塵封2.5億年,13年艱難“解鎖”
3000多米地下,年產百萬噸頁岩油怎麼壓出來(經濟新方位·重大工程一線)
《人民日報》(2024年11月27日第02版)
11月26日,新疆吉木薩爾國家級陸相頁岩油示范區傳來消息,頁岩油年產量首次突破100萬噸。
頁岩油的開採,有多難?
“常規石油可以自由流動,鑽井到了油層,石油順著管道就流出來了。頁岩油可不是。要在3000多米以下的地層,精准鑽進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區(吉木薩爾頁岩油項目經理部)副經理李文波介紹。
准噶爾盆地東南緣的這片戈壁灘上,技術人員花了10多年時間,將地層識別、鑽井、壓裂、投產等一系列頁岩油開發技術一一突破,形成特色技術體系,終於實現了對這片10億噸級大油田的規模化、效益化開發。
2011年,在新疆昌吉回族自治州吉木薩爾縣,新疆油田公司發現了深埋地底、來自約2.5億年前的頁岩油藏,初步探明有超10億噸儲量。
“我們當時沒有相關技術,也沒有經驗。”吳承美是吉木薩爾頁岩油項目經理部工程師,他回憶,當時邀請了一家外國公司來承接打井的任務。“第一口頁岩油井成功出油,証明吉木薩爾頁岩油完全可以開採,儲量真實存在。”吳承美說,“但是國外公司鑽井要價很高,也不同意轉讓頁岩油井鑽探的技術,這讓我們下定了自主研發、科技創新的決心。”
隨后,新疆油田公司又開辟了10口先導試驗井。令人沮喪的是,這10口井雖然出油了,但產能遠遠達不到設想。“連建設成本都收不回來,大家心裡非常難受。”吳承美說。
技術團隊立刻對這10口井產量不高的原因進行分析。首先要對吉木薩爾頁岩油藏有充分的認識,畢竟3000多米的地下,看不見、摸不著,到底哪裡有油?什麼樣的油頁岩可以壓榨出來頁岩油?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准軌跡控制,密切割壓裂獲得高產,開發團隊重拾信心。但隨后試驗開發的49口井,卻隻有半數產能達標,技術團隊再次陷入了困境。
“頁岩油在地下並非均勻分布,而是在特定的某一地層大量存在,這一個1.5米厚的地層,我們稱之為‘甜點層’。而同樣是富含油藏的油頁岩,必須滿足一定條件,它裡邊的油才是可動的,是我們採得出來的。”吳承美說。
在吉木薩爾,具備頁岩油開採條件的地層有上下兩層,被形象地稱為“上甜點”和“下甜點”。“‘下甜點’分布更穩定、范圍也更廣。我們主力建產層位轉向‘下甜點’,落實了300萬噸產能有利建產區。”吳承美說。
同時,開採頁岩油的技術也一次次迭代。
識別更加精准。示范區開創黃金靶體跟蹤方法,將“黃金靶體”鑽遇率由43%提升到87%。“我們提升了鑽頭在‘甜點層’鑽探的比例,產量肯定就會更高。”吳承美解釋。
隨之而來的問題是要“壓得開”。鑽井的壓裂技術,要用高壓的砂石流在地底撐起一條1800多米的通道,把頁岩油壓榨出來。“壓裂是個細致活兒,可不是壓強越大,產量就越高。”吳承美說,示范區技術團隊開發了混積型頁岩油配套密切割、大砂量、高排量集成壓裂技術。油井首年平均日產油由14.6噸提升到26.7噸,一口井的可採儲量從2.5萬噸提升到3.5萬噸。
同時,示范區引入市場競爭機制——“項目制”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,也就意味著頁岩油可以進行規模化、效益化開發了。
“我們已經攻克10多項關鍵技術,先后獲得省部級科學技術獎4項、授權發明專利5項、軟件著作權1項,出版專著3部。”吉慶油田作業區頁岩油運行維護中心黨支部書記湯濤這樣總結,“我們的油田省水、省地、省碳、省工。”
正在進行壓裂的平台井一側,可見籃球場大小的一個水池子。示范區創新性地對壓裂反排液進行集中淨化處理,實現水循環利用。僅今年,示范區已節約用水超過116萬立方米。
“以前一個油井就需要一塊土地。現在,我們建設一個大平台,可以部署幾十口油井。在地下做文章,通過水平井的方式,每個油井在不同區域採油。目前共計減少佔地1500余畝。”湯濤說。
同時,示范區實現全電採油。通過碳捕集、利用與封存技術,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,集智能監測、故障診斷與高效處理於一體的“單井智能診斷系統”,可實現現場無人巡井和故障報警檢修。
“經過持續攻關和技術迭代,我們在基礎理論、開發技術、工程技術、管理模式、綠色環保等5個方面均取得了突破。”李文波說。
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