中国石油的天然气开发技术进展及展望.pdf

第 3 0卷第 1 期 本期 视点 5 中国石油 的天然气开发技术进展及展望 李海平 贾爱林 何东博 冀 光 郭建林 1 中国石油天然气集团公司咨询 中心 2 中国石油勘探开发研究院 李海平等 中国石油的天然 气开发技术进展及展望 天然气工 业，2 0 1 0，3 0(1)：5-7 摘 要 天然气 已经成为 中国石油天然气股 有限公 司(简称“中国石油”)最具成长性 的主营核心业务，“十 五”以来 年新增天然气地质储量平 均在 3 0 0 0 1 0。m。以上，年 产量平均增幅超过 1 5 ，形成 了川渝、长庆、塔里木 3大核心供气 区。基 本 形成 了具 有 代表 性 的 6类 气藏 开 发 配套 技 术：大 面 积 小 气 藏 叠 合 型 低 渗 透 砂 岩 气 藏 低 成本 开 发 配 套 技 术；连续型低渗透砂岩气藏水平井开发技术；超深高压气藏开发技术；复杂碳 酸盐岩气藏开发技术；疏松砂岩气藏 开发技术；火山岩气藏开发技术。未来 l O年，中国石油 的天然气业务将持续快速发展，但低 品位储量进 一步增加，需 要解决低 渗透砂岩气藏提高采收率、超深高压气藏长期高 产稳产、碳酸盐岩气藏流体预测、高含硫 气藏安全高效开发、火 山岩气藏整体规模开发、疏松砂岩气藏开发后期 防砂治水等技术难题，同时要积极发展煤层气、页岩 气等非常规天然气 开发技术。关键词 中国石油天然气股份 有限公司 天然气开发 配套技术 低 渗透砂岩气藏 超深高压气藏 碳酸盐岩气 藏 疏 松 砂岩 气藏 火 山岩 气 藏 D OI：1 0 3 7 8 7 j i s s n 1 0 0 0 0 9 7 6 2 0 1 0 0 1 0 0 2 近年来，中国石 油天然气股 份有限公 司(以下简 称 中国石油)的天然气 勘探 开发 取得 了一 系列 的重 大 突 破，储量 和产量都实 现 了跨越 式 增长。特 别是“十 五”以来，年新增 产量平均增 幅超过 1 5 。2 0 0 8年产量 占 全国总产量 的 8 0，比 2 0 0 0年 翻 了两 番，在世 界石 油 公司天然气 产量的排 名中 由第 4 3位上升 到第 9 位。l 天然气开发现状 1 1 天然气 资源基础 丰富。储量增 长进入 高峰期 根据第 3次全 国资 源评 价结 果，中 国石 油 的常 规 天然气 远景 资 源 量 为 3 0 3 1 0 m。，可 采 资 源 量 为 1 2 1 1 0”m。，占全 国总量 的 4 0 以上。近 1 O年来，中国石油 的天然气储 量进 入 了增 长 高峰 期，先后 发 现 了克拉 2、苏里格 等大型气 田，新增 天然 气探 明储 量 翻 了一 番。“十 五”以来，中 国石 油 平 均 年 增 探 明储 量 3 0 0 0 1 0 m。以上，至 2 0 0 8年 底 中 国石 油 累计 探 明 天然气储量达 4 7 8 1 0 m ，占全国总量的 7 5 。但 整 体 上 天 然 气 探 明 程 度 仍 较 低，资 源 探 明 率 仅 为 1 5 8 。预计“十一 五”后 期 至“十二 五”期 间，可形 成 苏里格地区、川中地区、库车地区等万亿立方米至数万 亿立方米级的增储 目标区。但资源结构 日趋复杂，勘 探 目标主要集 中在低渗透、超深高压、高含硫、火山岩 等复杂类 型气藏，资源品质下 降，勘探难 度加大。1 2天 然气产量处 于快速增长 阶段，气 田开发指标 整 体 处于较 高水平。具 备持续上产 空 间 近年来，中国石 油的 天然气 年 产量增 长 率在 1 5 以上，“十二五”将继 续保 持强劲 的发 展势头，形成 了年 产量超 1 0 0 1 0。m 3的塔里木、川渝、长庆 3 大核心供气 区，其天然气产量合计 占中国石油总产量 的 7 5 5 。目 前 中国石油天 然气储采 比总体 保持 在 4 O以上，具有 持 续上产 的潜力，预计“十三五”末年产量与石油持平。1 3 骨 干管道发展迅 速，主 力气 区管线联 网 到 2 0 0 8年，中国石油投运天 然气骨 干管道 占全 国 的 7 O 。其 中，塔 里 木、长 庆、川 渝、青 海 4个 主 力气 区管线已实现联网。预计到 2 0 1 5年天然气管网输气 能力 将达 到 1 6 0 0 1 0。m。作者简介：李海平，1 9 5 7年生，教授级高级工程师；1 9 8 2 年毕业于原西南石油学院，长期从事 天然气 开发技术管理工作(主持了 西气东输、陕京一线、涩宁兰等重大天然气输气工程的上游资源评价和可行性研究，组织了全国主要气 田的开发前期评价与方案审 查，组织了我国第一个为大城市供气调蜂的储气库方案设计和研究)，现任 中国石油 天然 气集 团公司咨询 中心开发部 主任。地址：(1 0 0 7 2 4)北京市西城 区六铺炕街 6号。电话：(0 1 o)6 2 0 9 4 3 1 0，1 3 6 0 1 2 9 1 7 l O。E ma i l：l i h p c n p c c o m c n 天然气工业 2 0 1 0年 1 月 2 天然气 开发技术进展 中国石洫 目前 开 发 的气藏 类 型较 为 复 杂，低 品位 天然气 占较大 比例(图 1)，开采技术难度较大。主要 包括 6 类复杂气藏：低渗透砂岩气藏，以苏里格、长 北气田为代表；碳酸盐岩气藏，以靖边、塔 中气 田和 川 渝石炭 系气藏 为代表；火 山岩 气藏，以徐深、长 岭、克拉美丽 气 田为代表；超深高 压气藏，以克拉 2 气 田 为代表；高含硫气藏，以罗家寨气 田为代表；疏松 砂 岩气藏，以涩北 气 田为代表。图 1 2 0 0 8年 中国石油天然气探 明储量(左)、产量(右)分气藏类型构成 图 针对 以上复杂气藏，通过持 续技术攻 关，初 步形成 了适 应不 同类 型气藏 的开发 技 术 系列：富集 区和井 位优 选、快速 钻井、分 层 压裂、井 下 节流 和 中低 压集 输 系统等技术进步使苏里格气 田实现了经济规模开发；超深高 陡构造钻 井技 术、大管 柱 完井 技 术 和高 压气 井安全采气技术 保障 了克拉 2气 田整体规模投产；精细气藏描述、水平井、排水采气等技术进步对靖边 气藏 和川渝 石炭系气 藏 的稳 产 发挥 了重要 作 用；防 砂治水技术 的不断 发展 成 功应 用 于 涩北 一、二号 气 田 和台南气 田的开发建产；基本掌握了火 山岩气藏的 地质特征，水平井的应用取得 了良好效果；高含硫气 藏通过对外 合作开 发，开发技 术不 断进步。2 1大 面 积 小 气 藏 叠 合 型低 渗 透 砂 岩 气 藏 开 发 技 术 以苏里格气 田为例 苏里格 气 田含气 面 积大、整 体储 量 规模 大。该 类 气藏地质特征主要表现为储层非均质性强、储量丰度 低、气井产量低、稳产能力差、采收率低口 。苏里格气 田采用以低成本开发为核心的技术路 线。通过地质与地震相结合预测储层，开展精细气藏 描述，建立不同类型储层的评价标准，预测相对含气富 集 区的分布，优选 开发井 位，提 高 工+类 井 比例。钻 采工艺 以提速 和简化为原 则，采用 P DC钻头 提高钻 井 速度、简化井身结构，井下节流简化地面流程等工艺措 施大 幅度 降低 了开 发 成本。增 产 措 施 以分 压 合 采 为 主，提 高井筒 剖面动用 程度，增 加单井产 量。同时采用 小井距密井网开发，提高气 田采收率。通过上述技术 的应用，苏 里格气 田取得 了 良好 的开发效果。2 2 层状 连续 型低 渗 透 砂岩 气 藏开 发 技术 以长 北 气 田为例 长北气 田由中国石油与壳牌石油公司合作开发，储 层连续性 好、低孔 低渗、低丰度，气井 自然产 能较低，水平井压裂后可获得高产。通过合作引进国外先进技 术，形成 了以水平 井 开发 为核 心 的主体 开 发技 术。针 对储 层横 向稳定、连 续性好 的特征以双分 支水平 井开 发 为 主，水 平井 段设 计 长度 为 2 k m，投 产 初始 产 能高 于 1 0 0 1 0 m。d，开发 效果显 著。2 3 超 深高压气 藏开发 技术 以克 拉 2气 田为例 该类气 藏 主要 分 布在 塔 里 木盆 地，气 藏特 征 主要 表现为较 高孔 隙度、渗透 率，储层 厚 度 大，气井 普遍 产 量高，稳产能力 强，但气藏埋 藏深度 大，一般 都超过 3 5 0 0 r n，地 层压力 和压力 系数高 。克拉 2 气田是我 国陆上含气面积大、储量丰度高 的大型气田，开发实践中采用少井高产的开发理念，形 成 了盐 下气藏 描述技术、超高 压气藏产 能评价 技术、山 前高陡构造主动防斜打快技术、高压气井安全采气工 艺技术、高压集输等配套系列技 术。该气 田开发效果 良好，成为中国第一个产量超过 1 0 0 1 0 m。的大型 气 田。2 4 复杂碳 酸盐 岩气 藏 开发 技 术 以 塔 中 I号气 田为例 碳酸盐岩气藏主要分布在塔里木、四川和鄂尔多 第 3 O卷第 l 期 本期视点 斯盆地，碳酸盐 岩气 藏 开发 面 临 的主要 难 题是 储层 非 均质性 强，预测难 度 大；流 体性 质 和油 气水 分 布复 杂；H S、C O 含量变 化范 围 大；钻井 易漏 易 喷；单 井产 量 差异 大，稳产面 临挑 战 。中国石油碳酸 盐岩气 藏开发 多年来 以鄂尔 多斯 盆 地靖边气田和四川盆地石炭系气藏为代表，近几年又发 现 了罗家寨气 田、塔 中I 号气 田、L G气 田等 礁滩 型碳 酸 盐岩气藏。针对新发现 的这类气藏，开展 了系列开发技 术攻关，初 步形成 了配 套开发技 术：缝 洞型 有效储 层预 测和井位优选 技术、碳 酸盐岩气 藏储 层改 造技 术、水平 井开发配套技术 和高酸性 防腐技 术。塔 中工 号 气 田通过 水平井分段改造试 验，平均 单井 产量 可提 高 2 5 8 5 倍，同时建立了腐蚀监测网，编制了气田防腐技术规范，为气 田规模安全有效开发提供 了技术保障。2 5 疏松 砂岩气藏 开发技 术一以涩 北气 田为例 青 海 涩北 气 田包 括 涩 北一 号、二 号、台南 3个 区 块，为 多层 疏松砂岩 气 藏，气 水 关 系复 杂，含 气层 段 跨 度大，易 出水、出砂，层 间储 量 动 用差 异 大。控 水、防 水、堵水工 艺技术是 疏 松砂 岩 气藏 开发 的关键。通 过 多年实践，主要形成 了 8项技术 系列n 一：层 系细分 与优 化组合技术、气井动 态配产技术、疏松砂 岩防砂治砂 技 术、防水 治水技术、安全 快速 钻 井技 术、水平 井 开发 技 术、油套分 采工艺技术、地面工 艺流程优化 技术。目前 开发效果 良好。2 6 火 山岩气藏开 发技术 以徐深气 田为例 徐深气 田火 山岩 气藏 岩 相识 别难 度 大 ，气 水 关 系复杂，部 分气井 出水，单井产 能变化大，稳 产能力 差。同时，由于 含 C O 采 气 工艺 技术 不 配套，经 济有 效 开 发面临挑 战。中国石 油积极 组织 了火 山 岩气 藏 开发 技术 攻 关。以徐深气 田为重点，开展 了露 头 精细 勘 测 与密 井 网综 合解剖研究，建 立 了火 山岩储 层 模 式。初 步 形 成 了 6 项开发关键 技术，包 括井 间火 山岩体 分 布描 述 和预 测 技术、地质 与动态相结 合的动 态储 量评价技 术、火 山岩 储层改造技 术、人工 裂缝 形态 准 确模 拟 评价 及控 制 技 术、水平井开发技术、C O：处理 和防腐技术。水平井 压裂提高单 井产量试 验效果 显著，获得 了单井 日产 3 0 1 0 m。以上 的高 产气 井。在 开 发取 得 初 步 成 效 的 同时，将 开发技术和 经验 推广 应 用到 吉林 长 岭气 田和 新疆克拉美 丽气 田，目前均初 步实现 了规模 开发。3 天然气开发技术发展前景 在 目前 技术进 步 的基础 上，各类 气 藏开 发仍 面 临 以下不 同的开发技 术难题：低 渗透 砂 岩气 藏 主要 是 如何进一步提高采收率和保持气 由整体长期稳产，以 及高含水饱和度低渗透砂岩气藏的有效开发问题；超深高压气藏主要 是长期高产 稳产 的开发技术问 题；碳酸盐岩气藏主要是储层和流体预测技术问题 和钻采配套工艺技术 问题；高含硫气藏主要是安全 高效开发配套技术问题；火山岩气藏主要是整体规模 有效开发技术问题；疏松砂岩气藏 主要 是开发后期 防 砂治水及提高剖面动用程度 与采收率等技术问题。“十二五”期 间，针 对上 述 开发 主要 矛 盾 的攻关 构 成了下步主体技术的发展方向：低渗透气藏的技术 攻关方 向主要是 类储 层 的有 效 动用 技术、流 体分 布 预测技术 和提高 经济采 收 率技 术；超 深 高压 气藏 的 技术攻关 方 向主要是超 深 层钻 完井 技 术、超深 高压 储 层改造技 术和超 深井动 态 监测 技术；火 山岩 气藏 技 术攻关方 向主要 是储层精 细描述及低 渗透带有效 动用 技术、C O。防腐与有效利用、水平井提高单井产量技 术；高 含硫气藏 技术 攻关 方 向主 要是 弄 清硫 沉积 机 理、选取 抗硫材料 和建立安 全环保标 准体系 6 j。同时，非常规 天然 气开 发 技术 的不 断探 索 也将 为 我 国天然 气工业 注入新 的活力。美 国非常规天然 气开 发 已取得 了很 大成 功，2 0 0 6年 美 国 天然 气 产量 5 2 3 2 1 0 m。，其 中致密砂 岩气 1 6 1 4 X 1 0。I T I ，煤层气 5 4 0 1 0 m。，页岩 气 3 1 1 1 0。m。，非 常规 天 然气 占总产 量的 4 7 。我国非常规天然气主要包括煤层气、页岩 气、可燃冰等，资源量可观，大约是常规天然气资源量 的 3 5 倍。目前初 步开展 了煤 层气 和页岩气 的开 发技 术论证 与试验，预计 未来 非 常规 天 然气 将 在我 国天 然 气工业 中发挥重要作 用。参 考 文 献 1 贾爱林，唐俊 伟，何东博，等 苏里 格气 田强 非均质致 密砂 岩储层的地质建模E J 中国石油勘探，2 0 0 7，1 2(1)：1 2 1 6 2 李保柱，朱忠谦，夏静，等 克拉 2 煤成大气 田开发模式与开 发关键技术E J 石油勘探与开发，2 0 0 9(3)：3 9 2 3 9 7 E 3 李勇，李保柱，胡永乐，等 塔 中 I号碳酸盐 岩凝析气 藏单 井产能变化规律 J 天然气工业，2 0 0 8，2 8(1 o)：8 7 8 9 E 4 宗贻平，马力宁，贾英兰，等 涩北气 田 1 0 0 亿立方米天然气 产能 主体开发技术 J 天然气工业，2 0 0 9，2 9(7)：卜3 E 5 谭显春 徐深 气 田火 山岩岩性岩相 序列 J 天然气工 业，20 09，29(8)：1 2-l 4 6 罗瑞振，韩建红，李 国平，等 高含硫 气 田试 气作业 的安全 措施与管理 以普光气田为例 J 天然气工业，2 0 0 9，2 9 (7)：11 2 一 l1 5 (收稿 日期2 0 0 9 1 2-1 6编辑赵勤)