紅星，點(diǎn)亮頁(yè)巖氣大發(fā)現(xiàn)

文／雷 麗 夏 梅

紅星頁(yè)巖氣勘探開發(fā)正在加速推進(jìn)中。

1月18日，湖北利川市建南鎮(zhèn)龍頭溪村，紅頁(yè)2HF井連續(xù)試采生產(chǎn)20天，日產(chǎn)頁(yè)巖氣保持穩(wěn)定。

紅頁(yè)2HF井是繼紅頁(yè)1HF井之后，江漢油田部署在利川市紅星地區(qū)二疊系的第二口頁(yè)巖氣預(yù)探井。紅頁(yè)1HF井已試采一年多，累計(jì)產(chǎn)氣突破2000萬立方米，是湖北省累計(jì)產(chǎn)氣最高的頁(yè)巖氣井。

“紅頁(yè)1HF井成功完成試采，填補(bǔ)了我國(guó)二疊系頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的空白。連續(xù)部署的紅頁(yè)2HF井、紅頁(yè)3HF井鉆遇良好油氣顯示，標(biāo)志著該地區(qū)頁(yè)巖氣勘探取得重大突破。”江漢油田勘探管理部經(jīng)理郭戰(zhàn)峰介紹說。目前，江漢油田已順利提交紅星地區(qū)二疊系首批頁(yè)巖氣預(yù)測(cè)儲(chǔ)量1051.03億立方米，相關(guān)成果獲中國(guó)石化2021年油氣勘探重大發(fā)現(xiàn)特等獎(jiǎng)。

從采常規(guī)氣到采頁(yè)巖氣

江漢油田在湖北省的天然氣勘探要追溯到上世紀(jì)六七十年代。當(dāng)時(shí)在利川發(fā)現(xiàn)了湖北省唯一的氣田——建南氣田。

“紅星地區(qū)包括建南區(qū)塊、三星區(qū)塊和龍駒壩區(qū)塊。現(xiàn)在實(shí)施的三口井都在建南區(qū)塊內(nèi)，只不過原來采的是常規(guī)天然氣，現(xiàn)在是頁(yè)巖氣。”郭戰(zhàn)峰介紹說。

建南氣田發(fā)現(xiàn)后，江漢油田便一直希望能在該區(qū)塊實(shí)現(xiàn)更大突破，相繼在該區(qū)塊部署鉆探28口井。雖未取得大的突破，但通過這些井科研人員對(duì)天然氣的保存條件有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，取得了“三大三多老，關(guān)鍵在于保”的共識(shí)，勘探轉(zhuǎn)向保存條件更好的復(fù)向斜，發(fā)現(xiàn)了石柱復(fù)向斜石炭系、二—三疊系構(gòu)造氣藏。

2008年，隨著北美頁(yè)巖氣革命的成功，國(guó)內(nèi)掀起頁(yè)巖氣勘探熱潮。江漢油田重新將目光聚焦這里，對(duì)鄂西早期的常規(guī)天然氣探井烴源巖層進(jìn)行復(fù)查，結(jié)合野外地質(zhì)調(diào)查研究成果，明確了各套頁(yè)巖平面分布特征。通過與北美典型頁(yè)巖氣田對(duì)比，優(yōu)選出鄂西地區(qū)寒武系、志留系和侏羅系為頁(yè)巖氣勘探有利層系，其中志留系、寒武系的頁(yè)巖厚度都超過了100米。2011年至2014年，江漢油田瞄準(zhǔn)這兩個(gè)層系的頁(yè)巖氣，相繼在恩施等地部署了多口鉆井，但僅見油氣顯示，未獲工業(yè)突破。

2016年，為尋找新的產(chǎn)能接替陣地，科研人員在對(duì)老井復(fù)查、資料分析的基礎(chǔ)上，提議在紅星地區(qū)二疊系部署頁(yè)巖氣風(fēng)險(xiǎn)探井紅頁(yè)1HF井。

突破“下限”薄儲(chǔ)層里找氣

紅頁(yè)1HF井的最大爭(zhēng)議，是二疊系勘探的難點(diǎn)——儲(chǔ)層薄。

“在此之前，國(guó)內(nèi)外都將30米作為頁(yè)巖氣有效氣層厚度下限。”江漢油田勘探開發(fā)研究院專家表示。2012年剛接觸頁(yè)巖氣時(shí)，來自北美的許多“成功經(jīng)驗(yàn)”占據(jù)上風(fēng)，而涪陵頁(yè)巖氣田的成功開發(fā)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)——焦石壩區(qū)塊的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層達(dá)到38米。

然而，在紅星區(qū)塊，這一方法失靈了。科研人員發(fā)現(xiàn)二疊系儲(chǔ)層不足20米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到“下限”。

科研人員大膽假設(shè)、小心求證，從鄂西到渝東開展大量野外剖面調(diào)查，對(duì)老井進(jìn)行復(fù)查，發(fā)現(xiàn)吳家坪、茅口組具有與焦石壩志留系相似的海相頁(yè)巖地層特征。雖然厚度薄，但其總有機(jī)碳含量甚至高于焦石壩志留系。由此打破頁(yè)巖厚度必須大于30米的教條，經(jīng)過多輪次研討，逐個(gè)排除爭(zhēng)議。

認(rèn)識(shí)的突破加上工程技術(shù)的進(jìn)步，紅頁(yè)1HF井順利通過論證。2019年11月，該井導(dǎo)眼井正式開鉆。

“一般一口井的導(dǎo)眼井和水平井是一個(gè)項(xiàng)目，紅頁(yè)1HF井是分開的兩個(gè)項(xiàng)目。”對(duì)于新層系風(fēng)險(xiǎn)的顧慮并沒有完全消除。

導(dǎo)眼井完鉆后，分析評(píng)價(jià)工作很重要，直接關(guān)系到水平井能不能順利實(shí)施，水平井的鉆探則是新層系勘探能否成功的關(guān)鍵。“巖心取樣、送樣、分析測(cè)試和精細(xì)描述，同時(shí)集中科研優(yōu)勢(shì)力量，開展測(cè)井解釋、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)等技術(shù)攻關(guān)。”

一系列研究的結(jié)果證實(shí)了科研人員當(dāng)初的預(yù)測(cè)：二疊系吳家坪組有機(jī)碳含量平均超過8%，是焦石壩區(qū)塊的一倍；孔隙度大于5%，高于焦石壩區(qū)塊。

“有機(jī)碳含量是頁(yè)巖氣最關(guān)鍵的指標(biāo)，含量越高說明生油氣能力越強(qiáng)。”8%意味著單位面積油氣豐度更高，為后期效益開發(fā)打下了良好基礎(chǔ)。

最終，吳家坪組頁(yè)巖因高有機(jī)碳豐度、高孔隙度、高含氣量、高含氣飽和度的“四高”地質(zhì)特征，而被專家認(rèn)可。有了事實(shí)的支撐，江漢油田結(jié)合地質(zhì)、工程“雙甜點(diǎn)”，針對(duì)吳二段鉆探水平井，水平段長(zhǎng)1615米。

挑戰(zhàn)深層頁(yè)巖氣勘探難題

紅頁(yè)1HF井埋深達(dá)到3300米。在如此深的地下打頁(yè)巖氣水平井，對(duì)科研人員來說是一次新的挑戰(zhàn)。

“水平段靶窗為吳二段中下部，厚度僅有6米。”作為紅星地區(qū)實(shí)鉆的第一口二疊系水平井，地震資料精度有限，再加上儲(chǔ)層薄，紅頁(yè)1HF井水平段地質(zhì)導(dǎo)向難度無異于在地下3000多米走鋼絲。

鉆進(jìn)過程中，江漢油田科研人員根據(jù)隨鉆伽馬測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)層跟蹤對(duì)比及模型計(jì)算，由遠(yuǎn)及近逐一控制，及時(shí)調(diào)整鉆井軌跡，準(zhǔn)確控制井眼軌跡在目的層內(nèi)穿行，最終該井優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣層鉆遇率達(dá)到95.6%，最大程度保證了水平井在最優(yōu)層段里穿行。

“脆性礦物質(zhì)含量高達(dá)80%~90%。想要壓開地層，形成頁(yè)巖氣流動(dòng)的高速公路，對(duì)儲(chǔ)層壓裂改造工程工藝提出更高要求。”面對(duì)前所未有的難題，科研人員反復(fù)論證，提出儲(chǔ)層改造工藝思路，即采用多段少簇射孔，射孔簇集中進(jìn)入液體，提升單簇造縫能量，加大長(zhǎng)縫和寬縫的擴(kuò)展力度，形成通暢的采氣通道。同時(shí)，采用交聯(lián)凍膠壓裂液體系，提高造縫效率和支撐劑攜帶能力。

2020年12月19日，紅頁(yè)1HF井完成試氣，測(cè)試日產(chǎn)氣8.9萬立方米，試采一年多產(chǎn)量保持穩(wěn)定，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)二疊系頁(yè)巖氣勘探開發(fā)空白。

為進(jìn)一步評(píng)價(jià)紅星二疊系資源潛力，夯實(shí)天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)基礎(chǔ)，紅頁(yè)1HF井取得突破后，江漢油田按照“展開建南、突破三星、準(zhǔn)備新區(qū)新層系新類型”的思路向南甩開，部署了紅頁(yè)2HF、紅頁(yè)3HF、紅頁(yè)4HF和紅頁(yè)茅1井。目前，紅頁(yè)2HF、紅頁(yè)3HF井均已完鉆，獲良好油氣顯示。紅頁(yè)2HF井預(yù)期效果好于紅頁(yè)1HF井，埋深達(dá)到4000米，含氣范圍和資源范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。

紅星地區(qū)的勘探突破，為湖北省加快頁(yè)巖氣勘探開發(fā)夯實(shí)了資源基礎(chǔ)。后續(xù)一旦突破商業(yè)產(chǎn)能關(guān)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模增儲(chǔ)效益建產(chǎn)，將對(duì)改變湖北省的能源格局起到重要作用。