塵封2.5億年，13年艱難“解鎖”

3000多米地下，年產(chǎn)百萬噸頁巖油怎么壓出來(經(jīng)濟(jì)新方位·重大工程一線)

11月26日，新疆吉木薩爾國家級陸相頁巖油示范區(qū)傳來消息，頁巖油年產(chǎn)量首次突破100萬噸。

頁巖油的開采，有多難？

“常規(guī)石油可以自由流動(dòng)，鉆井到了油層，石油順著管道就流出來了。頁巖油可不是。要在3000多米以下的地層，精準(zhǔn)鉆進(jìn)1.5米左右厚的油層，再用高壓壓裂，才能從石頭縫中壓出油來。”中國石油新疆油田公司吉慶油田作業(yè)區(qū)(吉木薩爾頁巖油項(xiàng)目經(jīng)理部)副經(jīng)理李文波介紹。

準(zhǔn)噶爾盆地東南緣的這片戈壁灘上，技術(shù)人員花了10多年時(shí)間，將地層識(shí)別、鉆井、壓裂、投產(chǎn)等一系列頁巖油開發(fā)技術(shù)一一突破，形成特色技術(shù)體系，終于實(shí)現(xiàn)了對這片10億噸級大油田的規(guī)模化、效益化開發(fā)。

2011年，在新疆昌吉回族自治州吉木薩爾縣，新疆油田公司發(fā)現(xiàn)了深埋地底、來自約2.5億年前的頁巖油藏，初步探明有超10億噸儲(chǔ)量。

“我們當(dāng)時(shí)沒有相關(guān)技術(shù)，也沒有經(jīng)驗(yàn)。”吳承美是吉木薩爾頁巖油項(xiàng)目經(jīng)理部工程師，他回憶，當(dāng)時(shí)邀請了一家外國公司來承接打井的任務(wù)。“第一口頁巖油井成功出油，證明吉木薩爾頁巖油完全可以開采，儲(chǔ)量真實(shí)存在。”吳承美說，“但是國外公司鉆井要價(jià)很高，也不同意轉(zhuǎn)讓頁巖油井鉆探的技術(shù)，這讓我們下定了自主研發(fā)、科技創(chuàng)新的決心。”

隨后，新疆油田公司又開辟了10口先導(dǎo)試驗(yàn)井。令人沮喪的是，這10口井雖然出油了，但產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)想。“連建設(shè)成本都收不回來，大家心里非常難受。”吳承美說。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)立刻對這10口井產(chǎn)量不高的原因進(jìn)行分析。首先要對吉木薩爾頁巖油藏有充分的認(rèn)識(shí)，畢竟3000多米的地下，看不見、摸不著，到底哪里有油？什么樣的油頁巖可以壓榨出來頁巖油？要壓出油，到底需要多大的壓力？

從零開始摸索。2017年，新打的兩口水平井通過精準(zhǔn)軌跡控制，密切割壓裂獲得高產(chǎn)，開發(fā)團(tuán)隊(duì)重拾信心。但隨后試驗(yàn)開發(fā)的49口井，卻只有半數(shù)產(chǎn)能達(dá)標(biāo)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)再次陷入了困境。

“頁巖油在地下并非均勻分布，而是在特定的某一地層大量存在，這一個(gè)1.5米厚的地層，我們稱之為‘甜點(diǎn)層’。而同樣是富含油藏的油頁巖，必須滿足一定條件，它里邊的油才是可動(dòng)的，是我們采得出來的。”吳承美說。

在吉木薩爾，具備頁巖油開采條件的地層有上下兩層，被形象地稱為“上甜點(diǎn)”和“下甜點(diǎn)”。“‘下甜點(diǎn)’分布更穩(wěn)定、范圍也更廣。我們主力建產(chǎn)層位轉(zhuǎn)向‘下甜點(diǎn)’，落實(shí)了300萬噸產(chǎn)能有利建產(chǎn)區(qū)。”吳承美說。

同時(shí)，開采頁巖油的技術(shù)也一次次迭代。

識(shí)別更加精準(zhǔn)。示范區(qū)開創(chuàng)黃金靶體跟蹤方法，將“黃金靶體”鉆遇率由43%提升到87%。“我們提升了鉆頭在‘甜點(diǎn)層’鉆探的比例，產(chǎn)量肯定就會(huì)更高。”吳承美解釋。

隨之而來的問題是要“壓得開”。鉆井的壓裂技術(shù)，要用高壓的砂石流在地底撐起一條1800多米的通道，把頁巖油壓榨出來。“壓裂是個(gè)細(xì)致活兒，可不是壓強(qiáng)越大，產(chǎn)量就越高。”吳承美說，示范區(qū)技術(shù)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了混積型頁巖油配套密切割、大砂量、高排量集成壓裂技術(shù)。油井首年平均日產(chǎn)油由14.6噸提升到26.7噸，一口井的可采儲(chǔ)量從2.5萬噸提升到3.5萬噸。

同時(shí)，示范區(qū)引入市場競爭機(jī)制——“項(xiàng)目制”管理，單井投資從7000萬元降到了4200萬元。李文波介紹，目前一噸油的成本從72.7美元降低到了44美元，可以掙錢了，也就意味著頁巖油可以進(jìn)行規(guī)模化、效益化開發(fā)了。

“我們已經(jīng)攻克10多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，先后獲得省部級科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)4項(xiàng)、授權(quán)發(fā)明專利5項(xiàng)、軟件著作權(quán)1項(xiàng)，出版專著3部。”吉慶油田作業(yè)區(qū)頁巖油運(yùn)行維護(hù)中心黨支部書記湯濤這樣總結(jié)，“我們的油田省水、省地、省碳、省工。”

正在進(jìn)行壓裂的平臺(tái)井一側(cè)，可見籃球場大小的一個(gè)水池子。示范區(qū)創(chuàng)新性地對壓裂反排液進(jìn)行集中凈化處理，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用。僅今年，示范區(qū)已節(jié)約用水超過116萬立方米。

“以前一個(gè)油井就需要一塊土地。現(xiàn)在，我們建設(shè)一個(gè)大平臺(tái)，可以部署幾十口油井。在地下做文章，通過水平井的方式，每個(gè)油井在不同區(qū)域采油。目前共計(jì)減少占地1500余畝。”湯濤說。

同時(shí)，示范區(qū)實(shí)現(xiàn)全電采油。通過碳捕集、利用與封存技術(shù)，年均埋碳超6萬噸。

“今天的石油工人，不用天天巡井了。”湯濤說，集智能監(jiān)測、故障診斷與高效處理于一體的“單井智能診斷系統(tǒng)”，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場無人巡井和故障報(bào)警檢修。

“經(jīng)過持續(xù)攻關(guān)和技術(shù)迭代，我們在基礎(chǔ)理論、開發(fā)技術(shù)、工程技術(shù)、管理模式、綠色環(huán)保等5個(gè)方面均取得了突破。”李文波說。

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