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超高温高压油气 一块难啃的“甜点”

2018-02-13 08:12 来源:科技日报

  2月4日,科技日报记者从“海洋石油944”钻井平台发回现场报道:中国海油旗下南海西部石油管理局在莺歌海盆地成功完成乐东10-2-1井的测试作业,显示出良好的储量前景。我国由此系统掌握了海上超高温高压钻完井核心技术,一举突破了南海超高温高压油气开发禁区。

  我国海洋石油当年即从莺歌海盆地起步。按中国海油相关技术人士的说法,这里是一块油气资源储藏的“甜点”。可是,“甜点”之下,尚有难点。南海油气资源摆在那儿,就看你有没有本事来拿。

  南海淘出我国海洋石油第一桶金

  本次钻探作业区,位于我国南海北部的莺歌海盆地。60多年前,中国石油人正是从这里起步,走向大海。这里,浓缩了我国海洋石油诸多的第一。

  1957年,首次在莺歌海发现油气苗;1960年,用较原始的“墩钻”方式在莺歌海盐场水道口以南1.5公里处钻了第一口井——英冲1井,遂成我国海上第一口发现井;1960年,在英冲2井,捞出了我国海洋石油第一桶金——150公斤原油;1964年,我国自主建造的第一套海上钻井装置——浮筒式钻井平台开钻,我国海上第一口石油探井——莺歌海海1井;1986年,莺歌海海1井开始生产第一桶油;2008年,年产油当量达到1000万方,实现历史性跨越;2008年至2017年,连续十年油气产量超过1000万方油当量,南海西部油田成为我国第二大海上能源基地;截至2017年底,已累计生产原油9279万方、天然气1033亿方。

  我国海洋石油选择从这里起步,有其历史的机缘。通常,起步总是在相对易认识、易操作的地方。可是,受当时的理论、技术水平所限,尚有一块“难点”资源得不到有效开发。

  南海三分之一油气资源难动用

  南海油气资源开发的难点就在于,业界人称“猛于虎”的高温高压。

  中国海油南海西部石油管理局总工程师李中介绍,我国南海地处欧亚、太平洋和印澳三大板块交汇处,与美国墨西哥湾、英国北海并称为全球三大海上高温高压海区,但“南海的温度、压力更高”,是一个名副其实的“大炼炉”。

  只能“怨天”不能“尤人”的是,高温高压区域蕴藏着丰厚的油气资源:近年来,全球重大油气发现近三分之一来自这一区域。与此相仿,国土资源部《全国油气资源动态评价》显示,我国南海油气资源量高达350亿吨,其中高温高压区域蕴藏天然气近15万亿立方米,约占南海总资源量的三分之一。

  国际上,位于北海挪威海域的古德龙气田是最早被发现(1975年)的高温高压气田。由于钻井太难,一直到近40年后的2014年4月7日才正式投产。1981年,德士古(Texa-co)和英国石油(BP)两大巨头在英国北海发现高温高压油田,也受技术所限,到1997年才有第一口井生产。

  在南海,由于“温度、压力更高”,油气勘探开发难度也更大。中国海油高温高压首席工程师李炎军解释,与常规技术相比,开发海上高温高压油气田,技术条件要求“极为苛刻”。而本次钻探作业的乐东10-2-1井,温度接近200℃,井底压力接近1000个大气压,按国际油气行业通行标准,属于超高温高压井。“要真正降伏这只‘气老虎’,面对的都是世界级难题”。

  他表示,像南海这样的超高温高压区,是全球业界公认的油气勘探开发禁区。这意味着,南海三分之一油气资源难以动用,成为中国海油人心中的痛。

  跨国石油公司遭遇噩梦

  随着常规油气日趋稀少,高温高压区必将成为油气勘探开发的重要领域。李中形象地称之为:“‘甜点’越吃越少,好干的干完了,只能啃硬骨头。”

  事实上,对南海高温高压区油气资源的探索从未停止。中国海油方面介绍,上世纪80年代,我国曾引进BP等6家跨国石油公司,10年内在南海钻探15口井,耗资49.5亿元,均因技术难度太大而失败退出。南海高温高压区,由此成为跨国石油公司心目中一个“噩梦”般的存在。

  李中分析,南海高温高压区油气勘探之难,首先难在钻井,包括四大难题:如何精准预测异常压力?传统压力预测方法极易造成溢流井漏甚至井喷,井眼报废率高达30%;如何保障井筒安全?高温高压环境下,井筒泄漏及环空带压严重,全世界尚未有效解决;如何确保测试成功?海上高温高压井测试,作业成功率仅56%;如何实现优质高效?高温高压井钻井液密度高、稳定性差,导致钻速低、周期长、成本高、环保压力大,井“即使打得了,也打不起”。

  国家能源重要的战略接替

  把南海三分之一难动用高温高压储量当成国家能源重要的战略接替,“是我们自己的事,不管有多难,也要干,更要干成!”

  公开资料显示,国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”确定“十二五”期间重点实施的内容中,就包括“攻克非常规天然气高效增产”“研制深水油田工程支持船”等。

  以国家科技重大专项、863计划等项目为依托,从1998年开始,中国海油反复研究、实践,2010年终获突破并不断完善:地质认识方面,创新了高温高压天然气成藏理论,确定莺琼盆地蕴藏丰富的天然气;钻完井技术方面,形成了多源多机制压力精确预测、多级井筒安全保障、多因素多节点测试、优质高效作业等四大创新技术,破解了“噩梦”般的四大难题。经实践检验,四大技术的11项关键技术里有8项处于世界领先或前列。

  李中解释,所有技术突破最后归结于一点——优质高效作业,也就是“既要打成井,更要又好又快地打井”。以最关键的作业工期为例:国际同行海上高温高压单井作业平均175天,我们仅需52天。对于日费动辄以百万元计、甚至以几百万元计的海上钻井平台来说,这意味着什么,不言自明。

  凭这套技术,中国海油先后发现了5个高温高压气田,打开了一扇通往南海最隐秘油气宝藏的大门。我国也由此成为继美国之后全球第二个具备独立开发海上高温高压油气能力的国家。

  凭这套技术,我国还向世界提供了一份完整的高温高压区天然气开发的“中国方案”:目前,该技术在国外高温高压区块48口井中应用成功,其中美国墨西哥湾8口、英国北海7口、伊拉克米桑18口。这套技术在国内外的全面应用,实现直接经济效益216亿元,间接经济效益3565亿元。

  某业内分析人士在评价这一技术突破时说:南海油气资源摆在那儿,就看你有没有本事来拿。获2017年度国家科技进步一等奖的“南海高温高压钻完井关键技术及工业化应用”,不光有能力把原来拿不到的南海三分之一油气资源拿出来,而且能经济、高效地拿出来。

  题图 当前全球最先进的自升式钻井平台之一海洋石油944平台。(图片由受访者提供)

(责任编辑:王蔚)

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