陜西與內(nèi)蒙交界的毛烏素沙地，曾經(jīng)荒蕪的地表因數(shù)十年來的生態(tài)改造已被綠色植被覆蓋，而更加令人欣慰的是，在這個區(qū)域面積2003平方千米，還不及北京的一個懷柔區(qū)大，極難實現(xiàn)經(jīng)濟效益的“邊際區(qū)塊”，中國石化建成了國內(nèi)率先實現(xiàn)效益開發(fā)的大牛地氣田，被列為國家級重大專項工程的致密砂巖氣開發(fā)示范區(qū)。目前氣田年產(chǎn)天然氣量超過40億立方米，累計為國家產(chǎn)氣205億立方米。
中石化華北分公司近期宣布，大牛地氣田要在“十三五”初形成年產(chǎn)50億立方米天然氣的規(guī)模，并實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)，氣田還將年產(chǎn)100億立方米天然氣作為長期奮斗目標(biāo)。為早日圓夢，今年9月初，明年的開發(fā)方案已提前部署，鄂爾多斯盆地致密砂巖氣開發(fā)正在提質(zhì)加速。
效益開發(fā)破除“神話”
致密砂巖氣與煤層氣、頁巖氣同屬于非常規(guī)天然氣。我國非常規(guī)天然氣約17萬億立方米，是常規(guī)天然氣的4～5倍，其中，鄂爾多斯盆地的致密氣約占12萬億立方米。盡管中國致密氣資源豐富，但是致密砂巖氣藏埋深偏深，產(chǎn)量遞減快，經(jīng)濟開發(fā)難度大。
一般將滲透率小于1毫達西的氣藏定為致密砂巖氣，而大牛地氣藏的滲透率僅為0.5毫達西，遠遠低于鄂爾多斯盆地其他氣田，也就是說，致密氣好比藏在磨刀石一樣堅硬的砂巖中，是很難實現(xiàn)商業(yè)開發(fā)的“雞肋”區(qū)塊。曾經(jīng)有家知名國外石油公司有意與華北分公司合作開發(fā)，當(dāng)對方了解到該區(qū)的氣藏條件后，就放棄了合作。
華北分公司在鄂爾多斯盆地經(jīng)歷了50多年的勘探歷程，他們發(fā)揚石油地質(zhì)人不屈不撓、永無止境的拼搏精神，與低滲致密天然氣這一實際難題展開了頑強斗爭。1999年，他們重上大牛地區(qū)塊，掀起了新一輪的勘探開發(fā)高潮。
2003年開始，經(jīng)過兩年多的先導(dǎo)性開發(fā)試驗，采取“先肥后瘦”的開發(fā)模式，在大牛地多套氣層中尋找到氣藏富集較高的層位，部署的大15井、大16井分別獲得了日產(chǎn)21萬和16萬立方米的工業(yè)氣流，更加堅定了效益開發(fā)大牛地氣田的決心。
2005年，大牛地氣田累計上報了2944億立方米的探明儲量，并掌握了氣藏的富集規(guī)律，運用成本相對低的“直井多層合采”技術(shù)，開發(fā)產(chǎn)氣較好的盒2、盒3氣層，當(dāng)年建成了10億立方米的產(chǎn)能，向北京供氣2.96億立方米，創(chuàng)造了當(dāng)年建設(shè)、當(dāng)年投產(chǎn)、當(dāng)年供氣的“大牛地奇跡”。
“從大牛地氣田歷年的投入產(chǎn)出情況看，我們的氣田于2006年就實現(xiàn)了盈利，見效時間遠遠低于常規(guī)油氣田。截至目前，氣田的投資回報率已達到70%。”華北分公司計劃處管理人員告訴記者。
華北分公司在大牛地氣田儲層品味極低的狀況下，率先在鄂爾多斯盆地實現(xiàn)了效益開發(fā)，顛覆了致密砂巖氣無法獲得經(jīng)濟有效開發(fā)的“神話”，對于盆地其他類似區(qū)塊起到了較好的示范和帶動作用。
科技進步“解放”儲量
低滲致密砂巖氣，單井產(chǎn)量低，工程施工成本高，如果不將單井產(chǎn)量提高上去，占氣田70%的工程成本降下來，就不可能實現(xiàn)經(jīng)濟有效開發(fā)。工程技術(shù)的進步，就成為破解這道難題的法寶。
氣田建設(shè)初期，施工一口2000多米深的常規(guī)直井最快也需要40天，甚至60天，如此高的鉆井耗時，意味著成本居高不下。
據(jù)華北石油工程公司時任五普井隊長的張冠軍介紹，當(dāng)年制約鉆井周期最大的因素是鉆具早期失效，一套價值200萬元以上的鉆具，因地層等多種原因造成新鉆具在鉆進中就會發(fā)生折斷，使用不到一口井就要接近報廢，如此高的鉆井代價，讓不少鉆井隊望而生畏。
為破解這一難題，他們積極探索試驗高效的PDC鉆頭，該鉆頭所需要的鉆壓較小，僅是牙輪鉆頭的1/3，這樣，鉆具承受的負荷就降低了，折斷的風(fēng)險將大大減少。
PDC鉆頭試驗獲得成功后，鉆井周期壓縮了1/3，鉆具早期失效難題也得以迎刃而解。在2005年進入規(guī)模開發(fā)后，建設(shè)10億立方米產(chǎn)能，原計劃需要70多支鉆井隊，而實際只用了32支，少用了鉆井隊伍，成本大幅度下降，也使當(dāng)年的產(chǎn)建任務(wù)提前完成。
與此同時，為提高單井的氣產(chǎn)量，華北分公司探索試驗水平井鉆井，沿氣層水平穿越上千米，大大擴大了泄氣面積，利于氣產(chǎn)量的提高。相比直井，水平井雖然增加了難度和成本，但工業(yè)化的成功應(yīng)用，使產(chǎn)氣量達到了直井的3至5倍，經(jīng)濟效益明顯。
水平井技術(shù)同樣也走過了曲折道路，初期施工的水平井鉆井周期長達150天，耗資8000多萬元，直到2010年，氣田累計試驗了30余口水平井，投資近10億元，投入與產(chǎn)出不成比例，但這仍沒動搖華北分公司繼續(xù)試驗的決心。
2011年，水平井的平均鉆井周期已逐步壓縮到了40天，鉆井成本已壓縮到了2000多萬元，同時，水平井分段壓裂技術(shù)的成熟，多口水平井氣產(chǎn)量大幅度提高，其中，針對產(chǎn)氣效果較差的氣層部署的一口水平井，獲得日產(chǎn)17.8萬立方米的高產(chǎn)氣流，水平井的試驗大獲成功。
2012年，華北分公司決定全部采用水平井建產(chǎn)，使直井無法建產(chǎn)、且儲量占總儲量1/3的盒1、山2等氣層，獲得了有效動用。僅用100口水平井，就完成新建產(chǎn)能10億立方米，相比2005年直井開發(fā)建成的10億立方米產(chǎn)能，減少133口井，成為國內(nèi)首個全部運用水平井新建產(chǎn)能的氣田。
目前，華北分公司全部運用水平井已連續(xù)3年實現(xiàn)新建產(chǎn)能10億立方米，3年累計產(chǎn)能將超過往年8年累計建成的產(chǎn)能，氣田的開發(fā)質(zhì)量和經(jīng)濟效益顯著提升。
科學(xué)規(guī)劃氣田“延壽”
“氣田初期設(shè)計氣井的穩(wěn)產(chǎn)期為3至5年，而現(xiàn)在許多氣井已有10年壽命了，遠遠優(yōu)于當(dāng)初的設(shè)計，這是我們運用科學(xué)的采氣工藝技術(shù)取得的成果。”華北第一采氣廠領(lǐng)導(dǎo)張文洪說。
工程施工把氣井建成，好比一個孩子出生，后天的培養(yǎng)、成長就要靠科學(xué)管理，合理的采氣，才能使氣井健康長壽。氣田所采用的輸氣工藝是“高壓進集氣站，低溫分離水合物”，充分利用地層能量，讓天然氣自己跑出來，不但節(jié)省成本，也有利于氣井長壽。
因氣井具備低壓、低滲特性，氣井配產(chǎn)過高，距井筒較遠的氣流不能及時跟上，易產(chǎn)生“斷流”，被封存在地下;配產(chǎn)過低，因氣井內(nèi)有水，容易被“水淹”，給氣井合理的配產(chǎn)至關(guān)重要。
采氣廠通過實踐摸索，直井的配產(chǎn)按初期產(chǎn)量的1/5至1/7，水平井氣井的配產(chǎn)按初期產(chǎn)量的I/3至1/5，并根據(jù)氣井實際的井內(nèi)壓力做適時調(diào)整，按照“一井一策”，精細管理每口井，努力做到“細水長流”，提高可采儲量，氣井平均遞減率控制在10%以下，在同類氣田中保持較高水平。
同時，通過在老井場上部署“加密井”，以及叢式水平井井組，“吃干榨凈”氣田邊角料區(qū)塊的剩余儲量，不但節(jié)省了占用耕地，也使氣田的儲量動用率進一步得到提高。預(yù)計今年底，氣田的儲量動用率將達近80%，采收率按40%計算，現(xiàn)有的探明儲量中可采氣1500億立方米，每年產(chǎn)氣50億立方米，可持續(xù)開發(fā)30年。隨著動用率和采收率的不斷提高，氣田的穩(wěn)產(chǎn)期將會更長。
華北分公司總經(jīng)理周荔青在接受記者采訪時表示，我們將通過進一步強化地質(zhì)研究，優(yōu)化工程工藝技術(shù)，繼續(xù)挖潛大牛地氣田下古生界、鄰區(qū)的杭錦旗區(qū)塊的致密氣，作為建設(shè)100年氣田的接替區(qū)，今年來，下古及杭錦旗均取得重大進展，為實現(xiàn)“氣田之下找氣田”、“氣田之外找氣田”的目標(biāo)堅定了信心。
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