“贫气区”探出万亿方大气田

延安大气田一期产能项目建设现场(2月23日摄)。 本报通讯员 高斌摄

本报记者 杨晓梅

初春的黄土高原,寒意未消。3月3日,甘泉县延安大气田一期产能项目建设现场,塔吊展臂、机声隆隆、焊花点点。

“今年,我们将新建产能22亿立方米,完成集团年产150亿立方米天然气产能增能工程的最后一块‘拼图’。”延长石油集团气田公司党委副书记、总经理雷小承说。

延安大气田位于鄂尔多斯盆地南部,曾被业界认为是“贫气区”。

如今,省属企业延长石油在延安大气田已建成一期产能128亿立方米/年,累计产气550多亿立方米,2024年产量增至104.5亿立方米,迈入百亿立方米气田之列,年度增量约占全省增量的五分之四、全国增量的六分之一。

勇闯理论技术“无人区”

在“贫气区”勘探开发天然气!18年前,延长石油首席科学家、总地质师王香增接过这份“任务书”。结果能不能如愿?王香增心里也没底。

鄂尔多斯盆地是目前我国第一大油气生产基地,2024年油气当量超过9700万吨。在该盆地的油气勘探开发历程中,长期形成了“南油北气”的开发格局。

王香增介绍,20世纪80年代以来,鄂尔多斯盆地中北部陆续发现了靖边、苏里格、榆林、大牛地等大型气田,成为我国天然气主产区之一。

但在鄂尔多斯盆地南部,我国曾历经50余年持续探索,始终未获得天然气勘探开发方面的大突破。

延长石油探区就属于鄂尔多斯盆地南部。

“我们必须自己摸索,在地质理论认识和工程技术的‘无人区’踏出一条新路。”王香增说。

延长石油是陕西省属龙头企业,也是我国油气行业唯一一家“百年老店”。2007年,延长石油在重新评价探区天然气资源潜力的基础上,提出制定“油气并举”战略,并在2008年完成《天然气勘探开发规划》编制。

以王香增为技术带头人的科研团队,与中国科学院地质与地球物理研究所、西南石油大学、西安石油大学、中国地质大学(北京)、西北大学等单位联合组成攻关团队,矢志攻克“贫气区”,探寻大气田。

然而,前期勘探成果并不乐观。攻关团队的钻探结果显示:延长探区内单井产量普遍较低,且储层规模小、物性差。

攻关团队转变思路,重新构建沉积体系,提出了上古生界海陆交互相控砂规模成储地质理论,建立延安气田成藏模式,先后在鄂尔多斯盆地南部勘探发现本溪组、山2段、山1段和盒8段等4套含气层系。

延安大气田探明储量已达1.3万亿立方米,储量规模目前位居全国第四。

“拿下”零散“小土豆”

找到了气,还要能采得出气。

天然气作为低碳、清洁能源,近年来在我国的消费量持续增长、占一次能源消费总量的比例持续提升。

陕西、四川等天然气主要生产省份,在勘探开发上持续发力,天然气增储上产成效显著。

2024年,陕西天然气总产量约359亿立方米,同比增长9.2%,增量占全国增量的30%。

而这增量中的约八成,来自延安大气田一期产能项目。

“延安大气田的砂体零散分布,就像一堆一堆的小土豆,常规天然气开发模式并不适用。”延长石油天然气研究院开发所负责人王永科说。

延安大气田内探明的天然气,属于致密砂岩气。通俗理解,这类天然气储存在地下深处的岩石孔隙中,难以通过常规开采方法获得。

怎么办?

那就突破常规!

攻关团队提出“混合井网+立体开发”理念,创建了复杂叠置气藏混合井网立体开发新方法,研发了混合井网智能化部署软件平台,实现井网部署全面自动化和全程可视化,不仅使布井时间由几个月缩短至半天,还减少了井数,提高了储量动用程度。

“为提高单井产量,我们还研发了结构非均质性致密储层高效压裂新技术,建立了直井、定向井精细分层压裂和水平井分段多簇精细控缝压裂技术系列,使压裂层数、分段精度提高一倍以上,压裂成功率达100%,平均单井评估最终可采储量提高20%。”王永科说。

注入“废气”增产量

在延安大气田的高效开发中,二氧化碳也派上大用场。

2月底,陕西延长石油榆林煤化有限公司捕集的二氧化碳,被运送到了富县张家湾镇二氧化碳压裂施工现场。

二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术,被认为是目前化石能源实现低碳化利用的有效技术之一。延长石油是国内较早开展CCUS技术研究试验的能源企业。2022年,陕西延长石油榆林煤化有限公司的年产30万吨二氧化碳捕集项目建成投产,捕集的二氧化碳被用于驱油、采气。

“从2008年气田开发之初,攻关团队就着手研发二氧化碳混合压裂技术,利用从煤化工项目中捕集的二氧化碳进行破岩造缝,再用水基压裂液携砂扩缝撑缝,使单井日产量提高1倍以上,增产效果是常规水力压裂的2倍以上。”延长石油二氧化碳压裂技术博士创新工作室负责人孙晓介绍。

监测数据显示:通过二氧化碳混合压裂技术的推广应用,延安大气田一期产能项目目前已累计封存二氧化碳超过8万吨,约等于220公顷阔叶林每年光合作用吸收的碳量。

“延安特大型致密气田的勘探发现与高效开发,是我国油气行业取得的一个重大成果,为鄂尔多斯盆地跃升为亿吨级油气能源保障基地提供了重要支撑,也有助于振兴陕北革命老区。”中国工程院院士赵文智表示。

截至目前,延安大气田勘探发现与高效开发成果,已获授权发明专利124件(国际专利12件),荣获省部级科技进步奖一等奖6项,两次被中国地质学会评为十大地质科技进展,2024年入选全国油气勘探开发十大标志性成果。

2月22日,延长石油《延安万亿方特大型致密气田勘探发现与高效开发》科技成果,在北京通过中国石油和化学工业联合会组织的技术鉴定。11名院士专家组成的鉴定委员会认为,该成果整体技术水平国际领先。