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编者按:12月11日,中央电视台报道,从中国石油获悉,中国陆上最大整装气田——中国石油长庆油田苏里格气田,日产天然气突破1亿立方米,是我国首个日产突破1亿立方米的整装大气田,创历史上最新的记录,可满足5000万个家庭一天的生活用气。到年底,苏里格气田天然气产量跨越300亿立方米,占到我国陆上致密气58%。苏里格气田位于鄂尔多斯盆地北部,是我国首个探明储量超万亿立方米的大气田,已提交探明和基本探明地质储量4.64万亿立方米。笔者重新梳理苏里格气田勘探开发历程,解密苏里格气田。文章较长,有兴趣的朋友可慢慢阅读。
苏里格气田是我国已发现的最大的天然气气田,位于内蒙古鄂尔多斯市境内,北起敖包加汗,南至定边,东到桃利庙,西达鄂托克前旗,勘探面积4万平方千米,天然气资源量近4万亿立方米。苏里格地区属于鄂尔多斯盆地特有的河流相三角洲沉积体系,80%位于沙漠区,南部有20%的区域位于黄土塬区,储气层厚薄不一,大部分气藏储存在砂岩里。不少世界知名的地震勘探专家也曾来过这个地方进行攻关,但是总得不到地震勘探的有效信息,结果是无功而返,他们称这里是“地震勘探的禁区”。这使得苏里格气田开发成为一个世界级的开发难题,是目前开采难度最大的低渗透气田。
苏里格气田勘探始于20世纪90年代中期。在勘探陕北靖边气田过程中,发现鄂尔多斯盆地上古生界广覆式生烃、大面积含气,并在陕9井、陕140井、陕141井上古生界山西组见到含气显示,于是长庆油田提出上下古生界兼探的勘探部署,在向西甩开的陕56井、陕188井、桃1井见到上古生界气层,拉开上古生界规模勘探序幕。
2000年3月,苏2井在上古生界二叠系盒8试气,获得无阻流量4.18万方/天的工业气流。6月,长庆油田按照“区域展开、重点突破”的勘探部署,一方面加强对鄂尔多斯盆地上古生界天然气富集规律研究,另一方面按照“南北展开、重点突破”思路,部署苏5井、苏6井。8月26日,苏6井经压裂改造,在盒8获得无阻流量120万方/天的高产工业气流,成为苏里格气田的发现井。下半年,在苏6井南北两侧部署钻探16口探井,13口井获得工业气流,标志着苏里格气田勘探取得突破性进展。气层为上古生界下石盒组盒8,探明含气面积约2500平方千米、探明储量2204.75亿立方米、控制储量1000亿立方米。
2001年1月20日,中国石油在北京召开新闻发布会,宣布发现我国陆上第一大气田—苏里格气田。1月22日,国务院副总理就苏里格气田勘探取得重大突破作重要批示:“苏里格气田是整装的。这样看,长庆气田将是最大的,把油搞上去就更好了。”2月18日,中国石油集团总经理、党组书记马富才,副总经理、股份公司总裁黄炎等领导到长庆油田现场办公,要求苏里格气田当年新增探明储量3000亿立方米。
2001年长庆油田在苏里格地区部署探井23日,均钻遇气层,完试24口井,17口井获得工业气流,新增探明储量3820亿立方米,超额完成探明储量任务,从而使苏里格气田基本探明储量累计达到6000亿立方米,被中国石油列为2001年度油气勘探的“八项重大进展”之一。
2002年5月22日,国家科技部在北京召开专题新闻发布会,向国内外媒体介绍苏里格气田勘探取得的重大突破,引起国内外广泛关注。2003年1月26日,中国科学院、中国工程院公布评选的“2002年度中国十大科技进展”中,我国发现首个世界级大气田苏里格气田,探明储量6000亿立方米入选。2月28日.《苏里格气田的发现和综合勘探技术》荣获国家2002年度科学技术进步一等奖。至此,苏里格气田已成为中国陆上又一个世界级整装大气田。
2008年7月15日-17日,中国石油集团领导到长庆油田调研,在听取苏里格合作开发专题汇报后,要求长庆“发展大油田、建设大气田,2015年实现油气当量5000万吨,把鄂尔多斯盆地建设成我国重要的油气生产基地”。
苏里格大气田的发现,标志着我国首个世界级大气田的诞生,极大地鼓舞了长庆油田建设大气田的信心,也增强了我国天然气下游市场的信心。
据原长庆石油勘探局局长助理李静群同志回忆:苏6井是长庆发展史上里程碑式的功勋井,是中国石油企业精神教育基地。当年能够参与苏6井的勘探,是很值得回味的。搞石油的人都知道,一口重点勘探井的发现,或可能是一个大型油气田的赫然崛起。他回忆说:
当时,我在长庆井下技术作业处靖边项目部工作,负责天然气勘探开发井下作业。苏6井是长庆气田北部探区的一口重点预探井,也是长庆有望发现大气藏的关键井。该井在钻井取芯时,显示出目的层物性好、气层厚度大的特征。这引起中国石油、长庆油田的高度重视。
7月28日,经过充分的准备,我们开始对苏6井石盒子组采用二开二关测求初产工艺。二开之后,5分钟、10分钟、15分钟…井口还没有见到返排的动静。这时天色开始暗下来,约半小时过去了,仍然没动静。大家焦急地等待着。沉闷中,有人开始悄声议论,有人失望地说是不是没戏了。突然,一声势如破竹的强大气流颤动了沉闷的空气,呼啸而来。不知道谁喊了一句,快看:“气喷出来了。”大家开始兴奋起来!赶紧在放喷出口点燃了火炬,巨大的气流瞬间变成红色的火龙,映亮了井场周围数千米的天空。
这口井在上古生界石盒子组喜获无阻流量50.17万方高产工业气流。为了验证这口井的潜能和周围地质储量,决定对这口重点井实施压裂改造。为确保压裂和试气成功,我回到靖边井下项目部,召开专题会议,确定由经验比较丰富、技能娴熟的试气174队和当时最先进的1400型压裂机组承担苏6井的试气和压裂施工作业,要求参加施工的队伍必须格外的重视,从压裂砂、低密度陶粒到洗井、入井的介质,都确定了质量环节负责人,保证施工全套工艺流程不出现一点失误。8月9日,采用二氧化碳泡沫增产压裂技术改造,一次喷通,放喷火焰长达25米。经过“一点法”测试求产,获得无阻流量120.16万方的高产工业气流。苏6井的发现是长庆油田继1989年发现靖边大气田后,在北部探区又发现一个储量达5000亿立方米的大气田。从此沉寂了亿万年的土地上诞生了我国陆上最大的整装气田,一个万亿立方米储量的大气田摆在长庆人面前,为长庆油田可持续发展奠定了雄厚的资源基础。
苏平1井是长庆钻井史上的一个里程碑,它的钻成不但标志着苏里格大气田开发的开始,也是长庆油田第一口气井水平井,更是中国陆上第一口水平段穿越古生界的天然气井。这口井由长庆石油勘探局工程院承包,50577钻井队承钻。整口井分三段钻进,分别是直井段、斜井段、水平段,其中水平段4波段最大水平位移1123.1米。该井于2001年8月28日开钻,2002年4月19日完钻,4月28日完井,建井周期192天,完钻井深4289米,垂深3421米,水平位移1123.1米,全井最大井斜达到95度。
当时我是队长,如此重要的一口井,我和全队职工都感受了前所未有的挑战。虽然过去了十几年,但回想起来仍让人感慨万千。苏平1井在一片看不到边的沙漠中间,由于初见这么大的沙漠,部分职工开始都有一点新奇和兴奋。但一开始搬家困难就来了,根本没办法辨认方向,井架没立起来前有近10名职工在井场和驻地之间迷路。这一地区的沙漠植被相当稀少,遍地黄沙,大风一起,黄沙滚滚,铁皮房根本挡不住,人们时时都在和黄沙“亲密”接触,时间长了也是很苦恼的。从2001年9月开钻,到12月25日冬休,又从第二年的3月初钻到4月19日,完井井深3320米,历时近半年时间,光起下钻就有100多次,难度是可想而知的。
苏平1井位于毛乌苏沙漠腹地,四季明显,10月份气温就降到了零下,到12月最冷气温已降到零下30多度,3台锅炉满负荷运转才能勉强保证主要设备不冻,四面漏风的井架根本没办法取暖。在钻台和井架上操作最多1个小时就要轮换,毫不夸张的说,我们都是毛裤套棉裤,毛衣套皮袄,但站在井架上就像没穿衣服一样。在钻苏平1井的半年里,我们全队50多人,人人想着如何钻好这口井,方案研究了再研究,讨论了再讨论。在钻井过程中,所有人一起出谋划策,一起面对困难,迎难而上,毫不畏惧。
记忆犹新的是2001年深冬的一天,我们正进行起下钻作业,晚上,室外气温接近零下40摄氏度,站在二层平台上的钻工里面穿着棉袄、外面穿着军大衣,还要在身上、腿上缠上厚厚的毛毡。尽管这样,从井架上下来以后,冻得直打哆嗦,说不出话,连眉毛和头发上都结成了冰溜。为了钻好这口井,职工们真是吃了不少苦头。苏里格地区的风沙非常大,我们的钻前道路,时常被沙石掩埋,为保障生产的顺利进行,不管啥时候道路被沙石堵住了,职工们就带着扫帚、铁锹等工具,迅速地清理沙石,清扫道路,像这种保路行动多得都数不清有多少次。那时候,为完成苏里格地区的气田钻探任务,我们都想着要高质量地打完苏平1井。
苏平1井采取的施工方式是先打直井,卡准目的层之后,按照直井目的层的深度确定水平段垂深,然后再填井侧钻。但是地下情况相当复杂,按照设计的井深水平段钻达时,地层已发生了很大的变化,甚至目的砂层消失。项目组现场决定水平段轨迹上下摆动,寻找砂层,最多每天定向三十几次,起下钻相当频繁,相对正常井劳动强度要大得多;井斜在90度以上时,井眼摩阻大,钻压很难到钻头上,每钻进一米都相当困难。但所有实施工程人员没有退缩,造就了4台阶水平段井眼轨迹,最大井斜95度,成为名副其实的井眼上翘的钻井奇迹。苏平1井开拓了长庆水平多波段钻井的先河。这口井的顺利施工,标志着长庆水平井技术达到了国际先进水平。
苏里格气田发现之后,如何将巨大的资源优势转化为经济优势,成为长庆油田面临的重大课题。在下游市场迫切需求天然气的情况下,尽快开发苏里格气田迫在眉睫。
在苏里格气田勘探阶段,10口探井试气平均无阻流量达到50万方/天,当时一致认为苏里格气田是一个优质的高产气田。当时的试井、试采都是基于高产的思路,单井试采配产都在20-40万方/天,试验结果发现,气井油套压下降快,关井一到两个月后,压力很难恢复到原始地层压力。研发人员初步认识到苏里格气田单井控制储量小、非均质性强、连通性差,因此压力恢复缓慢。
2002年,为了进一步认识苏里格气田,长庆油田优选区块部署两口水平井做试验,希望能够通过水平井的水平段扩大渗流面积并沟通更多的含气砂体。实钻根据结果得出,盒8单个气层在横向甩开几百米甚至几十米的情况下,储层物性就会发生很大的变化,含气砂体变薄,甚至尖灭,依靠水平井连通多个含气砂体,提高单井产能的愿望没有实现。在水平井试验的同时,长庆油田进行了14口井的大规模压裂试验,希望能够通过大规模压裂改造局部储层,达到沟通含气砂体、增强连通性、提高单井产量的效果。试验结果表现出增产量与加砂规模不匹配的矛盾,利用大规模压裂沟通多个砂体的预期目标也没有实现。
2003年,为进一步认识储层空间分布特征,长庆油田开辟了苏f开发试验区,沿苏f井东西向(井距800米)部署了12口加密解剖井。同时开展了地震攻关、欠平衡钻井、小井眼钻井二氧化碳压裂等一系列新技术、新工艺试验。这时的试验思路已经根据前一阶段的结果进行了调整,主要是在储层宏观认识和工艺技术效果的基础上,进一步深入认识储层,进一步检验工艺技术的适应性。钻井结果进一步说明了储层的非均质性强,也反映了工艺技术和开发对策在某些特定的程度上还不适应苏里格气田的实际,苏里格气田的复杂性和开发难度进一步显现。
经过三年前期评价,人们慢慢地认识清了苏里格气田的特点:一是气田储量落实,而且面积大、资源量大,在一定的技术条件下,能够直接进行有效开发。二是砂体多期叠置并复合连片,纵向上盒8、山1有10多个砂体相互叠置、复合连片。三是储层含气性横向变化大,非均质性强。四是属于大面积含气、局部相对富集的岩性气藏。五是属于典型的“低渗、低压、低丰度”的“三低”气田。在生产动态中表现为气井初期产量递减快,中后期产量递减慢,在较低井底流压下,气井表现出一定的稳产能力。
同时,人们认识到苏里格气田不仅是一个世界级的气田,它的开发也是一个世界级的难题。长庆油田联合国内外各有关研究院校进行攻关,开展了大量的气藏评价和针对性技术试验。试验根据结果得出,苏里格气田是迄今为止低渗透气田领域内开发难度最大的气田。主要难点有:一是有效储层难以识别,井位优选困难。二是单井控制储量少,经济有效开发难度大。三是三维多波、二维多波地震,二氧化碳压裂、大规模压裂等新工艺、新技术试验未达到预期效果。四是非均质性强,缺乏类似气田开发经验。
根据评价时的投入产出来看,苏里格气田还不能经济有效开发,必须走出一条改革的道路、创新的道路,才能实现经济有效开发。
2004年6月,中国石油召开苏里格气田专题研讨会。经过各方专家对苏里格气田评价结果的深入探讨,会议形成了“坚定信心,面对现实,依靠科学技术,创新机制,简易开采、低成本开发苏里格气田”的认识。这次会议,是苏里格气田开发史上一个十分重要的会议,实现了苏里格气田开发形势的转折。
这次会议,全面客观地分析了国内外低渗透油气田开发的历史,认识到坚定信心是做好一切工作的起点。在苏里格气田,必须要面对现实,坚持实事求是;必须正视苏里格气田的真实的情况和特点,确定针对性的攻关方向和目标,积极采取针对性的技术措施;必须大力依靠科学技术,紧紧抓住先进适用技术的推广应用和关键瓶颈技术的研究攻关,努力闯出苏里格气田开发的新路子。针对苏里格气田单井控制可采储量低的现实,会议认为既要坚定不移地降低单井综合投资,还应该在成本节约上下大功夫,通过钻井、采气工艺、地面建设、管理等各方面,千方百计减少相关成本,走低成本开发的路子,最大限度地提高苏里格气田开发经济效益。
会议还确定了苏里格气田开发的基本方针:强化地震攻关,寻找富集区块;优化开发方式,确定合理井网;提高钻井速度,降低钻井费用;分压合层开采,提高单井产量;简化地面流程,降低产建成本;优化工作制度,提高稳产能力;推进市场开放,创新管理体制。
2004年,京津、华北以及西安等大中城市经历了罕见的冷冬,人们纷纷把目光投向上游天然气生产企业。长庆油田以特殊的地理位置和肩负的枢纽作用,再次处在风口浪尖。苏里格气田是大气田,如何把探明储量转化为经济社会持续健康发展迫切地需要的清洁天然气,如何确保京津以及华北地区、周边地区长期安全稳定供气,中国石油从上到下都感受到了巨大的压力和责任,从上到下都在寻求着经济有效开发苏里格气田的途径。
2005年1月22日,中国石油决定“引入市场之间的竞争机制、加快苏里格气田开发步伐”。长庆油田上下以保障下游安全供气为使命,围绕经济有效开发苏里格气田的“两大目标”(Ⅰ+Ⅱ类井的比例大于80%;单井成本控制在800万元以内),开辟了苏ad重大开发试验区,针对性地探索苏里格气田开发的主体技术,同时在管理体制上进行重大改革,积极地推进与中国石油内部未上市企业合作开发苏里格气田。在苏ad区,苏里格气田开发技术攻关的目标从单纯追求单井高产,转变为立足单井平均产量1万方/天而提高累积产气量、实现经济有效开发的目标,并在大量试验的基础上,总结形成了《苏里格气田开发技术政策指导意见》,为推动苏里格气田经济有效开发奠定了基础。
2005年6月,长庆油田召开苏里格气田开发技术交流会,同时邀请中国石油内部未上市企业合作开发苏里格气田。2005年底,长庆油田遵循“互利双赢、一起发展、管理简化、运行高效、技术创新、成果共享”的原则,引入中国石油旗下长庆石油勘探局、辽河石油勘探局、四川石油管理局、大港油田集团公司、华北石油管理局5个单位合作开发苏里格气田的7个区块,并与各合作方签订了“苏里格气田合作开发合同”,形成“5+1”合作开发模式。新模式加强了苏里格气田的开发力量,加快了苏里格气田的开发进程。
苏里格气田合作开发模式的建立,为各单位搭建了公平竞争的平台。各合作单位纷纷拿出看家本领,互相取长补短,推动了中国石油超低渗油气田开发管理和技术创造新兴事物的能力的快步提升。尤其是在“5+1”合作开发中,作为核心成员的长庆油田,借助地域优势,广泛引进、吸收、整合各家所长,充分的发挥管理创新和技术开发的“试验园”作用,形成了苏里格气田“四化”的开发方略,配套形成了十二项主体开发技术,创造形成了“六统一、三共享、一集中”的合作开发模式。
“四化”是苏里格气田开发“技术集成化、材料国产化、设备撬装化、服务市场化”的简称。技术集成化即从工艺技术角度,针对苏里格气田开发技术难题,采用集成创新的方法,解决制约苏里格气田开发的技术难题。材料国产化是从减少相关成本的角度,采用符合需要的国产化材料,减少进口材料的使用,这是降低投资水平的重要手段。设备撬装化是从生产管理的方面出发,对井站使用的设备实行撬装设计,流动使用、重复利用、功能合并,这是减少设备闲置、降低单井投资水平的有效措施。服务市场化是在苏里格气田实行全方位的市场开放,采用市场之间的竞争的手段,促进先进的技术的应用,促进管理上的水准的提高,为控制综合投资提供体制保障的有效办法。
2007年,长庆油田根据气田建设的进程,结合当今科学技术的进步,又提出了“新四化”的开发方略:“技术集成化、建设标准化、管理数字化、服务市场化”,制定了大气田的建设目标:把苏里格气田全面建设成为“科技、绿色、和谐”的现代化大气田。要说原来的“技术集成化、材料国产化、设备撬装化、服务市场化”的“老四化”思路有效地降低了开发成本,确保了苏里格气田实现规模开发;那么“技术集成化、建设标准化、管理数字化、服务市场化”的“新四化”将确保“科技、绿色、和谐”的现代化气田的建成。
“新四化”思路是“老四化”思路的继承、丰富和发展,进一步强调和突出了标准化和数字化,具有现代化的内涵,符合苏里格气田发展的阶段性特点。
“六统一”即统一规划部署、统一组织机构、统一对外协调、统一技术政策、统一生产调度、统一后勤支持。“三共享”即资源共享、技术共享、信息共享。“一集中”即集中管理。“六统一、三共享、一集中”的合作开发模式,形成了统一、竞争、示范、交流和提高的良性运行机制,体现了中国石油的整体优势,加快了苏里格气田的开发进程。为此成立了苏里格气田开发指挥部,集中协调管理,统一规范标准和市场运行机制,分散技术决策,确保苏里格气田开发工作的顺利进行。
长庆油田围绕“四化”开发方略,大力提倡和全力推动技术集成创新,取得了显著成果。技术集成创新,不是简单的“拿来”技术,堆积各种现存技术的过程,而是对现存技术做试验完善、功能优化的过程,同时采用分析、筛选、集成、系统优化的方法,使现存技术一直在改进、提高,以适应于苏里格气田“三低”实际的开采方法。
在开发前期,常规技术、新技术都不能够有效解决苏里格气田开发的技术难题,出现了“三维地震和二维地震效果一样、大规模压裂和小规模压裂效果一样、水平井和直井效果一样”的技术困境。在技术集成创新过程中,采用了反求技术创新的方法。科研人员首先从经济有效开发苏里格气田的“两大目标”出发,确立技术攻关的目标,然后根据“安全可靠、运行稳定、成本低廉、绿色环保”的要求,反求技术创新,再进行针对性试验,对现存技术进行改进、提高、系统优化,反求技术创新取得了重大突破。
新技术、新机制促进了生产力大发展,有效推动了苏里格气田的开发。2006年,苏里格气田具备了日产300万方以上,年产10亿立方米以上的生产能力。2006年6月,中国石油听取长庆油田关于苏里格气田的汇报后认为,苏里格气田开发的时机和条件已经很成熟,长庆油田要规模开发、技术开发、效益开发苏里格气田,要信心满怀地“发展大油田、建设大气田”,并为苏里格气田确定了2007年年产40亿立方米,2010年年产100亿立方米,长远具备200亿立方米生产能力的宏伟蓝图。
2006年9月31日,苏里格气田30亿立方米产能建设骨架工程顺利投运。2006年11月22日,苏里格天然气处理厂一期工程正式投产,来自各区块的天然气源源不断汇入苏里格气田第一天然气处理厂,经多道工序的净化处理后,输送到下游用户。苏里格天然气处理厂一期工程正式投产,标志着我国国内最大的天然气田投入开发,标志着苏里格气田的开发进入了一个新的发展时期。
2008年,苏里格气田已具备40亿立方米以上年生产能力。2008年8月8日,长庆气区的天然气点燃北京奥运会会场主火炬,为成功举办奥运会、残奥会作出了历史性贡献。当年,国务院总理在鄂尔多斯盆地气田情况报告上批示:天然气勘探要加强。国务院副总理也作出批示:鄂尔多斯盆地天然气相当于10亿吨石油当量值得庆贺。
苏里格气田实现了连续10年产量超过230亿立方米,连续12年产量稳居中国气田产量第一,而且近几年产量仍成攀升状态。2019年天然气产量达到254.5亿立方米,2020年达到277亿立方米,2021年达到284亿立方米,预计今年产量将突破300亿立方米,占到中国陆上致密气的58%。
长庆气区也因苏里格气田的有效开发而成为中国陆上重要的大气区,成为中国陆上连接东西、贯通南北,发挥重要枢纽作用和调节作用的战略气区。