之所以發生如此翻天覆地的變化,與中國地調局油氣調查中心頁巖氣團隊有著密切關系。他們以問題為導向,堅持科技創新,用理論創新引領找礦突破,用技術創新實現找礦突破,用強化關鍵技術確保油氣發現,在黔北安頁1井實現了一系列重大發現及成果,并在多領域實現了以科技創新引領的跨越式發展。
在安頁1井取得重大突破的背后究竟發生了什么?一切還得從頭說起。
頁巖氣團隊面臨嚴峻考驗
按照中國地調局黨組關于加強頁巖氣調查重大戰略部署的決定,2013年油氣調查中心承擔起南方頁巖氣基礎地質調查和戰略選區調查項目,自此拉開了系統開展南方海相油氣地質條件調查和研究的序幕。
在此之前,我國的頁巖氣勘查主要集中在四川盆地內,并在多個領域取得重大發現和突破。隨著勘探程度的不斷推進,四川盆地的勘探工作逐漸向外圍新區、新層系擴展,滇黔桂地區、武陵山復雜構造區等開始進入油氣地質工作者的視野。
2009年以來,中石油、中石化相繼在四川盆地內志留系龍馬溪組取得頁巖氣勘查開發重大突破,形成了涪陵焦石壩、川中威遠、川南長寧-昭通等頁巖氣勘查開發基地,但在四川盆地外圍僅獲得低產氣流或頁巖氣顯示,于是總結提出有利沉積相帶和正向構造的“二元富集理論”,認為四川盆地之外復雜構造區不利于頁巖氣的富集成藏。
中石油、中石化都是我國油氣巨頭公司。而且,中石化還開發了我國首個大型頁巖氣田——涪陵焦石頁巖氣田,領跑著我國頁巖氣商業開發。兩家公司得出的一致結論,無疑給四川盆地之外復雜構造區尋找富藏頁巖氣判了“死刑”。
當油氣調查中心承擔南方頁巖氣基礎地質調查和戰略選區調查項目之時,距離兩大石油公司取得頁巖氣勘查開發重大突破的2009年已經過去了四年,新形勢要求發揮地調工作基礎先行的作用,他們必須要加快推進勘探程度,但想在已被判“死刑”的地區找到富藏頁巖氣談何容易?
在此之后的兩年,油氣調查中心總結提出三位一體的頁巖氣成藏富集理論,該理念能否引領找礦,能否經受住考驗,再次得到驗證?
地下種種復雜的不確定因素,都預示著尋找富藏頁巖氣的勘查工作將是艱難曲折,等待著勘探隊伍的只會是嚴峻的考驗。
堅持問題導向強化基礎調查
最初,油氣調查中心頁巖氣團隊認為頁巖氣連續成藏,只要有黑色頁巖,就會有頁巖氣,并根據此思路相繼在湘西北、贛西北等地區部署頁巖氣鉆井3口,但效果不好。
客觀上,四川盆地外下古生界富有機質泥頁巖分布面積大、埋深適中,具有良好的油氣形成物質基礎。針對復雜構造區是否具備頁巖氣成藏條件及能否獲得工業氣流,油氣調查中心以問題為導向,梳理解析。按照頁巖氣遠景區評價、有利區優選和戰略選區調查工作程序,他們從基礎調查和油氣成藏理論研究做起,根據頁巖氣“二元富集理論”,結合大量企業勘探和基礎調查資料研究分析,識別出具備形成工業價值頁巖氣的基礎條件,提出解決武陵山復雜構造帶油氣勘查的關鍵問題:一要落實深水陸棚相富硅、富有機質頁巖的分布;二要探索復雜構造帶內殘留向斜是否具有頁巖氣保存條件。
在盆外復雜構造區,針對龍馬溪組頁巖,研究團隊開展了精細的沉積巖相、古生物、有機地化和地質構造調查,從富硅富有機質泥頁巖厚度、有機質豐度、熱演化程度、埋深、構造穩定性等關鍵參數入手,對頁巖氣成藏條件進行了綜合對比,他們提出了注重沉積與構造保存的選區評價思路,評價出武隆、道真、安場、桑柘坪、濯河壩、龔灘等一批殘留型向斜有利目標區。
其中,安場向斜構造抬升相對較晚,后期構造活動較弱,有利于油氣保存。按照開拓新區、擴大勘查范圍的指導思想,結合礦權空白區和黔北頁巖氣勘查綜合示范區情況,研究團隊認為,優選安場向斜有利區實施戰略選區調查。
富集理論創新指導勘探開發
建立“三位一體”頁巖氣成藏富集理論。2013年至2015年期間,油氣調查中心開展實施了“南方頁巖氣基礎地質調查工程”,通過對南方復雜構造區頁巖氣成藏條件的系統研究,總結提出“深水陸棚相是頁巖氣形成的物質基礎、穩定的構造是頁巖氣保存的關鍵因素、地層超壓是頁巖氣富集高產的重要保障”三位一體的頁巖氣成藏富集理論,特別是“構造保存與地層超壓”是中國特色的頁巖氣成藏富集的關鍵要素,完全有別于北美的“沉積主控”頁巖氣成藏理論,對我國的頁巖氣找礦工作具有更強針對性的指導。
總結提出五種頁巖氣成藏模型。結合系統的頁巖氣地質調查,油氣調查中心提出了五種頁巖氣成藏模型,即“簡單背斜控藏型、逆斷背斜控藏型、殘留向斜控藏型、逆斷向斜控藏型、基底隆起控藏型”,對我國南方頁巖氣的勘探開發具有重要的指導意義。
此次黔北安頁1井獲得高產工業氣流,實現南方新區、新層系、新類型油氣的重大突破,就是五種頁巖氣成藏模型指導頁巖氣調查取得的顯著成果之一。以逆斷向斜控藏模式為指導,獲得了安場向斜安頁1井油氣、頁巖氣重大突破,還取得了龔灘向斜龔地1井五峰-龍馬溪組頁巖氣的重要發現;以基底隆起控藏模式為指導,獲得了漢南隆起南緣鎮地1井牛蹄塘組、黃陵背斜南側秭地2井陡山沱組和牛蹄塘組、雪峰古陸西側黃地1井牛蹄塘組頁巖氣的重要發現。
創新“四層樓”油氣成藏模式。初步總結出二疊系棲霞組油氣、志留系石牛欄組致密氣、上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組頁巖氣和奧陶系寶塔組天然氣的“四層樓”油氣成藏模式,提出槽檔過渡帶逆斷封堵向斜成藏、常規與非常規油氣“同生共存”新理論,對我國南方頁巖氣及油氣的綜合勘查開發具有重要的借鑒和指導意義。
鎖定目標偵察識別“甜點”區
油氣調查中心運用理論創新引領找礦,并進行科學論證,鎖定目標,實施戰略偵察。
針對優選的安場向斜有利區,按照“地質、地球物理一體化”的思路,油氣調查中心對貴州黔能頁巖氣開發有限責任公司提供的二維地震資料進行了重新處理,精細解釋斷裂構造、優質頁巖儲層的空間分布,預測地層壓力。綜合頁巖埋深、地震資料品質及反射強度、地層壓力等因素進行了“甜點”(指油氣富集、易開采,開采價值高的區域)識別,在向斜西翼論證部署了安頁1井參數井。該井鉆探目的是主探上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組頁巖氣,兼探古生界海相天然氣,力爭實現頁巖氣和油氣突破。
他們通過技術攻關、精細刻畫,科學論證井位。
一是攻關處理方法,提高成像質量。對于收集到的安場向斜121千米二維地震資料,油氣調查中心與川慶物探公司、勝利油田物探研究院背靠背分別處理信息數據,確保了處理結果的可靠性。針對南方復雜地形和碳酸鹽巖裸露區成像質量差等難題,他們優化處理參數和流程,采用疊前、疊后等不同方法對比,提升了地震資料品質。
二是精細構造解釋,落實保存條件。通過地質帶帽、構造建模和屬性識別等方法,精細刻畫出地層分布和斷裂發育特征,明確了向斜內無大型通天斷裂,在西翼識別小型逆斷層具有側向封堵條件,有利于油氣的保存。
三是探索新技術,精準預測“甜點”區。采用地震頻譜烴類檢測、波速壓力預測等新技術,發現多處壓力異常,表明逆斷層具有封堵效果。通過地震品質、反射強度、地層壓力等參數的綜合評價,預測評價出油氣“甜點”區,落實了井位。
強化關鍵技術確保油氣發現
為確保油氣發現,科研團隊還強化了關鍵技術的運用。
一是堅決采用近平衡鉆井技術,確保油氣發現。泥漿是鉆井的血液,也是油氣能否及時發現的載體。作為區域性探井,獲得發現是工作的核心。在正常鉆進過程,堅持使用近平衡鉆井技術,嚴格控制泥漿比重,做到壓而不死、活而不噴。泥漿比重提高過程,始終堅持每循環周增加0.02g/cm3的循序漸進、邊提高邊循環觀察的原則,密度由早期的1.1g/cm3逐步提高至2.27g/cm3,但仍保證了泥漿對氣體的敏感性。當然,施工安全仍是工作的底線,如遇地層壓力突然加大,采取儲備重漿壓井、氣液分離點火兩項措施,以平衡井口壓力,兩項措施確保了油氣發現和施工安全。
二是合理調整井身結構,確保多層油氣發現。鉆遇石牛欄組地層壓力系數超過2.0,泥漿密度高達2.27 g/cm3,為確保頁巖氣的發現、保證施工安全,對井深結構進行了及時調整,由三開結構調整為四開,封住高壓氣層,降低泥漿密度至1.1 g/cm3,保證了五峰-龍馬溪組頁巖氣的發現。
三是制訂針對性壓裂方案,實施過程科學調整。作為國內少見的泥、灰巖地層,石牛欄組壓裂工藝、壓裂液體系、施工排量和支撐劑的選擇,先后經過四次論證,最終集合巖性特征、泥漿漏失情況及不同含氣層的壓力系數等,決定采用水力加砂壓裂工藝;但其特殊的地層巖性,按預定壓力能否順利壓開、排量能否達到預期、會不會出現砂堵等仍存在很大的不確定性。整個作業過程,油氣中心技術人員緊盯施工曲線,結合壓力、排量情況,鑒于各項參數正常,及時下達指令加大液量和砂量,以保證壓裂效果。液量由1283立方米加大至1576立方米,增加293立方米;砂量由86立方米加大至88.7立方米,增加2.7立方米,最終將現場壓裂液和支撐劑吃干榨盡,保證了體積壓裂效果,這也是該井日產超10萬立方米的關鍵。
尤其是試氣求產這一關鍵環節,完井試氣嚴格按照涪陵、元壩、普光等南方氣田的測試制度和標準求產,保障數據科學、真實、權威。正因為如此,安頁1井實現了一系列重大突破。
成績喜人,但對下一步的科技創新工作,油氣調查中心又有了新方向,目標瞄準了資源量預測、總結完善油氣成藏理論和模式,針對龍馬溪組頁巖氣部署實施安頁2井鉆探,力爭取得頁巖氣商業突破。
在他們實現一個個目標的過程中,我國頁巖氣勘探消除了一個個盲區,取得了突破性進展,發展動力如安頁1井的油氣火焰,噴薄激蕩。 來源:中國礦業報