发展低压致密天然气成藏理论和技术
2008-2-14中国石化报
    在大牛地气田致密低产条件下,如何以地质理论和技术创新为动力,扩大天然气储量,实现有效开发,是近年来华北分公司乃至中国石化的工作重心。在向这一目标奋进的过程中,人们边研究、边实践,逐步形成一套适合低压致密气藏勘探开发的技术体系,完善和发展我国低压致密天然气成藏理论和技术,对促进我国天然气工业发展、改善我国能源结构发挥了重要作用。
  华北分公司勘探开发研究院在国内众多知名专业科研院所、大专院校的配合下,从2002年到2006年间,设立“鄂尔多斯盆地北部天然气成藏规律及目标评价”、“鄂尔多斯盆地北部天然气成藏机理研究”等多个重大科研攻关项目,组织石油地质、地球物理、油藏工程、钻井工程、计算机工程等多个学科的科技人员,采用多学科联合攻关和产学研、勘探开发、增储建产一体化以及理论与实践、室内实验与现场试验相结合的研究方法,以天然气成藏规律研究为主线,以储层预测和改造技术研究为重点,以有效开发低渗致密气田为目标,紧紧围绕盆地北部上古生界三大沉积体系成藏机制、高产富集条件、储层预测评价、低压低渗低产气藏有效开发等理论与技术展开攻关。
  丰硕成果
  数年的艰苦攻关,取得重大的创新成果。
  一是建立了主源定型、相控储层、高压封闭、近源成藏的近源箱型成藏模式,揭示了盆地北部上古生界三大沉积体系的成藏规律,成功地指导了大牛地气田的勘探与发现。
  二是建立了致密碎屑岩大型岩性圈闭地质综合评价描述技术,在储层致密、圈闭隐蔽的大牛地气田发现7套气层,实现了储量的迅速增长。
  三是首次形成以含煤岩系致密砂岩储层为目标的三维地震储层预测技术系列,砂体预测识别精度由20米提高到10米,并实现有效储层的定量预测,成功率达到95%以上。
  四是形成低压、低渗、低产、多层系气田的立体开发对策和技术,提高了储量动用程度,实现多层系气田立体有效开发。
  五是针对致密碎屑岩储层工程地质特征,形成以大型水力加砂压裂和不动管柱分层压裂工艺为主的工程工艺技术系列,并广泛应用于生产,大幅度提高了单井产量。
  成功实践
  项目研究成果实施后,实现了低成本勘探、快速发现,建成了大牛地大型致密碎屑岩气田。气田储量规模大,相对丰度高,为规模开发奠定了资源基础。
  自1999年大牛地气田发现以来,保持了较高的资源探明速度,2002~2006年探明速度平均7.07%,年均探明储量420亿立方米。截至2007年底,天然气探明储量累计达到3293.04亿立方米,三级储量合计7035.66亿立方米。在近源箱型成藏模式和多层大型岩性圈闭叠合气田框架模式的指导下,大牛地气田探明储量丰度达到每平方千米2.79亿立方米,是目前鄂尔多斯盆地6大气田中最高的。
  大牛地气田的探明,保持了较低的勘探成本,1999~2005年,大牛地气田单井探明储量460万吨油当量,每米进尺探明储量1676吨油当量,吨油当量成本平均3.66元。
  大牛地气田实现了气田快速有效开发。利用形成的含煤层系致密砂岩三维地震储层预测技术预测有效储层,并与开发地质相结合,开发井成功率达95%。利用形成的以大型水力加砂压裂和不动管柱分层压裂为主的配套工程工艺技术,储层得到有效的保护和改造,单井产量大幅度提高,为大牛地气田20亿立方米产能的建成提供了技术的保证。根据开发对策和技术所制定的开发方案和各项开发指标适合低压致密气田的开发,在不到3年的时间内,快速建成大牛地气田20亿立方米产能,并向北京、山东、河南、内蒙古等地供气。其中,2005年10亿立方米产能建设为当年部署、当年投资,用10个月的时间建成。
  重要支撑
  大牛地气田致密碎屑岩成藏理论与勘探开发实践项目,在多方面具有先进性。
  一是提出鄂尔多斯盆地近源箱型成藏新认识,丰富了天然气成藏理论。根据鄂尔多斯盆地北部上古生界压力与天然气运移及成藏的密切关系,提出的“大牛地气田多层叠合岩性圈闭成藏动力学模式”为盆地上古生界的主要成藏方式,经查新检索,这一研究未见报道。
  二是研究和开发了适合于三大沉积体系致密碎屑岩以层序地层、沉积微相研究和储层预测为主要内容的大型岩性圈闭的地质综合评价技术,与国内外同类技术相比具有先进性。
  三是建立了三大沉积体系三维地震储层预测技术系列。科技查新表明,相控地震属性分析、多储层参数随机模拟反演技术对该区的储层进行定性、定量识别成果未见报道。有效储层预测技术研究取得突破性进展,其中叠前振幅随偏移距变化分析技术,明确了盒3、太2储层振幅随偏移距变化特征和类型,含气性指示曲线重构的反演技术及吸收衰减技术成功应用于煤系地层的油气检测。储层含气判识技术、储层预测技术与开发地质相结合,部署的开发井成功率达95%以上,在同类气田中名列前茅。
  四是形成的低伤害钻完井液体系、压裂液体系和以大型水力加砂压裂为主的压裂工艺技术,为气田开发提供了技术保证,钻完井液体系储层岩心渗透率恢复率达86.02%,采用大型压裂井平均单井无阻流量9万立方米/日,其中Ⅰ类储层达20.09万立方米/日,取得了显著效果。
  五是低压致密气藏渗流机理、气井压力—产量预测模型和低压致密气藏合理开发指标研究成果,有效地指导了大牛地气田开发和产能建设。其中,气井压力—产量预测模型为自主开发成果,属首创。
  六是项目取得的成果有效地指导了大牛地气田勘探开发,探明储量迅速增加到3293.04亿立方米,快速建成产能20亿立方米,并向北京、山东、河南、内蒙古等地供气,缓解了北京、山东等地供需矛盾。2005年建成10亿立方米天然气产能,2006年生产10亿立方米天然气,开发一年后评估,内部收益率达20.4%,取得良好的社会效益和显著的经济效益。
  广泛应用
  该项目研究成果具有较强的理论性、实用性和市场竞争力,整体达到国际先进水平。其中,鄂尔多斯盆地天然气成藏模式和三维地震储层预测技术达到国际领先水平,将为大牛地气田进一步增储上产提供技术保证,并指导我国同类气田的勘探和开发。
  该项目研究成果不仅成功应用于鄂尔多斯盆地大牛地气田,所形成的思路、技术、方法、工艺和开发对策,在盆地北部杭锦旗、定北探区广泛应用,取得显著成效,对我国巨大的致密碎屑岩领域天然气资源的勘探开发具有推广应用价值。
  在北京隆重举行的国家科学技术奖励大会上,“大牛地气田致密碎屑岩成藏理论与勘探开发实践”荣获2007年度国家科学技术进步二等奖。这是华北分公司自成立以来所获得的最高奖。