從2001年組建天然氣項目組,到渤中19-6大型凝析氣田的發現,十八年時間里,項目組及其合作團隊腳踏實地走出了一條創新之路。
渤中19-6-1井是中國海油為尋找天然氣資源在渤中古潛山封閉圈區域鉆探的第一口預探井。伴隨著鉆機的轟鳴,渤中19-6-1井的鉆頭在不斷地向著海底未知的地層鉆進。與此同時,從北京的中國海油總部再到天津渤海石油管理局,所有參與渤中氣田勘探開發的團隊成員,都在密切關注著渤中19-6-1井,因為為了這口井的開鉆,他們已經準備了整整16年……
01. 巖芯——地層的密碼
在人類已經能夠持續對浩瀚宇宙開展探索的今天,我們對于腳下地球的了解卻還是停留在初級階段。厚厚的地層便能阻斷大多數的技術手段,而巖芯成為地質工作者為數不多的可以詳細了解地質構造的重要資料。
薛永安 ?中海油渤海石油管理局總地質師 巖芯只是一種資料,對資料進行分析,總結規律,這才是我們的目的,找出規律你才能可能找到油氣。找氣和找油是一樣的,很多時候你看見了一些資料,如果沒有去深入研究、仔細分析和認真總結,很多結論也都只是表面的。一種地質規律、地質認識或者理論的提出,需要通過大量資料的積累、經過艱苦的研究,才能得到。
02. 求證——渤海有沒有大氣田?
然而,在渤海油田歷年的重大地質發現中,油田占據了絕大多數,天然氣只是零散分布且儲量較小,難道在渤海的浩瀚海面之下,真的沒有大規模的天然氣田存在嗎?中國海油的地質工作者始終沒有放棄在渤海尋找大氣田的努力。
渤海是我國的內海,在地質上是華北盆地的一部分,在地殼漫長的板塊與造山運動中,渤海經歷了從陸地到湖泊,再到內海的滄桑演變,造成了其地質油藏的特點是構造破碎,斷裂發育,油藏復雜,儲層以河流相、三角洲、古潛山為主。
上個世紀九十年代末,渤海、大港等油區分別在古潛山找到了一些小型氣田,那么渤海的古潛山內是否有大氣田存在的可能呢?
薛永安 ?中海油渤海石油管理局總地質師 古潛山就是埋在地下的山,我們大家可以在平常生活中觀察到這邊是山,那邊是湖,這邊高那邊低,古潛山就是山隨著地殼運動沉到了地下,山和湖之上雖然也都被地層所充填了,但是它的形態還是沒有變,就是在地下的時候,上面填了一層泥沙,但當時的那個山和那個湖的高低關系仍然是保存著的。
一個地質理論的創新、突破,不僅需要前期扎實的理論論證,更需要通過大量的工程實踐檢驗才能最終得以證實。
在茫茫的大海之上,要對海底以下地層進行大規??碧?,必須使用物探船。作為內海,渤海的平均水深只有20-40米,但是在復雜的地質運動和長期的沉積作用下,渤海古潛山埋藏普遍較深,傳統的物探手段無法得到古潛山的詳細數據。
在經歷了多次失敗之后,研究人員創新性地研發了海上小纜距高密度地震勘探一體化等一系列技術,獲得了渤海古潛山區域的高解析度數據,并將下一步科研鉆探的重點鎖定在了渤中凹陷西南部的深埋古潛山構造帶上。
薛永安 ?中海油渤海石油管理局總地質師 在五十年代,我們的老一輩地質學家提出陸相生油,打破了當時國際上流行的海相生油的觀點。在中國的東部,大慶、勝利、遼河找到了大油田后,中國摘掉了貧油論的帽子。但中國東部、大慶一直到渤海,近六十年基本沒有找到氣,普遍的觀點是作為一個典型的油型盆地,就是生油為主、聚油為主,氣很少。油型盆地的認識沒有錯,它主要是生油。但我們的這次發現又提出湖盆成氣的觀點,最核心的是提出在油型盆地某些特殊的地方,可以形成大型氣田。
03. 驗證——兩口科探井取得油氣流
為了保障科研鉆井作業的安全與高效,2010年中國海油成立了渤海中深層攻關團隊,攜手中國石油大學高德利院士領銜的課題攻關組,深入開展地層壓力預測、井壁穩定性研究、井深結構優化設計、鉆柱力學分析、井口穩定性校核和作業風險評估及防范對策等方面的科學研究。
為了與渤海石油管理局協同攻克渤中凹陷深埋潛山的鉆井工程難題,將科學研究與工程實際應用相結合,及時獲得第一手地質勘探資料,中國石油大學(北京)組建了以楊進教授為核心的專項課題組,帶領一批研究生深入渤海油田一線持續攻關。
中海油研究總院鉆采研究院院長 范白濤
這些年高校在科研支持和人力支持上,對企業的貢獻非常大,雙方的合作越來越緊密。學生也有機會在校期間就能提前進入企業,了解企業需求,帶著需求與學校之間合作。這樣在他們畢業進入企業后,能夠迅速在工作上發揮他們的價值和作用,能夠深度思考,主動作為,很快把科研推廣應用到現場。
在中國石油大學(北京)研究生工作站開展大量科學研究的基礎上,2011年2月,渤海石油管理局抽調精兵強將開始了渤中21-2-1科探井的鉆探。
楊進? 中國石油大學(北京)教授、安全與海洋工程學院副院長 石油行業對于我們整個工業來說,還是一個艱苦的行業,特別是海洋石油行業。鉆井平臺的面積就是50米×60米大的空間,石油人24小時就在這個平臺上工作,連續是28天都要在這作業,其他時間也沒地方去,周邊就是茫茫大海,到了冬季面對茫茫海冰,北風呼嘯,體感溫度極低。
又是接近一百天的奮戰,渤中22-1-2科探井鉆深4611米,在測試中取得了具有商業價值的油氣流。渤中22-1-2科探井的成功,證實了渤中凹陷深埋潛山中確實有著天然氣資源的存在,那么這里的天然氣資源儲量有多少?是否有大規模開發的可能性?這些問題都需要對渤中凹陷深埋潛山做大規模鉆探后才能得到答案。
04. 決策——寒冬中開鉆
謝玉洪? 中國海洋石油集團有限公司總地質師、有限公司執行副總裁 打了兩口井,也看到了曙光,但是這樣的勘探走下去卻存在很大的挑戰。前期的勘探實踐已經驗證了,地下有硫化氫、二氧化碳,這都是腐蝕性氣體,海上安全問題如何保障?此外我們當時的技術還不成熟、不能夠能完全支撐,也就是條件不完全具備。
謝玉洪? 中國海洋石油集團有限公司總地質師、有限公司執行副總裁 國家的需要就是公司的使命,渤海灣不能局限于目前的原油勘探,畢竟資源會有枯竭的一天,必須要轉型。晚轉型不如早轉型,所以天然氣的勘探一定要拿到日程上來。從十一五、十二五一直到十三五,我們經過了論證,有了科學論斷,也有了很好的基礎,我們決定從兩個方面做工作,一方面再進一步進行科技攻關,管理提升,降低勘探成本;另一方面我們取得中國海油黨組的支持,黨組這個時候非常支持我們進行深層的勘探。有了黨組的支持,再取得了專家們的認同,我們就找準了方向。
作為能源消費大國,我國的油氣對外依存度過高,國家能源安全難以保障。作為中國經濟發展重要腹地的環渤海地區,也面臨著越來越巨大的環保壓力。
謝玉洪? 中國海洋石油集團有限公司總地質師、有限公司執行副總裁 這種情況下不能再猶豫了,就跟部隊打仗一樣,討論來討論去,最終指揮官要下決心,你不擔當,大家就永遠討論下去了??紤]好了,下決心!干吧!
05. 煎熬——第一口井出師不利
劉寶生??中海石油(中國)有限公司天津分公司工程技術作業中心探井項目經理 最終選擇他們三個去挑大梁,是因為:首先,渤海油田的作業量非常大,雖然他們年齡不大,但是他作業經驗非常豐富。此外,由于年輕,無論他們的精神狀態還是求戰欲望,我們覺得是具備打硬仗條件的。
耿立軍? 中海石油(中國)有限公司天津分公司鉆井總監 我們并沒認為這口井非常難。因為當時科探1井、科探2井確實是很難的,但是我們做了充分的準備工作,這兩口比較難的科探井都已經打了,我們沿著這個思路去打,肯定不會出問題。
好在耿立軍和伙伴們有著豐富的鉆井作業經驗,在他們夜以繼日的努力下,所有問題都得到了有效化解。但由于復雜情況特別多,渤中19-6-1井的鉆探進度在不知不覺中被持續拉長了。
2017年1月20日,距離春節還有一周時間,渤中19-6-1井的鉆探深度達到了3600米,這已經到達目標潛山的山頂。正在鉆井平臺值班的鉆井總監耿立軍,特意在辦公室窗戶上貼上了福字。雖然這個春節又不能與家人團聚,但耿立軍還是希望平臺能有節日的喜慶氣氛,同時也祈福渤中19-6-1井能順利地完成4180米的鉆井預定目標。
但好事多磨,就在幾個小時后,他接到了鉆頭報廢的消息。隨即決定換上牙輪鉆頭繼續鉆進。四千米的鉆具,起下鉆換鉆頭需要近兩天的時間,可新鉆頭剛剛換上,令人擔心的事情又發生了。
耿立軍? 中海石油(中國)有限公司天津分公司鉆井總監 我記得是凌晨1點多,鉆頭下到底。我沒回去睡覺,看到底能不能打動。但正如我所擔心的一樣,下去之后還是基本上沒有進尺,一個小時連一米都打不上。
2017年的春節就這樣在煎熬中來了。
湯柏松、蘇建在得知現場情況后,主動放棄假期趕到了平臺上。然而面對這樣的情況,他們也是一籌莫展。
渤中19-6-1井遭遇的是事先沒有預料的礫巖層,地質、鉆井等技術人員經過研究,決定在保證安全的前提下,不惜一切代價將礫巖層鉆穿。
可好景不長,在鉆井到達預定的鉆深4180米后,雖然發現了天然氣流,但是在測試過程中又出現了測試管串卡住無法取出的情況。
就這樣,在建井136天后,渤中19-6-1井完成它的使命。對于這樣的結局,耿立軍和他的同事們很不服氣。
耿立軍? 中海石油(中國)有限公司天津分公司鉆井總監 這口井雖然沒干好,但是我們回來后一定繼續研究,直到選出合適的鉆頭,合適的工具,能把速度和時效都提起來。
06. 破解——軟硬通吃的鉆具組合
謝玉洪? 中國海洋石油集團有限公司總地質師、有限公司執行副總裁 打了100多天投入大量資金,測試也不是特別好,再加上中間的事故不斷,安全出問題怎么辦?內心是有壓力的。壓力再大也要扛,不去做,就永遠不能前進。
楊進教授在與耿立軍等一線工程技術人員交流后,認為研發出一種能夠實現兼顧軟硬地層的鉆具組合是非常必要的,這可以成為提高渤中19-6鉆井安全和效率的重要手段。為此,楊進教授帶領課題組根據現場的數據聯合廠家,開始了技術研發。
楊進? 中國石油大學(北京)教授、安全與海洋工程學院副院長 軟硬通吃的鉆頭,說起來輕松,但做起來難度非常大。依照我們對渤中19-6-1井地層的認識,首先我們要基于這個井的地震資料做一個地震剖面,根據這個剖面我們要在鉆前分析地層,哪些是軟地層,哪些是硬地層,哪些是交互的點,哪些是過渡帶等等,有了依據以后,我們跟鉆頭廠商聯合進行研發。
薛永安 ?中海油渤海石油管理局總地質師 孔店組那套砂礫巖我們當時還沒有認識到,但是它打下來以后,我們過去的觀點覺得這么深的地層,就不可能再作為儲集層了、就不需要再找油氣了。但是它打下來以后,還能夠有30多萬方的產氣能力,這開拓了我們的視野,我們可能在渤海灣盆地、在更深的四千米左右的巨厚的砂礫巖中再找到一個層面。所以說這是一個認知不斷提升的過程。
07. 突破——創新技術體系 磨練過硬隊伍
湯柏松? 中海石油(中國)有限公司天津分公司鉆井總監 我們二井在試油期間,當時對地層的認知還不是特別清楚,試油設備就給卡到井里了,被迫側鉆,這個側鉆就導致了一系列的復雜情況發生。
2017年11月14日,渤中19-6-2井進行中途測試成功,日產油168.08方,日產氣18.41萬方。
耿立軍? 中海石油(中國)有限公司天津分公司鉆井總監 當時我就激動得快流淚,終于見到產氣了,我們所有的努力沒有白費。
譚忠健? 渤海石油管理局主任工程師 錄井是地質工程相結合的一個技術,除了能直接進行油氣的發現評價,同時可以為工程提供工程安全的監測,實際上是一種地質工程一體化技術。我們這次錄井采用的元素錄井,利用元素在地層里頭分異的原理,通過元素的組分的變化,來判斷它是否進界面。通過這個基礎我們把潛山界面誤差確定在兩米之內,這樣對油層保護和工程的安全起到很大的作用。
從19-6-1井的136天,到19-6-6井的36天,潛山井段鉆井提速獲重大突破。在機械鉆速、單只鉆頭進尺及作業時間這三個指標方面提升了三倍。
2018年8月19日零點,渤中19-6-7井4次加深鉆進,最終在加深635米后成功完鉆,以井深5508米打破塵封十余年的渤海灣海上鉆井深度紀錄,成為渤海第一深井。
蘇建 中海石油(中國)有限公司天津分公司鉆井總監 像我們出個40天、50天班,到家之后,想睡睡不著,不睡還特別難受。不想溝通,不想說話,甚至包括跟家里人、跟孩子,尤其是剛回陸地的前兩天。
劉寶生??中海石油(中國)有限公司天津分公司工程技術作業中心探井項目經理 我們形成一套對于渤海的中深層勘探的技術體系,無論是從技術儲備還是人才儲備上,我們收獲頗豐。在未來相當長一段時間對我們渤海中深層勘探以及中深層油氣層的開發都將有積極的影響。
按照國家的部署,渤中19-6大型凝析氣田將于2019年年底正式投產,而在這之前,依舊有著許多工程技術難題需要科技人員持續攻關。
崔國杰? 中海石油(中國)有限公司天津分公司渤中19-6開發項目經理 開發井不一樣,是要盡可能把油層面積暴露出來,因為地層基本就跟三明治蛋糕一樣,就像一層一層摞起來的,直井是油層暴露面積最小的一種方式,斜井和定向井才能更好地暴露儲層面積。所以我們開發井大部分是采用定向井和水平井。鉆井就是建立通道,打成之后怎么讓油氣從地下流到地面上來,我們稱之為完井過程,完井需要下一些特殊工具,是跟鉆井完全不同的工藝過程,開發井是要加入完井步驟的。包括19-6我們要用割縫管,下中心管、頂部封隔器、隔離封隔器,還有下井下壓力計,下過電纜封隔器等等,很多工具是鉆井涉及不到的。
渤海浪潮依舊,中國海油保障國家能源安全、奉獻清潔能源的使命在肩,海油人技術創新的步伐將在這片藍色國土上不斷邁進,向前!向前!
文字整理? |? 蒙蘇
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