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科技攻坚明方向 使命担当创辉煌 ——自然资源部中国地质调查局沈阳地调中心打赢松辽盆地北部页岩油攻坚战纪实

发布时间:2020-04-24 13:56:00

横跨东北三省,与大小兴安岭为邻,既是大庆油田的诞生地,又是大陆深部科学钻探工程松科二井的施工地,松辽盆地这片富饶而神奇的土地给予中国地调人无上的荣耀,而中国地调人也为这片土地倾注了无限的深情,使这片土地熠熠生辉。

作为奋战在松辽盆地上的地调队伍之一,自然资源部中国地质调查局沈阳地质调查中心(以下简称“沈阳地调中心”),认真贯彻落实习近平总书记大力提升国内油气勘探开发力度的指示精神,全力按照中国地质调查局党组服务百年大庆油田建设“沉着冷静、精心实施,点上突破、面上拓展”的要求,会同中国石油大庆油田公司(以下简称“大庆油田”)联合组织了松辽盆地北部页岩油科技攻坚战,用实际行动践行广大石油、地质工作者联手攻坚克难的神圣使命,开创了松辽盆地非常规石油勘探开发的新篇章。

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松页油1井出油

丰硕成果彰显地调担当

在百年风云变幻中,兴实业、利民生、强资源、壮国威,地质调查工作始终发挥着基础先行的作用,广大地调人始终将责任与担当铭记在心。

时光追溯到2019年9月26日。这一天是大庆油田值得骄傲的日子,也是沈阳地调中心值得骄傲的日子。在大庆油田发现60周年庆祝大会上,大庆油田对外宣布了四项重大勘探开发成果,其中之一是松辽盆地页岩油成果。随后,在2019年底召开的大庆油田年度油气勘探技术座谈会上,页岩油勘探攻坚战被列为油气勘探五大攻坚战之首。2020年3月21日-27日,大庆油田连续开了6个半天会,专门研讨页岩油勘探,进一步明确松辽盆地北部页岩油资源丰富,古龙页岩油非常规资源的勘探开发是大庆油田发展的新领域、新战场,也是大庆油田振兴发展的新希望、新起点,为页岩油勘探实现全面突破明确了方向。

页岩油攻坚战是中国地调局清洁能源地质调查科技攻坚战之一,沈阳地调中心与大庆油田通过3年多的协同攻关和前期探索,联合研究、联合部署,取得了丰硕的成果,大大加快了松辽盆地北部页岩油勘探开发进程。

一是四口参数井在松辽盆地获得泥岩基质型页岩油工业油流,证实松辽盆地具有良好的页岩油开发前景。继松页油1井和松页油2井取得工业突破后,“直改平”的松页油1HF井在青山口组一段泥页岩基质储层敞口自喷求产获得日产原油14.37立方米,最高日出油46.89立方米,累计产原油504.8立方米。松页油2HF井在青山口组一段泥页岩基质储层抽汲求产获得了日产原油10.06立方米,最高日出油27.81立方米,累计产原油197.99立方米。这两口水平井已经移交大庆油田进行后续试采。截至目前,松页油1HF井已试采求产超过150天,油嘴3.47毫米,累计产油800立方米;松页油2HF井已试采求产超过180天,累计产油600立方米。两口水平井取全了地层、压力和温度等各项参数,实现了泥页岩储层页岩油战略调查的重大突破。

二是评价结果显示,松辽盆地具有很好的页岩油资源潜力,有望成为重要的油气接续资源。利用新井资料,结合已有的成果,重新计算松辽盆地北部页岩油甜点区资源量近40亿吨。其中,Ⅲ类页岩油(纯页岩型)位于青一、二段半深湖-深湖相,砂地比<10%,TOC>2%,Ro>0.75%,面积11200平方千米,资源量占比70%以上,是下一步页岩油勘探的重要领域。

三是总结一套适用于陆相泥质页岩油勘探的创新成果认识和技术方法体系,提出松辽盆地北部页岩油有利目标区和井位优选的综合评价体系等五项创新成果认识,探索形成“覆膜石英砂、酸性压裂液体系、段塞加砂、纤维加砂、液态CO2”的压裂组合等三项页岩油关键工程技术。

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压裂现场

五次论证指明攻关方向

每一项重大地调成果的背后,都有着事关国家能源安全的重大决定;每一项重大地调成果的背后,都离不开一批人的艰苦奋斗;每一项重大地调成果的背后,都经过一次又一次的论证与探讨,松辽盆地北部页岩油成果的取得同样如此。

时光追溯到2016年3月7日。习近平总书记在全国两会期间听取会议代表关于大庆油田形势汇报后指示:要振兴东北老工业基地,关注大庆油田发展。为贯彻落实习近平总书记重要指示精神,自然资源部中国地质调查局积极响应、迅速部署,吹响了攻坚松辽盆地页岩油的“冲锋号”。

为高质高效推进页岩油攻坚战的实施,中国地质调查局先后组织召开了5次重要的论证会,局领导亲自把关定向,攻关目标一次次聚焦。正是这5次关键且严谨的高层次论证会,明确了松辽盆地北部页岩油的调查攻关方向,选准了有利目标区和甜点层段,敲定了5口井的井位和具体施工方案,最终使得陆相页岩油调查和科技创新取得重要突破。

2016年5月20日,第一次会议论证《加快推进松辽盆地及外围油气资源调查工作方案》。这个经页岩油团队奋战一个月形成的方案,是举全局之力,用非常规手段,在科学部署前提下,开展超常规工作而形成的“作战纲领”。该方案明确了工作定位、总体思路、合作领域和协调机制,成立了前线指挥部,确定了攻关专家组。经专家深入论证,明确总体目标:以“开辟新区,探索新层系,联合攻关新类型、新领域,支撑百年大庆油田建设”为目标;提出预期成果:力争2-3年见实效,形成松辽盆地页岩油战略接续领域,同时在外围提交一批新区、新层系战略准备区;形成总体思路:立足松辽盆地,围绕非常规资源,统筹油气,远近结合,分开层次,突出重点,事企互动,联合推进,加快“四新”领域突破。第一次论证会明确了大方向,为后期工作提出技术总纲。

2016年8月9日,第二次会议论证《松辽盆地北部古龙凹陷松页油1井井位》。从5月到8月,沈阳地调中心和大庆油田密切配合,联合部署,联合研究,利用泥页岩的七性关系优选确定了齐家凹陷南部和古龙凹陷北部是页岩油发育的最有利地区,利用泥页岩的六要素明确了页岩油参数井的井位。论证会上专家组认定了位于古龙凹陷的松页油1井井位,认为若该井取得突破,对实现中国北方陆相页岩油战略突破具有重要意义。在审核了页岩油团队提出的两个井位建议后,专家考虑两个井位分别处于不同凹陷,都具备攻关施钻的必要性,因此建议两个目标同时上,最终根据油气发现选择一口井进行“直改平”,实施大型体积压裂。后期,又进行了一次补充论证,确定在齐家凹陷南部部署松页油1井,在古龙凹陷北部部署松页油2井。这次论证会,确定了两个目标井位,为后期取得成功奠定了深厚根基。

2017年7月20日,第三次会议论证《松辽盆地北部页岩油参数井试油选层及地层含油气性测试设计》。经过页岩油团队近一年的现场施工和探索,松页油1井和松页油2井钻探均见到较好油气显示,录井及测井资料解释均有油层。据此,页岩油团队研究提出了试油选层及含油气性测试方案。专家认为,两口参数井针对的储层类型不同,进行地层含油气性测试工作很有必要,明确松页油1井地层含油气性测试层位是青山口组二三段中下部的三个层位和青山口组一段的三个层位,松页油2井地层含油气性测试层位是青山口组一段的三个层位。后期,中国地调局专题会研究同意了工程设计方案,要求适当加大压裂规模,力争获得高产,获取关键参数。

2017年12月23日,第四次会议论证《松辽盆地北部松页油2井直改平地质论证设计》。通过精心施工,两口直井压裂均获得成功,松页油2井获得日产4.93立方米的页岩油工业油流,松页油1井获得日产3.22立方米的页岩油工业油流。为进一步评价页岩油资源量和勘探开发潜力,页岩油团队提出了松页油2井侧钻实施水平井的建议。专家论证认为,证据充分、合理可行,同意侧钻实施松页油2HF井。半年后,2018年6月8日,专家再次通过对《松辽盆地北部松页油1HF井地质设计》论证,确定在松页油1井侧钻实施松页油1HF井。两口水平井的实施,为后期页岩油高产工业油流的实现起了至关重要的作用。

2019年3月26日,第五次会议论证《松辽盆地北部松页油3井井位论证报告》。依据沈阳地调中心和大庆油田的会议纪要,明确继松页油1井和2井成功后,继续向页岩油勘探程度低的东部和北部地区开拓新区,页岩油团队选择三肇凹陷进行深入研究,优选并部署了松页油3井参数井。专家论证认为,该井位对于开拓新区新领域具有重要探索意义,对于整体评价松辽盆地的页岩油资源前景和获取关键评价参数具有重要的探索和引领作用。随后,该井也通过了压裂方案论证,经试油证实该地区确实具有较好的页岩油资源前景。目前,松页油3井试油见到好苗头,有望实现新区页岩油调查突破。

宝贵经验成就未来梦想

回顾地调百年风雨历程,广大地调人满怀历史的成就感和厚重感,不断总结过去,奋力前行。松辽盆地页岩油攻坚战取得重大成果,给予中国地调人特别是沈阳地调人的不仅仅是一份荣耀,更是一份引领成功的宝贵经验与启示,而这份宝贵的经验与启示将推动广大地调人创造地质调查事业的“第二个辉煌百年”。

——落实习近平总书记重要指示精神,保障国家能源安全是地质调查工作的神圣使命。我国地质调查工作有104年的发展历史。百年来,地质调查始终坚持以服务国家和区域重大需求为导向。当前,我国经济社会发展进入新常态,能源资源刚性需求长期存在。党中央、国务院高度重视油气资源保障工作,2019年9月26日,习近平总书记致信祝贺大庆油田发现60周年,指出“几代大庆人艰苦创业、接力奋斗,在亘古荒原上建成我国最大的石油生产基地,大庆油田的卓越贡献已经镌刻在伟大祖国的历史丰碑上”。60年来,大庆油田累计生产原油近24亿吨,占全国陆上原油总产量的37.6%,为祖国建设和发展做出了彪炳史册的巨大贡献。然而,大庆油田从连续27年稳产5000万吨,到连续14年稳产4000万吨,原油产量持续递减,油田发展面临挑战。为贯彻落实习近平总书记重要批示精神,中国地调局党组将页岩油调查作为科技攻坚战组织实施,在团队人员配备、资金配套、后勤保障等方面给予全力支持。沈阳地调中心联合大庆油田以“攻关齐家-古龙页岩油,寻找大庆油田接续新领域”为目标,迅速集结一支页岩油调查和科技攻关团队,在陆相页岩油地质理论、工程技术等方面进行攻关,努力开拓松辽盆地油气调查新领域。

——打破思想禁锢,地质调查与科技创新有机结合是取得成功的关键因素。页岩油科技攻坚战的成功并非一帆风顺、一蹴而就,项目开展初期整个页岩油团队感受到了巨大的压力。陆相盆地页岩油勘探开发是个全新的领域,缺乏相关的成熟理论和成功经验,页岩油的勘探开发面临着“三难三无”的境况。为了突破这些挑战,需要解决一系列世界性难题。该怎么办?有没有底气解决这些难题?冲锋号已吹响,页岩油团队必须勇往直前。沈阳地调中心在东北四省区开展地质调查工作,深耕细作近半个世纪,积累了海量的数据资料,汇聚了顶尖的页岩油科研团队,提升了攻坚陆相页岩油的自信。

页岩油团队从松辽盆地页岩油实际地质情况出发,参考页岩气、常规油等领域的资源评价方法、成藏规律及工程技术等方面的研究成果,从地质方面到工程方面不断进行创新,解决了一个又一个难题。我国陆相页岩油储层条件复杂,到底属于什么储层类型?对此,页岩油团队开拓了陆相页岩油新的储层类型——基质型(泥页岩储层)页岩油,为页岩油调查工作指明了方向。松辽盆地页岩油主要发育哪里?勘探思路和方向到底在何方?对此,页岩油团队经过攻关,实现了以“泥岩裂缝型”为主的传统勘探思路的转变,提出了巨厚的纹层型泥岩、韵律型泥岩具有丰富页岩油资源潜力的新认识,预测齐家、古龙、三肇凹陷深部蕴含丰富的页岩油资源。甜点区在哪里?规模多大、埋藏多深?井位选在哪里?带着这些问题,页岩油团队提出了松辽盆地北部页岩油有利目标区和井位优选的综合评价体系。利用岩性、物性、电性、含油气性、烃源岩、脆性和地应力七性关系确定齐家凹陷和古龙凹陷是页岩油发育的有利区,三肇凹陷是较有利地区。通过有机质丰度、成熟度、含油量、裂缝、压力和脆性等“甜点六要素”研究,明确杏西地区、巴彦查干地区和三肇凹陷中部是页岩油突破的靶区,形成了井位部署的重要依据。实践表明,3口井位选得都很精准,油气产能均达到工业标准。泥岩取心慢的难题怎么解决?页岩油团队与施工方密切配合、共同研究,改进钻具组合方式等工艺,采用直螺杆+复合片钻头组合方式,极大地缩短了取心钻进周期。陆相湖盆的压裂施工尚无成熟的压裂制度和规范怎么办?对此,页岩油团队在生产中摸索形成了一套适用于陆相湖盆的压裂施工工艺,采用羧甲基羟丙基胍胶酸性压裂液体系,结合前置二氧化碳增能、纤维加树脂覆膜砂、段塞加沙的压裂施工工艺,实现了陆相泥页岩地层中的大型体积压裂。正是页岩油团队在调查过程中将地质目标与地质理论创新结合,将工程目标与工程技术方法创新结合,才逐渐探索形成适合陆相盆地页岩油调查的地质理论和勘查技术方法体系。

——发挥公益先行作用,地质与石油工作者紧密合作是取得成功的重要基础。地质工作是国家经济建设的先行军,“地质工作搞不好,一马挡路,万马不能前行”。60年前,地质人和石油人共同合作,提出并验证了“陆相生油”理论,一举发现令国人振奋的大庆油田。2008年,中国地质调查局和大庆油田再度合作,签署合作协议,共同推进松辽盆地及外围盆地油气资源基础地质调查,为大庆油田实现“百年油田”目标提供一批后备勘探选区。近年来,双方紧密合作、联合研究、联合部署,不仅取得Ⅲ类页岩油(也是难度最大的一类)的调查突破和多项科技创新成果,而且第一时间进行了井场交接和后续试采。同时,沈阳地调中心还联合了中石化中原石油工程有限责任公司、东北石油大学、中国石油大学(华东)、数岩科技(厦门)股份有限公司等多家合作单位,与页岩油团队在工作中团结协作、密切配合、深入研讨、联合施工,涉及施工人员达600多人,卡住每个时间节点,实现有序推进,创造了合作共赢的典范。通过页岩油攻坚战的精心组织,不仅取得页岩油调查的重要突破,而且形成了国家公益性调查与油田企业、科研院所等联合攻关的创新合作模式,对陆相页岩油勘查开发起到示范和借鉴作用。

——加强人才团队建设、进行管理体制创新是页岩油突破的有力保障。为大力推进页岩油科技攻坚战,沈阳地调中心组建页岩油工程技术中心,搭建页岩油技术创新平台,加大石油地质、石油天然气工程、非震物探等专业人才引进力度,引进急需紧缺领军人才2人、业务骨干4人,培养技术精英10余人。页岩油团队从无到有,从组建到壮大,培养出中国地调局卓越人才1人、杰出人才1人、优秀人才3人,工程首席科学家1人、二级项目负责人5人。同时,按照中国地调局统一要求,页岩油团队始终坚持“五问”“五不唯”评价标准,开展岗位设置和工作内容遴选,给品德好、能力强、成果业绩突出的年轻技术骨干创造机会并搭建舞台;坚持人才激励机制,优化绩效工资分配,出台《特殊贡献绩效奖励实施细则》,对科技创新、成果转化和优秀人才等实施奖励;通过开展技术培训、专家讲课、现场会诊、合作交流等增强技术人员业务素质,不断提升科技创新能力和水平。

为全力推进页岩油调查,沈阳地调中心在创新管理方面不断进行探索与实践:成立页岩油现场指挥部,统一调度各方力量协同攻关,协调解决项目实施中的重大问题,确保各项工作高效有序开展;强化落实目标责任制,2019年度发文推进攻坚战的11个方面共40项具体举措,明确目标,责任到人、落实到日,加强督办和绩效考核;制定6项施工管理制度和质量控制措施,科学管理,狠抓细节,全面实行质量管理控制;制定推进规划路线图,科学合理安排工作进度,深刻总结经验教训,确保各环节工作丝丝相扣;全力提供后勤保障,建设标准化野外基地,为现场技术人员提供良好的工作和生活环境。

——坚守初心使命、弘扬新时代地质文化是页岩油团队奉献拼搏的不竭动力。为了能有效拉动页岩油勘探开发,页岩油团队坚守初心和使命,坚持以政治建设统领业务工作,落实全面从严治党主体责任,推进党风廉政建设向纵深发展,充分发挥党支部战斗堡垒作用和党员先锋模范作用,时刻不忘地质人的初心和使命,报效祖国、服务人民,将“李四光精神”“三光荣传统”融入到血液之中,把“大庆精神”“铁人精神”落实到具体工作中,用实际行动践行“责任、创新、合作、奉献、清廉”的新时代地质文化,铸就了“勇挑重担、敢于创新、求真务实、甘于奉献”的页岩油团队精神。从烈日炎炎到数九寒天,从钻探工程到抽汲试油,在项目推进的4年中,页岩油团队成员坚守一线、默默奉献,每人每年在野外一线和出差的时间平均在280天以上,可歌可泣的动人事迹不断涌现。“地调儿女砥中流,泥页岩里苦寻求;蚊子飞蚁浑不怕,不见石油誓不休。”寒冬腊月,他们冒着刺骨的寒风,在井场24小时轮班值守;盛夏时节,似火骄阳下,他们在压裂现场一站就是一天,每个人的脸庞都被晒成了古铜色,但这却是地调人引以为豪的一抹最靓丽的色彩!

凡是过往,皆为序章。成绩不是终点,而是一个新的起点。有了第一个百年地调的厚重根基,有了中国地调人的勇挑重担,中国地质调查事业的“第二个百年”将会更加耀眼辉煌!



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