非常规 大潜力
——辽河坳陷非常规油气资源勘探开发纪实
谋大事者,重在谋全局,重在谋未来。
数据显示,2011年以来,辽河的年探明储量中,低渗所占比重逐年增大,近两年一度达到80%以上。低渗,关乎辽河未来。而辽河大部分低渗储藏,都属于非常规油气藏。勘探开发研究院对于非常规油气资源的研究,将对油田千万吨稳产具有重要意义。
“甜点”诱人,认识机理是关键
所谓非常规油气藏,就是指油气藏特征、成藏机理和开采技术有别于常规油气藏的石油天然气矿藏。它主要包括致密油、页岩油、油砂、页岩气、致密气、煤层气等。
非常规油气资源,特点主要在“致密”二字上。这类油藏孔隙率低于10%,渗透率低于1毫达西。如果将常规油气藏比喻为海绵的话,非常规油气藏就好比砖头,石油像水一样藏在其间。毫无疑问,从海绵中挤水要比从砖头中容易很多。
据研究院相关负责人介绍,很久以前,辽河盆地是一个大湖泊。湖泊有涨有落,湖底的沉积物被“压迫”的程度也就不同。湖水多时,沉积物被压的过于结实;湖水少时,沉积物中就有了一点空间。一层层累积下来后,沧海变桑田:结实的沉积物成了几乎没有孔隙率的泥岩;相对松散的沉积物,成为了砂岩或碳酸岩。其中,石油就像被泥岩关在笼子中的“小仓鼠”,只有砂岩或碳酸岩这两个通道可以“逃生”,于是便争先恐后地渗入到了这两种孔隙率相对较高的地层中,成为了我们今天的非常规油气藏。
作为我国东部油气富集的坳陷之一,辽河坳陷整体致密油资源量规模达到10亿吨,且均为品质好、价格高的轻质油,这对处于发展中后期的辽河油田来说非常“诱人”。但将非常规油气从地下采出,变成经济效益,首先就面临着对该油藏的认识问题。
2011年,“辽河坳陷及外围页岩气资源潜力调查评价与选区”项目成为国土资源部油气资源战略研究中心下达的“全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选”的课题之一,辽河非常规油气的勘探被正式提上日程。
研究院共投入研究院盆地所、勘探综合所、计算所、试验所等多个所,其中由盆地所负责具体地区的研究,投入包括西北室、西南室、北区室等三个室40多人,其中硕士10人,博士2人,高工12人。综合所负责储量研究等综合方面研究,计算所负责新资料采集处理,试验所负责岩矿化验资料分析。
5年内,研究院上演了对非常规油气藏的“辽河突击”。
当时,认识非常规油气藏主要受到了地震技术的制约。2012年以前,地震技术属于在地面布置一条条测线,仿佛在地面向下切了一刀。科研人员将很多条测线计算、重叠后,才能“还原”出地下情况。
但经过研究院人员的反复摸索,2012年前后,两宽一高的“三维地震”被逐渐应用,并自主创新了致密油单点高密度三维采集技术、“甜点”地震反演技术,不仅能获得一张张地震剖面图,还能获得一个三维空间上的数据体,在非常规油气藏中找到“肥得流油”的“甜点区”。
采用“岩矿-测井-地震”一体化方法,研究院对致密油进行评价,预测复合率75%以上,致密油气勘探才获得重大突破。在整体项目中,研究院开展了7个方面的研究:构造形态、构造演化及主干断裂研究;非常规油气“七性”研究(烃源岩、岩性、物性、电性、各项异性、脆性、地应力);沉积特征研究;地震资料采集处理解释一体化研究;地震叠前反演研究;勘探潜力与有利勘探领域优选;油气勘探理论与勘探实践。由此,对辽河非常规油气藏的认识才逐渐拨开迷雾。
经历三个阶段,确定三大领域
2011年年初,一口井引起了辽河的上下轰动。它叫曙古165井,位于辽河坳陷西部凹陷陈家洼陷内,靠近洼陷中心。这口井初始设计目的层位为元古界潜山,但是在钻进过程中,在2700~3000米钻遇大套泥岩段,气测显示活跃,岩屑录井为深灰色富含油泥岩,气测全烃值在90%以上。
泥岩中出了油?这让油田上下振奋不已。如若真能成功,意味着辽河将被全世界的石油人所瞩目。但结果不遂人意。研究表明,曙古165井之所以在泥岩中找到了油,是因为恰好泥岩层中裂了一条缝隙。“油就好像放了个屁,几天功夫就没了。”参与当时研究院人王高飞说。
然而,“无心插柳柳成荫”,在泥岩中没有找到想要的油,人们却在沙四段的碳酸盐岩中看到了致密油的曙光。由此,雷家致密油被正式提上勘探开发的历程。
5年间,研究院对非常规油气藏的勘探先后经历了三大阶段:
——基础研究与探索阶段。此阶段内,研究院人员收集了国内外非常规油田的勘探经验,并创新提出了“源储共生连续型油气聚集”勘探理念,形成了两项适合于辽河坳陷的页岩油气、致密油气成藏理论认识,指出了辽河断陷盆地致密油气具备大规模成藏条件,提出了常规与非常规油气“有序聚集”的地质模式,提出了加快致密油气增储上产、加大页岩气规模发展、加强页岩油创新探索的发展策略。
——技术攻关与试验阶段。此阶段内,研究院人形成了辽河坳陷非常规油气三项评价方法标准和相关五项评价技术;创新“三类品质评价”即源岩品质、储层品质、工程品质评价技术,形成辽河特有的咸水湖相碳酸盐岩型致密油、淡水湖相深层致密砂岩气、陆相及海陆过渡相页岩气三项评价方法和有利区优选标准,在国家级以上刊物共发表论文9篇。
——工业化推广与应用阶段。此阶段内,研究院人进一步明确辽河油区致密油气藏规模发现的三大勘探领域,即西部凹陷雷家碳酸盐岩型致密油、大民屯碳酸盐岩质油页岩型致密油、双台子砂岩型致密油气。
在西部凹陷雷家地区,碳酸盐岩致密油具有较大的勘探潜力,早期雷家地区已探明储量1342万吨。5年间,研究院完钻致密油雷88等探井8口,老井试油4口,获工业油流井5口。2014年,雷家沙四段致密油新增控制储量4199万吨,成为辽河非常规致密油勘探的首要区块。
在大民屯地区,沙四下亚段油页岩发育段呈典型“三明治”结构,顶层为油页岩、粉砂油页岩;夹层为粉砂岩、泥质白云岩;底层为油页岩、泥质白云岩。源岩和储层紧密接触,形成独特的源储一体配置关系,有利于致密油成藏。区内沈224井在沙四段2968~3010米井段试油获得工业油流,进一步证实了该区沙四段致密油勘探潜力较大。2012年,研究院人通过反复研究摸索,在大民屯新增探明储量2677.41万吨。
此外,据研究院人勘探发现,大民屯西部斜坡带沙四段、牛居地区沙三段、双台子地区沙三段都有较高的勘探潜力。为下步辽河非常规油气藏的勘探开发奠定了坚实基础。
五载磨一剑,打造“辽河特色”
当寒冬随着冬雪消融,冻土中再次钻出芦苇的嫩芽时,冬去春来,一晃五载。五载,磨“非常规”一剑,研究院人对非常规油气形成四大创新点:一是创新“富烃凹陷油气连续型聚集与源储共生连续型油气聚集”勘探理念,形成了两项适合于辽河坳陷的页岩油气、致密油气成藏理论认识;二是建立辽河坳陷非常规油气三项评价方法标准及相关五项评价技术;三是自主创新了湖相碳酸盐岩型致密油气藏勘探配套技术,形成了致密油宽频、全方位和高密度(即“两宽一高”)的三维地震采集技术;四是创新采用“小面元法”和“特尔菲综合法”等评价方法首次完成了辽河坳陷非常规油气资源评价。
尽管取得了一系列成绩,但辽河非常规油气研究刚刚起步,对于非常规油田的规范尚没有具体明确。
未来,针对勘探,研究院人还将加强非常规地震与地质规范研究。非常规油藏是油田勘探开发过程中难度较大的油藏类型之一,还是要从科研生产出发,立足于本区地质情况,以增储稳产为目标,进行一系列卓有成效的探索,进一步深入研究。
针对开发,还要继续深化水平井和压裂的研究。尤其是针对是针对水平井的体积压裂,研究院目前已积极向勘探、开发一体化靠拢,并与地质、工艺、测井等多部门“超前融合”,积极沟通,相信在不久的未来,该方面会取得突破。
如今,美国页岩气采用水力压裂法和水平井,已经在曾经认为是毫无经济效益可言的页岩油层中将油和气开采了出来,并实现了规模化、工业化和低成本投入。这也是辽河非常规油气藏今后发展的方向。但辽河又有自己的独特性:与美国巴肯油气田、四川磨溪气田等海相相比,辽河的非常规油藏属于湖相,且并没有“发育”成熟,几乎没办法采用“大规模水平井+水力压裂”的模式。怎样去开发,仍需要研究院人积极攻关,寻找破解之道,打造出非常规的“辽河特色”。