順北4-5H井。劉紅新 攝

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順北油氣田是我國(guó)第一個(gè)以“深地工程”命名的油氣項(xiàng)目，油氣藏具有超深、高溫、高壓的特點(diǎn)，儲(chǔ)層埋藏深度均超過(guò)7300米，油氣勘探開(kāi)發(fā)堪稱(chēng)世界級(jí)難題。

惟其艱難，方知勇毅；惟其磨礪，始得玉成。西北油田以科技創(chuàng)新為支撐，持續(xù)推進(jìn)難題攻關(guān)，建立了“中國(guó)石化立項(xiàng)為主+油田公司自主配套”布局構(gòu)架，優(yōu)化科技立項(xiàng)和經(jīng)費(fèi)管理，實(shí)現(xiàn)了科技項(xiàng)目全周期、系統(tǒng)化管理，形成了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的深地技術(shù)系列。自發(fā)現(xiàn)至今，順北油氣田已有鉆探深度超過(guò)8000米的油氣井114口，發(fā)現(xiàn)4個(gè)億噸級(jí)油氣區(qū)帶，建成300萬(wàn)噸/年產(chǎn)能陣地，油氣單位開(kāi)發(fā)成本始終保持國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。

在持續(xù)探索地球深部奧秘的征途中，超深層斷控縫洞型油氣成藏理論、超深層儲(chǔ)層立體成像技術(shù)和縫洞體精細(xì)雕刻技術(shù)、超深層油氣優(yōu)快鉆井技術(shù)作為最為醒目的“三朵金花”，不僅顯著提升了順北油氣田的勘探效率和開(kāi)發(fā)水平，而且為確保國(guó)家能源安全奠定了堅(jiān)實(shí)的科技基石。

理論創(chuàng)新：突破“禁區(qū)”指迷津

技術(shù)亮點(diǎn)

超深層斷控縫洞型油氣成藏理論：

首次發(fā)現(xiàn)盆地腹部中小滑移距走滑斷裂體系，創(chuàng)新提出“非共軸擠壓，調(diào)節(jié)區(qū)域變形”發(fā)育機(jī)制；首次發(fā)現(xiàn)“斷控縫洞型”儲(chǔ)集體新類(lèi)型，闡明其“構(gòu)造破碎”成儲(chǔ)機(jī)制；首次建立其內(nèi)部“柵狀”結(jié)構(gòu)模型，開(kāi)拓了超深層勘探新領(lǐng)域。

創(chuàng)建超深層走滑斷控型油氣成藏模式，拓展了油氣藏保存下限深度，在低洼區(qū)發(fā)現(xiàn)“斷-儲(chǔ)-藏”一體油氣富集樣式，指導(dǎo)并發(fā)現(xiàn)了大型走滑斷控型油氣田——順北油氣田。

□王福全 林 波

十年蝶變 ，滿(mǎn)眼錦繡。

2014年7月，順北地區(qū)的第一口重點(diǎn)探井順北1井完鉆，揭開(kāi)了塔里木盆地超深層油氣勘探的“冰山一角”，由此發(fā)現(xiàn)和建成了被譽(yù)為“深地一號(hào)”的順北油氣田。

10年間，順北油氣田鉆探深度超過(guò)8000米的油氣井達(dá)114口，發(fā)現(xiàn)4個(gè)億噸級(jí)油氣區(qū)帶，建成300萬(wàn)噸/年產(chǎn)能陣地，累計(jì)油氣產(chǎn)量當(dāng)量超過(guò)1100萬(wàn)噸。

“只有掌握好油氣成藏的地質(zhì)理論，解決‘有沒(méi)有’的問(wèn)題，才可能發(fā)現(xiàn)和建設(shè)大油氣田?！蔽鞅庇吞锔笨偨?jīng)理、總地質(zhì)師曹自成說(shuō)。從順北勘探起步開(kāi)始，西北油田逐步認(rèn)識(shí)到走滑斷裂帶為油氣勘探有利區(qū)，率先突破了8000米以深超深層油氣勘探“禁區(qū)”，創(chuàng)新形成了超深層斷控縫洞型油氣成藏理論，有效指導(dǎo)了勘探方向。

地質(zhì)理論創(chuàng)新成為照亮勘探進(jìn)程的“燈塔”

塔里木盆地埋深在6000~10000米的石油和天然氣資源豐富。探索深地對(duì)于緩解西北油田油氣資源短缺局面、落實(shí)戰(zhàn)略資源接替有著重要意義。

早在2004年，西北油田就提出了“塔河之下找塔河，塔河之外找塔河”的勘探戰(zhàn)略，力求找到新的規(guī)模儲(chǔ)量資源陣地。

“打井采油，首先要從地質(zhì)理論上明確某個(gè)區(qū)域或地層‘有沒(méi)有油’。進(jìn)疆40多年的勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐證明，每一次的油氣大突破，都離不開(kāi)地質(zhì)理論的先行飛躍?！蔽鞅庇吞锟碧介_(kāi)發(fā)研究院總地質(zhì)師韓俊介紹。

1984年，沙參2井獲得突破，拉開(kāi)了塔里木盆地海相碳酸鹽巖油氣勘探的序幕。在生產(chǎn)實(shí)踐中創(chuàng)新形成的海相碳酸鹽巖縫洞型油氣藏成藏理論，有力指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)和建設(shè)了雅克拉氣田等多個(gè)油氣田。

1996~1997年，西北油田在奧陶系碳酸鹽巖領(lǐng)域部署的沙46井、沙48井相繼獲得突破，以海相碳酸鹽巖油氣藏成藏理論和縫洞型油藏開(kāi)發(fā)理論為指導(dǎo)，又發(fā)現(xiàn)和建成了我國(guó)最大的古生界海相油田——塔河油田，累計(jì)生產(chǎn)原油1.36億噸。

在深地探索中創(chuàng)新形成超深層斷控縫洞型油氣成藏理論

2010年以后，通過(guò)一輪深入的區(qū)域地質(zhì)研究，西北油田對(duì)盆地演化、烴源分布規(guī)律、油氣成藏富集規(guī)律有了新認(rèn)識(shí)，勘探思路由“鄰近滿(mǎn)加爾烴源區(qū)，以古隆起、古斜坡為勘探目標(biāo)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤傲⒆阍責(zé)N源巖，沿著深大斷裂帶，以超深多成因、多類(lèi)型裂縫-洞穴儲(chǔ)集體為目標(biāo)，尋找晚期原生規(guī)模輕質(zhì)油氣藏”。

在新思路指導(dǎo)下，2014~2015年，順南4井、順南5井、順托1井相繼獲得重大油氣突破，實(shí)現(xiàn)了由塔中隆起向順托果勒低隆的勘探戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。2014年，順北1井證實(shí)順北地區(qū)奧陶系具備很好的成藏條件，實(shí)現(xiàn)了新地區(qū)、新領(lǐng)域的油氣新發(fā)現(xiàn)。此后，順北1-1H井、順北1-2H井等7口滾動(dòng)評(píng)價(jià)井均獲得高產(chǎn)工業(yè)油流，發(fā)現(xiàn)了順北1號(hào)斷裂帶整裝億噸級(jí)規(guī)模儲(chǔ)量油氣富集區(qū)，實(shí)現(xiàn)了順北重大油氣突破。

通過(guò)多年持續(xù)勘探評(píng)價(jià)，西北油田對(duì)順北的油氣地質(zhì)特征有了深刻全面的認(rèn)識(shí)，在前期潛山型、巖溶縫洞型油氣藏的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)乃至全球又一種新的油氣藏類(lèi)型，即斷控縫洞型油氣藏。

“超深層斷控縫洞型油氣成藏理論創(chuàng)新提出了克拉通內(nèi)中小尺度走滑斷裂帶‘控儲(chǔ)、控圈、控運(yùn)、控藏、控富’五位一體油氣富集模式，揭示了新的儲(chǔ)集體類(lèi)型與油氣藏類(lèi)型，豐富了海相碳酸鹽巖成儲(chǔ)與成藏理論，突破了‘走滑斷裂帶主要作為油氣運(yùn)移通道，不能形成規(guī)模儲(chǔ)集體，也不作為主要勘探目標(biāo)’傳統(tǒng)地質(zhì)認(rèn)識(shí)的束縛，將碳酸鹽巖有效儲(chǔ)層埋深下限延深至8500米以深，拓展了超深層海相碳酸鹽巖的勘探潛力?！辈茏猿山榻B。

新理論有效指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了10億噸級(jí)的順北油氣田，并實(shí)現(xiàn)商業(yè)開(kāi)發(fā)，為西北油田長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

在攻克難題中獲得新認(rèn)識(shí)，持續(xù)豐富完善創(chuàng)新理論

雖然同在塔里木盆地，但順北油氣田與塔河油田在烴源巖、儲(chǔ)層成因、成藏期、油氣特性、構(gòu)造位置、油藏類(lèi)型等方面都存在明顯差異。

西北油田在攻克難題中不斷獲得新認(rèn)識(shí)，持續(xù)豐富完善創(chuàng)新理論，更精準(zhǔn)地指導(dǎo)油氣勘探。

“順北走滑斷裂‘一體多柵’規(guī)模儲(chǔ)集體發(fā)育模式，就是近兩年取得的新認(rèn)識(shí)?！蔽鞅庇吞锟碧介_(kāi)發(fā)研究院順北油氣研究所所長(zhǎng)黃誠(chéng)介紹。

在勘探順北1號(hào)斷裂帶過(guò)程中，當(dāng)在斷裂面附近鉆遇到放空或漏失，研究人員通常認(rèn)為找到了規(guī)模儲(chǔ)層發(fā)育的位置，也取得了不錯(cuò)的油氣效果。在勘探順北5號(hào)斷裂帶時(shí)，研究人員卻發(fā)現(xiàn)在斷面附近發(fā)育有多個(gè)破碎儲(chǔ)集體，“這說(shuō)明順北斷裂帶內(nèi)部?jī)?chǔ)層結(jié)構(gòu)并非想象中那么簡(jiǎn)單”。他們結(jié)合野外地質(zhì)考察、巖芯觀察、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M，分析4條斷裂帶近千個(gè)地震剖面，創(chuàng)新提出走滑斷控縫洞型儲(chǔ)集體“柵狀結(jié)構(gòu)”空間模型的新認(rèn)識(shí)。

“一道‘柵欄’就像一排書(shū)架。以前，我們鉆穿第一道柵欄，就認(rèn)為找到了油氣儲(chǔ)藏空間。運(yùn)用‘柵狀結(jié)構(gòu)’新認(rèn)識(shí)指導(dǎo)生產(chǎn)，一次就能鉆穿多道柵欄，溝通多個(gè)儲(chǔ)集體?！秉S誠(chéng)說(shuō)，“順北4號(hào)斷裂帶、8號(hào)斷裂帶的34口井實(shí)現(xiàn)了‘少井高產(chǎn)’，‘柵狀結(jié)構(gòu)’空間模型功不可沒(méi)?！?/p>

向地球深部進(jìn)軍，需要探索更多的地質(zhì)理論無(wú)人區(qū)、開(kāi)辟更多的找油找氣新路徑，西北油田步履未停，奮發(fā)向前。

精準(zhǔn)勘探：“地下珠峰”尋油藏

技術(shù)亮點(diǎn)

超深層儲(chǔ)層立體成像技術(shù)和縫洞體精細(xì)雕刻技術(shù):

將斷裂識(shí)別精度從30米提高至15米，可以對(duì)地層進(jìn)行360度掃描，相當(dāng)于給地球深部拍“CT”，讓8000米以深的油氣儲(chǔ)集體“看得清、描得精、定得準(zhǔn)”，實(shí)現(xiàn)了從“摸著打”到“看著打”的轉(zhuǎn)變。

□張 俊 楊 威 龔 偉

在埋深超過(guò)8000米的“地下珠峰”找油，就好比站在珠穆朗瑪峰頂透過(guò)層層云霧去看清雅魯藏布江上的游船。

“超深層儲(chǔ)層立體成像技術(shù)和縫洞體精細(xì)雕刻技術(shù)攻克了深地領(lǐng)域可視化尖端難題，將復(fù)雜的地下油氣藏變?yōu)閷?shí)況全息影像，為順北油氣田勘探開(kāi)發(fā)立下了汗馬功勞?！蔽鞅庇吞锟萍疾拷?jīng)理李柏林說(shuō)。

超深層立體成像，看清順北地下“藏寶圖”

“超深層儲(chǔ)層立體成像技術(shù)類(lèi)似單反相機(jī)的對(duì)焦原理，可以讓復(fù)雜的地下油藏得以清晰呈現(xiàn)。”西北油田勘探開(kāi)發(fā)研究院地球物理研究所所長(zhǎng)楊威介紹。這項(xiàng)技術(shù)聽(tīng)起來(lái)容易，做起來(lái)卻難如登天。科研團(tuán)隊(duì)潛心攻關(guān)多年，持續(xù)迭代技術(shù)，順北地下8000米以深儲(chǔ)集體的CT圖才得以高清成像，斷裂識(shí)別精度從30米提高為15米。

2015年，當(dāng)技術(shù)人員將儲(chǔ)層立體成像技術(shù)應(yīng)用在順北油氣田時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)“水土不服”。不同于塔河油田的戈壁地表，順北沙漠區(qū)地震信號(hào)接收的能量?jī)H為激發(fā)能量的1/10，儲(chǔ)集體成像精度低、描述難度大。

科研團(tuán)隊(duì)夜以繼日反復(fù)研究、推導(dǎo)、演算，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次試驗(yàn)論證，形成了沙漠區(qū)超深層弱信號(hào)恢復(fù)技術(shù)，并構(gòu)建了以“二疊系火山巖、奧陶系碳酸鹽巖、寒武系深層和走滑斷裂帶”為目標(biāo)的高精度速度建模技術(shù)，獲得了用于描述地層構(gòu)造、巖性和儲(chǔ)層的三維數(shù)據(jù)體，逐步摸清了順北沙漠區(qū)超深層的地下含油氣分布，有力支撐了順北1號(hào)帶、5號(hào)帶的相繼突破。

隨著順北油氣田快速發(fā)展，地震勘探技術(shù)也在持續(xù)升級(jí)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)將傳統(tǒng)三維地震數(shù)據(jù)體拓展至五維數(shù)據(jù)空間，通過(guò)增加與儲(chǔ)層相關(guān)的方向角和反射角信息，創(chuàng)新形成了大沙漠區(qū)超深碳酸鹽巖斷控型油氣藏地震關(guān)鍵技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了8000米以深中小尺度儲(chǔ)集體的成像表征，斷裂識(shí)別精度從30米提高為15米，為4號(hào)帶、8號(hào)帶的高效勘探開(kāi)發(fā)提供了有力的成像技術(shù)支持。

縫洞體“精雕細(xì)刻”，練就尋油“火眼金睛”

2016年，順北油氣田發(fā)現(xiàn)后，科研團(tuán)隊(duì)明確了走滑斷裂帶具有控儲(chǔ)、控藏、控富作用，但如何清晰展示前期地震資料發(fā)現(xiàn)的地下18條斷裂帶，成為高效開(kāi)發(fā)急需解決的難題，這就輪到縫洞體雕刻技術(shù)大顯身手了。

“縫洞體雕刻技術(shù)就像在考古現(xiàn)場(chǎng)剝離地下文物上的附著物。在地震勘探中，我們利用數(shù)字化技術(shù)來(lái)剝離地下背景，用建模數(shù)模的方式將儲(chǔ)集體在空間以全息影像的形式展示出來(lái)，直觀獲取優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)油氣空間影像。”順北油氣研究所副所長(zhǎng)龔偉介紹。

順北開(kāi)發(fā)初期，科研團(tuán)隊(duì)圍著一張張地震剖面圖仔細(xì)分析討論，在剖面人工解釋斷裂的基礎(chǔ)上，采用空間插值的辦法，將解釋的斷裂線(xiàn)連成一個(gè)個(gè)斷裂面，直觀地呈現(xiàn)了走滑斷裂帶在地下的空間展布形態(tài)，給鉆井設(shè)計(jì)指明了方向。“當(dāng)時(shí)的這種簡(jiǎn)單雕刻雖不太成熟，但經(jīng)過(guò)地質(zhì)、物探等專(zhuān)業(yè)的努力，還是為順北1號(hào)帶的突破和開(kāi)發(fā)提供了可靠的影像支持?！饼弬フf(shuō)。

2018~2020年，順北油氣田處于快速增儲(chǔ)上產(chǎn)階段，但也出現(xiàn)了一些問(wèn)題，直接按照斷裂帶鉆井并不全是高產(chǎn)。經(jīng)過(guò)研究，科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為斷裂帶內(nèi)部之間存在不同程度隔擋的縫洞結(jié)構(gòu)，這就對(duì)縫洞體雕刻技術(shù)提出了更高的精度要求——除了展示斷裂帶空間形態(tài)，還需要對(duì)里面的縫洞分布進(jìn)行刻畫(huà)展示。

經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，科研團(tuán)隊(duì)對(duì)原有技術(shù)進(jìn)行了迭代升級(jí)，研發(fā)了三維體Q補(bǔ)償和弱反射特征提取重構(gòu)增強(qiáng)的沙漠區(qū)超深層解釋性處理技術(shù)，將具有一定規(guī)模的洞穴、孔洞、裂縫等在三維空間融合顯示，直觀展示了不同規(guī)模儲(chǔ)油氣空間及與斷裂帶的關(guān)系，推動(dòng)了順北4號(hào)帶、5號(hào)帶的高效開(kāi)發(fā)。

2021年起，斷控型油氣藏內(nèi)部在鉆探過(guò)程中多次發(fā)生放空、漏失，說(shuō)明地下斷裂帶內(nèi)部存在“間隔分布、形如柵狀”的多個(gè)破碎帶?！皷艩罱Y(jié)構(gòu)”儲(chǔ)集體內(nèi)部構(gòu)造的雕刻描述難度前所未有，不僅需要展示縫洞位置，而且要厘清縫洞之間的連通關(guān)系?？蒲袌F(tuán)隊(duì)認(rèn)真比對(duì)資料，進(jìn)行實(shí)踐分析，在方法試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引入人工智能手段，提升了“柵狀結(jié)構(gòu)”儲(chǔ)集體預(yù)測(cè)模型精度，研發(fā)了超深層斷控縫洞體相控波阻抗反演技術(shù)，創(chuàng)新形成了“三元一體”斷控縫洞體與圈閉量化雕刻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了斷控“柵狀結(jié)構(gòu)”儲(chǔ)集體360度無(wú)死角高清全息影像顯示。

順北42X井是第一口擁有全息影像的油氣井。建成實(shí)景模型后，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)其地下空間與假設(shè)一樣呈“柵狀結(jié)構(gòu)”，可以一井多靶，獲得更高產(chǎn)量。

此后，縫洞體雕刻技術(shù)在順北4號(hào)、8號(hào)、6號(hào)、10號(hào)等多條斷裂帶實(shí)踐應(yīng)用和持續(xù)迭代，規(guī)模儲(chǔ)集體預(yù)測(cè)吻合率達(dá)88%以上，成為順北油氣田高效勘探開(kāi)發(fā)的“利器”之一。

優(yōu)快鉆井：挺進(jìn)萬(wàn)米探“瑰寶”

技術(shù)亮點(diǎn)

超深層油氣優(yōu)快鉆井技術(shù)：

深化地質(zhì)工程一體化，形成了8000~9000米特深斷控型油氣藏鉆完井技術(shù)系列，實(shí)現(xiàn)了從“鉆得成”到“鉆得快”再到“鉆得優(yōu)”的轉(zhuǎn)變。目前，已完成8000米以深鉆完井超110口，其中9000米以深安全高效鉆完井7口，鉆井周期由300天縮短到120天，創(chuàng)造了多項(xiàng)鉆完井工程紀(jì)錄。

□湯 晶 楊衛(wèi)星

順北油氣田的油氣資源深埋在地下近萬(wàn)米，如何才能將它們又快又好地鉆探出來(lái)？超深層油氣優(yōu)快鉆井技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

一體化聯(lián)動(dòng)地質(zhì)工程，保障效益開(kāi)發(fā)

想讓深埋地下幾千米的油氣資源到達(dá)地面，需要通過(guò)鉆井作業(yè)在地面和地下深層油氣藏間修建一條“高速公路”。對(duì)于超深井來(lái)說(shuō)，絕非易事。

“在世界上衡量鉆井難度的13項(xiàng)指標(biāo)中，塔里木盆地有7項(xiàng)名列第一。當(dāng)鉆井打到地下9000米時(shí)，井底溫度約200攝氏度，地層壓力在150兆帕以上。”西北油田石油工程技術(shù)研究院黨委書(shū)記王龍介紹。

面對(duì)超深復(fù)雜油氣藏開(kāi)發(fā)難題，西北油田構(gòu)建地質(zhì)工程一體化運(yùn)行模式，按照“少井高產(chǎn)、多控長(zhǎng)穩(wěn)”的總體部署，提出逆向設(shè)計(jì)、正向優(yōu)化的“五優(yōu)”設(shè)計(jì)理念，努力實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目標(biāo)最大化、工程風(fēng)險(xiǎn)最小化。

“我們通過(guò)優(yōu)選靶點(diǎn)、方位、距離、長(zhǎng)度、井口，避開(kāi)上部復(fù)雜地層，最大程度保證破碎帶井壁穩(wěn)定，高效溝通多個(gè)儲(chǔ)集體，收到‘1+1＞2’的效果?！蔽鞅庇吞锸凸こ碳夹g(shù)研究院鉆完井研究所所長(zhǎng)于洋說(shuō)。

在5000~6000米深的志留系地層，斷裂裂縫發(fā)育，鉆井中常發(fā)生井眼軌跡距離斷裂帶較近或者穿越斷裂的情況，導(dǎo)致漏失嚴(yán)重，影響鉆井周期。通過(guò)地質(zhì)工程一體化，地質(zhì)人員建立復(fù)雜地層風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)，對(duì)可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別提醒，優(yōu)選井口避開(kāi)斷裂；工程上則根據(jù)地質(zhì)認(rèn)識(shí)，制定防漏堵漏對(duì)策，使漏失率下降了92%。

經(jīng)過(guò)多年技術(shù)攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，西北油田向著構(gòu)建9000米特深斷控型油氣藏鉆完井技術(shù)體系邁進(jìn)，固化形成了順北地區(qū)少井高產(chǎn)“七要素”設(shè)計(jì)方法及各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，全面支撐了順北油氣田勘探持續(xù)突破和開(kāi)發(fā)快速建產(chǎn)。

高水平推進(jìn)提速增效，引領(lǐng)深地鉆井

6月22日，經(jīng)過(guò)100.75天的施工，順中6-2X井完成9134米進(jìn)尺，成為百天完鉆的第一口超9000米三級(jí)井身結(jié)構(gòu)井。

順北油氣田壓力系統(tǒng)復(fù)雜，為了安全成井，需要多次下套管，導(dǎo)致井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鉆井周期長(zhǎng)，常用的五級(jí)井身結(jié)構(gòu)平均鉆井周期達(dá)210天。

西北油田聚焦高水平提速，創(chuàng)新形成了順北超深井井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、超深斷裂破碎帶復(fù)雜地層井筒強(qiáng)化技術(shù)、超深硬地層強(qiáng)參數(shù)鉆井提速技術(shù)，研發(fā)出性能優(yōu)良的鉆完井工具等，大幅提高了超深井鉆進(jìn)速度。

針對(duì)裂縫性地層承壓能力低、破碎性地層垮塌風(fēng)險(xiǎn)大等難題，技術(shù)人員構(gòu)建了復(fù)雜地層井筒強(qiáng)化技術(shù)，采用微納米材料阻隔壓力傳遞，變排量使堵漏材料溫和進(jìn)入地層，逐級(jí)提高地層承壓，實(shí)現(xiàn)破碎防塌，復(fù)雜時(shí)間縮短了92%。

沒(méi)有金剛鉆，不攬瓷器活兒。在超深井鉆探過(guò)程中，由于不同地層的巖石硬度不同，需要用到大小不同的鉆頭10多個(gè)。面對(duì)二疊系火成巖破巖效率低、古生界深部防斜打快難的情況，技術(shù)人員應(yīng)用分級(jí)破巖、預(yù)彎曲防斜理論，升級(jí)復(fù)合異型齒PDC鉆頭，建立預(yù)彎曲防斜能力評(píng)價(jià)圖版，形成了火成巖高效破巖、易斜地層防斜打快技術(shù)，古生界硬地層機(jī)械鉆速由每小時(shí)4.5米提高至8.6米。

高質(zhì)量保障井筒完整，強(qiáng)化工程提質(zhì)

近萬(wàn)米的鉆桿在高溫高壓超深的地下軟如面條，各種井下設(shè)備和儀器極易失效，特別是鉆頭上的隨鉆導(dǎo)向系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，地下鉆井就像是人在黑夜中穿行，難以精準(zhǔn)到達(dá)目標(biāo)位置。

“打得快，更要打得優(yōu)。高精度命中地質(zhì)靶點(diǎn)，提升固井質(zhì)量，保障井筒完整性，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)，這是順北油氣田超深井鉆井工程的最終目標(biāo)?！蔽鞅庇吞锕こ碳夹g(shù)管理部副經(jīng)理李雙貴說(shuō)。

針對(duì)深地儀器故障率高、軌跡控制難度大、定向效率低的問(wèn)題，西北油田逐步構(gòu)建了超深超高溫?cái)嗫匦蛢?chǔ)層高效定向技術(shù)，充分利用中國(guó)石化聯(lián)合創(chuàng)新平臺(tái)升級(jí)儀器，成功研發(fā)出國(guó)內(nèi)首套耐溫200攝氏度、耐壓172兆帕以上的高精度隨鉆測(cè)量?jī)x器，能實(shí)時(shí)控制地下鉆頭鉆進(jìn)方向，實(shí)現(xiàn)了地下萬(wàn)米“指哪兒打哪兒”，地質(zhì)靶點(diǎn)精準(zhǔn)命中率100%。

在亞洲超深水平井位移最長(zhǎng)紀(jì)錄躍進(jìn)3-3XC井，鉆井技術(shù)再一次創(chuàng)造紀(jì)錄。工程技術(shù)人員采用超深大位移水平井安全高效鉆井技術(shù)，在3公里以外垂直鉆進(jìn)7200米后，再轉(zhuǎn)彎進(jìn)行橫向鉆進(jìn)，直至油氣所在的地層，兼顧了油氣生產(chǎn)和生態(tài)保護(hù)，為生態(tài)紅線(xiàn)區(qū)儲(chǔ)量高效動(dòng)用提供了有力的技術(shù)支撐。

有找得到油的本事，更要有拿得到油的能力。目前，西北油田超深層油氣優(yōu)快鉆井技術(shù)已攻克超高強(qiáng)度套管、鉆桿、鉆井液、測(cè)控儀器等關(guān)鍵領(lǐng)域，探索形成了具有順北特色的9000米級(jí)復(fù)雜超深層井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和配套技術(shù)、設(shè)備及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了由“打得成”到“打得快、打得準(zhǔn)”的重大跨越。

突破傳統(tǒng)理論認(rèn)識(shí)，拓寬油氣勘探視野

石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北地區(qū)勘探開(kāi)發(fā)研究中心經(jīng)理 鄧 尚

問(wèn)：超深層斷控縫洞型油氣成藏理論是如何突破傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)的？這一理論對(duì)全球超深層油氣資源評(píng)估有哪些深遠(yuǎn)影響？

答：在前人認(rèn)為油氣難以聚集的區(qū)域（低隆區(qū)-斜坡區(qū)）、不利于油氣聚集的空間（走滑斷裂帶），超深層斷控縫洞型油氣成藏理論的提出指導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了油氣勘探的重大理論和技術(shù)突破，不僅引領(lǐng)了海相碳酸鹽巖斷控領(lǐng)域的油氣勘探，而且為重新審視超深層油氣資源分布、尋找新的資源增長(zhǎng)級(jí)提供了解決方案。

超深層斷控縫洞型油氣成藏理論突破，思路創(chuàng)新是基礎(chǔ)。在塔里木盆地，古隆起長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是油氣聚集的有利區(qū)，已發(fā)現(xiàn)了塔河、塔中等大型油氣田。而在兩大古隆起之間的低隆區(qū)，由于平均埋藏深度大（＞7300米），一直被視作勘探“禁區(qū)”，但根據(jù)油氣資源分布規(guī)律，深層資源可占總資源的34%。因此，在埋藏更深的斜坡區(qū)-低隆區(qū)尋求新的油氣突破，是實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略接替的必由之路。2012年以來(lái)，西北油田與石勘院研究團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持在低隆區(qū)-斜坡區(qū)探索，在順托低隆區(qū)識(shí)別出若干高陡斷裂帶，垂向溝通深部烴源，是油氣輸導(dǎo)的重要通道，并進(jìn)一步堅(jiān)信，精確識(shí)別和刻畫(huà)此類(lèi)斷裂，是實(shí)現(xiàn)勘探往深層走的重要抓手。

超深層斷控縫洞型油氣成藏理論突破，認(rèn)識(shí)創(chuàng)新是關(guān)鍵。在世界范圍內(nèi)，早期走滑斷裂研究集中于超大-大尺度的板緣或盆緣邊界斷裂，板內(nèi)或盆內(nèi)弱變形區(qū)，由于遠(yuǎn)離擠壓碰撞邊界，傳統(tǒng)認(rèn)為斷裂欠發(fā)育。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)依托大量三維連片地震資料，在盆地腹部首次發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)厘定了“大面積展布、多體系并存”的中小滑移距走滑斷裂體系，揭示了弱變形區(qū)走滑斷裂發(fā)育的普遍性，為走滑斷控油氣藏勘探的全面展開(kāi)提供了陣地。前人針對(duì)斷裂控藏作用的研究，更關(guān)注其對(duì)油氣的輸導(dǎo)性能，而研究團(tuán)隊(duì)基于大量野外、鉆井測(cè)錄及分析測(cè)試等資料，從巖石的破裂機(jī)理出發(fā)，提出了走滑斷裂改造致密碳酸鹽巖直接成儲(chǔ)等新認(rèn)識(shí)。油氣在斷裂帶內(nèi)部聚集，具有“控儲(chǔ)、控圈、控藏、控富”作用，極大拓展了油氣儲(chǔ)集空間與圈閉類(lèi)型。

超深層斷控縫洞型油氣成藏理論突破，技術(shù)創(chuàng)新是保障。走滑斷控油氣藏勘探面臨超深層斷裂隱蔽性強(qiáng)、識(shí)別解析難，儲(chǔ)集結(jié)構(gòu)復(fù)雜、目標(biāo)刻畫(huà)難，控藏要素多樣、勘探靶點(diǎn)優(yōu)選難等世界級(jí)難題，研究團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持從問(wèn)題出發(fā)，攻關(guān)形成了克拉通內(nèi)中小尺度走滑斷裂精細(xì)解析、超深層碳酸鹽巖走滑斷裂立體成像、量化描述與目標(biāo)落實(shí)等關(guān)鍵技術(shù)序列，實(shí)現(xiàn)了斷裂與目標(biāo)的精細(xì)表征，支撐了走滑斷控油氣藏高質(zhì)量勘探。

問(wèn)：在超深地層條件下，如何利用這一新理論指導(dǎo)勘探實(shí)踐？是否已有成功案例可以分享，這些發(fā)現(xiàn)對(duì)我國(guó)能源安全有何意義？

答：以走滑斷裂“控儲(chǔ)、控圈、控藏、控富”作用為指導(dǎo)，中國(guó)石化發(fā)現(xiàn)了我國(guó)第一個(gè)走滑斷控縫洞型大油氣田——塔里木盆地順北油氣田，建立了“寒武多期供烴、構(gòu)造破裂控儲(chǔ)、原地垂向輸導(dǎo)、晚期成藏為主、走滑斷裂控富”油氣成藏模式，實(shí)現(xiàn)了“隆起-斜坡-構(gòu)造低洼區(qū)”的拓展，落實(shí)了大面積連片展布的有序成藏富集區(qū)，推動(dòng)了“深地一號(hào)”工程建設(shè)，并推廣應(yīng)用于準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子、鄂爾多斯盆地杭錦旗、鎮(zhèn)涇-彬長(zhǎng)、四川盆地綦江、井研等地區(qū)，支撐斷控縫洞型油氣藏勘探在塔里木、四川、鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾等盆地實(shí)現(xiàn)全面突破，證實(shí)了該類(lèi)型油氣藏在全國(guó)各大盆地發(fā)育的普遍性與規(guī)模性。超深層斷控縫洞型油氣成藏理論的突破，為打造走滑斷控油氣藏領(lǐng)域原創(chuàng)技術(shù)策源地，從深海、深空邁入深地，保障國(guó)家能源安全提供了科技支撐。

（程力沛 提供）

提升斷裂識(shí)別精度，重塑油氣勘探格局

石油物探技術(shù)研究院西北支撐中心經(jīng)理 田建華

問(wèn)：超深層儲(chǔ)層立體成像技術(shù)的突破性在于哪些方面？斷裂識(shí)別精度從30米提升到15米，對(duì)油氣勘探的精確度帶來(lái)了怎樣的變革？

答：超深層斷控縫洞型油氣藏平均埋藏深度大（>7300米），地震品質(zhì)相對(duì)差，油氣藏物探響應(yīng)特征弱，國(guó)內(nèi)外可借鑒的研究案例少。每條斷裂帶、每口鉆井的突破，都在不斷刷新常規(guī)油氣勘探地質(zhì)認(rèn)識(shí)。前期研究存在成像模糊、分辨率較低的問(wèn)題，對(duì)地球物理深層勘查技術(shù)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。

立體成像技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了超深層斷控儲(chǔ)集體成像的難題。物探科研人員開(kāi)展了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新研究：在地震速度建模方面，引入了VSP井控各向異性校正技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全方位速度建模，模型精度大幅提升；研發(fā)了全方位角度域成像及QRTM成像技術(shù)，更清晰地展現(xiàn)了地下地質(zhì)體，大幅提升了斷裂識(shí)別能力。斷裂識(shí)別精度由原先的30米提升到15米，能更加準(zhǔn)確地探查油氣富集區(qū)域，對(duì)鉆井軌跡設(shè)計(jì)、靶點(diǎn)選擇具有重要意義。斷控規(guī)模油氣藏鉆遇率由71%大幅提升至87.5%，有效降低了勘探風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約了鉆井成本。

問(wèn)：在進(jìn)行超深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的“CT掃描”時(shí)，面臨哪些技術(shù)挑戰(zhàn)？物探院如何應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性？

答：超深層儲(chǔ)層埋藏深，走滑斷裂帶垂直發(fā)育，能接收到的有效信號(hào)較弱，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的尺度也比較小，給地震勘探工作帶來(lái)了巨大困難。

物探院科研人員勇?lián)萍紤?zhàn)略力量的重要使命，迎難而上，集智攻關(guān)，研發(fā)形成了多項(xiàng)針對(duì)性技術(shù)。針對(duì)儲(chǔ)層埋藏深的問(wèn)題，研發(fā)了寬頻寬方位處理技術(shù)，很好地獲取了地下深層豐富的地震信號(hào)；針對(duì)有效信號(hào)弱的問(wèn)題，研發(fā)了全方位速度建模技術(shù)，提高了資料信噪比，儲(chǔ)集體地震特征顯著增強(qiáng)；針對(duì)超深層儲(chǔ)層地質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和精準(zhǔn)入靶問(wèn)題，研發(fā)形成了縫洞體尺度預(yù)測(cè)及校正、小尺度“柵狀結(jié)構(gòu)”儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)等特色技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的地質(zhì)結(jié)構(gòu)“CT掃描”，精度比常規(guī)方法提高2~3倍，為井位部署和油氣突破提供了強(qiáng)有力的支撐，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中取得了良好的效果。

問(wèn)：未來(lái)物探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是什么？尤其是在深地探測(cè)方面，有哪些新技術(shù)或方法正在研發(fā)中，可進(jìn)一步提升勘探效率和精度？

答：未來(lái)物探技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)令人充滿(mǎn)期待。針對(duì)深地工程探測(cè)，物探技術(shù)將逐步實(shí)現(xiàn)從定性分析到定量預(yù)測(cè)的轉(zhuǎn)變、從單一學(xué)科到多學(xué)科融合的轉(zhuǎn)變，以進(jìn)一步提高勘探效率和精度。

目前，在地震成像技術(shù)方面，業(yè)內(nèi)正在研發(fā)彈性波FWI技術(shù)，可進(jìn)一步提升陡傾角走滑斷裂帶成像精度，實(shí)現(xiàn)地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)高清晰度識(shí)別；在地質(zhì)工程一體化技術(shù)方面，正在研發(fā)巖石力學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)、近井點(diǎn)聲波探測(cè)技術(shù)，提升井位部署支撐能力和鉆井成功率；在人工智能技術(shù)方面，正在研發(fā)基于多源信息聯(lián)合約束下的連通性定量評(píng)價(jià)技術(shù)，可更好地為制定油氣田開(kāi)發(fā)方案提供依據(jù)。（朱博華 提供）

協(xié)同高效破巖提速，刷新鉆井工程紀(jì)錄

石油工程技術(shù)研究院鉆井工程領(lǐng)域高級(jí)專(zhuān)家 張進(jìn)雙

問(wèn)：超深層油氣優(yōu)快鉆井技術(shù)中，具有順北油氣田特色的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有哪些？這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中如何顯著縮短鉆井周期、不斷刷新鉆井工程紀(jì)錄？

答：針對(duì)順北油氣田超深硬地層破巖效率低、鉆頭易磨損崩齒、井下工具輸出能量不足等問(wèn)題，我們提出了以“高效的破巖方式、適應(yīng)地層的鉆頭、足夠的破巖能量、穩(wěn)態(tài)的井下工況”為主控要素的協(xié)同高效破巖提速技術(shù)方法，建立了分層段鉆頭破巖門(mén)限參數(shù)計(jì)算模型，研制了適用于二疊系火山巖的高效PDC鉆頭、扭力沖擊器、復(fù)合沖擊器、旋沖螺桿等提速工具，開(kāi)發(fā)了超大扭矩動(dòng)力鉆具提高破巖扭矩；針對(duì)奧陶系上統(tǒng)防斜、提速、降本難題，形成了硬地層低成本防斜打快技術(shù)，機(jī)械鉆速由4.5米/小時(shí)提高到8.6米/小時(shí)，并基于人工智能大數(shù)據(jù)分析，形成了“高效鉆頭+大能量破巖工具+鉆機(jī)裝備升級(jí)+強(qiáng)化鉆井參數(shù)”的一體化鉆井提速配套技術(shù)，制定了順北油氣田鉆井提速提效技術(shù)推薦做法。2023年，順北油氣田完鉆23口井，平均鉆井周期由184天縮短為139天，其中，順北6-4斜井完鉆井深8316.58米，鉆井周期97.08天，創(chuàng)順北油氣田超深井鉆井周期最短紀(jì)錄。

問(wèn)：在復(fù)雜超深層井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，面臨最大的工程技術(shù)難題是什么？工程院是如何通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新解決這些問(wèn)題，確保鉆井作業(yè)安全高效的？

答：順北油氣田儲(chǔ)層埋藏深、斷裂發(fā)育，地層巖性、流體、壓力體系復(fù)雜，長(zhǎng)裸眼段鉆井作業(yè)安全密度窗口窄，地質(zhì)必封點(diǎn)、工程必封點(diǎn)多，井壁失穩(wěn)、地層漏失、氣侵溢流等復(fù)雜情況頻發(fā)，給井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。為提高待鉆地層預(yù)測(cè)精度，工程院以中完測(cè)井、錄井信息為約束條件，隨鉆更新地震速度，形成了基于井震信息的地質(zhì)力學(xué)參數(shù)超前預(yù)測(cè)方法；利用近實(shí)時(shí)修正的鉆頭前方三維地震數(shù)據(jù)體，采用多尺度相干技術(shù)、螞蟻體追蹤技術(shù)，精確定位待鉆地層斷裂、裂縫帶位置，為套管下深、鉆井液性能控制等提供指導(dǎo)。以地質(zhì)目標(biāo)最大化、工程風(fēng)險(xiǎn)最小化為原則，我們建立了工程地質(zhì)要素耦合的一體化技術(shù)方法，形成了以“二疊系火成巖反演、志留系斷裂檢測(cè)、侵入巖量化描述、儲(chǔ)層異常高壓識(shí)別”為核心的工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)，指導(dǎo)井口位置優(yōu)選與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案制定，構(gòu)建了適應(yīng)不同地質(zhì)條件的井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)系列，為復(fù)雜超深油氣井安全高效成井奠定了基礎(chǔ)。

問(wèn)：未來(lái)深地鉆井技術(shù)的發(fā)展方向和重點(diǎn)研究領(lǐng)域是什么？特別是在高溫高壓極端工況條件下安全成井方面，有哪些前瞻性的規(guī)劃和技術(shù)展望？

答：向地球深部進(jìn)軍是國(guó)家戰(zhàn)略性科技問(wèn)題，是油氣上游原創(chuàng)技術(shù)策源地的建設(shè)方向。開(kāi)拓萬(wàn)米油氣資源新領(lǐng)域，探尋深地油氣賦存極限，是新時(shí)期石油行業(yè)的“超級(jí)工程”。

隨著勘探開(kāi)發(fā)向更深層推進(jìn)，不確定因素增多，井底溫度突破240攝氏度、壓力突破200兆帕，特深、重載、高溫高壓、酸性環(huán)境、強(qiáng)烈振動(dòng)等惡劣工況耦合，超出了現(xiàn)有鉆機(jī)裝備、井下工具、井筒流體的耐受極限，井底鉆頭破巖能力不足、鉆機(jī)裝備難以滿(mǎn)足需求、工具儀器故障率高、鉆井液性能調(diào)控困難、高壓油氣井井控風(fēng)險(xiǎn)大、井筒長(zhǎng)期完整性無(wú)法保障等一系列技術(shù)難題陸續(xù)出現(xiàn)。

深地油氣鉆探是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需創(chuàng)新復(fù)雜地層油氣鉆完井工程理論方法，研制特深井智能化重載鉆機(jī)、特高壓井口設(shè)備、大功率固井泵等關(guān)鍵裝備，研發(fā)適用于超高溫高壓極端工況環(huán)境的井下工具儀器，開(kāi)發(fā)高溫高密度條件下性能穩(wěn)定的工作液流體，構(gòu)建涵蓋“基礎(chǔ)理論、工程設(shè)計(jì)、鉆井裝備、鉆井液、固井、完井、改造、測(cè)試”等各環(huán)節(jié)的深地油氣鉆探關(guān)鍵技術(shù)體系，提升工程技術(shù)與裝備保障能力。（蔣琳琳 提供）