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【油气】中国南方海相勘探的拓荒路
2015年11月27日 13:31   作者:王孝祥 黄勇 贺彦   打印字号
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  文:  在重庆涪陵的青山绿水间,一条136公里长的钢铁巨龙,从涪陵页岩气田白涛集输站起飞,穿山越岭,在忠县王场镇附近与川气东送管道连通。中国石化勘探分公司在川渝地区发现的三大海相气田普光气田、元坝气田和涪陵页岩气田全部接通国内第二大能源动脉。这3个特大型海相气田目前的年产能约150亿立方米。随着工作的推进,产能还将进一步提升。

  勘探发现三大气田的主要组织者之一、中国石化勘探分公司总经理郭旭升介绍:“这3个特大型海相气田目前的年产量约150亿立方米。随着工作的推进,产能还将进一步提升。”

  “离经叛道”的勘探认识

  我国海相沉积岩分布面积广,资源丰富,探明率却不到10%。李四光等老一辈地质学家,创新陆相勘探理论,发现了大庆、胜利、辽河等大型特大型油气田,甩掉了中国贫油的帽子。但经过多轮石油勘探会战,到新世纪初,海相一直没有找到大型油气田,让一代代石油勘探人铩羽而归,扼腕长叹。

  1999年5月,经过重组整合后实现油气业务上中下游一体化的特大型国家能源化工企业中国石化,立足于科技创新,实施“打造上游长板、建设世界一流”的资源战略,组建专门的勘探队伍—南方海相油气勘探项目经理部,重启海相油气勘探新航程。

  这是一支由20多名年轻科技人员组成的勘探队伍。牵头人马永生和郭旭升当时刚刚三十出头。他们最初将南方海相勘探的突破口锁定川东北普光地区,也是一个两难的选择。一方面,南方海相诸多盆地中四川盆地海相沉积较稳定,油气地质条件较好。另一方面,自上世纪50年代开始到2000年,四川盆地历经了4轮大的油气勘探,发现了100多个中小油气田,最大的气田也只有400亿立方米的探明储量。当时有专家认为这一地区远古时期是“海槽”,是不利于油气成藏的勘探“禁区”。

  但是,这支年轻的队伍利用原有资料进行分析研究后认为,地质认识不清加上勘探技术水平低,阻碍了这一地区油气勘探的发展。


  他们通过对构造演化、烃源岩发育及油气充注历史等基础地质进行分析研究,在前人划定的所谓“深水区”找到了许多浅水沉积的证据,认为普光地区具有发育台地边缘礁滩相储层的沉积背景,否定了“海槽”认识。通过进一步的资源评价和成藏主控因素分析,认为普光地区主要目的层长兴组、飞仙关组气藏为构造—岩性复合气藏。基于一系列新的地质认识,他们提出了“以长兴—飞仙关组礁滩白云岩储层为目的、以构造-岩性复合圈闭为勘探对象”的勘探新思路,并且在构造低点部署了普光1井。他们顶住多方压力落实不打高点打低点这样“离经叛道”的勘探新部署,实施了普光1井,发现了国内丰度最高、规模最大的海相整装气田普光气田。

  在勘探过程中,他们弄清了深层碳酸盐岩优质储层发育主控因,提出“多元供烃、复合控藏”成藏模式;攻克了复杂山地深层碳酸盐岩高分辨率地震资料采集处理和解释技术,形成了礁滩储层精确预测方法,攻克了高含硫气井钻探关键技术。这些理论和技术的形成,支撑了普光气田的发现和整体探明。

  乘胜追击获得战果

  普光气田的发现,让中国石化集团公司感受到了这支队伍强大的创新力和顽强的战斗力,经过重组充实,名正言顺地成立了勘探分公司。这支雄心勃勃的勘探队伍继承和发扬普光精神,剑指新的领域—他们登记了四川盆地最后一个被“遗忘”的、前人认为没有勘探潜力的另一个“禁区”:元坝地区。通过深入研究,创新提出了以“寻找长兴-飞仙关组台地边缘岩性气藏为勘探对象”的勘探新思路,创新形成了“多元供烃、岩性控藏”的超深层生物礁气藏勘探理论,发展和完善了“相控三步法”储层预测技术,攻克了超深层高含硫气井高效钻探关键技术,发现和探明了平均埋深6673米的国内首个超深层生物礁大气田元坝气田。

  普光气田和元坝气田的发现让世界对勘探分公司刮目相看,涪陵页岩气田的发现则再次让世界同行刮目相看。

  今年5月19日,勘探分公司迎来今年第6批登门拜访的客人——美国雪佛兰公司非常规勘探项目部资深地质学家内森·空理先生一行。空理先生是拜读了勘探分公司总经理郭旭升等人编写的国内首部页岩气专著《涪陵页岩气田焦石坝区块富集机理与勘探技术》后,专程到这里交流页岩气勘探理论和技术。

  受地质认识和关键技术制约,国内页岩气开发一直低调潜行。经过大量研究,勘探分公司的科研团队提出了“保存条件”这个关键变量。他们认为,美国的页岩气埋藏的地质构造相对简单,富集和保存条件较好,而我国的地质运动剧烈,富集和保存条件较复杂。因此,勘探国内页岩气,必须综合考虑页岩气的生成条件和后期散失条件,而且必须动态研究保存条件。沿着这样一条清晰的主线进行深入研究,他们对页岩气富集和保存的认识更加清晰,创新性地提出了“良好的顶底板条件、适中的埋深、远离开启断裂、不整合面和抬升剥蚀区是保存关键,储层高压—超高压是页岩气保存条件好的表征”的新观点,简称“二元富集”理论,实现了页岩气地质认识的升华。

  在“富集”与“保存”的“二元”理论指导下,他们加强科研,以大量的数据充实模型,厘定出页岩有机碳含量、厚度、脆性指数、项底板、构造样式和埋深等18项具体参数,构建起战略选区评价体系。通过量化评价,他们认为五峰组—龙马溪组是四川盆地海相页岩气最有利的勘探层系,并优选出了涪陵焦石坝等28个有利区。

  理论的突破,给地质家寻找页岩气提供了一盏指路明灯——在原来觉得没有勘探潜力的焦石坝地区,看到了能够发现页岩气的希望。2011年底,他们完成了第一口海相页岩气参数井焦页1井的论证,2012年焦页1井顺利实施,由此,打开了通向海相页岩气勘探新领域的大门。

  2012年12月28日傍晚,焦页1井试获20.3万立方米高产页岩气,取得商业性战略突破,勘探人喜极而泣。

  而后,中国石化统一部署,加快了焦石坝页岩气的商业开发。2014年,涪陵页岩气田提交1076.75亿立方米探明储量通过国家评审,标志着我国首个大型页岩气田正式诞生,使中国成为除美国之外第一个实现页岩气商业性规模开发的国家。2015年,涪陵页岩气田探明储量增加到3806亿立方米,成为全球除北美之外最大的页岩气田。

  集中科研力量破攻关

  一个400多人的单位,短短15年获得如此丰硕的勘探成果,秘诀是什么?中国石化的领导专家们说,勘探分公司的成功,充分发挥了体制机制的保障作用。

  在勘探过程中,一套以“集团化决策、项目化管理、市场化运作、社会化服务”为主要内容的油气勘探管理模式逐步形成,既充分发挥集团决策和集中力量办大事的优势,又优选外协科研力量,使南方海相勘探成为科技资源的“整合器”。

  一批国内外科研力量积极参与南方海相勘探攻关。俄罗斯自然科学院、俄罗斯石油天然气大学,以及埃克森·美孚、斯伦贝谢、康菲等研究机构和技术服务公司与勘探分公司开展了一系列合作;中国科学院、中国地质科学研究院、中国地质大学、中国石油大学等科研机构成为南方海相勘探的合作伙伴。中国石化集团公司内部的科研力量也在大力支持着南方海相勘探。

  与此同时,勘探分公司体制机制建设按照“小机关、大项目、精科研、强监督”的思路稳步推进。大刀阔斧地整合内部科研力量,将原先分散的研究院所主要勘探研究力量进行整合,成立了勘探研究院,并抽调精干科研人员建立4个以勘探部署为主的区域性项目部和3个承担现场技术攻关的现场项目部,实现了高效合理设计科研队伍。

  15年来,勘探分公司有24个海相勘探的重大基础性研究项目和技术攻关项目通过集团公司申报被列为国家科技发展专项;120个项目列为中国石化发展专项和“十条龙”科技攻关项目。这些项目由国家和集团公司承担经费,勘探分公司组织实施,使南方海相勘探由集团战略上升为国家资源战略的重要组成部分。

  不拘一格用人才

  为了确保科研项目能够优质地完成,勘探分公司实行三级科研项目管理体制。国家课题、国家专项、中国石化课题和中国石化“十条龙”项目是一级课题,勘探分公司设立的课题为二级课题,该公司勘探研究院和各项目部依据生产和科研中遇到的实际难题设立的课题为三级课题。

  这就像一棵大树,国家重大专项是主干,中国石化承担的相关研究专项是枝干,勘探分公司承担的研究项目是分枝,基层单位确定的研究项目是细分枝。15年来,承担和完成的600多个科研项目都是国家重大专项的子项目、孙项目或者是曾孙级项目。

  谈起今年初的二三级项目长竞聘,勘探分公司勘探研究院目标处理解释中心29岁的科研骨干陈超仍然抑制不住内心的激动。这个阳光帅气的小伙,4年前从中国地质大学矿产普查与勘探专业研究生毕业,在钻探施工现场实习两个月后,成为一名合格的地质技术员,被调回勘探研究院从事构造解释与油气储层预测工作。

  通过刻苦钻研和勤奋工作,陈超脱颖而出,成为勘探研究院储层预测骨干技术人员。2013年,他凭借娴熟的技术和高度的事业心竞聘上三级项目“海相页岩气甜点预测技术研究”项目长,取得的研究成果成功指导了涪陵页岩气田的勘探。今年,陈超以绝对优势竞聘成为该公司二级项目“川东南地区海相页岩气保存条件表征及含气量预测技术研究”的项目长。


  在勘探分公司,不仅年轻人有平台,只要你想干事,老同志照样有舞台。满脸络腮胡中总挂着古铜色笑容的夏维书今年57岁,被聘为勘探分公司专家。30多年的工作经历,前20多年与野外地质打交道,最近10来年主要在钻探现场开展地质跟踪研究。从新疆到西藏,从滇黔桂到四川盆地,都留下过他风吹日晒的身影。去年下半年,从海拔4700米的旺1井现场回来时,同事问他是否还坚持得住。他爽朗地回答:“我还年轻,只要单位需要,事业需要,去哪里都没问题。”今年上半年,他一直驻在焦石坝勘探现场做研究。

  严谨之风保障创新

  时光倒回2006年初,普光气田勘探如火如荼。为了尽快落实普光之后新的战略展开接替阵地,勘探分公司已提前在有可能成为接替区块的川东北通南巴地区实施地震勘探和钻探,但没有取得战略性重大突破;在元坝地区实施二维地震勘探,没有发现大型构造目标。新的接替区块不明朗。

  2006年2月1日,大年初四,温暖的昆明洋溢着喜庆祥和的节日气氛。没有回家过春节的勘探分公司勘探处与研究院的专家们继续研究川东北地区的新老勘探资料。就是这一天,他们通过反复分析研究,在元坝地区的地震剖面图上发现二叠系飞仙关组至长兴组地层存在异常反射。通过深入讨论和分析,他们认为长兴组至飞仙关组地震异常体可能是良好的礁滩储层,元坝地区第一口预探井应该针对这一目标论证。

  20天后,初步研究结果和论证方案出来了。科研人员明确了长兴组至飞仙关组台地边缘相地震异常体范围,初步落实了元坝地区礁滩储层发育的有利部位和规模,论证了元坝1井。勘探分公司勘探研究院专家对论证方案进行认真讨论后,觉得飞仙关组至长兴组地震异常体的范围圈定不够精细,要求科研人员把研究做细做深进一步完善方案。

  经过4次认真论证和修改,元坝1井部署方案终于获得总部同意。2006年5月26日,该井肩负石化勘探人的新希望开钻,2007年10月钻获50万立方米高产工业气流,成为元坝气田的发现井。

  郭旭升介绍,分公司的重点探井特别是“1字号”探井上钻前,至少经过从基层研究院到中国石化集团总部领导专家4轮严谨详细的论证。这是保证探井成功的一个重要原因。

  在勘探分公司,有一张坐标清晰、色彩丰富、层次分明的元坝气田主力产层长兴组沉积相图。这张精细的气藏图是怎么刻画出来的?它是勘探分公司勘探研究院和相关协作单位共200多人,花了两年半时间绘制而成的。按照这张图,勘探分公司优化勘探部署,原计划打40口探井优化后变为30口,节约勘探投资12亿元;探井成功率92.3%,超出世界平均水平50%;其中10口探井单井产量超百万立方米,打出了国内罕见的高产气井群。

  勘探研究和部署要变成勘探成果,必须靠钻头来实现。而保证钻头向油气勘探目标挺进是现场跟踪研究的首要任务。

  胡南方是勘探分公司一名已有三十余年工作经历的地质工作者,前二十年从事野外地质和室内研究,近十多年一直在钻探现场开展钻井地质跟踪研究。

  涪陵页岩气田的发现井焦页1井的钻井跟踪研究给胡南方留下了难忘的记忆。在全井钻探过程,最难控制且必须控制好的关键也是最主要的地质目的,就是确保斜井段下靶点和水平段全部落在优质页岩气层。为了确保达到钻探目的,钻头进入海相页岩层后,胡南方等地质技术员全天候24小时驻井跟踪研究。

  2012年7月15日,焦页1井斜井段进入下靶点时,胡南方将钻出的岩屑与该井在直井段同一层位钻出的岩屑进行对比分析,发现地层提前,认为按原井眼轨迹控制方案钻至水平段,很有可能钻穿优质页岩层,造成脱靶。这一分析引起了分公司领导的高度重视,派有关领导专家迅速赶到现场组织处理。按照调整后的方案实施,焦页1井水平段井身控制精准,测井解释证实水平段在优页岩气层中穿行,气层钻遇率100%。这为该井试获高产页岩气、成为涪陵页岩气田发现井奠定了良好基础。

  类似这样的典型细节,在勘探分公司的勘探和科研工作中俯拾皆是。该公司员工用实际行动诠释着“细节决定成败”的深刻内涵,践行着“严从细中来,细在实中求”的理念,并以“严细实”作风取得了一系列重大科研和勘探成果。

  责任编辑:赵 雪

  znzhaoxue@163.com

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