□謝 江 陳曉輝 劉媛媛 姜建瓊

2023年12月，江漢油田在鄂西渝東紅星地區(qū)部署的紅頁7HF井測試獲日產(chǎn)32.35萬立方米高產(chǎn)氣流，取得二疊系超深層頁巖氣勘探重大突破，對推動該地區(qū)二疊系深層超深層規(guī)模增儲具有重大意義，有望在涪陵志留系之后，落實又一個新區(qū)新層系萬億立方米規(guī)模增儲陣地。

突破下限尋找新層系

紅星地區(qū)的油氣勘探工作始于20世紀70年代，勘探人員先后發(fā)現(xiàn)石炭系、長興組、飛仙關組、須家河組等12套含氣層系，但一直沒有獲得大的突破。

紅星地區(qū)二疊系形成于2.5億年前，屬于生烴條件好的海相頁巖，雖然后期歷經(jīng)滄海桑田，但天然氣保存相對完好，是油氣富集層系。

涪陵頁巖氣田發(fā)現(xiàn)后，為尋找新的產(chǎn)建陣地，夯實穩(wěn)產(chǎn)基礎，江漢油田對紅星地區(qū)二疊系進行兩輪整體評價?！暗揭巴饪雌拭妗y剖面，取樣分析化驗，對該層系的頁巖氣指標描述了一遍?！苯瓭h油田勘探管理部副經(jīng)理李雄說，“經(jīng)過研究，我們對二疊系的生烴條件、厚度等有了新的認識，也有了極大信心?！?/p>

但超過3000米的埋深，讓科研人員再次犯難。地質認識不到位，深層頁巖氣鉆井、壓裂工藝技術跟不上，二疊系的勘探未熱先冷。

打破沉寂局面的是一次偶然。2018年，常規(guī)天然氣探井楓1井“路過”二疊系吳家坪組鉆遇良好油氣顯示?！皣鴥韧舛紝?0米作為頁巖氣有效氣層厚度下限，低于這個標準,頁巖氣就無法效益開發(fā)?！苯瓭h油田勘探開發(fā)研究院副總地質師劉皓天說，“紅星區(qū)塊二疊系儲層不足20米厚，是否值得加大勘探力度？”

科研人員從鄂西到渝東開展大量野外剖面調查，利用錄井、測井資料對頁巖品質及含氣性進行評價，發(fā)現(xiàn)吳家坪組、茅口組雖然厚度薄，但頁巖品質優(yōu)于涪陵志留系，紅頁1HF井順利通過論證。

2019年11月，紅頁1HF井開鉆。在3300米深的地下打頁巖氣水平井，對科研人員來說是一次新的挑戰(zhàn)。

鉆進過程中，科研人員根據(jù)隨鉆伽馬實時進行地層對比、物探資料修正和地質模型計算，及時調整鉆井軌跡，最大程度保證鉆頭在最優(yōu)層段穿行，最終該井優(yōu)質頁巖氣層鉆遇率達95.6%。

“相較志留系，吳家坪組脆性礦物、碳酸鹽巖含量高，巖石強度大、硬度高，要壓開地層形成頁巖氣流動通道，對壓裂工藝技術提出了更高要求?！苯瓭h油田工程技術研究院非常規(guī)油氣開發(fā)專家肖佳林說。面對前所未有的難題，科研人員反復論證，提出儲層改造工藝新思路，通過提升人工造縫能量、加大長縫和寬縫的擴展力度，形成通暢的采氣通道。

2020年12月，紅頁1HF井完成試氣，測試日產(chǎn)氣8.9萬立方米，并保持穩(wěn)定生產(chǎn)。該井成功試采，填補了國內二疊系頁巖氣勘探開發(fā)空白。

快速展開鎖定新陣地

紅頁1HF井突破后，二疊系勘探下一步該如何展開？科研人員開展大量基礎研究，對該地區(qū)與二疊系有關的老井進行地質資料復查，精細研究測井和地震資料，按照頁巖氣勘探開發(fā)標準對二疊系進行重新再分析、再認識，發(fā)現(xiàn)二疊系優(yōu)質頁巖儲層在整個區(qū)塊大面積連片分布。

“雖然分布廣，但是要實現(xiàn)高效開發(fā)，還需進一步勘探，在地下要找到‘最甜’和‘更甜’的位置，在地面要能控制儲量分布范圍?！苯瓭h油田勘探開發(fā)研究院天然氣勘探所副所長劉計勇說。

為深化紅星地區(qū)資源潛力評價，夯實天然氣增儲上產(chǎn)基礎，江漢油田按照“展開建南、突破三星、準備新區(qū)新層系新類型”的思路，以“整體部署、分步實施、綜合評價”為原則，根據(jù)預測、控制、探明三級儲量對井距的要求，圍繞紅頁1HF井，在不同方向快速部署紅頁2HF、紅頁3HF、紅頁4HF、紅頁5HF、紅頁茅1HF、紅頁茅2HF等6口探井，開展紅星地區(qū)建南區(qū)塊吳家坪組頁巖氣整體評價，以及三星區(qū)塊、建南區(qū)塊茅口組頁巖氣預探，進一步擴大紅星區(qū)塊勘探成果。

“我們結合地質、地球物理及工程研究，細化地質和構造基礎研究，對整個紅星地區(qū)地下‘甜點’層及‘甜點’區(qū)再認識?！眲⒂嬘抡f，“每口井的井位部署都非常謹慎，一方面要證實分析和認識的準確性，另一方面要掌握和摸清該地區(qū)不同區(qū)塊的地下情況，為三級儲量的提交筑牢數(shù)據(jù)基礎?！?/p>

2021年，紅頁2HF井測試獲日產(chǎn)氣15.2萬立方米，同時，位于區(qū)塊北邊的紅頁3HF井測試獲日產(chǎn)氣11.5萬立方米。先天條件不足的紅頁4HF井，頁巖儲層最薄，只有13米，構造最復雜、儲層改造難度最大，也測試獲日產(chǎn)氣8.63萬立方米。

這些探井的相繼成功鎖定了千億立方米的增儲陣地，有效控制地面上整個區(qū)塊，基本掌握地下的地質情況，紅星地區(qū)頁巖層薄厚、灰?guī)r夾層分布等情況展現(xiàn)在科研人員面前，并積累了不同儲層改造所對應的工程工藝技術，為后續(xù)勘探工作提供了有力支撐。

2022年9月，距紅頁1HF井突破不到兩年，江漢油田挑選整個區(qū)塊中頁巖厚度大、含氣性好的有利地區(qū)，按照探明儲量提交的要求，論證部署9口井，啟動紅星增儲工程，作為江漢油田油氣勘探“1號工程”統(tǒng)籌推進。

紅星地區(qū)勘探開發(fā)迎來了新局面。

提產(chǎn)攻關見到新成效

對油氣井的提產(chǎn)攻關是勘探工作中的重要環(huán)節(jié)。良好儲層是基礎，有效改造是關鍵。經(jīng)過紅頁2HF、3HF、4HF等井的成功，江漢油田初步掌握紅星地區(qū)頁巖儲層壓裂改造工藝方式和方法。在紅星增儲工程中，大量攻關工作圍繞提產(chǎn)展開。

到底是什么因素影響儲層壓裂改造效果？如何才能讓氣井獲得更高產(chǎn)量？為強化增儲效果，來自地質、地球物理、油氣藏工程、壓裂等專業(yè)的20名專家及骨干人員聯(lián)合開展已鉆井回顧性評價和地質工程一體化攻關。

紅頁3-2HF井就是最好的印證。通過精細地質研究，科研人員堅信紅頁3-2HF井通過改造能夠實現(xiàn)高產(chǎn)。他們利用一個多月時間，對前期施工井的曲線、難度等進行分類分析，重新定義紅頁3-2HF井的地質和工程“雙甜點”位置。

“地質‘甜點’意味頁巖氣品質好、含氣量高，工程‘甜點’則意味頁巖氣層壓裂難度小、容易改造?！毙ぜ蚜纸榻B。在紅頁3-2HF井鉆井和壓裂工程中，科研人員改變以前地質“甜點”占主導的方式，開展交叉研究、雙向評價，通過調整靶窗為地質工程“雙甜點”層，更有利于工程施工，提高鉆井穿行率，降低壓裂施工難度，讓人造裂縫延伸更順暢，以此獲得對儲層更好的改造效果，讓氣井實現(xiàn)高產(chǎn)。

2023年8月，紅頁3-2HF井測試獲日產(chǎn)23.8萬立方米高產(chǎn)氣流，是同平臺紅頁3HF井的兩倍，也是目前紅星地區(qū)二疊系吳家坪組埋深最大、測試產(chǎn)量最高的探井。該井的測試成功，證實了紅星地區(qū)二疊系吳家坪組吳二段深層頁巖可獲高產(chǎn)。

在紅頁3-2HF井的經(jīng)驗指導下，后期實施的紅頁24HF、35HF、26HF、7HF等井，壓裂效果均得到較大提升，為紅星增儲工程順利完成提供了強有力保障。

目前，江漢油田正朝著紅星地區(qū)二疊系深層繼續(xù)探索，在茅口組部署的風險探井紅頁茅1HF井試獲日產(chǎn)6.45萬立方米氣流，首次取得國內二疊系茅口組頁巖氣勘探突破，有望形成繼吳家坪組后又一個千億立方米增儲陣地。

“每口井遇到的問題都風格迥異”

江漢油田員工正在巡檢集輸裝置。宋國梁 攝

□謝 江 李 慧 宋 崢

紅頁1HF井是江漢油田部署在紅星地區(qū)的第一口二疊系頁巖氣預探井，產(chǎn)能測試獲8.9萬立方米/日穩(wěn)定產(chǎn)量。2019年起，江漢油田又陸續(xù)部署了多口頁巖氣井，主要勘探開發(fā)層系為二疊系吳家坪組吳二段。經(jīng)過幾年的努力，投入生產(chǎn)的氣井保持穩(wěn)產(chǎn)勢頭，累計產(chǎn)氣量突破1億立方米，其中紅頁2HF井是目前湖北省累計產(chǎn)氣量最高的頁巖氣井。

“試采初期，紅頁1HF井返排液量大、低含硫化氫，試采難度大。我們成立專項試采小組，按照定產(chǎn)生產(chǎn)、動態(tài)調整的方式開展試采，摸著石頭過河。”江漢油田采氣一廠技術中心高級工程師石艷娜說。

技術人員大膽嘗試，制定了專井生產(chǎn)管理制度和動態(tài)監(jiān)測方案，實行全過程、全時段、全流程的現(xiàn)場跟蹤，系統(tǒng)錄取流壓、產(chǎn)氣剖面、流體分析及細菌監(jiān)測等資料，建立“一日一表、一日一報”的動態(tài)分析模式，確保生產(chǎn)可監(jiān)控、歷史可解釋、風險可控制，實現(xiàn)連續(xù)安全試采。2021年3月，該井產(chǎn)量達到頁巖氣申報儲量的標準，試采取得圓滿成功，填補了二疊系頁巖氣勘探開發(fā)的空白。

之后，江漢油田按照“整體部署、評建一體、滾動建產(chǎn)”的思路，開展紅星區(qū)塊的井位部署。2022年初，第二口頁巖氣預探井紅頁2HF井如期試采?？墒窃摼霈F(xiàn)了產(chǎn)水量大，產(chǎn)量和井口壓力波動大，外輸壓力和產(chǎn)量平穩(wěn)控制難度大，利舊管線壓損大、易堵塞等問題。技術人員對該井日夜“監(jiān)護”，投產(chǎn)后加密測壓及分析氣水樣，通過日跟蹤、周討論、月分析，保障該井平穩(wěn)度過試采期。

試采過程中，紅頁2HF井一直采用套管生產(chǎn)，一度出現(xiàn)了井口壓力即將與輸壓持平的狀況。采氣一廠摸索提產(chǎn)帶液制度，當產(chǎn)量、壓力出現(xiàn)異常波動時，安排人員到現(xiàn)場通過提產(chǎn)、降產(chǎn)、投泡棒、放噴、間開等方法排出井底積液，并制定了間歇生產(chǎn)制度，減少單次放噴時長，延長周期開井時間，保障了該井連續(xù)生產(chǎn)。

后來，紅頁1-2HF、紅頁1-3HF、紅頁3HF、紅頁4HF等氣井相繼試采。“雖然同為紅星頁巖氣井，但每口井遇到的問題都風格迥異?！辈蓺庖粡S技術中心主任銀熙爐說，必須解決氣井易水淹、壓力低等問題，延長其生命周期，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增效。

“每口井都是寶貝，要讓它們多產(chǎn)氣，就得精心呵護?！辈蓺庖粡S副廠長羅林波說，“我們以穩(wěn)產(chǎn)量、降遞減為目標，持續(xù)加強紅星地區(qū)氣井精益化、個性化管理，優(yōu)化‘一井一策一工藝’管理制度，實施全過程動態(tài)跟蹤監(jiān)測，深化分析氣井穩(wěn)產(chǎn)規(guī)律，形成了一套‘定產(chǎn)返排、提產(chǎn)間排、泡沫助排、氣舉強排’排采工藝?！?/p>

該廠技術中心與采氣站采取“技術+操作雙結對”方式，及時調整配產(chǎn)和排液制度，優(yōu)化生產(chǎn)制度、動態(tài)監(jiān)測和資料錄取等工作，實現(xiàn)氣井安全平穩(wěn)生產(chǎn)，取全取準相關數(shù)據(jù)和資料，為探索紅星地區(qū)氣井生產(chǎn)規(guī)律打牢了基礎。

針對紅星地區(qū)頁巖氣井含硫化氫、地層壓力系數(shù)低、氣井產(chǎn)水量高等問題，技術人員對紅頁1HF井采用“變密度動態(tài)壓井+預置泡排”壓井作業(yè)方式，配套“泡排+”措施增產(chǎn)效果明顯，目前累計產(chǎn)氣超3000萬立方米；對紅頁2HF井由作業(yè)前輔助泡排間歇式生產(chǎn)優(yōu)化為自噴連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，按照定產(chǎn)6萬立方米/日試采，已連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)超一年。

頁巖氣喜添新層系展現(xiàn)萬億規(guī)模潛力(專家視點)

□翟常博 鄧 模

我國頁巖油氣資源豐富，是常規(guī)油氣資源量的3倍，發(fā)展?jié)摿薮?。涪陵頁巖氣田的發(fā)現(xiàn)，有力帶動了國內頁巖氣勘探開發(fā)。四川盆地志留系頁巖氣已實現(xiàn)商業(yè)開發(fā)，是北美之外全球最大的頁巖氣產(chǎn)層。全國共發(fā)現(xiàn)8個海相頁巖氣田，探明儲量2.9萬億立方米，均來自四川盆地志留系五峰組-龍馬溪組頁巖。頁巖氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，探索品質優(yōu)、分布廣、埋深適中的頁巖氣勘探新層系迫在眉睫。

二疊系自下而上發(fā)育3套海相頁巖，分別為茅口組、吳家坪組和大隆組，分析測試表明3套頁巖均表現(xiàn)出“富碳、高脆、高含氣”的特點，與志留系和寒武系頁巖相比，還具有埋深較淺、熱演化程度較低的優(yōu)勢。以往多將二疊系的3套頁巖作為傳統(tǒng)的優(yōu)質烴源巖來研究，經(jīng)過不斷開展老井復查和回顧性評價，發(fā)現(xiàn)二疊系頁巖層氣測活躍，展現(xiàn)出作為頁巖氣新產(chǎn)層的勘探潛力。2019年，中國石化在鄂西渝東紅星地區(qū)建南構造部署了第一口二疊系頁巖氣風險探井紅頁1井，2020年該井在吳家坪組水平井壓裂試獲日產(chǎn)天然氣8.9萬立方米，實現(xiàn)了我國二疊系海相頁巖氣勘探首次重大突破。

此后，四川盆地及周緣二疊系頁巖氣勘探開發(fā)捷報頻傳，在多地區(qū)、多層系不斷取得新突破，如中國石油部署在梁平地區(qū)的大頁1H井吳家坪組測試日產(chǎn)氣32.06萬立方米，中國石化部署在達州市的雷頁1井大隆組測試日產(chǎn)氣42.66萬立方米、部署在紅星地區(qū)茅口組的紅頁茅1HF井測試日產(chǎn)氣6.45萬立方米。目前紅星地區(qū)已有6口井穩(wěn)定試采且達到商業(yè)開發(fā)標準，培育形成了二疊系吳家坪組、茅口組“兩層樓”立體勘探開發(fā)新場面，對四川盆地新區(qū)新層系頁巖氣勘探具有示范和引領作用，有望在涪陵志留系之后，形成又一個萬億立方米規(guī)模增儲陣地。

接下來，需要持續(xù)深化儲層非均質性評價、裂縫起裂及延伸規(guī)律研究，優(yōu)化工藝參數(shù)，大力提升頁巖氣產(chǎn)能；進一步完善頁巖氣區(qū)帶評價方法，優(yōu)選盆內深層和盆緣中淺層有利區(qū)帶和勘探目標，加強風險勘探，全力拓展二疊系頁巖氣勘探新陣地。

（作者單位：石油勘探開發(fā)研究院）

改寫評價標準帶來巨大機遇(專家視點)

□劉計勇

與已實現(xiàn)商業(yè)開發(fā)的川東（涪陵）志留系頁巖氣相比，鄂西二疊系頁巖氣具有“一薄三復雜”特點，即頁巖厚度薄，巖性巖相復雜、構造變形復雜、地形地貌復雜。

二疊系頁巖氣勘探缺乏相適應的基礎理論、關鍵技術和配套工藝，主要面臨以下四方面難題：一是復雜沉積相帶薄層頁巖氣富集機理尚不明確，精準評價難；二是二疊系頁巖巖相復雜、非均質性強，頁巖精細表征難；三是地表地下雙復雜、頁巖厚度薄，地質工程“雙甜點”精準預測難；四是薄層頁巖硬度高、隔夾層多，優(yōu)快鉆進及有效壓裂難。

二疊系頁巖獨特的“斜坡-陸棚頻繁交互”薄層優(yōu)質頁巖發(fā)育新模式，將頁巖有利相帶由傳統(tǒng)認識的深水陸棚相拓展到斜坡-陸棚相。“滯留閉塞-火山缺氧”是吳二段富碳的主控因素；“上升洋流-生物耦合”是茅四段富碳的主控因素，生烴強度每平方千米大于10億立方米，有了薄層頁巖也能形成大型頁巖氣藏的新認識。

與志留系頁巖的高硅特征不同，二疊系頁巖整體表現(xiàn)出“高灰、高模量”的特征，給壓裂施工帶來一定的影響。針對這種情況，江漢油田提出新思路，初期酸液開道溶解碳酸鹽巖礦物、降低施工壓力，然后注入壓裂液破裂巖石造縫，酸巖反應與水力壓裂協(xié)同，實現(xiàn)有針對性的增產(chǎn)改造。

在以往的海相頁巖勘探中，頁巖厚度在30米以上的儲層才被認為有商業(yè)勘探開發(fā)價值。鄂西二疊系頁巖厚度普遍較薄，部分頁巖單層厚度甚至不到10米，二疊系頁巖氣勘探突破重新定義了頁巖氣勘探有利區(qū)評價標準，打破了頁巖有效厚度的下限，改寫了行業(yè)標準，給二疊系海相頁巖氣勘探，甚至我國南方頁巖氣勘探帶來巨大機遇。

（作者為江漢油田勘探開發(fā)研究院天然氣勘探所副所長）