準噶爾盆地克拉美麗氣田高效勘探實踐

摘 要

摘要：準噶爾盆地腹部克拉美麗氣田從第一口井開鉆到整體探明1058×108m3天然氣儲量，僅用了2年時間?？碧街?，該區(qū)面臨資源前景不明、工程技術問題多、鉆井時效低、勘探周
摘要：準噶爾盆地腹部克拉美麗氣田從第一口井開鉆到整體探明1058×108m3天然氣儲量，僅用了2年時間。勘探之初，該區(qū)面臨資源前景不明、工程技術問題多、鉆井時效低、勘探周期長等一系列問題。為此，中國石油新疆油田公司實施了一體化項目管理模式：在2007年天然氣勘探展開階段，實施組織革新、管理創(chuàng)新、地質與工程相結合、各工程工種協(xié)同作戰(zhàn)的措施；在2008年天然氣評價階段，勘探開發(fā)整體部署，整體推進，保障探明投產。一體化項目管理模式取得了顯著成效：①鉆井速度、純鉆時效明顯提高，復雜事故發(fā)生率降低；②防漏取得明顯效果；③加快了克拉美麗氣田的發(fā)現(xiàn)。一體化項目管理模式較好地實現(xiàn)了各方管理人員及技術人員的資源共享和互補，縮短了指揮鏈，協(xié)調和溝通更加暢快，實現(xiàn)了項目費用、進度、質量和安全的有效控制，也提高了項目管理水平。
關鍵詞：準噶爾盆地；克拉美麗氣田；石炭紀；一體化項目管理；勘探開發(fā)一體化；天然氣評價；創(chuàng)新
    克拉美麗氣田位于準噶爾盆地陸梁隆起東南部滴南凸起西端(圖1)，2006年9月30日，滴西14井在石炭系獲高產工業(yè)氣流，拉開了在滴南凸起火成巖地層中尋找大氣田的序幕。但在強烈改造型火成巖地層中尋找石炭系自生自儲型油氣藏面臨以下巨大挑戰(zhàn)：
   1) 地質深入研究難度大[1]：該區(qū)火山巖經歷了至少30Ma的改造，1996年以來才逐步認識到盆地腹部可能存在石炭系自生自儲的含油氣系統(tǒng)[2]，2006年研究的注意力集中到滴南凸起地區(qū)[3]，當時尚待研究的問題很多：氣藏主控因素、巖相平面分布、巖性準確識別、儲層橫向預測、流體類型等[4]。
    2) 鉆井提速難度大：侏羅系、三疊系、二疊系機械鉆速均較低，深井完井周期長。目的層石炭系巖性變化大，鉆速更慢且PDC鉆頭選型困難。
3) 地層壓力變化大，工程技術問題多、時效低：石炭系是緊臨基底的最后一套勘探目的層，上覆各套層系均需鉆遇，侏羅系及上部地層壓力系數(shù)低，侏羅系以下地層縱橫向壓力系數(shù)變化大。此外，工區(qū)斷層、裂縫、破碎帶發(fā)育，導致井漏頻繁(圖2)。
 
1 一體化項目管理模式的實施
    長期以來，新疆天山北坡經濟區(qū)處于缺氣狀態(tài)，中石油天然氣集團公司領導也高度重視準噶爾盆地天然氣的發(fā)展，為此要求中國石油新疆油田公司(以下簡稱新疆油田)必須整合各種資源，快速探明克拉美麗氣田，承擔起社會責任和政治責任。
    新疆油田在分析了資源基礎、工程難度和發(fā)展前景之后，認為有必要在克拉美麗地區(qū)開展一次以信息化為支撐的高科技會戰(zhàn)。這次會戰(zhàn)主要分兩階段，根據(jù)各階段的工作重點要求在團隊主力保持不變的情況下實現(xiàn)目標的轉換，即在2007年天然氣勘探展開階段，實行新疆油田和鉆探隊伍一體化攻關項目，解決地質與工程難題；在2008年天然氣評價和建產能同時推進階段，實行勘探開發(fā)一體化攻關項目，解決儲量的有效動用與產能建設問題。
1.1 天然氣勘探展開階段
    2007年陸東地區(qū)滴南凸起天然氣勘探工作全面展開，由新疆油田和西部鉆探工程公司組成二體化攻關項目組，全面負責此階段天然氣勘探實施工作。
1.1.1組織革新
    陸東地區(qū)天然氣勘探一體化攻關項目在組織機構的組成上遵循新疆油田和施工方“一體化、協(xié)同、聯(lián)合”，專門成立了確保天然氣勘探高效實施管理機構，由甲乙方組成聯(lián)合領導小組，負責制定研究部署總體思路，解決項目實施過程中的重大問題。在項目的運行過程中，領導小組基本采取了現(xiàn)場辦公、技術互補、靠前指揮、扁平管理的工作方式。
1.1.2管理創(chuàng)新
    2007年初，項目領導小組從管理上下功夫，主要體現(xiàn)為：統(tǒng)一思想、統(tǒng)一辦公、統(tǒng)一安排工作、統(tǒng)一解決問題；強化方案、強化監(jiān)督、強化調整、強化落實；及時掌握信息、及時溝通交流、及時發(fā)現(xiàn)問題、及時跟進部署。
    鉆前，從井位落實、探臨、鉆機協(xié)調、上鉆，做到無縫銜接，杜絕鉆機“等井位”、“等搬家”等一系列現(xiàn)象；鉆進過程中，抓鉆井液，抓進度，做到防漏、防垮，不放過任何“小時間”，保證安全快速鉆進；完井試油時，杜絕等設備、等方案，各施工工序提前介入，設備提前到位，工程速度加快但程序不能逾越。以滴西18井完井試油為例，該井完井測井后立即委托斯倫貝謝公司進行資料收集、壓裂方案設計，并根據(jù)完井時間，制訂出詳細的試油流程計劃，從完鉆開始，試油工作就穩(wěn)步有序地進行，在2007年5月18日鉆井隊開始搬家，試油現(xiàn)場工作就開始介入，當月21日實現(xiàn)射孔，27日完成壓裂，5月底拿到初步成果，下一輪井的部署開始。
1.1.3地質與工程相結合
    地質與工程相結合指的是實現(xiàn)地質指導工程實施，工程實現(xiàn)地質目的。地質指導工程實施的主要內容是地質跟蹤對比，鉆頭漏段提示；做好隨鉆監(jiān)測，防止掛卡漏斷；減少鉆井取心，加大井壁取心力度。工程實現(xiàn)地質目的的主要內容是：平衡壓力控制，確保油氣發(fā)現(xiàn)；強化屏蔽保護，減少儲層污染；提高鉆井時效，縮短浸泡時間[5]。以下是操作過程中的5個實際做法：①突出重點、優(yōu)化取心，K-P3w兼探層減少取心，減少地質循環(huán)，為PDC鉆頭快速鉆進創(chuàng)造條件，主探層石炭系不同巖相帶重點顯示段取心，加大井壁取心力度；②對各井各組壓力資料整理統(tǒng)計，分層系建立了地層壓力平面圖，對各井井身結構統(tǒng)計分析，確定不同井身結構下鉆井周期及復雜狀況，達到優(yōu)化井身結構目的；③積極推廣欠平衡鉆井工藝，保護氣層，提高機械鉆速，在滴西20、滴西181井采用了液相欠平衡鉆井工藝，保護了油氣層，提高鉆速；④綜合應用各種測井新技術，解決雙重介質儲層評價難題，石炭系優(yōu)選FMI、ECS、DSI、CMR、MSCT測井項目，評價儲層及識別流體；⑤運用中途測試工藝，及時認識油氣層，加快勘探進度，在2006年僅在滴西14井進行中途測試，2007年在滴西17、滴西18、滴西20、滴西21井4口井進行中途測試，為滴西172、181、182等井快速上鉆，加快勘探進度。
1.1.4各工程工種協(xié)同作戰(zhàn)
   現(xiàn)場各施工單位協(xié)同作戰(zhàn)，共同制定措施，共同解決難點。以錄井與鉆井的協(xié)同工作為例，首先，轉變現(xiàn)場錄井人員的觀念，由以前只重錄井顯示向工程預報、參數(shù)選擇分析轉變；以地質提示、工程預報、為提速出謀劃策作為錄井隊星級評價的重要標準。錄井隊開鉆前做好單井質量策劃，鉆進時，錄井人員每天向井隊提供預測的地層巖性特點、壓力、鄰井復雜情況、取資料要求，并結合實際分析本井可能發(fā)生的復雜情況、鉆井液密度及鉆頭使用等建議。在PDC鉆頭的使用方面，錄井作出了重要貢獻。由于白堊系艾里克湖組、八道灣組底部、三疊系百口泉組礫石層發(fā)育，錄井人員卡準層位，在艾里克湖組礫石層鉆穿后至八道灣組底礫巖之前(1000～2950m)使用PDC鉆頭，然后下一只三牙輪鉆頭鉆穿八道灣組底礫巖，再換PDC鉆頭鉆至百口泉組頂部。這項工作極大地提高了鉆井速度。通過錄井、工程的有效結合，細化地層巖性對比分析，強化了PDC鉆頭的合理使用，大大提高了機械鉆速，同時，防漏、堵漏工作卓有成效，進一步縮短了鉆井周期。
1.2 天然氣評價階段
    2007年，通過新疆油田和西部鉆探公司的一體化運作，在陸東地區(qū)滴西14井區(qū)、滴西17井區(qū)、滴西18井區(qū)均獲重要發(fā)現(xiàn)，形成了千億立方米規(guī)模發(fā)展的場面。2008年要完成1000×108m3探明儲量并建成規(guī)模產能，難度更大，任務更艱巨。為此，在2007年一體化項目的基礎上成立了克拉美麗氣田勘探開發(fā)聯(lián)合領導小組，確定的工作方針是一體管理、整體部署、整體探明、整體推進。在勘探一體化項目組基礎上又融入了氣藏評價和開發(fā)人員，成立了勘探開發(fā)一體化項目組。項目組的主要做法是“三位一體”：管理一體化、工作部署一體化、技術應用一體化。
1.2.1勘探開發(fā)整體部署，整體推進
    克拉美麗氣田包括滴西17、滴西14、滴西18、滴西10井4個氣藏。2008年，通過不斷深化氣藏控藏因素認識，勘探部門在4個井區(qū)整體部署了8口評價井，其中成功7口，成功率達88%。開發(fā)部門在滴西14井區(qū)、滴西18井區(qū)部署開發(fā)井12口，其中完鉆9口，成功率100%。
    加強井震結合，確定氣藏邊界。研究緊密跟蹤實施，制訂方案現(xiàn)場落實，及時驗證深化認識。研究人員根據(jù)現(xiàn)場資料進一步加強井震結合，細化地震巖性(相)響應模式，精細刻畫目標，及時動態(tài)調整方案。在滴西182井鉆探過程中在花崗巖體之上新發(fā)現(xiàn)一套火山碎屑巖，顯示活躍。井震結合，及時重新刻畫出火山碎屑巖范圍，重新部署了滴西184井，擴大了滴西18井區(qū)儲量規(guī)模。
1.2.2勘探與開發(fā)相結合，保障探明投產
    勘探向開發(fā)延伸，開發(fā)提前介入，做到4個統(tǒng)一：①統(tǒng)一地質認識，即資料共享、互相印證，勘探所取得的氣藏特征、面積、厚度展布、邊界、氣水界面在開發(fā)井上印證，反之，進一步認識深化；②統(tǒng)一制訂方案，即部署方案、鉆試方案統(tǒng)一討論、制訂，開發(fā)借鑒勘探在提速、防漏、堵漏、井深結構、鉆頭使用、前欠平衡工藝、壓裂等方面所取得的認識和經驗；③統(tǒng)一資料錄取，即錄測資料、試油資料相互考慮、加強互補，勘探密閉取心，開發(fā)系統(tǒng)取心，勘探發(fā)現(xiàn)顯示，開發(fā)試氣驗證及試油層相互溝通等；④統(tǒng)一協(xié)調隊伍，即鉆機隊伍、試油隊伍相互協(xié)調，加快進度。4個統(tǒng)一保障了克拉美麗氣田順利探明投產。
2 一體化項目管理模式取得的成效
2.1 鉆井速度、純鉆時效明顯提高，復雜事故發(fā)生率降低
    2007年，克拉美麗氣田以石炭系為主要目的層的井共18口，平均井深較2006年增加367m，通過一體化精細管理、優(yōu)化方案、加強新技術運用、加強專業(yè)聯(lián)合等措施，使得機械鉆速、純鉆時效明顯提高，復雜事故降低，鉆井速度大幅提高。2007年的滴西21、滴西22、滴西172井較2006年的滴西12、滴西14、滴西17、滴西18井，純鉆時效平均提高了19%，平均輔助時率從2006年的11.25%降低為2007年的5.57%，平均機械鉆速度提高了15%～20%，鉆機月速度提高了30%～45%(表1)；相同井深鉆井周期分別降低了0.8～0.9臺月，鉆井周期普遍較鄰井提前20d左右，其中滴西22井較滴西17井、滴西18井分別提前24d、45d。
2008年，滴西10井區(qū)滴103、104井比滴西10、滴101、滴102井節(jié)約工期20d左右，平均機械鉆速比滴102井提高了22%，鉆機月速度提高了39%(表2)。
表1 滴西17井區(qū)對比表
井號
井深/m
開鉆時間
完井時間
鉆井周期/d
月速度/m·臺月-1
平均機械鉆速/m·h-1
滴西17
4135
2006-10-03
2007-01-25
109.50
1132.88
4.67
滴西171
3854
2007-05-04
2007-07-25
82.29
1405.00
4.96
滴西172
3840
2007-08-20
2007-11-06
78.83
1461.31
6.57
表2 滴西10井區(qū)對比表
井號
井深/m
開鉆時間
完井時間
鉆井周期/d
月速度/m·臺月-1
平均機械鉆速/m·h-1
滴101
3300
2004-05-27
2004-08-05
85.00
1410.26
5.92
滴102
3310
2005-06-25
2005-09-06
78.60
1360.27
5.42
滴103
3300
2008-04-12
2008-06-04
53.42
1853.35
6.37
滴104
3600
2008-07-21
2008-09-15
55.93
1930.97
6.85
2.2 防漏取得明顯效果
    通過防漏、堵漏技術的應用及方案的有效實施，防漏、堵漏工作取得了明顯效果(圖3)，2007～2008年上鉆的滴西20、滴西21、滴西22、滴西171、滴西172、滴西173、滴西181、滴西182、滴西183、滴402、滴404、滴103、滴104、滴西25、滴西31井等井發(fā)生井漏的次數(shù)、漏失量及處理井漏耗費時間均大幅度減少。
2.3 兩年時間快速探明并開發(fā)克拉美麗氣田
    2007年完成3輪鉆井，上交天然氣控制儲量853×108m3，上交天然氣預測儲量516×108m3；2008年上交天然氣探明儲量1058×108m3，建成3.7×108m3產能，并于同年12月18日向烏魯木齊市供氣。
3 結束語
    1) 克拉美麗氣田兩個階段(2007年天然氣勘探展開階段；2008年天然氣評價和建產能同時推進階段)、兩種一體化項目管理方式(實行新疆油田和鉆探隊伍一體化攻關項目；實行勘探開發(fā)一體化攻關項目)是一次很好的嘗試，它是在特定條件下的創(chuàng)新管理，使項目不同決策部門和施工方緊緊的“捆綁”在一起，實現(xiàn)了雙贏的目的。
    2) 兩年的實施效果表明，一體化項目管理模式是對常規(guī)項目管理模式的突破，其倡導多個項目投資方和各參與方、施工方遵循“一個思想，一個團隊，一個目標”的管理理念，較好地實現(xiàn)了各方管理人員及技術人員的資源共享和互補，縮短了指揮鏈，減少了界面協(xié)調工作量，協(xié)調和溝通更加暢快，達到了項目費用、進度、質量和安全的有效控制，有效地提高的項目管理水平，提高了油田的經濟效益。
參考文獻
[1] 新疆油氣區(qū)石油地質志(上冊)編寫組.中國石油地質志卷十五：準噶爾盆地[M].北京：石油工業(yè)出版社，1993.
[2] 王緒龍.準噶爾盆地石炭系的生油問題，新疆石油地質[J].1996，17(3)：230-233.
[3] 康玉柱.新疆三大盆地構造特征與油氣分布[J].地質力學學報，2003，9(1)：37-47.
[4] 王東良，林潼，楊海波，等.準噶爾盆地滴南凸起石炭系氣藏地質特征與控制因素分析[J].石油實驗地質，2008，30(3)：242-246.
[5] 翟光明，王玉普，何文淵.中國油氣勘探綜合工作法[M].北京：石油工業(yè)出版社，2007.
 
(本文作者：凌立蘇 何文淵 黃衛(wèi)東 金立新 中國石油新疆油田公司勘探公司)