砾岩成藏成就中国骄傲

   2018-01-25 石油设备网石油小子1810
核心提示:新疆克拉玛依油田是建国以来发现的第一个大油田,为建设新中国做出了突出贡献,尤其是储存于砾岩中的环烷基原油,可加工生产出国

新疆克拉玛依油田是建国以来发现的第一个大油田,为建设新中国做出了突出贡献,尤其是储存于砾岩中的环烷基原油,可加工生产出国内独有的大比重煤油、超低温润滑油,是航天和国防急需的稀缺资源,打破了国外长期垄断的局面。经过半个世纪的开发,作为产能建设主体的断裂带已多年无重大突破,为了确保国防安全,勘探家再次把目光聚焦到与之相邻的玛湖凹陷,然而凹陷区砾岩勘探面临资源潜力有限、规模储层欠发育、源上成藏难和缺乏配套技术这4大世界公认的难题,迄今国内外尚无规模勘探的成功先例。2005年以来,新疆油田公司依托国家与中国石油重大专项,解放思想,勇闯禁区,开展“产学研用”协同攻关。经过持续攻关,丰富并发展了陆相生油与砾岩沉积学理论,建立了砾岩大油区成藏模式,集成创新了砾岩高效勘探技术,跳出断裂带发现了十亿吨级玛湖大油区,成为全球最大的砾岩油田。玛湖大油区的发现不仅实现了几代新疆石油人为祖国再找大油田的夙愿,也为我国乃至世界砾岩勘探提供成功经验。

1955年10月29日,克拉玛依1号井在克拉玛依组砾岩中获得重大发现,克拉玛依油田诞生。新疆油田玛湖地区勘探获得多项奖励。新疆油田公司隆重嘉奖油气重大发现功臣。

砾岩上诞生的克拉玛依油田

新疆克拉玛依油田是建国以来发现的第一个大油田,拉开了新中国石油工业发展的序幕。克拉玛依油田的发现源于砾岩。1955年10月29日,克拉玛依1号井在克拉玛依组砾岩中获得重大发现,由此克拉玛依油田诞生。

克拉玛依油田的发现为新中国建设与国家安全做出了突出贡献。1960年原油产量达到173万吨,占当年全国原油产量的40%,为新中国国民经济建设做出了突出贡献。储存于砾岩中的环烷基原油属世界原油中的稀缺资源,产量占全球原油产量的3%。以环烷基原油为原料炼制国内独有的大比重煤油、超低温润滑油,用于我国长征系列火箭、主战坦克,打破了国外长期垄断的局面。

经过半个世纪持续勘探,作为产能建设主体的断裂带已多年无重大突破,面临后备资源不足的困境,下一个主攻领域在哪儿?勘探家再次将目光转到断裂带之下勘探程度极低的玛湖凹陷,但因凹陷区砾岩勘探不仅面临着:斜坡区正向构造欠发育,储层低渗透,缺乏针对砾岩适宜性增产改造技术客观问题,同时还存在着凹陷区砾岩储层不发育、源上砾岩难以规模成藏、发现油藏难于有效开发等认识误区,因此历时20余载,久攻不克。

2000年以来,新疆油田公司转变勘探理念,三上斜坡区,由源边断裂带构造勘探逐步转到源内主体区岩性勘探。在勘探实践中不断创新找油思路,突破扇体沿盆缘断裂带分布和砾岩有效储层埋深3500米下限的传统认识,建立大型退覆式浅水扇三角洲沉积与深埋优质储层成因模式,有效地指导了勘探领域由盆缘地区拓展到整个坳陷。同时根据勘探进展不断构建成藏新模式,从单一岩性圈闭成藏到扇控大面积成藏,再到源上砾岩大油区模式,指导了部署由单个岩性圈闭转向围绕整个有利相带,整体布控,直井控面,水平井提产,一体化快速推进了玛湖整体突破。

在地质认识不断深化的同时,针对制约砾岩发现和有效动用的储层增产与“甜点”预测两大瓶颈技术开展技术攻关。通过地质工程一体化研究及矿场试验,储层改造技术由直井二次加砂发展到常规水平井分段压裂,再到细分割水平井体积压裂发展与完善,实现了低渗砾岩由突破工业油流关到解决长期生产问题,再到实现低渗砾岩有效开发,极大地提高了低渗砾岩勘探开发整体效益。针对五大扇体大面积成藏及砾岩非均质性强和走滑断裂的垂向断距微小的特点,整体部署覆盖整个玛湖凹陷面积达4000平方公里高密度三维地震,实现了由早期大面元三维相面法识别扇体与相带,到基于高密度宽方位地震资料在测井分类评价、岩石物理建模基础上,实现了砾岩储层由叠后岩性预测到叠前储层物性、含油性预测,预测精度显著提高,大大提高探井成功率。随着两项瓶颈技术攻克,逐渐成为保障勘探发现的两大利器。

随着地质认识不断深化和技术不断进步,勘探领域也随之不断拓展,以风险勘探为引领,相续在夏子街扇、黄羊泉扇和克拉玛依扇、玛东、玛中和玛南地区实施五大战役,勘探持续多年连获新发现,满凹含油态势逐步展现,目前已形成继西北缘断裂带之后,又一个十亿吨级大油区,成为全球最大的砾岩油田。在持续规模发现的同时,产能建设一体化顺利推进,目前已建产能136万吨,“十三五”计划建产633万吨,目前玛湖油区已成为新疆油田规模增储和上产的新基地。

工程技术人员在玛湖油田修井施工。玛湖油区的重大发现凝结着全体科研人员的心血。

打响砾岩大油区发现的七大战役

玛湖地区砂砾岩油藏勘探经历了由断裂带(构造)到凹陷区(大面积岩性)两个阶段。第一个阶段,以构造勘探的思路——“断裂控制油气富集带”的地质认识,建立复式逆掩断裂带成藏模式,发现克拉玛依油田,形成克乌断裂带百里大油区;第二个阶段走向凹陷区,以岩性—大面积—大油区勘探的思路,在大型浅水扇三角洲模式和源上砾岩大油区成藏理论认识指导下,发现玛湖凹陷新油区。

战役一:三上斜坡区,新认识新技术带来新突破。

玛131井的突破拉开了斜坡区砾岩勘探序幕。玛13井的钻探进一步验证了玛北油田上倾斜坡带扇三角洲前缘相带的存在,油层厚度大,科研人员坚信只要采取针对性的储层改造工艺,应具有较大的提产空间。

战役二:新老井联动,大面积含油构想初步验证。

创新研究思路,构思前缘相大面积含油成藏新模式,快速落实玛北亿吨级规模储量。成藏模式从局部岩性圈闭成藏转变成大面积成藏模式。2013年整体落实斜坡区首个亿吨油藏。

战役三:相邻扇拓展,西斜坡百里油区快速落实。

玛湖凹陷西环带连获新发现,百里新油区基本形成。以扇控大面积成藏认识为指导,拓展相邻扇,发现首个高效油田——艾湖油田玛18井区快速探明建产、2014年落实三级储量1.94亿吨,西斜坡百口泉组百里新油区初步形成。玛北油田玛131井区水平井开发试验进展顺利,围绕风南4井及艾湖2井区拓展勘探成效显著,落实三级储量1.35亿吨。

战役四:坚持东斜坡,两翼齐飞喜现又一大场面。

东斜坡百口泉组终获重大突破,亿吨级规模新场面逐步展现。在玛西斜坡百里油区逐步拓展与巩固的同时,玛东斜坡经过5年持续探索,2015年以扇控大面积成藏认识为指导,达13井首获突破,盐北4井又获工业油流,落实三级储量1.4亿吨,又个一百里新油区初步展现。

战役五:探索玛中区,中间开花满凹含油显曙光。

玛中平台区的突破实现东、西百里新油区成藏连片,展现玛湖凹陷“满凹含油”新局面。玛中平台区玛中4井和玛中2井发现百一段新油层,测试获工业油气流,实现了玛湖凹陷全面突破。

战役六:回头看二叠,南部大油区轮廓逐步清晰。

按照“新井部署和老井复试、拓展与甩开相结合”的原则整体部署,快速推进,24井27层新获工业油流,落实控制预测储量2亿吨,继玛西三叠系百口泉组之后,又一个5亿吨大油区初步形成,含油面积451平方公里,地质储量3.2亿吨,未钻探圈闭21个,资源量约2亿吨。

战役七:一体化推进,增储与建产并进渐入佳境。

玛湖大油区勘探连获发现的同时,开发试验进展顺利,产能建设逐步展开(已建产108.54万吨),玛湖地区已成为继西北缘断裂带之后又一个石油生产新基地。玛湖凹陷开发试验进展顺利,水平井提产试验6个区块获重大进展,有效动用展现良好前景。玛湖地区2017年新建产能138万吨,“十三五”计划建产633万吨。

科研人员现场分析重点井参数,获取第一手资料。

玛湖凹陷勘探开发启示

玛湖大油区发现之旅是一个不断积淀和不断超越的过程,对未来的勘探具有启示作用。

启示一:不断解放思想、创新地质理论认识是勘探获得新发现的源泉。

新的突破和发现是勘探人内心永恒的追求,但突破和发现往往以地质研究的思想解放、认识创新为前提,认识的盲区就是勘探的禁区。玛湖凹陷持续发现的过程也是认识不断深化的过程。

构造认识从简单平缓斜坡到走滑断裂交织发育、鼻凸坡折成带分布的复杂斜坡;沉积认识从冲积扇到传统陡坡型扇三角洲再到大型退覆式浅水扇三角洲沉积,勘探领域由盆缘逐步拓展到整个凹陷区;成藏认识经历了从跳出断裂带构造油气藏勘探到斜坡区岩性油气藏勘探,从单个岩性圈闭勘探到大面积直井控面再到大油区整体布控4个阶段。

启示二:勇于探索是实现新区勘探大突破的关键。

对于宏观成藏条件认识清楚,但目标落实程度低、储层存在风险的低勘探程度新区,坚定地下有油的信念,以宏观成藏地质理论为指导,在强化区域成藏背景研究的基础上,构建不同类型的成藏模式,选准突破口,通过风险井部署验证地质认识,带动预探部署,推动技术进步。

启示三:突破制约发现的技术瓶颈,是实现战略发现的保障。

地质条件复杂久攻不克的地区,强化地质研究并结合先进工程技术是最终获得突破的重要保证。从常规压裂到二次加砂压裂到套管分层压裂,实现了直井商业油流关的突破;水平井从常规分段压裂到细分割体积压裂,实现了低渗砾岩油藏的有效开发;从大面元三维到高密度三维,地震资料品质大幅提升;地球物理技术逐级上台阶,从“相面法”扇体刻画技术到古地貌指导下的朵页体刻画技术到砾岩储层分类预测到叠前甜点预测,探井成功率,储层预测符合率随之逐步提升。

启示四:勘探—评价—开发一体化是实现效益勘探的必由之路。

预探—评价—建产“三位一体”,统一资料(钻、录、测、试资料)、统一认识(资料共享、相互印证)、统一方案(部署方案、工程方案)、统一实施(区块总包、提速增效)。

意义不仅是世界最大砾岩油田

玛湖大油区是新疆油田未来5年增储上产的重要领域。经过近10年持续攻关,丰富并发展了陆相生油与粗粒沉积学理论,创建了砾岩大油区成藏富集理论,集成创新了砾岩高效勘探技术,跳出断裂带,发现了10亿吨玛湖大油田,奠定了世界第一大砾岩油田的地位,也为世界资源潜力巨大的凹陷区砾岩勘探提供了成功经验。

首先,为世界资源潜力巨大的凹陷区砾岩勘探提供可借鉴的理论与技术。但随着勘探逐步深入,油气地质理论的发展,已认识到砾岩在盆地中广泛分布,具有特殊的勘探价值,有可能它与另一端元细粒岩致密(页岩)油一起共同构成21世纪勘探的重大接替领域。目前已在中国石化新疆探区、吐哈盆地等地区开始应用并取得良好效果。

其次,玛湖大油田的发现不仅为我国西部地区能源安全和国防军工建设提供了重要保障,也为新疆油田公司创造了巨大的经济效益。玛湖大油田的生产保证了环烷基原油持续供给,为克拉玛依石化公司稀缺油品的炼制提供了充足原料。

再次,玛湖凹陷大油田的发现,对加快“一带一路”桥头堡的建设和新疆社会稳定与长治久安具有重大战略意义。随着“一带一路”战略全面实施,新疆已成为国家重要的能源生产基地和陆上能源安全大通道。

新疆油田公司百里油区生产现场。
 
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