事關(guān)石油行業(yè)未來發(fā)展，一個全新的油氣時代正在來臨。
日前，國家能源局組織召開了2022年大力提升油氣勘探開發(fā)力度工作推進會，動員中國石油、中國石化、中國海油等國內(nèi)油氣生產(chǎn)主體，大力推動油氣相關(guān)規(guī)劃落地實施，以更大力度加大勘探開發(fā)投資。
這其中，非常規(guī)資源的加速開發(fā)再次被提到了關(guān)鍵位置。
巧合的是，剛剛過去的7月，國內(nèi)“三桶油”無一例外，全部在非常規(guī)領(lǐng)域取得重大突破。
以中國石油為例，在中國石油天然氣新增探明儲量評審視頻會上，長慶油田青石峁氣田新增天然氣探明儲量正式通過自然資源部審查，標(biāo)志著寧夏首個千億方致密氣大氣田的誕生，這也是鄂爾多斯盆地西緣近三十年來最重大的勘探發(fā)現(xiàn)。
回溯過往，一路走來，千億方致密氣、千億方頁巖氣、10億噸級頁巖油……非常規(guī)油氣資源的頻頻發(fā)現(xiàn)，以及國家頂層設(shè)計的重視，正揭示一個飛速發(fā)展的非常規(guī)油氣時代的到來。
01
中國油氣開采加速邁向非常規(guī)時代
談起非常規(guī)油氣開發(fā)，中國石油業(yè)最初的代名詞可能更多的是追趕者。
在大洋彼岸，美國得益于大型水力壓裂技術(shù)的突破，20世紀(jì)90年代末開始大規(guī)模開采頁巖氣資源。短短十年間，美國頁巖氣產(chǎn)量從2000年的110萬億立方米提高到2009年的824.6萬億立方米。借此，美國天然氣產(chǎn)量超過了俄羅斯，一躍成為世界第一大天然氣生產(chǎn)國。
頁巖氣的突破僅僅只是一個開始。2010年，伴隨水平井多段壓裂技術(shù)的突破，美國頁巖油順勢崛起，產(chǎn)量突飛猛進。2021年，美國頁巖油平均產(chǎn)量已經(jīng)高達720萬桶/日，約占本國原油總產(chǎn)量的64%。
實際上，不只是美國頁巖革命。21世紀(jì)以來，全球非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得了一系列突破性進展，包括加拿大油砂、委內(nèi)瑞拉重油、澳大利亞煤層氣……
而相較于國際市場，中國非常規(guī)油氣研究和開發(fā)起步較晚，開發(fā)初期困難重重。
以頁巖氣勘探開發(fā)為例，當(dāng)時由于缺乏地質(zhì)資料和開發(fā)實踐經(jīng)驗，國內(nèi)只能與國際石油公司合作探索，直至“十二五”期間，國內(nèi)學(xué)者才初步建立起了頁巖氣勘探開發(fā)理論技術(shù)，這比北美地區(qū)晚了整整一二十年。
2010年，中國石油才鉆下了第一口頁巖氣井——威201直井，拉開頁巖氣自主創(chuàng)新發(fā)展的序幕；2012年，中國石化焦頁 1HF 水平井試獲20.3萬立方米/天的高產(chǎn)工業(yè)氣流，發(fā)現(xiàn)了我國首個大型頁巖氣田——涪陵頁巖氣田。
如今，經(jīng)過10余年的攻關(guān)探索，中國非常規(guī)油氣開發(fā)的“困境”隱隱發(fā)生了轉(zhuǎn)變，貼在身上的各種標(biāo)簽也漸漸褪去。
川南頁巖氣田井場
今年6月，在中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會科技成果鑒定會上，中油測井自主研發(fā)的“先鋒”橋射聯(lián)作技術(shù)被認(rèn)定達到國際領(lǐng)先水平，成為國內(nèi)非常規(guī)油氣開發(fā)技術(shù)取得突破的代表之一。
除了技術(shù)進步，就實際勘探開發(fā)效果而言，中國非常規(guī)油氣也實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。
當(dāng)前，我國已成為繼美國、加拿大之后第三個完全掌握頁巖氣開發(fā)成套技術(shù)和實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)開發(fā)的國家，頁巖氣產(chǎn)量從2013年的僅2億立方米左右，增長到2021年的230億立方米。
對比頁巖氣，國內(nèi)致密氣的開發(fā)步伐更加超前。2012年，我國致密氣產(chǎn)量已超過300億立方米，占全國天然氣產(chǎn)量的1/4以上。截至目前，我國建成了以鄂爾多斯盆地蘇里格、四川盆地川中、松遼盆地長嶺為代表的致密砂巖大氣區(qū)，成為我國天然氣生產(chǎn)的重要主體。
數(shù)據(jù)顯示，2021年中國致密氣、頁巖氣、煤層氣的產(chǎn)量占國內(nèi)天然氣總產(chǎn)量的44%。未來一段時間，非常規(guī)天然氣將成為產(chǎn)量增長的主力軍，2030年占比有望超過50%。
可以說，從定位上，我國油氣勘探開發(fā)已經(jīng)實現(xiàn)從常規(guī)油氣向非常規(guī)油氣的跨越式發(fā)展。
02
因技術(shù)而加速
世間從來沒有輕而易舉的成功，有的只是厚積薄發(fā)的沉淀。
美國頁巖革命的成功，離不開水平井鉆井技術(shù)、水力壓裂技術(shù)的突破，中國油氣開采短短10余年間加速邁向非常規(guī)時代，同樣離不開經(jīng)年的技術(shù)累積和核心科技的自立。
以在油氣開采過程中較為常見的射孔技術(shù)為例，對于常規(guī)油氣田的開發(fā)，只要將射孔槍下至預(yù)定深度，通過一次點火，射孔彈射穿油氣井的套管和水泥環(huán)，就可以建立儲層和井筒之間的油氣流通通道。
可是，這種常規(guī)射孔技術(shù)卻不適用頁巖油氣等非常規(guī)油氣的開發(fā)。
通常，非常規(guī)油氣的儲層像磨刀石一樣致密，儲層內(nèi)油氣流動性差，只有通過大規(guī)模多級壓裂改造才能獲得較好的采收率。為了配合多級壓裂，需要先對地層進行橋塞分段，緊接著進行射孔分簇，以便每一次壓裂的能量都能集中在一“段”地層上，達到逐個擊破的效果，這種將分簇射孔及橋塞分段兩項工序整合在一起的工藝被稱為橋射聯(lián)作技術(shù)。
直到今天，橋射聯(lián)作技術(shù)依然是頁巖油氣、致密油氣等非常規(guī)油氣規(guī)模效益開發(fā)的關(guān)鍵手段。
可是，時間回到2009年之前，當(dāng)時這種技術(shù)被少數(shù)西方巨頭所壟斷，國內(nèi)屬于空白，非常規(guī)油氣井的射孔作業(yè)只能花費高價交給國外來做。
橋射聯(lián)作施工工藝
一直到2009年，中油測井開始自主研發(fā)橋射聯(lián)作技術(shù)，科研團隊在完全沒有任何借鑒的情況下，從實驗室設(shè)計到現(xiàn)場應(yīng)用，一點點摸索，嘗試在水平井內(nèi)由一級點火變成兩級點火，逐漸增加至多級點火，并逐一融入橋塞坐封等工藝，打造出了國內(nèi)首套橋射聯(lián)作技術(shù)——“先鋒”橋射聯(lián)作技術(shù)。
2010年7月，中油測井橋射聯(lián)作技術(shù)在中國第一口頁巖氣井威201井完成首秀，日產(chǎn)氣達2000立方米。至此，中油測井橋射聯(lián)作技術(shù)算是真正打破國際壟斷，更是將國內(nèi)市場原先高昂的橋射聯(lián)作作業(yè)成本“打”了下來。
顛覆平庸，在技術(shù)上持續(xù)精進。2012年2月，中油測井在富順—金秋反承包區(qū)塊與殼牌中國公司迎來第一次合作，研發(fā)團隊結(jié)合區(qū)域地層特性，運用“先鋒”橋射聯(lián)作技術(shù)，不僅圓滿完成4個層位的射孔作業(yè)，獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)氣效果，更是將作業(yè)方要求的下井次數(shù)減半。
一戰(zhàn)成名天下知，中油測井的“先鋒”橋射聯(lián)作技術(shù)獲得了越來越多的市場認(rèn)可，雪佛龍、中國石化等公司紛紛拋來橄欖枝。自此開始，國內(nèi)掀起了非常規(guī)氣藏開發(fā)的熱潮，蹚出了一條非常規(guī)氣藏勘探開發(fā)的新路。
03
今非昔比的中國石油業(yè)
從常規(guī)油氣到非常規(guī)油氣，從中國陸相貧油到全球前5大原油生產(chǎn)國，中國石油業(yè)早已今非昔比，不再只是追求“能做”，而是趨向于“做好”。
過去幾年，伴隨非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的深入以及國際油價的起起伏伏，中國石油、中國石化、中國海油等國內(nèi)油氣生產(chǎn)主體，開始全面推動資源勘探開發(fā)的提質(zhì)增效。
挑戰(zhàn)之下，已率先掌握“橋射聯(lián)作”技術(shù)的中油測井，沒有躺在歷史的功勞簿上，而是選擇繼續(xù)對“先鋒”橋射聯(lián)作技術(shù)進行升級換代。
2018年年底開始，中油測井研發(fā)團隊潛心攻堅，本著提升射孔作業(yè)能力、時效、效果的原則，對橋射聯(lián)作技術(shù)系列進行大規(guī)模改造。
終究功夫不負(fù)有心人！2021年底，中油測井研發(fā)團隊打造出了以“地面模塊化裝配、井口快速換裝、全井筒高效輸送、等孔徑多簇射孔”為特色的橋射聯(lián)作技術(shù)2.0，將國內(nèi)橋射聯(lián)作技術(shù)提升至國際領(lǐng)先水平。
國內(nèi)首套模塊化分簇射孔器
這其中，中油測井創(chuàng)新研發(fā)的模塊化分簇射孔器、插拔式射孔快速連接井口裝置、速裝橋塞坐封工具、電動液壓坐封工具，以及全井筒高效輸送等技術(shù)，使得作業(yè)更安全、操作更簡單，橋射聯(lián)作實現(xiàn)全工序提速提效。
以模塊化分簇射孔器為例，該射孔器采用國內(nèi)首創(chuàng)的無導(dǎo)線觸點式設(shè)計，將每簇射孔器21個部件優(yōu)化為6個模塊單元，縮短選發(fā)模塊長度90%以上，電纜一次下井射孔能力由20簇提升至100簇，實現(xiàn)分簇射孔器“搭積木式”快速裝配，節(jié)省裝配耗時60%以上，從根本上解決了常規(guī)分簇射孔器連接導(dǎo)線多、裝配易出錯、下井管串長等技術(shù)難題。
目前，中油測井攻關(guān)設(shè)計了73型、80型、89型等五種型號的模塊化分簇射孔器，最高承壓指標(biāo)及種類均達到國際領(lǐng)先水平，可滿足川南、長慶、新疆等非常規(guī)油氣區(qū)塊不同工況下多簇壓裂改造的高效實施。
不僅僅是射孔器材和工藝的升級，中油測井研發(fā)團隊還不斷創(chuàng)新完善技術(shù)體系。
射孔地質(zhì)工程一體化應(yīng)用平臺界面
經(jīng)過5年多的探索，中油測井研發(fā)團隊成功開發(fā)出全球首套具備射孔全工序優(yōu)化設(shè)計能力的射孔地質(zhì)工程一體化應(yīng)用平臺，平臺根據(jù)油氣井的地質(zhì)條件、油藏特征、井筒環(huán)境和壓裂需求，智能模擬優(yōu)化射孔方案和射孔參數(shù)，為每一口井“量身定制”射孔器材和施工工藝，保障油氣田增儲上產(chǎn)。
正是攻克一系列技術(shù)難題，中油測井打破瓶頸走在了行業(yè)前沿。
04
創(chuàng)新打開油氣新天地
堅持技術(shù)創(chuàng)新，讓中國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)之路越走越寬！
美國能源信息署（EIA）2015年發(fā)布的評估報告顯示，我國非常規(guī)油氣資源豐富，頁巖氣技術(shù)可采資源量31.6萬億立方米，位居全球第一；頁巖油技術(shù)可采資源量43.52億噸，位居全球第三。
川南地區(qū)不同埋深資源量餅狀圖
這其中，可動用開發(fā)的高成熟度頁巖油以及絕大多數(shù)頁巖氣資源均位于盆地深處。以川南地區(qū)為例，該地區(qū)埋深小于3500米的頁巖氣資源量約為1.3萬億立方米，僅占總資源量的13.5%，而埋深3500米以深的頁巖氣資源量約為8.3萬億立方米，占地區(qū)總資源量的86.5%。
以往，這些深層非常規(guī)資源難以開發(fā)動用，如今，在技術(shù)的加持下有望逐步被撬動。
秉承“為甲方創(chuàng)造價值”的理念，中油測井針對川渝頁巖氣、新疆頁巖油開發(fā)逐漸轉(zhuǎn)向深層的現(xiàn)實，研發(fā)推出了深層橋射聯(lián)作技術(shù)，可有效保障井深8500米、井底溫度175攝氏度、作業(yè)壓力175兆帕的深層水平井的安全施工。
目前，中油測井升級的深層橋射聯(lián)作技術(shù)，已成為川南地區(qū)瀘州、渝西區(qū)塊深層頁巖氣開發(fā)的技術(shù)利器。以埋深超過3800米、井溫超過140攝氏度的X203Y6A平臺井為例，中油測井深層分簇射孔平均單段作業(yè)時效2.7小時，支撐了日均施工3.24段、單日最高施工5段的高效壓裂施工，創(chuàng)造了川南深層頁巖氣井橋射聯(lián)作的新紀(jì)錄。
與此同時，為了提升壓裂改造效果、提高資源動用率，中油測井還研制出了等孔徑射孔技術(shù)，將孔徑標(biāo)準(zhǔn)偏差由31%降低至6%，提高了射孔孔眼的一致性，能夠保障各射孔孔眼壓裂時均衡進液，提高儲層改造效果。
源于專業(yè)，中油測井等孔徑射孔技術(shù)自推出以來備受客戶認(rèn)可，成為川南頁巖氣、致密氣開發(fā)的標(biāo)配技術(shù)。在1000余井次的應(yīng)用實踐中，等孔徑射孔技術(shù)平均降低射孔孔眼摩阻8%以上，降低施工壓力和破裂壓力5%以上，提高注液量和加砂強度6%以上，為非常規(guī)油氣藏的高效動用創(chuàng)造了孔道條件。
技術(shù)創(chuàng)新賦予行業(yè)底氣，多年來的技術(shù)發(fā)展讓非常規(guī)油氣藏的勘探開發(fā)被寄予厚望。
各大油氣田規(guī)劃顯示，到2025年，大慶油田頁巖油年產(chǎn)量將達到100萬噸以上；長慶油田頁巖油年產(chǎn)量將超過300萬噸；西南油氣田頁巖氣產(chǎn)量將超過220億立方米；青海油田將力爭建成百萬噸頁巖油開發(fā)示范區(qū)；勝利油田將建成頁巖油年產(chǎn)能100萬噸，在45美元/桶的油價下實現(xiàn)效益開發(fā)……
創(chuàng)新不停，發(fā)展不止！中國非常規(guī)油氣開發(fā)攻克了一道道難關(guān)，儼然闖出了一片新天地。
