复杂气藏勘探开发技术难题及对策思考

当前, 我国天然气工业进入了一个新的发展时 期, 天然气勘探开发的主体对象逐步转向超深层、 低 渗致密、 高含硫、 超高压、 火山岩等复杂气藏, 今后相 当一段时期, 我国天然气的快速发展将主要依赖复 杂气藏的高效开发和不断接替来实现。全面提高我 国复杂天然气藏勘探开发水平, 大力促进我国天然 气开发生产, 对支持国民经济快速发展具有十分重 要的意义。笔者重点就复杂气藏勘探开发中存在的 主要技术难题, 以及相应的对策作些分析和探讨。
关键问题是防腐蚀管材的选择、 高效缓蚀剂、 加注方 式和腐蚀监测等技术研究; 加强脱水工艺和含硫生 产污 水 处 理等 技 术 的 研 究。 同 时 要加 快 地 面 抗 展利用天然气高压至冷原理进行 H 2 S 、 CO 2 分离技 术研究 , 创新出有特色的含硫天然气分离处理技术。 5. 加强高含硫气藏安全测控技术研究 为了保证高含硫气田的安全生产 , 需要加强智 能化的紧急关断系统设备与系统的安全逻辑设计研 制 , 研究制 定安全、 可 靠的 H SE 管理 程序, 制定安 全、 合理的各项操作规程和应急预案。
大型火山岩天然气田的发现, 是我国天然气勘 移的研究和应用力度。近些年来自主研发的基于建 探领域的重大突破。火山岩气藏储层非均质性强、 模的随机射线追踪处理技术, 多参数、 多属性综合预 物性差、 储集空间复杂; 储层渗透率低、 巨厚、 底水分 布复杂, 这类气藏开发方面我们缺乏经验, 如何有效 开发火山岩气藏成为我们亟待解决的难题之一。 ( 6) 高含硫、 高含二氧化碳天然气集输工艺问题 高浓度的 H 2 S 和 CO2 溶于水后, 会对金属造成 严重电化学腐蚀、 氢脆 应力开裂 , 对于高含 H 2 S 和 CO 2 天然气的集输 , 目前的技术难点是高压抗硫材 料的选择、 防腐技术和集输管网泄漏检测等。干气 输送工艺存在脱水工艺和生产污水处理等关键技术 问题。 ( 7) 安全生产问题 中毒三类。产生的原因主要有腐蚀、 超压、 泄漏、 违 反操作规程等因素。在高含硫气田设计、 安全生产 操作等方面的相关标准和规范还不完善。 上述问题是我国天然气开发面临的现实的技术 难题 , 研究和解决这些难题, 对提高我国天然气开发 水平、 促进天然气工业的快速发展有着十分重要的 意义。 测和数据结构特征处理技术是储层及含气性预测的 有效工具, 应大力提倡推广应用。 ( 2) 探索集成复杂地质条件和超深井高速优质 钻井技术 针对我国海相超深复杂地质气藏特点造成的钻 井工程难题 , 重点要解决气体钻井装备的配套 , 以及 与之相关的空气锤、 井壁稳定添加剂、 井下防爆技术 等配套技术 ; 针对高倾角地层的垂直钻井技术 ; 旋转 固井、 管外封隔固井、 多凝水泥浆体系固井技术; 防 漏堵漏泥浆体系、 水膨性有机堵漏剂等技术; 旋转地 质导向钻井技术、 钻具、 钻头优化组合等关键技术, 测和检测手段, 加快形成具有地区特色的钻井系统 配套技术。 ( 3) 研究高含硫气井测试配套技术 目前高含硫气藏出于安全和环保因素考虑, 存 在测试时间短、 测试方法简单、 资料录取不齐全等问 题 , 影响了对气藏的正确认识和评价。因此, 需要针 对高含硫气藏特点, 研究气井测试配套技术和装备, 研究短时测试理论 , 以取全取准每口探井的静动态 资料, 为开发好气田奠定基础。 3. 加强关键技术攻关 , 形成复杂气藏安全 、 高效 开发配套技术 复杂气藏实现高效开发, 综合集成一套从地下 到井筒再到地面的开发配套技术是关键。为此, 近 期应重点攻关气藏精细描述、 储层改造、 井筒技术、 高含硫天然气集输和安全测控技术。 ( 1) 发展复杂气藏描述技术 气藏描述是合理制定气藏开发方案和技术措施 的基础。针对河流相沉积储层, 综合利用岩心、 测井
一、 引
言
难 , 直接影响气藏构造解释、 储层预测及含气性预测 的精度。 2. 钻井工程存在的问题 以四川盆地为代表的海相地区 , 上覆地层倾角 变化大、 岩石坚硬、 研磨性强、 地层可钻性差 ( 可钻性 级值 5~ 8) ; 纵向上存在多个压力系统、 喷漏共存 , 对 控制安全钻井、 防止气层污染造成极大困难; 大部分 海相储层高含 H 2 S 和 CO 2 , 对泥浆体系、 钻柱材质、 井身结 构、 固井质 量、 井控 装置等都提出 了特殊要 求。总之, 喷、 漏、 塌、 斜、 毒等是南方海相探区钻井 过程中突出的技术难题。 3. 开发配套技术存在的问题 ( 1) 高含硫气田防腐问题 高含 H 2 S 和 CO2 气藏开采中最突出的问题就 是完井套管和生产管柱的防腐问题。目前还没有一 套完整系统的防高 H 2 S 和 CO 2 气藏开采工程防腐 标准。国内急需建立模拟高温、 高压、 高 H 2 S 和 CO2 环境下的腐蚀实验室和研究实验方法 , 研究价格适 中、 高耐蚀合金的国产管材也是今后重点研发方向。 ( 2) 生产井油、 套管管柱结构优化问题 高含 H 2 S 和 CO2 气藏井下管柱长期在高温、 高 压下工作, 必须耐高压和具有良好的气密性, 需要加 强油管尺寸、 下井工具、 强度设计、 材质优选、 丝扣密
参 考 文 献
[ 1] 杨 桥 . 中 国 气 田开 发 水 平 现 状 分 析 [ J] . 天 然 气 工 业 , 2003; 23( 1) : 29 32. [ 2] 马新华 . 中国深 盆气勘 探开发 前景与 对策 [ J] . 天 然气 工 业 , 2004, 24( 1) : 1 3. [ 3] 李华启 , 等 . 中 国天 然气 资源 开发 与利 用 [ J] . 天然 气 工 业 , 2005, 25( 8 ) : 129 131. [ 4] 李士伦 , 等 . 拓展新思路、 提 高气田开发水平和效益 [ J] . 天 然气工业 , 2006, 26( 2) : 1 5. ( 收稿日期 2006 09 10 编辑 韩晓渝 )
盐岩储层开展成岩相分析技术应用研究, 在古地貌、 H 2 S 、 CO2 腐蚀输送配套设 备国产化研制 工作。开
四、 结束语
应该清醒地认识到 , 所面临的复杂气藏勘探开 发技术问题是世界性的难题, 只有依靠全社会的科
术、 新型压裂液和压裂充填材料的研究。 技力量 , 解放思想 , 有效组织攻克难关, 定能形成具 针对火山岩气藏的特点 , 加强火山岩启裂机理、 有我国特色的复杂天然气藏勘探开发配套技术, 开 延伸机理以及压裂工艺技术改进等方面的研究, 形 成火山岩气藏的压裂配套工艺技术, 满足火山岩气 藏高效开发的需要。 ( 3) 加快高含硫高产气井采气工艺技术的自主 研发 应尽快开展硫沉积机理及节点防治技术 , 硫化 氢二氧化碳 綜合腐蚀作用机理, 管柱结构优化及特 殊工具研制, 抗硫、 耐高温密封材料研究, 同时加快 抗硫耐高压( 105 MP a) 井口及配套安全控制装置的 研制工作。 4. 引进和创新相结合 , 形成高含硫天然气集输 处理技术 针对高含 硫气田湿 气输送和 干气输 送两种方 式, 开展确保 集输系统安全 运行的相关技 术研究。 创我国天然气事业新的辉煌。
天然气生产及处理中常见的危害有爆炸、 火灾、 进一步加强合理的井身结构优化研究 , 完善压力预
三、 立足创新, 攻克难关, 加快发展
1. 解放思想 , 立足原始创新、 集成创新和引进发 展创新, 面对世界级难题 , 组织全方位的科技攻关 我们要把原始创新摆到基础研究和高技术研究 的突出位置, 充分依靠我国天然气行业自身科研力 量, 紧密结合不同类型复杂气藏地质特点, 明确主攻 方向 , 加大科技投入和现场试验力度 , 研发出具有中 国特色的复杂天然气藏开发核心技术。同时重视已 有先进技术系统集成配套和引进消化再创新工作 ; 建立以油田企业为主体、 各科研院校参与的多兵团 ! 86 !
协同作战创新体系, 加快我们的技术进步。 2. 瞄准复杂气藏勘探难题 , 攻克技术难关 ( 1) 攻克 山地、 沙 漠和黄土塬 地区地震 资料采 集、 处理和解释技术 地震资料采集要根据具体的地表和地质条件, 建立地质模型 , 精心设计观测系统 , 优化采集参数, 最大程度地提高地震资料的采集品质。对于复杂地 形 , 采用比较先进的层析静校正、 波动方程基准面校 正等技术; 地震资料处理应在叠前去噪上下功夫 , 有 效提高地震资料的信噪比。针对黄土塬及含煤系储 层 , 通过拓频处理和强反射压制等特殊处理技术 , 提 高地震资料的分辨率。要加大三维地震资料叠前偏
第 27 卷第 1 期
天
然
气
工
业
开发及开采
复杂气藏勘探开发技术难题及对策思考
何生厚
( 中国石油化工股份有限公司 )
何生厚 . 复杂气藏勘探开发技术难题及对策 思考 . 天然气工业 , 2007, 27( 1) : 85 87. 摘 要 我国的石油工业在近五年内得到了飞 速发展 , 但天 然气工 业起步 较晚 。 在 十五 期 间 , 西气 东输 工程的完成 , 这极大地推进了我国天然气工业的 发展 , 激发了 天然气 工业上 、 中、 下游 大发展 的热情 。 但 从我国 天 然气资源分布的地域和地质条件分析 , 要加快发 展天然气勘 探开发 工程还存 在许多 技术难 题 , 特 别是超 深层天 然 气藏钻探 、 特致密气藏开发 、 高含硫化氢和二氧化碳气 藏等特 殊类型气 藏均存 在着某 些世界 级难题 。 针 对天然 气 勘探开发生产中各类复杂气藏安全高效 勘探 开发问 题 , 从地 震勘探 技术 、 钻 井技术 、 储 层研 究 、 增产技 术 、 井筒 技 术、 地面工程技术等方面系统地分析了存在的问题 , 提出 了今后 科技攻 关的思 路 , 这 就是推 广成熟 技术 、 引进先 进 技术 、 攻关瓶颈技术 、 创新特效技术 , 並有针对性地提 出了重 点攻关 方向和关 键技术 , 为 全面提高 我国复 杂天然 气 藏勘探开发水平 , 大力促进我国天然气开发生产 提出了系统的技术路线 。 主题词 复杂油气藏 勘探 开发 技术 策略 中国
二、 制约我国天然气工业发展技术 瓶颈的分析
1. 气藏地球物理技术存在的问题 以四川盆地、 塔里木盆地为代表的海相碳酸盐 储层和鄂尔多斯盆地为代表的海陆交互相低渗砂岩 储层 , 是近期我国天然气勘探开发的主要对象。由 于南方山地地形、 西部沙漠戈壁和鄂尔多斯盆地黄 土塬为代表的复杂地表 , 以及受碳酸盐岩储层埋藏 深度和含煤系地层等条件影响, 造成地震波吸收衰 减严重、 煤层屏蔽现象严重等客观影响因素, 使得地 震资料的品质较差、 地震资料分辨率低、 资料成像困
作者简介 : 何生厚 , 现任中国石油化工股份有限公司副 总工程师。地 址 : ( 100029) 北 京市朝阳区 惠新东街甲 六号。电话 : ( 010) 64998211 。 E mail: hsh@ sinopec. com. cn
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开发及开采
天
然
气
工
业
2007 年 1 月
封、 安全系数及使用寿命设计等研究。 ( 3) 硫沉积问题 在压力和流态变化条件下, 井筒中出现硫沉积 , 会堵塞地层、 井筒, 使产气量下降, 严重的造成关井 停产。因此, 重点研究硫沉积机理、 影响因素和硫沉 积的控制问题迫在眉捷。 ( 4) 低渗、 低压、 低丰度气藏增产降本问题 对低渗低产气田而言 , 增产降本的关键是充分 发挥 每个小层潜力 , 多层压裂 改造技术、 采用小井 眼、 利用特殊结构井等降低钻井投资增加单井产能 的技术还处于起步阶段。 ( 5) 火山岩气藏有效开发问题
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及地震资料, 开展高分辨率层序地层格架控制下的 沉积微相研究, 划分有利储集相带, 确定储层的有利 分布区, 是这类气藏描述的基本技术路线。对碳酸 古水文条件分析的基础上 , 进行成岩演化及其对储 层的控制作用分析, 划分成岩相带, 预测有利的储集 区是海相气藏描述的基本技术路线。 ( 2) 集成创新复杂气藏储层改造技术 对于低渗致密、 多薄层砂 岩气藏, 需 要研究经 济、 有效的大型水力压裂技术、 连续油管分层压裂技 术、 水平井压裂技术和小井眼压裂技术。 对于南方海相高含硫碳酸盐岩气藏 , 重点开展 长井段碳酸盐储层完井与改造技术优化组合研究、 多段碳酸岩盐储层分段压裂酸化技术、 裂缝性碳酸 盐岩气藏深度改造技术、 异常高地应力下的压裂技