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科技指引 突破胜利

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隐蔽油气藏勘探理论、潜山勘探理论、剩余油富集理论、化学驱油理论……“九五”以来,一个又一个世界级难题在胜利油田迎刃而解,逐渐形成水驱、稠油、低渗透、滩浅海等技术优势,对实现我国“稳定东部”的资源战略产生了深远影响。

■文/刘彦国 潘为英

有人说,是胜利油田特殊的地质条件,成就了胜利油田的科技高度。

正是因为复杂,胜利人直面油气勘探开发中的一个个世界级难题,决然挑战理论与技术极限,磨砺锻造了“倚天长剑”。

“九五”以来,胜利油田建立完善了隐蔽油气藏勘探技术、油藏地球物理技术、水驱提高采收率技术、三次采油提高采收率技术、稠油开发技术、滩海油田开发技术、石油工程、采油工程、油田地面工艺配套技术、计算机应用与信息技术等在国内同行业居于领先的十大配套技术。油田每年依靠科技进步新增探明储量4000万吨以上,新增可采储量1000万吨以上,新增原油产量300万吨,科研成果应用率达90%以上。

因为复杂,所以创新。因为创新,所以精彩。

隐蔽油气藏勘探理论开新局

其实,20世纪90年代以来,理论上的迷茫已经使胜利勘探局势陷入被动,出现了“钻机等井位,开发等勘探”的尴尬局面。尽管胜利油田每年依然上报探明地质储量1亿吨,但是储量块数越来越多、储量规模越来越小、储量品位越来越差,更令人心忧的是这时的“1亿吨”有了“勉强拼凑”的无奈,少了成竹在胸的主动和底气。

为了扭转勘探被动的局势,胜利人瞄准了以岩性地层为主的、一般技术手段难以发现的隐蔽油气藏。它也是世界石油地质学家攻关的前沿。

胜利油田调集了石油地质、石油构造、石油地球化学、地球物理勘探、计算机技术、油藏工程、先导试验等十多个学科的千余名科研人员进行“多兵种联合作战”。参战将士先后测试分析样品37830余块次,开展物理模拟实验380余项·次,钻专探井943口,举办隐蔽油气藏国际学术研讨会2次、全国学术研讨会4次……前后整整奋战了8年。

8年之后,胜利人建立了以“断-坡控砂”、“复式输导”、“相-势控藏”为核心的陆相断陷盆地隐蔽油气藏勘探理论体系,实现了隐蔽油气藏勘探由“碰”到“找”、由“定性预测”到“定量评价”的飞跃。

2004年,由胜利油田研究完成的“陆相断陷盆地隐蔽油气藏勘探理论”荣获国家科技进步一等奖。7名院士在内的鉴定委员会一致评价称,这一理论是继我国陆相生油理论和复式油气聚集带理论之后又一次重大理论飞跃。

隐蔽油气藏勘探理论就像擦亮的“阿拉丁神灯”,一扫昨日阴霾,照亮了胜利勘探之路。“十一五”以来,在隐蔽油气藏勘探理论的指导下,胜利油田初步落实了3个5000万吨级目标区、2个3000万吨级目标区和多个千万吨级勘探目标区。

探寻剩余油富集之道

水,为油藏补充了源源不断的动力,使石油喷涌而出;也是水,使石油分散游离,不知所踪。当历史步入1997年时,开发了30多年的胜利油田遇到了前所未有的严峻局势。综合含水、可采储量采出程度、剩余可采储量的采油速度全面进入“三高”生产阶段。

剩余油是高度分散,还是有富集之所?如果有富集之所,会在哪里?怎么去寻找?

面对这一系列世界级难题,胜利人展开了刻苦攻关。两千多个日日夜夜之后,他们提出了“分割控油,弱驱富集”的剩余油富集区理论,配套形成了精细油藏描述技术系列,让剩余油“无处藏身”,为高含水期油藏挖潜指明了方向。2005年11月,“陆相水驱油藏剩余油富集区研究与开发”获国家科技进步二等奖。

2002年到2009年,该理论在胜利油区的201个开发单元推广应用,研究区地质储量17.1亿吨,找到断层分割、夹层分割和优势通道分割形成的剩余油富集区地质储量为2.98亿吨。在剩余油富集区实施挖潜措施后,目前已累计增油937万吨。

化学驱油显神威

化学驱三次采油是在争议的目光下登陆胜利油田的。业内权威人士曾经断言:以胜利油田的条件,开展大规模化学驱油无疑是挑战三次采油技术的极限。

先天不足,后天努力。从室内研究到先导试验再到扩大试验,历经20多年的艰辛探索,聚合物驱油技术于2004年在胜利油田全面打响。

初战告捷后,他们开始探索聚合物加合增效理论,即在聚合物中加入一种或几种特定化学剂,产生加合作用,以提高驱油性能。为了探寻表面活性剂的结构性能、排布规律、复配机理,胜利人经历了炼狱式的上下求索,终于提出了“油剂结构相似,阴非加合增效,吸附调控分离”的二元复合驱理论体系。2009年,二元复合高效驱油提高采收率技术荣获国家科技进步二等奖。

截至2010年3月,胜利油田共实施化学驱项目36个,其中聚合物驱24个,复合驱12个,累积动用地质储量3.86亿吨,累积产油3855万吨、增油1829万吨,已提高采收率4.74%,增加可采储量2140万吨,平均年增油达160万吨。

稠油开发技术破难关

有一种石油,原油黏度从几千到几十万毫帕·秒,可以拎起来立住,甚至跺几脚不变形,这就是稠油。随着胜利油田储量品位的不断下降,稠油比重越来越大,胜利油田累计探明稠油已达5.26亿吨。解放稠油,势在必行。

稠油老区,胜利人从强化渗流机理研究入手,提出了稠油热采井网加密、低效水驱稠油转热采、高含水井泡沫辅助蒸汽吞吐等一系列新“战术”。

稠油新区,胜利人则向强水敏稠油、特超稠油、薄层及底水等低品位稠油油藏发起进攻。

面对“跺上几脚都不变形”的特超稠油,胜利人冥思苦想,费尽周折,先后开展了化学降黏、声波增注、驱油助剂助排、水平井蒸汽吞吐等工艺的配套研究,最终打出了多项技术加合的“组合拳”,即将水平井、降黏剂、二氧化碳、蒸汽等多种开发技术和方法联合使用,创新形成了HDCS技术。这一技术使一度“沉睡”的郑411、坨826和单113块等30万毫帕·秒特超稠油油藏“苏醒”,实现了特超稠油油藏产量零的突破。

“十五”以来,胜利稠油年产量逐年上升,2000年年产油142.5万吨,2007年突破300万吨,2009年年产油413万吨,累积产油4972万吨,建成了国内第二大稠油生产基地,成为胜利油田稳产新的支撑点。

滩浅海开发大突围

从陆地到滩海,可以说是胜利油田“九五”以来最重要的战略延伸。

滩海油田位于水深不足10米的浅海区域,按照常规经济观念属边际油田。与陆上油田开采不同,浅海油田的开发必须直面两个问题:一是往哪打?毕竟海上投资大、风险高,必须在少打井的情况下,更加精准地认识地下油层的分布。二是怎么打?上个世纪90年代初,在国内滩浅海开发还无先例,面对特殊复杂的海洋气候条件,如何实现海上钻井、海上开采、海上作业、海上集输,都要从零开始摸索着干。

工程院院士顾心怿最先打破犹疑和沉默,他创新研制出能在10米以下水深作业的我国第一艘坐底式石油钻井船和我国第一座极浅海步行坐底式钻井平台,勇敢地向滩海挺进了第一步。此后,胜利人连克险关,开发应用4类20多项勘探高新技术探明了埕岛大油田,设计制造出简单有效的“蜜蜂式”采油平台,开发配套作业平台等大型装备的国产化率达90%以上……

功夫不负有心人。1993年,埕岛油田正式投入开发,实现胜利油田海上油田开发零的突破。1996年,埕岛油田产量达100万吨,建成了我国第一个百万吨级浅海油田,1999年产量突破200万吨……从最初年产10万吨到2009年年产油240万吨,埕岛油田成为全国乃至世界极浅海高速高效开发的典范。

从测井约束地震反演储层描述到油藏工程综合研究,从三维地质建模到海上采油工艺,从海工建造到地面工程,这一项项配套技术成就了胜利滩海油田,也摘取了诸多奖项。“埕岛中心一号桩基液压自升式固定采油平台”获1997年国家科技进步三等奖,“胜利海上埕岛油田高速高效勘探开发技术”获2000年国家科技进步二等奖。

目前,胜利滩海油田已累计探明石油地质储量6.53亿吨,累计产油5655万吨,成为胜利油田重要的储量、产量接替阵地。

水平井技术:千锤百炼始见金

2006年11月,中央电视台《新闻联播》播发了这样一条消息:国内第一口具有自主知识产权的鱼骨状分支水平井——埕北26B-支平1井在胜利油田设计形成,标志着胜利油田水平井技术走在了国内前沿。

水平井技术是个系统工程,油藏描述、地质设计、钻井、完井等各个环节都是困难重重,单是钻井技术的攻关便经历了一个艰难漫长的过程。经过20多年的刻苦攻关,胜利油田开展了以拥有自主知识产权为目标的井下随钻测量和控制技术研究,打破国外技术垄断。他们研制出地质导向测量仪器,研发了地质导向钻井测控系统,形成了产业化规模。

胜利人利用水平井技术成功开发了直井难以有效动用的特超稠油和薄层稠油储量,水平井技术俨然成为把低品位边际储量转变为经济可采储量、把低效资源转化为高效资源的“神兵利器”。

从陆上到海上,从采油到采气,从特高含水油藏挖潜到低渗油藏动用,水平井实现了应用领域、应用油藏类型、应用规模等诸多方面的跨越,创下了40多项“全国第一”:第一个丛式水平井组、第一口阶梯式双水平段水平井、第一口海油陆采水平井、第一口陆上超3000米大位移水平井、第一口短半径水平井……这一个又一个的第一,诠释了“水平井技术无禁区”,见证了胜利油田水平井技术的“出神入化”。

截至2010年3月底,胜利油田共投产水平井1784口,占全国水平井数量的30%,累计产油1574万吨。水平井年产量由1999年的45万吨增至2009年的289万吨,占油田产量的比例从1.7%上升到10.5%。

打开低渗透油藏开发之门

低渗透油藏成为胜利油田的重要增储阵地已是不争的事实。“八五”以来,每年新增探明储量都在2000万吨左右。尤其是“十一五”期间,平均年探明储量5250万吨,占当年探明储量的半壁江山。截至2009年底,胜利油田低渗透油藏探明储量已达9.44亿吨。

然而,胜利油田胜利油区低渗透油藏以透镜体岩性、滩坝砂等非构造油藏为主,油藏埋藏较深,大于3000米的储量约占53%,明显高于国内平均水平(平均为15.5%),加之储量丰度低、砂体个数多、含油面积小、地层压力高,使油流沉睡在素有“磨刀石”之称的岩石里。

困难面前,胜利油田的技术人员一刻也没有停下进取的脚步。低渗透油藏压裂技术,从“八五”开始攻关试验,“九五”、“十五”创新发展,“十一五”扩大应用,成为开发低渗透油藏的“利器”。

能否进行有效注水是低渗透油藏保持稳产的又一关键性难题。技术人员通过精细研究地应力场和裂缝分布,优化部署注采井网,实施水平井和直井联合井网等方式,使该难题迎刃而解。樊107区块的1600万吨属于特低渗透储量,平均渗透率仅为2.3个毫达西,标定采收率为25%,是低渗透油藏的典型代表。进入“九五”后,管理该断块的东胜高青公司采用温和注水的方式,注足水、注好水、注有效水,给3000米深的地下带来了长期的和谐。目前,该区块已连续10年稳产10万吨以上,自然递减降至8%以下,年均综合含水上升仅3%,采出程度已达24.3%,含水不到40%,创出了低渗透油藏稳产的奇迹。

如今,胜利油田开发的井网井距优化、整体压裂改造、油层保护、储层预测与描述等配套技术,犹如一把把“金钥匙”,打开了低渗透油藏“紧锁”的大门。“十一五”以来,低渗透油藏新增动用储量1.13亿吨,建产能157万吨,比“十五”多动用储量0.41亿吨,多建产能51万吨。其中特低渗透油藏比“十五”多动用储量1880万吨,多建产能13万吨。2005年以来低渗透油藏产量连年攀升,2009年年产油385万吨,创历史新高。

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