事關(guān)石油行業(yè)未來發(fā)展，一個(gè)全新的油氣時(shí)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(jìn)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(shí)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(gè)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(jì)的重視，正揭示一個(gè)飛速發(fā)展的非常規(guī)油氣時(shí)代的到來。
01
中國油氣開采加速邁向非常規(guī)時(shí)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(gè)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(jìn)。2021年，美國頁巖油平均產(chǎn)量已經(jīng)高達(dá)720萬桶/日，約占本國原油總產(chǎn)量的64%。
實(shí)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(jìn)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(shí)由于缺乏地質(zhì)資料和開發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(gè)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(dá)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(jìn)步，就實(shí)際勘探開發(fā)效果而言，中國非常規(guī)油氣也實(shí)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(gè)完全掌握頁巖氣開發(fā)成套技術(shù)和實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)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(jìn)行橋塞分段，緊接著進(jìn)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(dá)到逐個(gè)擊破的效果，這種將分簇射孔及橋塞分段兩項(xiàng)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(shí)間回到2009年之前，當(dāng)時(shí)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(fèi)高價(jià)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(tuán)隊(duì)在完全沒有任何借鑒的情況下，從實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)到現(xiàn)場應(yīng)用，一點(diǎn)點(diǎn)摸索，嘗試在水平井內(nèi)由一級點(diǎn)火變成兩級點(diǎn)火，逐漸增加至多級點(diǎn)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(dá)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(jìn)。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(tuán)隊(duì)結(jié)合區(qū)域地層特性，運(yùn)用“先鋒”橋射聯(lián)作技術(shù)，不僅圓滿完成4個(gè)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(jià)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(jìn)行升級換代。
2018年年底開始，中油測井研發(fā)團(tuán)隊(duì)潛心攻堅(jiān)，本著提升射孔作業(yè)能力、時(shí)效、效果的原則，對橋射聯(lián)作技術(shù)系列進(jìn)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(tuán)隊(duì)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(shí)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(diǎn)式設(shè)計(jì)，將每簇射孔器21個(gè)部件優(yōu)化為6個(gè)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(shí)現(xiàn)分簇射孔器“搭積木式”快速裝配，節(jié)省裝配耗時(shí)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(cuò)、下井管串長等技術(shù)難題。
目前，中油測井攻關(guān)設(shè)計(jì)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(dá)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(shí)施。
不僅僅是射孔器材和工藝的升級，中油測井研發(fā)團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出全球首套具備射孔全工序優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jiān)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(bào)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(jià)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(shí)，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(shí)效2.7小時(shí)，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(shí)，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(shí)均衡進(jìn)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(shí)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(qiáng)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(dá)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(jià)下實(shí)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。
