我国新添千亿立方米级大气田（图）

  西南油气：打破桎梏“磨刀石”变“金饭碗”
  历经33年求索，川西合兴场难动用致密气储量直接实现“高效动用”
  [中国石化新闻网2024-04-01]
  今年初，我国西南地区新添千亿立方米级大气田——位于四川盆地的合兴场气田1330.12亿立方米探明地质储量通过自然资源部专家组审定。
  西南油气上下为之振奋，这可是他们苦苦求索了30余年的难动用储量，如今一举迈过“有效动用”的门槛，直接实现“高效建产”，获集团公司2023年度规模储量商业发现特等奖和高效新区产能建设项目特等奖。
  “信心比黄金更重要！”提起打开难动用储量效益开发之门的“金钥匙”，西南油气开发管理部高级专家叶泰然说，“坚定信心，求新求变。”
  三十三载恍如梦
  四川盆地致密砂岩气资源量9.53万亿立方米，商业开发主要集中在侏罗系沙溪庙组、蓬莱镇组，而分布广、厚度大的三叠系须家河组资源量高达6.79万亿立方米，却一直未能实现规模商业建产。
  “照理说，一个千亿立方米探明储量大气田，应该建成30亿立方米/年产能。”叶泰然说。此前在四川盆地须家河组已发现广安、安岳、合川、新场等多个探明储量超千亿立方米的大气田，累计探明储量0.94万亿立方米，但2022年总产量仅15.7亿立方米，长期以来表现为“有储量无产量、有气无田”。
  为什么会出现这样的情况？这要从四川盆地独特的地质状况说起。由地壳运动和构造演化形成的四川盆地是我国四大盆地之一，从高空俯瞰，整体呈椭圆形，看上去像一个陨石坑。
  当地壳板块发生碰撞时，彼此都会受到水平方向的挤压力作用，大量岩石发生变形，地球表面产生“褶皱”，其中高高隆起的区域形成山脉。在造山运动中，地壳不同区域的抗挤压能力不同，有些区域更容易隆起，有些区域却几乎不受影响，这种几乎不受影响的区域被称为“克拉通”。四川盆地所在的区域就是一个“克拉通”，周围区域不断隆起，久而久之，就形成了一个盆地。四川盆地地质年代久远，有几亿年历史，虽然表面看起来颇为“平整”，但在盆缘区域，地下岩层被这些多方向、多期次的强力挤压得密密实实。
  “这里属超深层特低孔致密砂岩气藏，尚无规模效益开发先例，这条难路我们一走就是30多年，从没想过放弃。”叶泰然说，“相比国内外类似气藏，位于四川盆地西缘的合兴场气田，埋藏深度在4500~5500米，平均孔隙度只有3.7%，平均渗透率0.07毫达西，砂体累计厚300~400米，气水关系极为复杂。在油气行业，大家普遍认为致密砂岩孔隙度小于5%就是气藏效益开发的‘死亡线’，而且合兴场气田的渗透率甚至是全球同类气藏最低的，实现效益开发挑战空前。”
  1988年，西南油气部署的川合100井在须家河组二段测试获得日产天然气20多万立方米，落实了川西坳陷中段由孝泉、新场、合兴场、高庙子、丰谷等多个局部构造共同形成的一个大型隆起带——新场构造带，具有较大的勘探潜力。以该井为引领，为评价3个局部构造部署了6口评价井，先期3口井获工业气流，后续3口井失利，川西须二气藏勘探摁下“暂停键”。
  2000年，西南油气重整旗鼓，在新场构造部署的新851井测试获天然气无阻流量超150万立方米/日，日产天然气38万立方米。为整体评价新场构造，西南油气先后部署了28口井，并于2009年探明了川西坳陷第一个整装千亿立方米致密砂岩大气田——新场气田。
  2010~2013年，西南油气复制“新场”模式，在合兴场部署了7口井，却始终无法突破效益关。
  高产井旁打出多口低效井，目标到底在哪？实施44口井，有效井占比仅23%，效益建产目标不清、工程“甜点”预测技术缺乏、差异化开发技术对策缺乏、针对性压裂改造技术缺乏……在巨大的质疑声中，川西须二气藏勘探开发再次叫停。
  但科研人员的基础研究和系统攻关没有止步。他们围绕储量有效动用的诸多挑战，下决心逐个解开“枷锁”。
  柳暗花明又一村
  “搞不清成藏富集规律，难以精准预测，导致效益建产目标不明确。”叶泰然说，“选好区、描好藏是攻关重点。”
  当科研攻关遇到瓶颈时，往往暗示着应该换一条路径翻越高峰。
  西南油气科研团队走遍了龙门山前及周围所有的须家河组露头剖面，用手触摸致密砂岩的纹理构造，用心体会独特的沉积特征；梳理分析新场构造带全部取芯井岩芯资料，用手中的放大镜精细观察着一块块“磨刀石”，从岩性组分、沉积构造、裂缝发育等方面开展精细到厘米级的描述，穿点成线及面，细细探究“磨刀石”的前生今世。
  2021年，他们迎来了转机。西南油气执行董事郭彤楼带领科研团队分析比对大量实验资料，发现油气的高速运移通道也能够储集规模巨大的天然气，于是将常规气与页岩气成藏理论、技术有机融合，创新提出了输导体成藏理论。
  何为输导体？简单来讲，就是连接烃源岩和圈闭的桥梁。在强烈的地壳运动作用下，刚性地层破裂形成断层，柔性地层形变产生褶皱，断层和褶皱旁会出现无数裂缝——这些输导要素在三维空间组合形成输导体，成为油气运移的通道。
  在油气生成的过程中，常会出现异常高压，类似“水满自溢”。这种天然驱动力，将油气驱赶到断层、微小裂缝中，就像在水杯里插入一根根吸管，油气经由“吸管”逐步向储集层推进。随着运移距离增加，驱动力逐渐降低，油气受自封闭作用在“吸管”内滞留。因此，由“断层、不同尺度裂缝、高渗基质储集层”三位一体构成的天然气储集体，既是油气运移的通道，也是天然气储集的主要场所。
  科研团队认为，在燕山运动（侏罗纪到白垩纪时期中国广泛发生的地壳运动）早中期、新场构造带岩石致密化前，中低熟油气就进入了当时的构造高部位常规储集层；历经亿万年沧海桑田，岩石逐渐致密后，晚期高熟天然气又沿断层、不同尺度裂缝及高渗基质储集层运移，并滞留其中。因此时空叠合下，在古今构造高部位、输导体中上部，也就是新场构造带东部——合兴场地区，天然气富集程度最高。
  他们发现，虽然规模缝网体系中赋存大量天然气，但像香肠一样肥瘦不均，裂缝体展布具有强非均质性，不同级别的断裂对油气富集控制作用不同：东西向断裂形成于燕山运动期，其伴生的多数裂缝已被次生矿物充填，有效性较差；喜马拉雅运动（中国境内新生代的造山运动）期形成的南北向断裂，因形成时间较晚，有效性较好，是天然气优势运移通道。他们建立分类评价标准，以渗透率、孔隙度为基础，以裂缝大小及类型、有效裂缝密度等为关键，将储层分为四类，明确Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类“甜点”为攻关建产目标。
  解决了储层致密与成藏关系问题，落实了油气富集区，科研团队继续深化地质-地球物理-工程多学科一体化攻关，开展企校合作，采用先进的处理解释技术，使地球物理老资料清晰成像，同时多维度呈现断层、褶皱、裂缝储集体的空间变化，分级评价、精细刻画，创新形成了多属性融合的断褶裂缝体精细刻画技术、分频重构反演优质储层预测技术，新井断褶裂缝体钻遇成功率高达100%，储层厚度识别能力由20米精确至10米，储层物性预测吻合率由75%提升至93%。
  吹尽狂沙始到金
  在地质-地球物理-工程一体化攻关取得成功后，西南油气勘探甩开探索、开发滚动建产，一体化部署实施钻井15口。但在评价部署新盛201井时，科研人员犯了难——到底该沿着断层面打，还是钻穿断层面？
  “针对不同类型‘甜点’，需要匹配差异化开发技术对策，不能盲人摸象、以偏概全。”叶泰然说。此前，川西须家河组气藏开发部署都循着“大断层要躲、小断层要靠，防止断层成为地层水推进的高速通道”的思路进行，效益井占比一度只有25%。
  随着富集高产规律、气水关系、裂缝发育等新认识逐渐深化，他们建立建模数模一体化模型，通过技术经济一体化确定不同“甜点”类型井型、井距、水平段长度及合理配产制度，形成了“大断层要靠、小断层要穿，充分动用断褶缝体储量”的差异化开发部署思路，采用直井、定向井多层兼顾，优选地质工程“双甜点”，创新形成深层高应力致密砂岩气藏钻完井关键技术，钻井成功率达100%。
  新盛201井最终采取“近断层面”模式钻井，轨迹半径控制在断层上盘200米以内，轨迹方向靠近断层走向，在揭开须二砂顶时钻遇裂缝型气层，“甜点区”精准中靶，测试无阻流量高达288万立方米/日，创川西陆相井产量新高。该井于2022年7月投产，已累计生产天然气超2亿立方米，一年多的累计产量已超过前期实施井新盛1井10年的产量。
  “高产来之不易！”西南油气工程技术研究院须家河压裂技术团队负责人王兴文介绍，“川西须家河组气藏埋藏深、储层致密，天然气就像被锁在一个个又密又硬的细小岩石孔隙中，几十年来都是‘铁板一块’——难压开、难加砂、难高产、难稳产。”采用常规压裂技术不仅造缝难度大，而且造出的缝往往又窄又小，无法满足效益开发需要，破解压裂难题至关重要。
  “思路转变是破解难题的必由之路。只能想办法增加造缝数量，形成一张地下‘交通网’，最大限度连通周围的天然气。”王兴文带着团队顺着这个思路持续创新完善压裂造缝工艺技术，采用物理实验和数字模拟相结合的方式，创新提出了大排量施工压开储层、高强度加砂支撑人工裂缝的压裂工艺，大幅提高造缝能力。同时，他们深化地质工程“双甜点”优选方法，识别原生断层、裂缝最密集的区域，通过人工造缝，使这些宽窄不一的通道在地下融会贯通。
  早期采用的胍胶压裂液黏度太大，极易堵塞通道。科研团队攻关形成一体化造缝携砂压裂液体系——可根据不同裂缝规模匹配液体配方，在施工现场实时调整黏度。建“通衢大道”时把压裂液调黏稠，建“羊肠小道”时稀释降低黏度，避免堵塞的同时实现了裂缝沟通数量大幅提高。
  科研人员不断求新求变，系统推进合兴场气田快速上产，单井平均无阻流量是前期的3倍，4口井无阻流量超百万立方米，累计建设产能超10亿立方米/年，连续两年实现产量翻番，2023年天然气产量突破10亿立方米，实现整体效益最大化，储量由“难动用”一举越过“有效动用”，直接实现“高效动用”。
  如果把在Ⅰ类断褶裂缝区储层“指哪打哪”比作吃肉，那么接下来储量规模更大、品位更低、裂缝相对欠发育的Ⅱ、Ⅲ类区就是啃硬骨头。西南油气提出“评价动用Ⅱ类、攻关突破Ⅲ类”的思路，深入研究高渗基质“甜点区”，甩开部署丰谷110井、丰谷111井，均测获超5万立方米/日气流，证实了合兴场气田须二段裂缝欠发育区同样具有良好的勘探潜力，明确了储层具有“横向连片分布、纵向多套叠置、整体大面积含气”的特点。目前，针对东西向大断裂、低序级断裂区及微裂缝发育的基质储层区，西南油气实施的5口评价井均获高产，落实了新的规模建产阵地。
  “要知好不知满，深刻认识目标的复杂性和艰巨性，积极稳妥推进须二气藏整体动用。”3月11日，在西南油气勘探开发技术交流会上，郭彤楼叮嘱科研人员，既要坚定信心，看到须家河组气藏难动用储量效益开发的广阔前景，又要求新求变、不懈攻关，将一块块“磨刀石”变成“金饭碗”，铸成效益开发的“聚宝盆”。