地处陕北黄土高原鄂尔多斯盆地的延长油田,是世界罕见的典型浅埋深裂缝性特—超低渗油藏。由于储层坚硬致密,被称为“磨刀石中的磨刀石”,开采难度堪称世界之最。但就是在这块“磨刀石”上,陕西延长石油集团总地质师王香增领衔的科研团队,经过多年攻关,形成了一套针对特—超低渗油藏完整有效的勘探开发技术体系。该技术成果在延长油区应用后累计新增探明石油地质储量17亿吨,连续9年原油产量超千万吨,推动鄂尔多斯盆地跃升为国内最大的油气生产基地。延长油区千万吨大油田持续上产稳产勘探开发关键技术项目由此夺得2016年度国家科技进步二等奖。

鄂尔多斯盆地油气资源量高达249亿吨,是我国第二大含油气盆地,也是国家重要的油气储备基地。但延长油区位于盆地边部,油源条件差,储层更加致密且裂缝发育,是典型的浅埋深裂缝性特—超低渗油藏,集低孔、低渗、低温、低压、低油饱和强非均质性等不利因素于一体,勘探开发面临诸多世界性难题,又缺乏有效的理论和技术支撑,油田长期衰竭式开采,其开发难度不亚于“干毛巾里挤水”。新中国成立以来国家在此组织了多轮石油会战,均未获得大的突破。

面对这个“勘探禁区”,延长石油人本着敢为天下先的精神,不畏艰难、不怕失败、不断创新,联合国内多家顶级的高等院校和科研院所,共同组成高层次产、学、研、用研发团队,经过多年持续攻关,取得了多项核心理论与技术重大创新成果,突破了低渗环境下原油难以长距离、大规模运聚成藏的传统认识,解决了黄土塬地质地貌条件下地震资料品质差、勘探成功率低等技术难题,终于啃下了这块“硬骨头”。

针对特—超低渗油藏,延长石油形成了一套完整有效的勘探开发技术体系。在石油勘探方面,创建了特—超低渗油藏“差异成储、多期运聚、源导共控”成藏新理论,明确了混合润湿孔隙介质中石油运移的动力学条件与机理,揭示了中生界原油在源外地区长距离运移、广泛分布、甜点式聚集的成藏机理与分布规律;研发了以输导体建模及量化表征为核心的无震高效滚动勘探技术。在该理论技术指导下,延长油区含油层系由5个扩展至15个,探明含油面积由1690平方千米扩展至5380平方千米,新增探明石油储量17亿吨。

特—超低渗油藏90%的原油存在于极其致密的基质中,砂岩埋层浅,厚度差别较大。油田开发时运用传统的注水技术难以驱动基质,而且随着勘探开发越来越致密,裂缝易水窜,开发效果较差。科研团队从深入分析渗流规律入手,创新发展了渗吸—驱替渗流理论,揭示了特—超低渗油藏渗吸—驱替双重渗流作用受渗透率等控制转换机制。通过优化注水速度与注采比,控制注水强度与注水压力,构建了“适度温和”注水开发技术,有效降低了裂缝水窜,解决了致密基质中原油难以有效驱替的难题。

同时,针对浅埋深裂缝性特—超低渗油藏常规压裂技术储层伤害大、动用程度低、增产效果差的状况,延长石油还专门研发了低伤害精细压裂系列技术,单井产量平均提高1倍以上。集成创新的小间距“一层多缝”精细压裂技术,使油层动用程度从33%提高到86%,使2.47亿吨浅层储量得以焕发生机。

随着该项目的进行,特—超低渗油藏勘探开发技术开始在延长油区陆续应用,累计新增探明石油地质储量17亿吨,连续9年原油产量超千万吨,2015年达到1241万吨,油田自然递减率由18.22%下降至12.6%.

同时,在开发过程中,他们还首次将CO2驱油与煤化工CO2减排相结合,研发了低成本CO2捕集—驱油—封存一体化(CCUS)技术,成功打造国内首个全流程CCUS示范工程。为保护陕北黄土塬地区脆弱的生态环境,CCUS项目2015年获国际碳封存领导人论坛(CSLF)认证,被列入《中美元首气候变化联合声明》,成为中美两国重大技术合作项目。

目前,CCUS项目已在靖边和吴起建成两个先导试验区,取得了良好的增油和减排效果,实现了环保与油田增产的双赢,项目全面建成后每年可减排CO2400万吨,油井单井产量提高42.3%,采收率提高8%.

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