□本報(bào)記者 薛 婧

3月11日，四川盆地又一個(gè)千億立方米大氣田——川西氣田全面建成投產(chǎn)，預(yù)計(jì)年產(chǎn)天然氣20億立方米，同時(shí)產(chǎn)出13萬噸硫黃，為我國西南地區(qū)及川氣東送沿線提供更多清潔能源。作為國家千億立方米級(jí)天然氣生產(chǎn)基地和西南地區(qū)“氣大慶”建設(shè)的重要組成部分，川西氣田產(chǎn)能建設(shè)被列為國家產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系建設(shè)重點(diǎn)督辦項(xiàng)目和四川省重點(diǎn)項(xiàng)目。如此受重視，不僅因?yàn)樗按蟆?，更因其勘探開發(fā)“新”和工程建設(shè)“難”。

四川盆地天然氣資源量居全國之首，其中海相碳酸鹽巖天然氣占比居多。一條條“氣龍”蟄伏于深地之下，西南油氣科研人員敢為天下先、敢克世界難，十余年艱辛付出，終于“長纓”在手縛得“氣龍”，刷新了一個(gè)又一個(gè)紀(jì)錄。

顯微鏡里發(fā)現(xiàn)“新大陸”揭開新類型氣藏神秘面紗

2000年以來，中國石化開始在川東北深層勘探開發(fā)海相油氣，在礁灘相領(lǐng)域先后發(fā)現(xiàn)并成功開發(fā)普光、元壩等海相酸性大氣田。

2006年，西南油氣進(jìn)軍川西深層海相層系，部署了22條、1931千米區(qū)域地震大剖面，給五六千米以深的地層做了一次高清“CT”，發(fā)現(xiàn)了氣藏的蛛絲馬跡。同時(shí)，油氣地質(zhì)條件研究也認(rèn)為川西海相成藏條件較好，勘探開發(fā)潛力大。

2010年，川科1井傳來好消息，在雷口坡組頂測試獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，日產(chǎn)天然氣86.8萬立方米。2014年，彭州1井在雷四段測獲日產(chǎn)天然氣121.05萬立方米，龍門山前構(gòu)造帶海相勘探取得新突破。隨后，按照主攻金馬-鴨子河構(gòu)造帶、落實(shí)氣藏規(guī)模、力爭發(fā)現(xiàn)海相大氣藏的勘探思路，西南油氣在彭州1井向北15千米部署了鴨深1井、向西南19千米部署了羊深1井。實(shí)鉆揭示，鴨深1井、羊深1井雷四段白云巖儲(chǔ)層累計(jì)厚度達(dá)100米以上，分別測獲日產(chǎn)氣量48.5萬立方米、60.8萬立方米，實(shí)現(xiàn)了龍門山前帶雷口坡組勘探重大突破。

雖然有了收獲，但研究人員發(fā)現(xiàn)這并非礁灘相氣藏，而是一種新類型氣藏，國內(nèi)外尚無系統(tǒng)研究。西南油氣成立川西海相研究攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，以尋找大規(guī)模氣藏為目標(biāo)，聚焦制約四川盆地雷口坡組油氣勘探發(fā)現(xiàn)難題，將勘探與研究結(jié)合、地質(zhì)與物探結(jié)合，從構(gòu)造-沉積-成儲(chǔ)、成盆-成烴-成藏、地震儲(chǔ)層預(yù)測三方面系統(tǒng)深入研究。

2014年春夏之交，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)整天泡在實(shí)驗(yàn)室里，端坐顯微鏡前擺弄著5口井上千片雷口坡組巖芯薄片，像偵探一樣反復(fù)觀察微觀世界，見微知著推敲這條待擒“氣龍”的藏身之處。

和礁灘相巖石薄片呈現(xiàn)出顆粒狀、海綿化石不同，這堆薄片里的沉積結(jié)構(gòu)除了有細(xì)小的白云石晶體，還有絲絲條條或一團(tuán)“絲絨”狀的海藻。由此，科研人員鎖定川西雷口坡組是“潮坪相白云巖”。

新類型確定了，但潮坪相是否發(fā)育了大規(guī)模儲(chǔ)層呢？還是這堆薄片，這次需要觀察的是孔隙的形成演化過程。就像把一塊海綿浸入水中，水能瞬間被海綿吸入保存，孔隙就是天然氣的通道，有了它就有成為儲(chǔ)層的條件。

億萬年間，海平面漲漲落落，潮上帶裸露的巖石受到大氣酸雨溶蝕，形成一個(gè)個(gè)孔隙；被海水浸泡的地帶，巖石不再被溶蝕，便沒有孔隙。巖石周而復(fù)始地裸露、浸泡、再裸露、再浸泡，逐漸疊加成為橫向連片分布廣、縱向薄互層疊置的儲(chǔ)層——一張大大的“千層餅”被攻關(guān)團(tuán)隊(duì)從微觀世界里發(fā)現(xiàn)并攤開在地質(zhì)圖件上。

有了大規(guī)模成儲(chǔ)條件，是否大規(guī)模成藏？薄儲(chǔ)層如何實(shí)現(xiàn)精細(xì)預(yù)測？環(huán)環(huán)相扣的問題在攻關(guān)團(tuán)隊(duì)不懈研究下迎刃而解，形成了川西雷口坡組潮坪相碳酸鹽巖天然氣成藏富集規(guī)律研究成果，實(shí)現(xiàn)了氣藏富集理論認(rèn)識(shí)的重大創(chuàng)新，豐富了國內(nèi)外海相碳酸鹽巖油氣成藏地質(zhì)理論，進(jìn)一步拓寬了油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，對(duì)推動(dòng)長江經(jīng)濟(jì)帶綠色低碳發(fā)展具有重要意義。

井壁防塌有“利器”優(yōu)快鉆井成效顯著

四川盆地是一個(gè)被群山包圍的巨大凹陷，盆地西部橫斷山脈屬于青藏高原，“窗含西嶺千秋雪”的美景中蘊(yùn)藏的是東西向劇烈的板塊擠壓。東部的長江中下游平原不斷擠向青藏高原，四川盆地夾在中間，所承之力非千鈞可比。

川西氣田構(gòu)造位于川西坳陷龍門山構(gòu)造帶中段，主力氣藏埋深約6000米，潮坪相白云巖薄互層新類型儲(chǔ)層，低孔隙度、低滲透率，氣水關(guān)系復(fù)雜，龍門山前逆沖推覆構(gòu)造帶復(fù)雜，井壁穩(wěn)定性差，工程難度大，建井成本高，常規(guī)技術(shù)和模式開發(fā)難有效益。

“雷口坡組氣藏要實(shí)現(xiàn)效益開發(fā)，就要采用長水平段水平井來提高單井產(chǎn)能及儲(chǔ)量動(dòng)用程度，實(shí)現(xiàn)少井高產(chǎn)?！蔽髂嫌蜌夤こ坦芾聿扛苯?jīng)理唐宇祥說?？蒲腥藛T按照“少井高產(chǎn)”原則，開展地質(zhì)、工程、經(jīng)濟(jì)一體化研究，為氣田量身打造了“一臺(tái)多井立體開發(fā)井網(wǎng)”設(shè)計(jì)方案，利用一個(gè)井場打多口大位移大斜度開發(fā)井，把地下多套儲(chǔ)層連通成一個(gè)整體，減少井場數(shù)量，增加井軌跡的泄流面積，從而提高產(chǎn)能。

為了控制更多儲(chǔ)量，2019年，西南油氣首批部署了11口水平井，平均井深6900米、水平段長671米，在地下就像太陽發(fā)出的光芒，由中間向四周輻射。2021年，川西氣田優(yōu)化方案再部署6口井，井更深、段更長，平均井深達(dá)7900米、水平段長1628米。

“巖性繁復(fù)多樣，地層壓力系統(tǒng)交互疊加，‘過路’氣層多而活躍，氣水關(guān)系復(fù)雜?！碧朴钕榻榻B。井眼從陸相到海相地層，縱向上，直井段二開長裸眼井段長在3500~4000米，需要長穿多套壓力系統(tǒng)迥異的地層；橫向上，南北向長水平井要攔腰穿過東西向地應(yīng)力，還要承受幾千米地層壓力。最大的“攔路虎”就是合起來近1700米的須家河組五段、三段，這里發(fā)育的碳質(zhì)頁巖和煤層煤線，遇水膨脹，地層穩(wěn)定性差，頗有點(diǎn)“爛泥扶不上墻”的感覺，帶來的鉆井挑戰(zhàn)便是井壁易垮塌。

要解決直井段、水平段井筒的穩(wěn)定性問題，針對(duì)性強(qiáng)的鉆井液體系是開路利器。有了中國工程院院士羅平亞團(tuán)隊(duì)的加持，川西氣田用上了量身定制的“最牛”鉆井液體系。

在直井段，復(fù)合鹽強(qiáng)抑制聚磺防塌鉆井液“出戰(zhàn)”。這是一種高性能的水基鉆井液，能有效抑制黏土水化膨脹，就像把地層封印了一樣，不讓它成為“爛泥”，基本解決了二開井壁不穩(wěn)定的問題，有效降低了工程復(fù)雜性。

在水平段，白油基強(qiáng)封堵鉆井液則通過井壁上的裂縫，強(qiáng)行擠進(jìn)井眼周圍的巖石，像給一碰就掉渣的“千層餅”套上了一層保鮮膜，在確保井壁穩(wěn)定的同時(shí)，降低鉆具與井眼的摩阻，讓井打得更深，控制更多儲(chǔ)量。

此外，西南油氣持續(xù)強(qiáng)化地質(zhì)工程一體化，優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工方案，通過“定測錄導(dǎo)”一體化長穿優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層井眼控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了安全高效施工，同時(shí)加強(qiáng)多鉆機(jī)一體化管控，解決了“一臺(tái)多機(jī)”模式下立體交叉作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)管控難題，完成并逐步升級(jí)鉆完井工程推薦做法，完善工藝細(xì)節(jié)，固化經(jīng)驗(yàn)成果。

2022年10月，彭州6-5D井鉆至井深7800米完鉆，標(biāo)志著川西氣田優(yōu)化方案部署的6口長水平段開發(fā)井全部優(yōu)快完鉆，累計(jì)進(jìn)尺超5萬米。其中，彭州5-1D井完鉆井深8208米，日無阻流量高達(dá)325萬立方米，刷新工區(qū)最大完鉆井深和最高無阻流量紀(jì)錄。

錨定綠色智能 去簡就繁只為綠水青山

彭州市工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)、人口密集。作為坐落于此的超深層海相氣田，川西氣田必須走環(huán)保低碳和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的綠色開發(fā)路子。

處理一般固廢，西南油氣堅(jiān)持“兩條腿走路”，一方面與中國節(jié)能環(huán)保集團(tuán)有限公司合作，將固廢燒制結(jié)磚；另一方面與彭州市亞東水泥廠合作，拉走固廢制成水泥。針對(duì)油基鉆屑等危廢專項(xiàng)處置費(fèi)用高、運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)大的問題，他們引入西南石油大學(xué)的油基巖屑隨鉆綜合利用裝置進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)，在彭州4-4D井進(jìn)行的油基巖屑隨鉆一體化減量先導(dǎo)試驗(yàn)大獲成功，處置后的剩余固相、石油烴類含量極低，可大幅降低外運(yùn)環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，干餾油可直接用于現(xiàn)場配漿，最大程度對(duì)油基廢棄物進(jìn)行資源化利用。

在點(diǎn)火放噴前的試氣階段，西南油氣則采用酸壓返排液實(shí)時(shí)除硫工藝技術(shù)，綜合除掉雜質(zhì)、異味、殘酸，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)、減排降碳。

同時(shí)，川西氣田地面工程在彭州3、4、5、6號(hào)平臺(tái)各建設(shè)了一座脫硫站。這是中國石化首個(gè)大型鉆井、采輸、凈化、外輸一體化項(xiàng)目，能有效降低采出的高含硫酸氣酸水通過管道長距離輸送帶來的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，在各站內(nèi)實(shí)現(xiàn)分散脫硫、分散脫水和硫黃回收，確保酸氣酸水不出站。

元壩氣田37口含硫氣井只有一座凈化廠，川西氣田19口井卻建設(shè)了4座脫硫站，去簡就繁，為的就是綠色環(huán)保。

翻看彭州3號(hào)脫硫站總工藝流程圖，70畝占地范圍內(nèi)包括脫硫、脫水、硫黃回收、尾氣處理等裝置，井口天然氣進(jìn)入脫硫站就開始了一段“洗白”之旅：濕凈化氣脫水后成為外輸凈化氣；氣田水深度處理后，成品水作為循環(huán)水回用、母液回注、雜鹽外運(yùn)；含硫尾氣經(jīng)脫硫成為達(dá)標(biāo)煙氣；分離出的硫黃進(jìn)行回收銷售。

3月20日，隨著第一批金燦燦的硫黃顆粒從生產(chǎn)線順利產(chǎn)出，川西氣田硫黃成型裝置成功投運(yùn)。

該裝置創(chuàng)新集成先進(jìn)的采氣、脫硫工藝，實(shí)現(xiàn)了封閉循環(huán)脫硫和精益化綠色化一體化生產(chǎn)，外輸產(chǎn)品氣達(dá)國標(biāo)一類氣標(biāo)準(zhǔn)，天然氣總硫回收率超99.9%，硫黃產(chǎn)品達(dá)一等品標(biāo)準(zhǔn)。

不僅如此，川西氣田集成安全風(fēng)險(xiǎn)智能化管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維管理，確保全過程安全環(huán)保、減排降碳。

今天的川西氣田正如春日萬物，朝氣蓬勃、充滿希望，成為西南油氣書寫“端牢能源飯碗”答卷的精彩一頁。

項(xiàng)目簡介

川西氣田彭州6號(hào)平臺(tái)。 袁 鵬 

川西氣田雷口坡組氣藏開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目是中國石化繼普光、元壩之后，又一個(gè)大型酸性氣田開發(fā)建設(shè)工程。川西氣田構(gòu)造位于川西坳陷龍門山構(gòu)造帶中段，面積近2000平方千米，地理上處于川西平原西緣，主體區(qū)塊位于彭州市境內(nèi)。

2018年4月，國家能源局四川省天然氣增產(chǎn)增供重點(diǎn)工程專項(xiàng)協(xié)調(diào)和督辦落實(shí)會(huì)議要求加快氣田開發(fā)建設(shè)，隨后列入全國天然氣產(chǎn)供銷體系建設(shè)重大督辦事項(xiàng)。2019年至今，西南油氣部署實(shí)施了4個(gè)平臺(tái)共計(jì)17口井的海相超深叢式井組，采用多鉆機(jī)同步施工，多次刷新施工紀(jì)錄，全面實(shí)現(xiàn)“四提一降”目標(biāo)。

2022年3月，川西氣田產(chǎn)能建設(shè)一期地面工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)獲得集團(tuán)公司批復(fù)。項(xiàng)目充分借鑒元壩氣田、普光氣田安全高效開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)選一流的建設(shè)隊(duì)伍、采用一流的裝備物資、開發(fā)一流的成套技術(shù)、創(chuàng)新一流的管理成果，形成了具有川西氣田特色的人口稠密地區(qū)“氣田分散建站、鉆采凈化同平臺(tái)、含硫氣不出站場”開發(fā)新模式，2023年1月全面建成4座脫硫站、1座生產(chǎn)管理中心、1座應(yīng)急救援站，以及輸氣管道及氣田配套公用工程。

核心技術(shù)1

■雷口坡組潮坪相白云巖天然氣富集規(guī)律及 儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)

首次揭示潮坪相白云巖“藻云坪+準(zhǔn)同生期溶蝕+晚期埋藏溶蝕”疊加成儲(chǔ)機(jī)理，查明川西雷口坡組大規(guī)模潮坪相白云巖孔隙型儲(chǔ)層分布規(guī)律，首次建立成藏模式，創(chuàng)建基于巖石物理建模的超深層潮坪相白云巖薄儲(chǔ)層地震預(yù)測技術(shù)。

核心技術(shù)2

■雷口坡組氣藏綜合評(píng)價(jià)及開發(fā)技術(shù)

深化氣藏認(rèn)識(shí)，精細(xì)評(píng)價(jià)、優(yōu)化部署，擴(kuò)大水平井水平段長。通過建模數(shù)模，三維可視化呈現(xiàn)儲(chǔ)層及流體的非均質(zhì)性，模擬地下流體在復(fù)雜孔喉結(jié)構(gòu)中的流動(dòng)過程，預(yù)測氣井產(chǎn)量及儲(chǔ)量動(dòng)用情況。堅(jiān)持“少井高產(chǎn)”立體開發(fā)理念，集中部署開發(fā)井。

核心技術(shù)3

■川西氣田鉆完井及投產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

自主研發(fā)新型防塌鉆井液體系，分地層針對(duì)巖性優(yōu)選個(gè)性化鉆頭，攻關(guān)形成超6000米井深旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向?yàn)橹?、螺桿定向?yàn)檩o的精確中靶軌跡控制技術(shù)，形成集儲(chǔ)層降破、酸壓、測試、井下臨封及長期投產(chǎn)等功能于一體的分段投產(chǎn)管柱及投產(chǎn)技術(shù)。

新聞會(huì)客廳

西南油氣石油工程技術(shù)研究院院長 雷 煒

西南石油工程    井控技術(shù)專家 孫厚彥

川西氣田水處理站。李 晉 攝

■ 川西氣田的發(fā)現(xiàn)對(duì)后續(xù)海相勘探有何啟示意義？從超深海相氣田效益開發(fā)來看，還需要攻克哪些難題？

川西氣田的發(fā)現(xiàn)證實(shí)，除了前期認(rèn)識(shí)的高能礁灘相及大型不整合面巖溶可發(fā)育規(guī)模儲(chǔ)層，中-低能潮坪相也具備發(fā)育規(guī)模儲(chǔ)層的條件，大大拓寬了海相油氣勘探領(lǐng)域。川西氣田十余年的曲折勘探歷程告訴我們，只要堅(jiān)定信心，勇于突破認(rèn)識(shí)上的禁錮，堅(jiān)持基礎(chǔ)地質(zhì)耕耘，創(chuàng)新勘探技術(shù)，就一定能夠發(fā)現(xiàn)更多的油氣資源。

川西氣田完鉆井超深（>8000米）、高溫（150攝氏度）、高壓、高含硫化氫，安全順利建井面臨巨大挑戰(zhàn)。要進(jìn)一步提速提效，還需要不斷提升井下工具、工作液性能技術(shù)指標(biāo)。

四川盆地海相碳酸鹽巖領(lǐng)域的油氣資源豐富，是我國重要的油氣資源接替陣地。所發(fā)現(xiàn)油氣田具有規(guī)模整裝的特點(diǎn)，是培育大中型天然氣田的主戰(zhàn)場。國家高度重視深層油氣資源開發(fā)，中國石化確立了大力發(fā)展天然氣的戰(zhàn)略部署，川西超深海相氣田的成功開發(fā)是“做大做強(qiáng)海相常規(guī)氣”的生動(dòng)實(shí)踐，為同類型氣田高質(zhì)量勘探開發(fā)提供了有力借鑒。

■川西氣田鉆井施工有哪些難點(diǎn)，如何解決？超深海相氣田鉆完井工程工藝還要突破哪些“卡脖子”技術(shù)？

川西氣田鉆完井施工面臨氣層埋藏深、地層傾角大、地層破碎導(dǎo)致井壁易失穩(wěn)、水平段長、壓力窗口窄、復(fù)雜的多壓力系統(tǒng)并存等工程難點(diǎn)。通過技術(shù)創(chuàng)新形成了破碎性地層成膜封堵白油基鉆井液體系，構(gòu)建了深層長水平段水平井完井井筒準(zhǔn)備技術(shù)體系，確立了“襯管+滑套分流”為主體的完井工藝等，實(shí)現(xiàn)了氣田高效開發(fā)，創(chuàng)造多項(xiàng)區(qū)域施工紀(jì)錄。

超深海相氣田鉆完井工程工藝亟待突破的“卡脖子”技術(shù)主要集中在四個(gè)方面。一是上部大尺寸井眼提速困難，配套工藝有限。因井身結(jié)構(gòu)受地層壓力體系、設(shè)備能力和開發(fā)成本等限制，提速工藝受限。二是多壓力系統(tǒng)并存同一裸眼段，漏噴同存風(fēng)險(xiǎn)高，井控工藝技術(shù)急需攻關(guān)。裸眼段長、多個(gè)高低懸殊的壓力系統(tǒng)并存，油氣顯示層位多，儲(chǔ)層裂縫孔洞發(fā)育，給鉆井工程帶來了巨大挑戰(zhàn)。三是工程地質(zhì)情況復(fù)雜，深部地層認(rèn)識(shí)不清，安全高效鉆井難度大。四是超高溫材料選擇、研發(fā)難度大，抗高溫防塌鉆井液等技術(shù)急需提升。

未來的發(fā)展方向，加強(qiáng)工程技術(shù)集成應(yīng)用，集智攻關(guān)破解系列工程問題；研究自動(dòng)化智能鉆井裝備、超高溫井筒工作液、數(shù)字化施工等關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)優(yōu)勢技術(shù)的迭代升級(jí)，提高深井超深井安全、快速、優(yōu)化鉆井能力。