃，是國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的最深的海相氣田。

“在超深鉆井中，越至深處鉆頭就會遭遇更高的溫度和壓力，遭遇更復雜的壓力系統(tǒng)和氣水關系。當井深超過7000米時，一個手指甲大小的面積就會頂著700公斤的壓力。每繼續(xù)鉆進一米甚至半米，都面臨著巨大的風險挑戰(zhàn)。”西南石油局有關專家介紹說。

為實現(xiàn)科學、安全、經(jīng)濟、高效鉆井，西南石油局開展了堅苦卓絕的科研攻關，創(chuàng)新形成了復雜生物礁群超深水平井軌跡控制與優(yōu)快鉆井技術，攻克了超深層鉆井提速關鍵技術，突破了超深水平井蛇形變軌技術瓶頸，挑戰(zhàn)了一項項不可能，實現(xiàn)了精準中靶。

元壩氣田礁體平均儲層厚度56米，最優(yōu)質儲層僅有30米，遠低于普光氣田礁體200多米的厚度。因此，在鉆進過程中，地質與工程相結合，通過地質建模—數(shù)值模擬一體化技術和元素錄井、核磁共振分析技術，時時跟蹤鉆遇油氣顯示、巖性變化，及時調(diào)整鉆頭鉆進軌跡。特別在水平段鉆進時，要進行4~6次上下的調(diào)整，鉆頭蛇形鉆進，將多個礁體像串土豆一樣串起來，實現(xiàn)一井長距離穿行多個礁體，有效提高了動用儲量。

開發(fā)10年來，元壩氣田平均鉆井周期從早期的500多天減少到現(xiàn)在的300天左右，機械鉆速較常規(guī)鉆井提高30%以上，有效儲層鉆遇率提高37.8%，單井平均無阻流量提高4.7倍，實現(xiàn)了鉆井提速、提效的目標。元壩102-4H水平段長1105米，超過雅康高速“川藏第一橋”主橋的長度；完鉆井深8200米，接近珠穆朗瑪峰的高度，再次刷新了元壩氣田最深井的紀錄。

少井高產(chǎn)

元壩氣田氣藏高含硫，具有高腐蝕性，給保證投產(chǎn)作業(yè)和長期安全生產(chǎn)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

在管柱力學分析和防腐材質腐蝕實驗評價的基礎上，西南石油局形成了高含硫超深水平井完井投產(chǎn)技術體系——通過采用井下安全閥、永久式封隔器及配套油管的完井酸化投產(chǎn)一體化管柱，簡化工序、優(yōu)化工藝，實現(xiàn)了緊急情況下的安全自動關井。

在驗證國產(chǎn)化鎳基合金、鈦合金材質的抗腐蝕性能的基礎上，開發(fā)了鈦合金油管、電鍍鎢合金襯管，優(yōu)選了國產(chǎn)鎳基合金管材和采氣井口裝置，實現(xiàn)了井下管材、采氣井口裝置國產(chǎn)化率達到85%，降低完井投產(chǎn)成本數(shù)億元。

“氣井產(chǎn)能的高低還取決于地層的導流能力。要提高地層導流能力，就必須對地層進行酸化壓裂，形成網(wǎng)狀裂縫和氣流通道。而元壩氣田氣藏超深、地層壓力高且水平段長，用常規(guī)的酸化壓裂施工技術是無法達到效果的。”西南石油局工程技術研究院科研人員說。

為此，他們創(chuàng)新了超深長水平段均勻酸化改造工藝技術，研發(fā)了“溫控＋酸控”可降解暫堵劑，創(chuàng)新形成了以多級暫堵、交替注入為主要內(nèi)容的長井段均勻酸化改造工藝，有效地改善了地層吸酸面積，實現(xiàn)了充分酸壓改造，改造體積較常規(guī)工藝提升1.9倍以上，平均單井天然氣絕對日無阻流量超過250萬立方米，單井增產(chǎn)達3.2倍。

在元壩102-4H井酸化壓裂改造中，采用“滑套分流+多級暫堵+膠凝酸酸化+適中規(guī)模及排量”升級技術，對長興組水平段兩個礁體儲層段進行了分流酸化深度改造，在穩(wěn)定油壓23.5兆帕下天然氣日產(chǎn)量達到了65.5萬立方米，產(chǎn)能得到了進一步提高。該井的成功實施并獲高產(chǎn)，對元壩長興組氣藏持續(xù)保持穩(wěn)產(chǎn)提供了保障，進一步驗證了氣藏新的潛力區(qū)。

2014年12月投產(chǎn)至今，元壩氣田累計生產(chǎn)天然氣超過220億立方米。35口生產(chǎn)井平均日產(chǎn)量超過40萬立方米，其中有12口井已經(jīng)累計生產(chǎn)天然氣超過10億立方米。目前，元壩氣田已成為我國名副其實的少井高產(chǎn)、綠色安全高效開發(fā)的標桿。