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【发现中国原创技术】长庆油田:“磨刀石”上建起西部大庆

文章导读: 在刚刚过去的2015年,让好消息的喜悦盖过了坏消息的烦恼:长庆油田生产油气当量达到5480万吨。

p55-油气勘探工作遵循的是地震波反射的原理。勘探人员依据油气层与其他地层对地震波反射的程度,判断一个地方有没有油气资源。图为可控震源地震新技术在毛乌素沙漠施工。

油气勘探工作遵循的是地震波反射的原理。勘探人员依据油气层与其他地层对地震波反射的程度,判断一个地方有没有油气资源。图为可控震源地震新技术在毛乌素沙漠施工。

【发现中国原创技术】国家科技进步奖一等奖获得者

长庆油田:“磨刀石”上建起西部大庆

《中国经济周刊》 记者 宋雪莲|陕西、甘肃报道

三桶油最近生活在困顿之中,中国石油天然气股份有限公司(下称“中石油”)概莫能外。

2015年最后一个坏消息是,中石油的旗帜大庆油田历史上第一次出现亏损。用一位在大庆油田工作了二十几年的中石油员工的话说,他曾经以为这辈子绝对不会看到大庆油田亏损。

亏损更多缘于国际油价的暴跌。截至记者发稿时,国际油价自2014年100多美元的高点,跌至目前的30美元上下。这已是12年来油价的最低点。

但困顿并没有影响中石油的技术创新。1月8日,中石油迎来了开年的好消息,长庆油田等8家单位联合研发的“5000万吨级特低渗透-致密油气田勘探开发与重大理论技术创新”项目获得国家科技进步奖一等奖。

也正是由于这项技术创新形成的低成本开发模式,在刚刚过去的2015年,让好消息的喜悦盖过了坏消息的烦恼:长庆油田生产油气当量达到5480万吨。

这已是长庆油田继2013年油气生产当量突破5000万吨超过大庆油田、建成西部大庆之后,在这一高点上持续稳产的第三个年头。

作为世界著名的被外国专家断言“常规技术根本无法实现经济有效开发”的“三低”“边际油气田”,能够成为如今的效益“高地”,不啻为我国石油工业的生动案例。无疑,科技创新功不可没。

在“边际油气田”建“西部大庆”

西周《易经》约3000年前形容这块土地:“泽中有火。”北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中则记载,“鄜、延(今陕西富县、延安一带)境内有石油”。

那是史上最早出现的“石油”二字。

长庆油田总经理助理张凤奎告诉《中国经济周刊》,可以说,长庆油田是世界上开发油田最早的地方。

1907年,陕北钻成了中国陆上第一口工业油井——延1井,初产原油0.2~0.3吨。这成为中国近代石油工业诞生的标志。但一度,即便我们已经探知了这片油气田的律动,单凭热情也难以唤醒她的沉睡。

长庆油田横跨陕、甘、宁、内蒙古、晋五省(区),唤醒她的努力一直没有间断。已经完成的5万多口油气井,分布在荒原大漠和黄土高原的边缘地区,用张凤奎的话讲,是点多、线长、面广。“以西安为中心计算开来,长庆油田的管理半径几近千公里。”

“多井低产、资源分散、生态环境脆弱、生产成本及用工总量控制压力大是长庆油田的最大特点。”长庆油田技术发展处处长赵勇表示。

油气储层非均质性分布和“三低”(低压、低渗、低丰度)等先天缺陷一直伴随着这个世界级特大型油气田。“油藏的压力系数大于1,油井才会有自然产能。而在长庆油田,这个系数一般都在0.6-0.8之间,不但压力低,而且自然衰减快。”赵勇告诉《中国经济周刊》,“即使采取人工加压,其净产量的递减速度也极快,一般经过半年左右时间,产量便会呈现几何级数的下降。这意味着油井的经济效益降低或者根本无经济效益。”

国际上把渗透率小于50毫达西的油田称为低渗透油田,而长庆油田70%的储层渗透率小于一个毫达西。“在0.3毫达西左右的长庆油田,开发属于世界级难题。”赵勇说。

于是,“井井有油井井不流”一度成为长庆油田的痛——因为“三低”特性,让人垂涎三尺的大金娃娃很长时间就是抱不出来。

2007 年,我国原油对外依存度已经接近50%,同时,大庆油田等东部老油田全面进入高含水开发阶段。而我国经济快速发展对油气资源的需求水涨船高,短缺那么多的油气怎么办?

2008年,大庆油田尚保持着高产,但是谁的内心都清楚,谋求百年发展的大庆油田已经步入中老年,只有再多几个大庆,我国的油气供应才会有有效的保障。

于是,长庆油田这个世界公认的边际油田因其储量的巨大,被中石油摆上了重要的位置。2008年,中国石油加快建设西部大庆的科技攻关重大项目,得到了国家发改委、科技部、财政部等多部门的支持。同年,国务院决定加快把鄂尔多斯盆地建成我国重要油气生产基地,以缓解石油对外依存度快速增长的压力。

进入21 世纪以来,世界油气开发便迅速进入低渗、特低渗领域,我国新增储量中该类资源占70%,其中鄂尔多斯盆地就占一半以上。

在这里建西部大庆,会是一个正确选择吗?

每年为国家贡献两个大型油田

将长庆油田现在的勘探形势图与几年前比较,人们欣喜地发现,探区资源量已经从过去的“三角形”发展到现在的“纺锤形”。这缘于近几年来,长庆油田提交的储量都是可开发的储量。“在过去认为没有油气的地方找到了油气,在过去认为开发不了的油藏中拿出了油气,储量产量自然就增加了。”长庆油田勘探专家说。

数据也许更加有说服力:从中石油目前国内油气产量来看,长庆油田贡献了超过1/9的原油、近40%的天然气。其中,天然气产量占到全国总产量的30%。而这,在2008年时是不可想象的。

赵勇把开采石油和天然气比喻成“打仗”。首先是找到“敌人”。“油气勘探工作遵循的是地震波反射的原理。勘探人员依据油气层与其他地层对地震波反射的程度,判断一个地方有没有油气资源。”赵勇说,“但厚厚的黄土层却将地震波吸收了,使地质人员得不到准确的判断。” 在经历过许多次失败之后,长庆找油人终于找到了打开神秘地宫的钥匙。他们打破常规思维,创造性地将检波器分开一公里,成功解决了这一具有西北特色的勘探难题。

20世纪90年代初,长庆石油人找到了安塞油田,但找到油气的喜悦迅速被0.5个毫达西的渗透率冲散了。一家美国公司曾试图参与开发安塞油田,但最终还是在这个超低渗透前望而却步。

鄂尔多斯盆地素有“半盆油、满盆气”的说法。尽管面对上产的需求信心不足,但事实上,从上世纪90年代开始,长庆油田已经将低渗透极限推至10个毫达西,进而1个毫达西、0.5个毫达西……

“而当业界普遍认为0.5个毫达西已是开发极限时,2004年,长庆油田组织了0.3毫达西攻关小组,此后又抽调骨干,成立了超低渗攻关项目小组,研究渗透率为0.1毫达西油藏的工作。”长庆油田超低渗研究中心技术专家介绍。

于是,安塞油田这个被外国专家弃之如敝屣的油田,在长庆油田形成了可供“三低”油田借鉴的“安塞模式”。

“多做物探少打井”的科学理念也一直贯穿苏格里气田开发的整个实践过程,通过优化物探和钻井业务,降低投资成本、提高勘探成功率,苏格里气田这个中国最大的气田也现出勃勃生机。

截至2015年12月30日,长庆油田全年新增石油探明地质储量3.65亿吨,占中国石油新增储量的半壁江山。至此,长庆油田共发现33个油田,提交石油探明储量累计超过40亿吨。近10年,长庆油田平均每年净增2亿吨,相当于每年为国家贡献两个大型油田。

p57-2013 年,长庆油田年产油气当量突破5000 万吨,在祖国西部建起了一座石油天然气能源基地。

2013年,长庆油田年产油气当量突破5000万吨,在祖国西部建起了一座石油天然气能源基地。

不惧大器晚成

在长庆油田的岩心库里,足足有20多万米的岩心样本被一米一格地做好标记,有序地陈列在七八米高的货架上。它们多来自地下3000至4000米。

“这可是我们长庆油田的‘传家宝’。”长庆油田勘探开发研究院副总地质师刘新社拿着一块像磨刀石一样的石头,凑到记者的鼻前,“你闻闻看有没有油气的味道?我们这里的油和气,都是从这样的石头里挤出来的”。

在显微镜下观看从长庆油田底下取出的岩心,果然令人惊诧不已。整个储层如同坚硬致密的花岗岩,石油就藏在这样的特低渗透储层之中。

如果把中东地区的油藏储层比作高等级公路,那长庆油田的油藏储层就好比羊肠小道。想想看,黏稠的原油在这样的“羊肠小道”之中,该耗费多长的时间,才能“渗透”到钻头伸到的地方?

当初,长庆人将这样的岩心送到大洋彼岸美国的权威实验室进行检验的时候,负责检测的老外连连摇头:“NO! NO!”他的意思很明显,长庆人要从这样的储层中“抠”出油来绝无可能。

国外和中国开采油气田的不同成本观,决定了一个油气田是否被判“死刑”。

赵勇告诉《中国经济周刊》,今年获奖的科技创新项目,就包括特低渗-致密油气成藏理论和勘探、开发等主体技术,亦被称为“西部大庆建设核心技术”,其中最关键就在于压裂、注水、水平井开发等一系列技术的突破。

“压裂技术最早是长庆油田在用,然后在大庆油田发展,之后长庆油田再深化。”中石油采油十厂副总地质师王明瑜告诉《中国经济周刊》,这样的技术互补也是国外公司难以做到的。

长庆油田油气工艺研究院副总工程师马旭则表示,他们在国家项目中已经有五套压裂体系,范围广到鄂尔多斯、内蒙古、甘肃陇东;“压裂油层基本在地下2500米以上,气层大部分在2500~3000米,最深甚至达到5000米。”

历经近10年技术攻关,快速钻井技术、压裂技术的突破和关键配套技术的创新集成,使得鄂尔多斯盆地这一“冻土”得以融化。关键技术的突破,还对成本控制产生了革命性的作用。赵勇告诉《中国经济周刊》,井下节流技术的发明应用,让苏格里气田建成的8600余口气井,单井地面投资由400万元降至150万元,气田整体地面投资比开发初期下降了50%。由此形成的以多类型气井连续压裂、井下节流、地面一体化集成技术为核心的致密气藏立体开发+数字化管理模式,让气井产量提高30%,地面投资减少215亿元。

科技创新产生的效果震撼人心,大器晚成的长庆油田油气当量上产500万吨用了30年,从500万吨到5000万吨历时13年,在5000万吨高点上已经稳产3年。

超低渗油气田实现规模有效开发,对于“缺油少气”的中国而言,其作用和现实意义不亚于美国的页岩气革命。

从2003年10月1日,西气东输工程东段陕北靖边至上海段管道建成投产,长庆油田天然气成为西气东输的先锋气;到2004年1月1日,“西气”在上海点燃并大规模入户;再到2008年北京奥运会上,长庆油田的天然气点燃奥运火炬,如今,承担着向北京、天津、河北、山东及陕西、宁夏、内蒙古区域40多个大中城市供应天然气重任的长庆油田,已经惠及我国的3亿多人口。截至2015年底,长庆油田累计生产天然气超过2700亿立方米,是全国2014、2015两年产量之和。这相当于替代了3.4亿吨标煤,减少了10.87亿吨二氧化碳等排放物。

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责任编辑:张芳超
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