勘探与钻采工程
大牛地：边际气田创出“牛”效益
2008/5/29
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来源：中国石油石化工程信息网
[中国石化报2008年5月27日] 鄂尔多斯盆地跨陕、甘、宁、蒙、晋5省区，面积25万平方千米，是我国第二大沉积盆地。这里，不仅有“风吹草低见牛羊”的天然大牧场，还有丰富的石油和天然气资源。
华北分公司在近50年的勘探历程中，相继在盆地北部展开三轮以天然气为目标的勘探工作，其中塔巴庙探区已在5个层位分别获得工业气流。但是，低压低渗的致密砂岩储层丰度低、单井产量低，是油气开发中众所周知的世界性难题。
随着油气勘探开发工艺技术的进步，以人工压裂为主要手段的储层改造打开了宝藏之门。然而，实践却是一个十分复杂的过程，首先要对几千米的地下储层十分清楚，涉及砂岩展布的规律、储层的压力和物性等一系列复杂问题，然后才能有的放矢确定压裂方案。
2001年，华北分公司在塔巴庙探区大牛地圈闭提交探明储量164.26亿立方米、控制储量170.32亿立方米。在被列入中国石化五大天然气基地之一的基础上，华北分公司进一步加大攻关力度，组织专家进行多次论证，展开了全方位的技术大协作和多学科的联合攻关。
从2001年下半年开始，压裂改造技术试验项目通过现场试验与评价，在压裂液配方筛选评价和优化基础上，形成一套适合塔巴庙地区储层地质特点的压裂优化设计和施工工艺技术体系，追求裂缝参数的整体优化，使压裂设计及工艺技术更趋合理。低压致密砂岩气藏压裂技术研究，充分分析查明储层伤害机理及影响因素，针对压裂过程中的二次保护，在开展室内实验、模拟计算的基础上，形成配套的压裂改造工艺设计方案。
2002年，以压裂改造技术为主的储层全程保护措施运用于勘探开发实践后，单井单层产量均有成倍的增长。特别是部署在内蒙古自治区呼吉尔特乡大牛地西南1.7千米处的大16井，9月12日在盒3层压裂后放喷排液、试气求产，试获日产天然气逾16万立方米，紧接着大15井日产达到20万立方米，最高达到40万立方米。长期以来制约规模开发的“瓶颈”被打破，为大牛地气田大规模的经济开发利用奠定了基础。
优快钻井：优质与高效的完美体现
大牛地气田以10个月的时间快速建成10亿立方米产能，单井产量优于开发方案的预期，按时实现向北京供气，都与优快钻井的贡献密不可分。
优快钻井，顾名思义就是钻井作业的质量要好，速度要快。除了装备必须具备相应的性能，最重要的技术因素就是钻井液、钻具和钻头与地层的匹配合理。要解决这些问题，不仅需要对地层的充分认识和不断的经验积累，而且更需要大胆的创新实践和探索。
大牛地气田之所以能够使优快钻井技术快速成熟并推广应用，有三大外因的推动不可低估。首先，是储层保护的需要。如果钻井作业的周期长，钻井液在地层的存留时间也就长，就会对地层产生相对的污染和堵塞；相反，如果钻井周期短，这种污染和堵塞的程度就会减少。其二，是产能建设的需要。2005年刚刚开始，中国石化按照国家发改委和北京市政府的要求，为了尽快缓解北京供气紧张局面，决定快速启动大牛地气田10亿立方米产能建设。按照产能建设的方案和实际钻井能力，需要40台钻机，而到2月底才仅有17台。优快钻井成为实现产能建设的关键利器。其三，是低成本战略的需要。由于大牛地气田属于有效开发的边际气田，钻井价格几乎在盈亏的临界点上，优快钻井成为钻井施工队伍获得效益的最佳途径。
华北分公司着力把市场作为一个展示、交流、融合、提高的平台，甲乙方之间、工程队伍之间共同研究解决技术难题，使优快钻井技术水平得到快速提升。
针对低压致密砂岩气藏的特点，华北分公司组织开展钻井完井保护技术研究，从钻井、完井全过程储层保护的角度考虑，深刻认识工程地质、敏感性评价和钻井完井损害机理，形成有针对性的、适于低压致密气层保护的钻井完井液体系和完井配套工艺技术。PDC（聚晶金刚石复合片）钻头得到广泛应用，充分发挥其切削破岩的特点和功能，大大提高了机械钻速。而由于鄂尔多斯大牛地气田存在地层老、研磨性高、可钻性差、含大段砾岩的复杂特性，在工区全面推广使用PDC钻头受到严重制约。华北石油局五普试验率先成功，并在10亿立方米产能建设中毫无保留地公布于众，使钻头选型、合理参数、井下应用等技术很快成为群体总结的结晶，有效地促进了机械钻速大幅度提高。针对钻具失效难题，华北分公司组织钻井专家和现场技术人员，优选钻井液体系，优化钻井液性能和钻井参数，完善配套固控装备，实施平衡、近平衡钻井等一系列的技术攻关，使钻具先期失效事故逐步下降。
优快钻井的成功，大大加快了开发进程。在原计划的40台钻机到2005年6月中旬仅到位31台的情况下，至10月底已完成钻井217口，10亿立方米产能建设目标提前实现。
储层识别：从理论到实践的挑战
随着勘探开发技术工艺的进步，对储层识别的精度要求也越来越高，不仅要了解油气储藏的条件和特点，还要明确储层的丰度、厚度和展布规律，合理预测出单井产量。因此，储层识别技术成为有的放矢的关键。
从2002年到2006年间，华北分公司设立“鄂尔多斯盆地北部天然气成藏规律及目标评价”、“鄂尔多斯盆地北部天然气成藏机理研究”等多个重大科研攻关项目，在国内众多知名专业科研院所、石油高校的配合下，组织石油地质、地球物理、油藏工程、钻井工程等多个学科的科技人员，就若干理论与技术问题展开攻关。这些项目研究成果具有较强的理论性、实用性，整体达到国际先进水平。其中，鄂尔多斯盆地天然气成藏模式和三维地震储层预测技术达到国际领先水平，不仅为大牛地气田进一步增储上产提供技术保证，而且对指导我国同类气田的勘探和开发具有重大意义。该项目研究成果不仅成功应用于鄂尔多斯盆地大牛地气田，所形成的思路、技术、方法、工艺和开发对策，在盆地北部杭锦旗、定北探区广泛应用，取得显著成效，对我国致密碎屑岩领域天然气资源的勘探开发具有推广应用价值。大牛地气田在短短3年的时间产能超过20亿立方米，累计拥有天然气探明储量3293.04亿立方米，累计三级储量7035亿立方米，其中就得益于理论的突破和适用技术的强力支撑。比如对砂体预测识别精度已经由开发初期的20米提高到10米，有效储层的定量预测成功率达到95%以上，推动了低品位储量的动用。
特殊工艺：突破常规开发的技术“瓶颈”
2007年，大牛地气田天然气产量占中国石化的18%。而在3293.04亿立方米的累计探明储量中，已动用储量仅有1018亿立方米，还有2/3的低品位储量没有动用。
所谓低品位储量，是一个相对的概念。从外部因素看，天然气的价格上升，低品位储量就会转化为可采储量。随着中国石化打造上游“长板”的力度加大和工艺技术的快速进步，尚未动用储量的“解放”已经展示出良好的前景。特别是通过近年来特殊工艺井的探索和实施，动用低品位储量已具有明确技术思路。
华北分公司早在10亿立方米产能建设成功后，就重点开展水平井的技术攻关。在总结经验教训的基础上，2007年选择有利层位，部署水平分支井DF2井和水平井DP3井，相继获得成功。2008年，继续加大水平井科技攻关和试验力度。目前，首轮水平井正在钻进中，一旦获得新的突破，将为进一步扩大产能奠定良好的基础。
