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万余项科技成果组成的技术体系让,油田正进行

大庆油田正在进行非常规技术革命

1月1日,大庆油田2018年完成油气当量4166.8万吨,59年的规模开发,老油田依旧“步履稳健”。

非常规油气发展,关键在于技术。

油气当量4000万吨以上是世界级水平。“青年”的长庆油田油气当量则远远超越世界水平,再次达到5400万吨以上,这是持续6年油气当量达到5000万吨。

中国科学院院士邹才能接受记者采访时说,从技术角度上来讲,大庆油田正在进行两次革命。一个革命是常规油气勘探开发领域。大庆油田创造了世界开发奇迹,保持着世界级开发水平。现在,大庆油田正通过技术革命,继续提高常规油气资源采收率,挑战油田生命周期的极限,这将为世界工业发展做出巨大贡献;第二个革命是非常规油气领域,特别是致密油、页岩油。这部分资源采收率很低,品位比较差,要提高采收率,目前国内外还没找到很好的技术和办法。勘探有了发现,怎么效益开发?怎样使致密油采收率提高到20%?这都需要技术突破,以及理论创新、管理创新。大庆油田做了大量卓有成效的工作,在致密油方面取得了重大突破、重大进展。这两个技术革命都非常重要,对大庆未来可持续发展意义重大,需要持之以恒地坚持下去。

除了本身拥有丰富的油气资源,油气田勘探技术和理论创新发挥了巨大的作用。长庆油田所在的鄂尔多斯盆地有着“三低”的特点,即低压、低渗、低丰度,为此,中国石油多年来形成了以地震勘探、注水开发、水平井体积压裂、地面工艺优化简化为代表的“三低”油气藏勘探开发主体技术系列,实现了油田勘探开发的“高产量”“高稳定”“高技术”。

在石油石化产业发展论坛上,大庆油田集中展示了松辽盆地北部非常规资源勘探开发技术成果。非常规油气藏增产改造技术、包括抽油机不停机间歇采油在内的人工举升技术、以薄互层地震波阻抗Z反演为代表的地震处理解释技术、非常规储层测井配套技术,等等,代表了大庆油田在非常规油气资源勘探开发的技术水平和实力。

深层古老碳酸盐岩、冲断带深层天然气、高原咸化湖盆等地层沉积了千万年的复杂的地球环境,给予“吝啬”、环境开采困难,据介绍,为此,中国石油在勘探开发领域,创新性地发展了不同地质理论与勘探配套技术,例如特高含水油田提高采收率技术,低渗透/特低渗透油气田勘探开发理论与配套技术,稠油/超稠油蒸汽驱开采等核心技术,专门针对“葛朗台”式的地层。

今天,就让我们一起来看看大庆油田的非常规“科技家底”。

低渗透/特低渗透油气田勘探开发理论与配套技术实现了低渗透/特低渗透油气田勘探开发的技术突破,使长庆油田油气当量由2007年的2000万吨增长到2009年的3000万吨,2011年油气当量突破4000万吨,2013年油气当量突破5000万吨,并连续保持稳产5年。通过持续加强低渗透油气藏勘探开发技术攻关,形成了以地震勘探、注水开发、水平井体积压裂、地面工艺优化简化为代表的“三低”油气藏勘探开发主体技术系列,先后获省部级以上科技成果100多项,其中“长庆年5000万吨级特低渗透致密油气田勘探开发与重大理论技术创新”获国家科技进步一等奖。在“磨刀石”一般的不利地质条件下为建设“西部大庆”打下了坚实的基础。

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在工程技术与装备领域,中国石油研发了G3i大型地震仪等核心装备,“两宽一高”地震勘探技术,快速与成像测井装备、大型复杂储层测井处理解释一体化软件等,8000米超深井钻机及9000米四单根立柱钻机等重大装备。此外,中国石油还在炼油化工、油气储运、安全环保等领域研发多项核心技术。

超长冲程采油技术的应用,让机采井高效工作。通讯员 王海龙 摄

创新地震处理解释技术,探清地下“底细”

“我们创新的粘弹性介质叠前时间偏移技术,能‘看清’和识别千里地下厚度2至5米的单砂体。打个比方,精准度好比医院里的CT从64排升级到256排。”勘探开发研究院地震处理一室的王成说,在三肇凹陷致密油勘探中,肇平22-平2井获得水平段1135米、砂岩钻遇率100%和油层钻遇率100%的效果。这是应用粘弹性介质叠前时间偏移技术见到的成效。

提高勘探成功率,是石油人一直追求的目标。精确勘探,是解决这一问题的有效途径,而地震处理解释技术是实现这一目标的技术手段。针对大庆探区地震地质特点,大庆油田勘探开发研究院地震资料处理解释中心通过与国内外相关专业院所及技术公司合作,自主研发了近地表补偿、粘弹性叠前时间偏移、高精度叠前逆时成像、地震岩石物理分析与并震标定、频率域薄层波阻抗Z反演、致密油地震甜点预测、深层致密气甜点地震预测等技术,有效提高了勘探开发部署的支撑能力和各类复杂勘探目标的储层预测精度。

具有代表性的是高精度叠前逆时成像技术。找到有利勘探目标是油气规模增储的关键,而地震成像无疑是探寻地下宝藏的“全景相机”。在已有复杂构造成像的基础上,大庆油田率先研发了新一代地震成像技术——高精度逆时成像技术,并研制出工业化软件,形成了规模化应用能力,为致密油重点勘探领域复杂目标油气规模增储提供了强有力的技术支撑。这项技术被国际地球物理学界誉为地震成像终极手段。

还有薄互层波阻抗Z反演技术。“井孔之外储层空间分布的描述主要依赖地震勘探技术,投资几亿、几十亿元采集的地震数据,经成像处理后要做地震反演,把地层更加清晰地显示出来。”负责该项目研发的于承业介绍说,薄互层波阻抗Z反演技术是一种地震处理解释技术,核心主要是地震反演理论和软件,通过对人工反射波精确解译来分析地球“血管”里的石油分布,就像给地球做CT。大庆油田薄互层勘探和开发是世界级难题,现有地震资料只能分辨10—15米的厚层,远不能满足大庆油田2—3米的薄层识别需要。自2006年起,大庆油田高级工程师于承业就潜心钻研,从地震反演基础理论研究、核心算法设计到软件编程,提出了薄互层阻抗的直接反演理论与算法,在现有地震频带内,实现了薄互层的确定性反演,同时改进了地震反演中井震匹配算法,将井震匹配误差由平均10%—15%降低到1%—2%,显著提高了薄互层的反演精度,并形成了Z反演储层预测软件。薄互层波阻抗Z反演技术成功应用在隆平1井深层火山岩风化壳预测中,符合率达67%,远超国外同类产品。

创新突破非常规油气藏增产改造技术,实现储量有效动用

大庆致密油储层非均质性强,整体动用难度大,常规增产改造技术无法实现储量有效动用,沙河子组致密砂砾岩气藏常规压裂技术单井产能低,无法提交勘探地质储量。

面对这一难题,大庆油田油气藏改造技术研究团队努力探索致密油气等非常规储层有效勘探开发途径,形成了非常规油气藏体积压裂优化设计、配套工艺管柱、压裂液体系及能量补充等四方面系列技术,在非常规改造领域取得了技术突破,加大了推广技术成熟固化,为非常规油气藏勘探开发提供了强有力的技术支撑。

致密油储层由于太致密,需要采用比常规石油开采大得多的水,将石头压出很多缝,行业内叫缝网压裂或体积压裂,使石头中间的油流到较大的石缝间,最后流到油井内。大庆油田在地质工程一体化的基础上,攻关形成了致密油水平井体积压裂优化设计技术,最大限度地增加裂缝接触面积实现增效提效。数据显示,这一技术总计应用124口井,初期平均单井产油15.8吨/天,是同区直井的10.3倍,为大庆油田致密油储层有效动用提供了强力的技术支撑。

连续油管水力喷射环空加砂分段压裂技术是集射孔、压裂、封隔于一体的新型增产改造技术,可以带压作业,实现多簇射孔大规模压裂,而且还能满足大排量、高效、环保施工要求。这一技术在低渗透及致密储层累计应用84口井972段,施工成功率100%,一趟管柱最多压裂33段,施工效率较十二五攻关阶段提高2.3倍,成本降本52%。

针对致密油储层注采关系不完善、油井压后产量递减快的问题,为补充地层能量,大庆油田攻关形成了表活剂、二氧化碳增能吞吐技术,延长了油井生产周期。技术人员介绍说,二氧化碳溶解于原油,可使原油体积发生膨胀,增加地层能量,形成有利的驱油环境。同时,可有效降低原油黏度和界面张力,显著提升原油的流动性,让边边角角的“死油”都“活”过来。如今,二氧化碳增能吞吐技术现场应用125井次,单井平均增油162吨。

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衡功率运行控制技术现场应用。通讯员 王海龙 摄

加快人工举升技术创新,让机采井高效“磕头”

针对非常规低产低渗油田机采井井型复杂、产量低、泵挂深而导致的举升能耗高、系统效率低等瓶颈问题,大庆油田采油工程研究院通过持续深入攻关,在方案设计方面,建立了抽油机、抽油杆、抽油泵举升工艺优化方法;在检泵方面,针对突出问题加强检泵设计优化;在运行方面,形成了“长冲程、低冲次”参数优化调整技术;在配套方面,形成了井筒清防蜡、抽油杆柱优化扶正防偏磨技术;在节能提效方面,形成了节能抽油机、节能电机、节能电控箱综合降能耗技术,为机采井高效举升提供了坚强的技术保障。

他们紧密围绕非常规低产低渗油田降投资、降成本、提效率目标,创新发展了抽油机衡功率运行控制、抽油机不停机间歇采油、超长冲程采油和电动潜油柱塞泵无杆举升等系列新技术,进一步提升了机采装备和运行水平,为大庆外围油田增储上产提供了技术支撑。

外围油田低产井比例高,举升系统效率低,吨液能耗高。大庆油田经过攻关,形成了一套基于能耗精细描述理论的机电一体化系统设计方法,建立了外围油田抽油机举升工艺优选模板,有效提高了机采并系统效率,降低了举升能耗。这一方法设计应用8699口井,优化后平均降低机型1-2个等级,节约投资1.3亿元,系统效率提高2.18百分点。

针对外围油田低产低效井比例大、杆管偏磨严重等问题,大庆油田攻关形成了超长冲程采油技术,实现了向“超长冲程、超低冲次”技术发展的巨大跨越。目前,超长冲程采油装置已经形成4种机型、3种规格柔性光杆,实现了产品系列化。这一技术现场应用199口井,与常规抽油机相比,泵效由21.9%提高到64.%,系统效率由7.1%提高到18.7%,节电率达到62.1%。

发展陆相特色实验技术,“拥抱”非常规更有谱

夜幕下的大庆油田勘探开发研究院实验中心办公楼,几间实验室的灯依然亮着,透过窗户,依稀能看到科研人员忙碌的身影。

“随着油田不断开采,接近废弃条件的区块越来越多,但它们仍有超40%的油未被开采出来。我们需要通过技术研究,进一步提高采收率。”勘探开发研究院采收率研究一室主任工程师曹瑞波说道。

随着油田勘探迈入非常规油气时代,勘探开发研究院实验室针对大庆探区地质特点和存在的瓶颈难题,通过对标国际先进,自主研制非常规实验装置8台套,研发实验新技术24项,授权发明专利13项、实用新型专利7项,创建了致密油和泥页岩油、致密气、煤层气三大非常规油气实验技术系列,形成了一批陆相特色非常规油气实验技术,支撑了非常规油气勘探,使“拥抱”非常规更有谱。

特别是去年8月19日,黑龙江省致密油和泥岩油成藏研究重点实验室揭牌仪式在大庆油田勘探开发研究院实验中心举行,并召开重点实验室学术委员会第一次全体会议。重点实验室的建立,为油田非常规油气勘探开发提供了重要的应用基础研究平台,将为攻克非常规油气勘探开发瓶颈难题、推进油田振兴新发展提供强有力的技术支撑。

大庆油田过去的辉煌离不开科技创新,大庆油田未来的发展同样离不开科技创新。在石油石化产业发展论坛开幕式上,中油股份公司副总裁、大庆油田党委书记、大庆油田有限责任公司执行董事孙龙德说,大庆油田要认真思考两个问题,一个是到底什么是产量的谷底?另一个是什么是产量的第二次高峰?大庆油田一级企业专家陈树民接受记者采访时表示,要加快技术攻关,力争通过技术上的突破、观念上的创新,加速让大庆油田这个“谷底”尽快见底,然后快速走向产量第二次高峰,实现振兴发展,保障国家能源战略安全。

大庆日报记者 张幸福

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