一声春“雷” “气”震山河
2023-06-29 09:28 [燃气要闻] 来源于：中国石化报 作者：中国石化报
导读：四川达州，山水流翠、风光旖旎，素有中国气都、巴人故里之称，是川气东送工程的起点。 雷页1井压裂现
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四川达州，山水流翠、风光旖旎，素有“中国气都、巴人故里”之称，是“川气东送”工程的起点。
雷页1井压裂现场。 蒋人义 摄
今年3月，位于达州的雷页1井试获日产42.66万立方米高产页岩气流，“深地工程·川渝天然气基地”又获重大突破。该井埋深超4000米，是我国首次在二叠系大隆组地层实现海相深层页岩气勘探重大突破，进一步拓宽了四川盆地页岩气勘探领域，有力保障了国家能源安全。
该井的突破，开启了勘探分公司探索四川盆地新区新层系新“蓝金”的新征程。
走向新层系
位于长江上游的四川盆地，在距今4.4亿年的奥陶纪以前，是一片面积近13万平方千米的海洋，海生动物空前繁荣，火山活动频繁，沉积发育富硅高碳的优质页岩，是页岩气的“摇篮”。
在四川盆地，中国石化矿权区内埋深大于3500米的页岩气资源量达5.8万亿立方米，是亟待突破和实现资源战略接替的重要领域。
近年来，勘探分公司在深耕川东南地区五峰—龙马溪组页岩气勘探，发现涪陵页岩气田和綦江页岩气田的同时，大胆“走出志留系，走向新层系”。形成于距今近3亿年、持续演化了4500万年的二叠系，就是其中的主要领域之一。
扮演“开拓者”角色的，是川东北二叠系大隆组页岩，它到底能不能出气？究竟要如何打赢这场硬仗？
“与五峰—龙马溪组页岩相似，大隆组页岩也是分布在川北—川东地区的一套区域性页岩。”勘探分公司页岩气项目部经理魏祥峰说，“但相比五峰—龙马溪组页岩，大隆组页岩储层岩性复杂、厚度较薄，前期的针对性研究较少，缺乏相关工程施工经验，要精准找到页岩‘甜点’、实现测试高产、取得油气勘探突破，挑战极大。”
对此，科研人员不断创新地质理论、升级地震预测技术、攻克关键工程技术，终于实现了雷页1井重大突破。
喷泉状的浸水实验
二叠系大隆组是一套重要的烃源岩。川东北元坝大气田油气来源主要就是大隆组烃源岩，普光大气田的油气来源也同样有大隆组烃源岩。之前，对大隆组的科研重点，集中在烃源岩展布与供烃作用研究等方面。
烃源岩和页岩气层都指向了暗色泥页岩。随埋深增加生成油气暗色泥页岩就是烃源岩，烃源岩生成的天然气外溢后聚集，就是常规气藏；没有外溢的，保留在页岩层内的就是页岩气，这时暗色泥页岩就是页岩气层。
勘探分公司物探研究院总地质师刘珠江说：“基于这样的理论，我们认为，大隆组要是页岩气层，应该有较好的油气显示。”
2016年起，页岩气研究团队以此为切入点，开展针对大隆组的非常规页岩气层的勘探评价基础研究。
在精细复查川北—川东16口老井过程中，他们惊喜地发现川东北普光和南江地区大隆组具有厚度大、油气显示好等特点，具有良好的页岩气层勘探潜力。
2017年，研究团队又系统开展野外地质调查，实测剖面7条、采样1400余件，极大拓展了大隆组实物资料库，进一步深化大隆组页岩认识，精细落实了川东北地区大隆组页岩平面展布。
“扎实的基础研究让我们从理论上找到了答案，但仍需要实践来检验。”刘珠江说。
2019年，部署在川东北南江地区的乐坝1井在大隆组取芯，现场含气量最高达11.5立方米/吨。
“从来没见过喷泉状的浸水实验，听说只在焦石坝五峰—龙马溪组取芯的时候发生过。”目睹了“刺刺”往外冒气的盛况，在涪陵页岩气田发现后才参加工作的勘探分公司海相页岩气室科研人员魏富彬激动不已，“乐坝1井大隆组取芯良好的油气显示，证实了大隆组烃源岩层可作为页岩气层”！
“1字号”的荣耀
“1字号”井，通常是某一区块的第一口探井，属于闯禁区的先驱，成功了就是一片新天地。
乐坝1井大隆组的取芯新发现，给了研究团队新希望。他们乘胜追击，围绕“相带、保存”核心问题，系统开展目标评价。
结合乐坝1井取芯、露头和老井资料，研究团队精细划分对比20口井（剖面）地层、沉积层序，搭建6条区域格架剖面，新编平面图10余幅，落实了川东北大隆组优质页岩展布规律和有利保存区，优选普光雷音铺构造作为突破有利目标。
“如果将川东南五峰—龙马溪组页岩地层比作是一块大肥肉，那么川东北大隆组页岩就更像是一块被挤压的五花肉。”勘探分公司物探研究院院长王威介绍，相比川东南五峰—龙马溪组，大隆组页岩面临两大挑战：一是地层岩性复杂，非均质性强，页岩“甜点”落实难度大；二是区域构造复杂，断裂发育，具有“页岩+构造”双复杂特征，页岩气探井轨迹设计难度非常大。
研究团队利用老井资料开展精细地震标定，加强地震正演分析，系统总结了大隆组不同典型沉积相地震响应特征，结合多维波形分类技术，圈定优质页岩发育有利目标区；通过研发分频迭代高分辨率反演技术，预测了优质页岩厚度变化及空间展布，落实了页岩“甜点”区，于2020年在普光地区部署了第一口页岩气专探井——雷页1井。
“作为复杂构造区新层系的‘1字号’井，部署仅算开了个头，钻井遇到的难题一点不比部署少。”勘探分公司物探研究院总工程师陈超说。
在该井导眼井钻探过程中，页岩气研究团队组建了现场跟踪小组，开展单井精细评价，历时两个月完成全井段120余米岩芯的分析描述，开展测试化验1200余次，明确了有利岩相特征，进一步深化了页岩发育和成储机理认识，并明确了侧钻水平井靶窗段。
“雷页1井导眼井实钻大隆组页岩厚度、页岩品质与前期地震预测完全一致，证实了前期‘甜点’技术的适用性。”陈超说，“但新问题随之而来，实钻地层构造与地震资料差异较大，水平井轨迹设计成为一大难题。”
为此，勘探分公司组建地质、测井、地震等多学科联合攻关团队，基于最新资料建立起井旁构造模型，迅速开展速度扫描和快速偏移成像攻关，耗时不到两周就精细落实了井周构造细节特征，确定了水平井方案。
功夫不负有心人，雷页1井水平段钻长1315米，优质页岩钻遇率100%，实现了打成井、打好井的目标。
“铁板”里开出新天地
页岩和铁板一样，需要压裂才能开发，但雷页1井大隆组页岩岩性非均质性强、埋深大、构造复杂，即使有20多年现场施工经验，勘探分公司元坝项目部党支部书记高航献面对前所未有的难题，也感觉压力很大，这又是一场攻坚战。
果然，施工过程中出现了施工时间长，砂量、液量大，施工排量大、压力高，安全风险大，设备维护工作量大等难题。
没有压裂施工经验，研究团队就充分调研国内外二叠系页岩压裂施工方法；新层系页岩岩性复杂，他们就利用雷页1井大隆组实钻取芯资料，开展大量岩石物理试验，明确大隆组可压性特征；新区构造复杂，他们建立地质模型，开展大规模裂缝扩展数值模拟研究，形成合适的压裂工艺参数；目的层埋深大，他们充分借鉴前期在五峰—龙马溪组深层页岩积累的压裂施工经验，结合实际特点，形成了“多段密缝+前置扩缝+超前打磨+阶梯提排+多级中顶+多粒径长段塞”的二叠系海相页岩复杂岩性组合深层页岩气层“穿层扩体”压裂技术。
“新的压裂技术在雷页1井前7段压裂施工中收到了设计效果，中途放喷产量好于预期。”勘探分公司工程技术管理部测试室副主任段华说，“及格从来不是我们的追求，我们要争取拿到更高的分数。”
雷页1井前7段压裂施工完成后，勘探分公司迅速组织地质、工程技术专家和现场施工单位开展成果分析，总结前7段压裂施工的经验，优化了后续压裂施工工艺。
经过至暗时刻，迎来希望曙光。在新技术新工艺加持下，雷页1井大隆组测试获高产页岩气流，首次在国内实现了二叠系大隆组海相深层页岩气勘探重大突破，创国内二叠系海相页岩气最高测试产量纪录。（贺彦 姜智利 毕亦巍）
转战海相新层系 开辟页岩气勘探新阵地
3月，中国石化在川东北普光地区针对二叠系大隆组实施的首口页岩气专探井——雷页1井，首次在我国实现二叠系大隆组海相深层页岩气勘探重大突破，这是普光地区高能相带取得突破之后，时隔20年又在低能深水陆棚相区取得的重大突破。
2012年，国内首个页岩气田——涪陵页岩气田发现之后，经历10余年发展，我国在四川盆地奥陶系五峰组—志留系龙马溪组，相继发现了长宁、昭通、威荣、永川、綦江等多个页岩气田，为保障国家能源安全作出了重要贡献。我国页岩气地质理论认识逐步深化，地质工程一体化综合评价技术体系日趋完善，在五峰—龙马溪组海相深层、常压及复杂构造区页岩气新领域相继取得重大突破。
为实现四川盆地页岩气可持续发展，勘探分公司坚决贯彻落实集团公司“走出志留系，走向新层系”的战略部署，立足全盆地，积极开展海相深层新层系——二叠系的基础地质条件和勘探潜力评价，组建了一支“专家+新博士+老师傅”模式的勘探科研攻关团队，聚焦川东北地区开江—梁平深水陆棚相区，在米仓山山前带开展大量野外地质工作，利用地质露头、钻井取岩芯和超3000项次分析化验资料，结合地震资料编制沉积相图，认识到：中上二叠统发育大隆组、吴家坪组、茅口组3套海相富有机质页岩，3种类型页岩分布受“三阶段”沉积格局转换控制，建立了“初始扩张裂陷、地壳均衡坳陷、强烈拉张裂陷”构造沉积演化模式；综合页岩品质、保存条件及埋深，明确了南江与普光两个有利目标。
2019~2020年，攻关团队利用南江地区常规风险探井乐坝1井，开展兼探取芯评价，发现大隆组页岩具有良好含气性，揭示了二叠系大隆组海相页岩总体为高脆、低黏页岩，高脆性矿物页岩具有良好抗压保孔能力，埋深5400米超压区依然发育高孔储层，为进一步勘探坚定了方向。
2020~2023年，攻关团队积极开展大隆组页岩气深化评价研究工作，优选普光地区雷音铺构造，决定部署实施四川盆地首口大隆组页岩气风险探井——雷页1井。
该井位于宣汉—达县地区雷音铺构造，构造较为复杂，二叠系优质页岩分布非均质性强，且埋深大于4000米。但通过老井复查和构造分析详细研究，发现雷音铺构造“优质页岩发育、构造背景独特、保存条件好、微裂缝发育”，这些都有利于大隆组深层页岩气富集高产，由此建立了盆内高陡超压型富集模式。
以此为理论依据，勘探分公司部署实施了四川盆地二叠系大隆组第一口页岩气专探井，导眼井钻探后，实际情况与钻前预判基本一致，大隆组页岩气“甜点”层含气量高、可压性好，决定实施水平井钻探。
但在水平井钻探中又面临新问题：因构造复杂，井轨迹控制存在较大难度。对此，攻关团队充分利用旋转导向+伽马成像，结合三维地震实时标定，对井轨迹进行精准控制调整，探索了形成复杂构造区“导眼井信息指引+快速偏移成像+伽马成像+旋转导向”的水平井轨迹控制技术，实现了该井水平段钻长1315米优质页岩钻遇率100%的目标。
针对大隆组页岩灰质含量高、泥灰岩夹层多、埋深大特征，攻关团队与施工单位紧密合作，开展地质工程一体化研究，优化施工工艺，探索形成了二叠系海相复杂岩性深层页岩气“多段密缝+前置扩缝+超前打磨+阶梯提排+多级中顶+多粒径长段塞”的压裂工艺技术。按照“先压完7段，中途放喷评价压裂效果，优化后再完成后期压裂”的方案，顺利完成了全井段压裂施工，实现了埋深大于4000米大隆组新层系的高产。
雷页1井二叠系深层页岩气的突破不是一蹴而就的，是科研人员始终以问题为导向，集中攻关、持续攻关、做细研究，在创新海相新层系复杂岩性富集机理和页岩气关键技术基础上取得的。雷页1井大隆组页岩气层为国内新层系新类型深层页岩气层，其测试产量为目前国内二叠系海相页岩气最高，评价川北—川东北二叠系深层页岩气资源量超万亿立方米，具有良好的勘探开发前景，极大地拓宽了页岩气勘探领域，为推动“深地工程·川渝天然气基地”建设提供了强大动力。
勘探无禁区，创新无止境。未来，勘探分公司将全力打好海陆相页岩油气高产规模增储突破攻坚战，加强雷页1井试采、普光地区目标精细评价、川东—川东北二叠系整体评价与部署，力争实现新的勘探突破。（魏祥峰）（作者为勘探分公司页岩气项目部经理）
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雷页1井
雷页1井是勘探分公司针对二叠系大隆组部署的第一口页岩气专探井。2020年，勘探分公司优选宣汉—达县地区雷音铺构造为二叠系海相页岩气勘探有利目标，部署风险探井雷页1井。通过地质物探工程一体化攻关与实践，2023年3月28日，雷页1井测试获日产42.66万立方米高产页岩气流，实现了四川盆地二叠系大隆组页岩气勘探重大突破。
四川盆地海相页岩有何特点？
四川盆地发育多套海相页岩，是海水相对较深较平静的环境下，由富含有机质的沉积物像书页一样一层一层沉积而成，是四川盆地很多大中型气田的天然气来源。在我国进行非常规油气勘探之前，海相页岩一直被当作只能生成油气的烃源岩。而实际上，海相页岩中分布着大量笔石表皮、硅质放射虫体腔内的微纳米孔缝，可以作为重要的油气储集空间。当这些油气储集空间内储集天然气后，海相页岩就不再只是烃源岩，同时也是页岩气层。页岩气像海绵里的水，隐匿在富含有机质的页岩层段中，以吸附气、游离气和溶解气状态储藏，具有源储一体、自生自储、连续大面积聚集的特点。
川东北页岩气勘探有哪些难点？
川东北二叠系页岩气受多期构造影响，地质条件复杂，勘探面临以下难点：二叠系页岩非均质性强，不同相带优质页岩的基本特征及分布规律不太清楚；二叠系不同层段页岩气有利岩相/岩性组合及“甜点”层段尚不明确；二叠系页岩储层岩性复杂，优质储层较薄，夹层发育，预测技术需要进一步攻关；针对性的目标评价体系需要建立，页岩气资源潜力和有利目标需进一步落实；目的层埋深大（大于4000米）、岩性非均质性强，灰质夹层多，对后期的压裂改造带来极大挑战。
形成了哪些关键技术？
一是波形约束的分频迭代高分辨率反演技术，明确了有利相带及优质页岩空间展布。
二是“导眼井信息指引+快速偏移成像+伽马成像+旋转导向”复杂构造区水平井轨迹控制技术，结合三维地震实时标定，对井轨迹进行精准控制调整，实现优质页岩气层钻遇率100%。
三是二叠系海相页岩复杂岩性组合深层页岩气层“穿层扩体”压裂技术，形成具有大改造体积且高导流的复杂裂缝，为复杂岩相页岩储层改造提供借鉴。
（编辑：韩语） |
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