
重庆石油天然气交易中心
用超常规理念 推动从“遭遇战”到“伏击战”转变
杨立强 集团公司副总工程师 中油技服执行董事、党委书记
●以超常规理念引领非常规油气资源开发
●加快突破技术装备短板,将创新和发展的主动权牢牢掌握在自己手中
●树牢“一盘棋”理念,发挥一体化优势,共同保障国家能源安全
●强化数字引擎,实现页岩油气开发从“遭遇战”到“伏击战”的转变
当前,世界百年未有之大变局加速演进,能源安全成为各国高度关注的核心问题。加快提升油气资源高效供给能力,当好能源保供“顶梁柱”,是要坚定不移践行的重大政治责任。集团公司2024年度油气勘探年会提出,坚持把创新作为第一动力,加快推进页岩油气革命,持续深化地质理论创新,着力提升工程技术能力,奋进高质量发展。
我国页岩油气资源丰富,是最具潜力的战略替代资源之一,也是未来油气勘探开发的重要战场,推动页岩油气革命势在必行。但与北美页岩油气的地质条件不同,我国页岩油区域以陆相沉积为主,丰度低、优质储层厚度薄;川渝海相页岩气埋深大、构造复杂、应力复杂,地层漏溢垮风险高。地质差异决定了我国页岩油气革命不能完全复制北美经验,必须结合实际探索自主创新之路。
以超常规理念引领非常规油气资源开发。从微米渗流到纳米渗流,从微裂缝到人工裂缝,从“钻头不到,油气不冒”到“裂缝不到,油气不冒”,常规油气开发理念已不完全适用于页岩油气开发。近年来,北美页岩油气水平段长度逐年增加,2023年平均水平段长达3056米,单井EUR快速提升,单位成本大幅下降,而我国页岩油气平均水平段长度约为2000米。要实现经济效益开发,就要千方百计增加水平段长度,降低千米水平段综合开发成本;扎实开展油藏技术研究,深入探究纳米孔隙渗流机理,最大化改造“人造油气藏”;攻关以科学分簇、分段优化、极限限流、合理规模、实时调整为特点的第三代精准压裂技术体系;制修订适用于页岩油气勘探开发的新标准与技术规范,助推页岩油气规模效益开发。
加快突破技术装备短板,将创新和发展的主动权牢牢掌握在自己手中。当前,北美已大规模推广全自动化钻机,单队作业效率大幅提高,而我国大规模装备更新仍处于起步阶段,尤其是智能化水平存在代差。北美重视通过动态和静态实验相结合的方式探究纳米条件下的开发机理,而我国动态实验开展相对较少。结合实际,亟须实施装备技术、科研组织、成果转化“三大补强工程”,尤其是要配套升级深井钻完井技术体系,全力推进提质、提速、提效、提产“四提”工程,提升对高效勘探、效益开发的支持水平。另外,需要精细地质建模,建立地下“导航地图”,强化工程地质一体化跟踪,不断提升储层钻遇率。
树牢“一盘棋”理念,发挥一体化优势,共同保障国家能源安全。在页岩油气开发过程中,北美油公司和油服公司结成深度合作的战略联盟,开展从地质建模、方案设计到钻井压裂的全生命周期一体化合作,极限压减钻井和压裂作业非生产时间,保障了开发效益持续向好。对标国际油服公司,我们要坚决践行“一体两面”职责使命,充分发挥集团公司一体化优势,共同编制设计方案和生产运行计划,规范合同签订和履行,大力推广新型日费制井工程模式、地质工程一体化模式和大工厂化作业模式,推进三维地质建模、井网部署、钻完井设计优化等一体化的实施,实现单井EUR最大化、油藏EOR最大化,共同推进增储上产。同时,建立临时变更方案、基层分级授权、事故快速响应机制,提高生产决策效率。
强化数字引擎,实现页岩油气开发从“遭遇战”到“伏击战”的转变。影响页岩油气产量的因素很多,北美依托自动化装备、建模与分析软件实现了技术快速迭代、油气产量大幅提升。哈里伯顿Octiv智能化作业平台完成压裂超过50万段,减少仪表车95%触摸操作;Nabors公司采取操作机器人化,减少大量人工成本,实现降本提速提效。我们在“信息化补强”“数字化赋能”“智能化发展”方面还有很多课要补。全面推进“业务+数字化”发展,以精细数字化油藏为基础,充分发挥地质工程一体化深度融合作用,利用人工智能、大数据、先进软件等数字化手段,充分赋能钻完井作业模式和工程技术系列,实现页岩油气开发向质效双升转变,为我国页岩油气革命的成功奠定坚实基础。
坚定信心,遵道而行。实现我国页岩油气革命,必须进一步解放思想、转变观念,瞄准生存之本、发展之机、效益之源定位,集中一切力量,穷尽一切办法,汇聚一切资源,全力打好页岩油气革命攻坚战,奋力将能源饭碗牢牢端在自己手中。
跳出“热炕头” 以非常规手段破解非常规问题
李战明 长庆油田公司执行董事、党委书记
●围绕推进“资源—储量—产量”快速转化的思路,建立甜点判识标准,明确甜点分布规律,实现甜点有效改造
●持续加大新类型页岩油攻关力度,规模储量进一步落实,展现了巨大的资源潜力
●积极做好前瞻性技术研究,打好基础研究持久战和瓶颈技术攻坚战,全力打造原创技术策源地
从近年油气田勘探开发形势来看,页岩油气作为重要的接替资源,其战略意义越来越大。近年来,长庆油田新增探明储量中,页岩油占比接近70%,成为最大的增储上产领域,年产量已连续6年保持30万吨/年增幅,领跑国内非常规页岩油整装规模效益开发。然而,储层致密、油层非均质性强、规模高效动用难等一系列问题也摆在我们面前。如何用好这块宝藏,快速推动页岩油革命,是保障国家能源安全和推动企业高质量发展的“一体两面”。
长庆油田公司党委坚持党的全面领导,认真贯彻落实集团公司党组各项部署要求,瞄准制约非常规资源开发瓶颈,搭建开放共享科研合作创新平台,多学科协同、跨单位联合、一体化运行,打造没有“围墙”的创新团队,构建产学研用一体化创新生态链,推行“揭榜挂帅”与完全项目负责制,主动转变思路、迎难而上,跳出“热炕头”,挑战久攻不克的禁区,从空间、目标、技术等方面加快推进页岩油革命。
从空间上不断拓展。今年,长庆油田围绕推进“资源—储量—产量”快速转化的思路,不断加大攻关力度,以纹层型页岩油有利区扩大和储量升级为目标,通过基础研究与多专业技术攻关,地质测井结合建立甜点判识标准,地质地震结合明确甜点分布规律,地质工艺结合实现甜点有效改造。目前,长庆油田在陕北地区的页岩油新类型勘探取得巨大成果,盆地纹层型页岩油勘探又获重要进展。
2018年,长庆油田以湖盆中部庆城地区为主攻方向,持续加强长7页岩油规模勘探开发,形成了对长7源内非常规油藏宏观、立体、全方位的新认识,创建了陆相淡水湖盆源内非常规页岩油地质理论,奠定了规模勘探、效益开发的地质依据,页岩油储量得到快速落实,探明了国内最大的庆城页岩油田。
随后,长庆油田再次解放思想,在陕北持续深化“源储一体”认识,聚焦姬塬非常规页岩油新类型勘探储层甜点识别难题,通过集成应用核磁、伽马能谱测井、数字岩芯扫描等先进测录井技术,证实了长7厚层泥页段发育黏土长英质页岩、含黏土长英质粉砂岩等有效产能贡献储层,具备良好的勘探增储潜力,呈现出东北体系和西北体系齐头并进的勘探新格局。
从目标上突破认识。从“含砂”到“不含砂”,从夹层型、纹层型到泥纹型,长庆油田持续加大新类型页岩油攻关力度,围绕纹层型页岩油储量升级和泥纹型新领域拓展两大目标,规模储量进一步落实,展现了巨大的资源潜力。
陕北地区纹层型页岩油储层呈现孔喉量级低、渗流能力弱、非均质性强等特征,常规压裂改造动用程度低。长庆油田大胆创新,积极推进新工艺技术试验,重新认识源内勘探潜力,初步形成“二氧化碳泡沫+可溶球座细分切割体积压裂”的革命性改造方案,借助二氧化碳超强穿透性、储层增能、混相萃取以及泡沫挟砂性能强等优势,有效提升致密储层改造强度,突破非常规泥页岩快速“出油关”。
在泥纹型页岩油风险勘探中,长庆油田坚持地质工艺一体化运行,开展岩性组合模式与细粒物质搬运沉积方式研究,探索沉积机制,深化以储集性、含油性、可动性为核心的箱体成藏富集机理,逐步揭开了泥纹型页岩油赋存机理的面纱,为未来发展再添新路。
从技术上精细创新。在技术创新方面,长庆油田积极做好前瞻性技术研究,打好基础研究持久战和瓶颈技术攻坚战,全力打造原创技术策源地。
依托集团公司页岩油重大专项,长庆油田针对页岩油目前仍存在的生产问题及开发对象的转变,围绕提单产和提质增效双重目标,持续健全完善页岩油科技创新机制体系。紧盯控降油藏递减目标,探索实践“标准井”油藏动态分析技术、大平台“揭榜挂帅”管理模式、“闷排采”合理开发技术策略、“砂蜡垢气磨”井筒综合治理对策、低产井二次补能压裂提产技术等一系列页岩油开发管理技术。完善油井产能恢复工艺技术,深化页岩油“133”措施增产技术体系,不断深化同步回转装置、CCUS补能吞吐、二氧化碳重复压裂等新工艺新技术应用,水平井措施治理效果显著,开发管理技术水平有效提升。
同时,长庆油田积极开辟夹层型Ⅱ类页岩油提产试验场,着力探索纹层型页岩油勘探开发主体技术。加快推进新井“两个1”提产工程,建立以三维地质模型为核心的多学科相融合的地质工程一体化开发模式,形成油气开发技术利器,实现单井产量硬提升。
目前,长庆油田页岩油探明了10亿吨级的地质储量,通过未来持续攻关,将新增较大规模储量,助力页岩油效益开发再上新台阶。
坚持“一全六化” 打造国内页岩油效益开发样板
石道涵 新疆油田公司执行董事、党委书记
●中国页岩油气革命要取得胜利,必须跨越基础理论、技术攻关、规模效益三重难关
●坚持以“一全六化”系统工程方法论为抓手,从“理念变革、战略布局、解决方案”三个层面深化应用实践,持续提升页岩油效益开发水平,走出一条具有吉木萨尔特色的页岩油革命之路
页岩油气作为非常规油气资源之一,已成为支撑我国油气增储上产、保障国家能源安全最为现实的重要接替资源。新疆油田近年来新增探明石油储量和主要建产区块,以页岩油、致密油等非常规油气资源为主体,其产量占比已接近全油田的四分之一。特别是吉木萨尔页岩油,作为我国陆相页岩油的典型代表,资源量超10亿吨,但其埋深大、非均质强、含油饱和度高、单层薄、油质稠,规模效益开发难度大。加快推动页岩油气革命,实现规模效益开发,既是现有油气资源禀赋下的必然选择,也是贯彻落实能源安全新战略的重要举措,更是当好能源保供“顶梁柱”的现实需要。中国页岩油气革命要取得胜利,必须跨越基础理论、技术攻关、规模效益三重难关。
近年来,新疆油田在吉木萨尔页岩油开发实践中,坚决落实集团公司对新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区提出的“不仅要技术上可行,更要经济上可行”的要求,持续推进生产关系革命、生产力革命和管理方式革命,坚持以“一全六化”系统工程方法论为抓手,直面“理念、管理、技术、成本”等各方面的挑战,从“理念变革、战略布局、解决方案”三个层面深化应用实践,持续提升页岩油效益开发水平,打赢页岩油气革命攻坚战,走出一条具有吉木萨尔特色的页岩油革命之路。
坚持全生命周期管理,以页岩油革命为导向进行整体设计与部署。新疆油田按照“项目单设、投资单列、方案单审、成本单核、产量单计、效益单评”的要求,建立边界清晰的页岩油项目部,承担产建、生产双重任务,实施责权利统一、建管一体化的完整项目管理。以项目部为主体,综合底线成本、收益率和采收率倒逼测算,明确项目全生命周期内的节点指标并分解落实,用关键指标倒逼全流程优化,以实现合理经济指标下的采收率最大化。
一体化统筹推进管理方式革命,解决业务划分“散”的挑战。新疆油田围绕掌控资源、建设产能、贡献效益产量三条主线,探索建立油田主要领导挂帅的敏捷型高效组织管理架构和运行模式,结合“勘探开发、地质工程、地面地下、科研生产、生产经营、设计监督”六个一体化开展流程优化,促进跨系统、跨部门、跨学科、跨专业和跨层级协同,解决传统组织模式下职能分散以及10多个业务板块统筹难、效率低的问题。
专业化协同推进生产力革命,解决专业融合“松”的挑战。新疆油田进一步提高资源、技术和流程共享水平,加快技术方案和实施流程优化迭代节奏。一是在高精度三维地震采集与处理基础上,推进地质研究与生产实践不断迭代,找准钻准甜点,夯实提产基础。二是持续迭代匹配工艺技术与地质认识,通过“一井一工程、一段一参数”优化工艺组合,持续提速提效。
市场化运作推进生产关系革命,解决技术迭代“慢”的挑战。新疆油田进一步深化页岩油产能建设市场化机制改革,推进“1+N”服务模式,强化市场在资源配置中的作用,通过竞争促进步,加快技术进步与关键指标迭代升级节奏。
以社会化支持为手段,化解经营效益“差”的问题。新疆油田对社会适用性强的非核心业务,尽量依托社会服务,减少一次性投资,进一步提高资金创效能力,实现企地双赢。
以数字化管理为保障,化解劳动效率“低”的问题。高水平数字化管理能力,是加快页岩油革命的有力保障。新疆油田一方面通过远程管理平台(RDC),对油井轨迹控制、压裂参数优化等进行实时监测与在线诊断,保障产能建设优质高效。另一方面利用油气生产物联网,实现单井实时数据采集、智能报警、故障巡检、远程调控的一体化智能管理,可大幅控减用工人数,提高全员劳动效率,实现“百人百万吨”。
以绿色化发展为指引,化解单位能耗“高”的问题。页岩油开发依托的是长水平井大规模水力压裂技术,但用水量大、能耗高。新疆油田践行“绿水青山就是金山银山”的理念,推动生产装备电气化、道路土地集约化、场站建设生态化、全产业链低碳化,倾力打造环境友好型、资源节约型企业。
提升高效科技供给能力 持续打造工程技术利剑
刘岩生 工程技术研究院党委书记兼休斯敦技术研究中心主任
●成立高端钻头研发中心和完井与储层改造研究中心,致力于页岩油气钻完井关键核心技术突破,着力打造“技术利剑”和“国之重器”
●依托页岩油气创新联合体试验区,形成“一趟钻”技术,支撑川渝深层页岩气钻井周期纪录被不断刷新
页岩油气资源,是现实且极具潜力的重要能源组成部分,在我国非常规油气领域占据主体地位。加大页岩油气勘探开发力度是集团公司党组贯彻落实习近平总书记关于“大力提升国内油气勘探开发力度”等重要指示批示精神的重要举措之一。通过持续攻关,我国中深层页岩气、中高熟页岩油开发技术体系初步形成,支撑了页岩油气探明储量、产量规模持续增长。但要实现我国页岩油气革命,仍有相当长的路要走,亟须攻关形成适合我国页岩油气特点的工程技术体系。
工程技术创新是实现页岩油气革命的关键。北美页岩油气革命的成功,主要得益于水平井和水力压裂技术的突破。我国页岩储层地质条件复杂。页岩气开发主体储层为深层海相页岩,虽然资源丰度较高,但由于天然裂缝发育和高温高压等复杂地质条件,钻井井漏、套变、压窜等工程风险频发,旋转导向、井下动力钻具抗高温可靠性差,工程施工周期长,这些都严重影响了深层页岩气的效益开发。页岩油则主要集中在陆相中高成熟储层,其开发技术体系尚未完全成熟,储层非均质,钻井周期偏长、甜点钻遇率低,压裂工艺与储层的适配性有待进一步提高,压裂效率低、单井产量及EUR偏低,与储层匹配的压裂工艺技术、压裂监测技术等仍需加强。
工程技术研究院始终把推动油气工程技术创新引领放到“国之大者”“企之要情”中统筹谋划部署,在现有专业研究布局基础上,成立高端钻头研发中心和完井与储层改造研究中心,致力于页岩油气钻完井关键核心技术突破,着力打造“技术利剑”和“国之重器”。目前,在钻井技术方面,研发了指向式旋转导向,升级了CGDS近钻头地质导向,形成了基于工程地质一体化的高效破岩的钻头和工具、微纳米封堵钻井液体系、工程地质双甜点井眼轨迹控制和提速工具等特色技术,克服恶性井漏,结合降密度欠平衡钻井等,同油田和钻探企业高效协同,多次刷新川渝页岩气钻井指标纪录。在完井压裂方面,开发出智能完井作业AnyCem软件,自主研发了高性能压裂液、高效暂堵剂、膨胀管井筒重构、高频压力监测、井下电视、光纤解释等技术,有效解决了极端工况下储层改造、套变压窜防控等技术难题。在突破关键核心技术的同时,强化智能化与数字化应用,构建全生命周期的智能化开发系统,结合大数据与人工智能技术,实现地质与工程一体化的协同优化决策,为页岩油气开发提供高效科技供给。
效益效率是实现页岩油气革命的重要标志。近年来,北美页岩油气钻完井技术不断迭代升级,钻井能力和钻井效率同步提升,整体朝着速度更快、效率更高、成本更低的方向快速发展。例如,二叠纪盆地“一趟钻”比例由2019年的25%提高到2023年的40%,单台钻机年平均钻井数由10.3口增加到12.6口;双井及多井同步压裂作业模式推动压裂持续提效,二叠纪盆地单日压裂段数由2019年的7至10段增加至2023年的14至18段。这些有针对性的技术和方法,促进了新一轮以大幅度提高钻完井效率、降低建井成本、提高单井产量为标志的第二次页岩油气革命,实现了非常规油气的常规化。对标国际先进水平,我国页岩油气开发仍面临诸多挑战,尤其是钻完井作业效率有待提升。
工程技术研究院在大庆、长庆、西南和新疆等油气田设立了项目部,依托页岩油气创新联合体试验区,系统集成高效钻头、长寿命螺杆、高效能钻井液、地质导向,结合控压钻井和强化钻井参数等,形成“一趟钻”技术,支撑川渝深层页岩气钻井周期纪录被不断刷新。自主研发的压裂干粉混配成套装置,在煤岩气井应用,相比传统压裂液,材料易运输,支持返排液配液,显著减少油田压裂用水、降低了压裂液成本,为储层改造降本增效增添了新手段。加快将试验区取得的“一趟钻”技术和经验向其他区块复制推广,大幅度提高钻完井作业效率,全面推动页岩油气经济高效开发,为我国页岩油气革命取得更大成果提供坚实的技术支撑。
加强国际技术交流互鉴助力页岩油气革命。他山之石可以攻玉。加强国际技术交流与合作,通过技术引进、合作研发、人才引进等方式,学习借鉴国外先进的页岩油气技术与经验,助力加快我国页岩油气革命。工程技术研究院休斯敦中心充分发挥地处北美页岩油气革命前沿优势,积极搭建国际技术交流与合作平台,组织多种形式的参观考察,使得集团公司相关企业进一步开阔视野,融入全球创新网络,结合我国地质条件进行系统性分析和转化,有效促进了我国页岩油气开发。