我國南部海域，

歐亞板塊、太平洋板塊、印度洋板塊

在此交匯，

復(fù)雜的地質(zhì)作用和演化過程

催生了數(shù)目眾多、類型各異的沉積盆地，

孕育出了350億噸油氣資源，

約占我國油氣資源總量的1/3。

然而，

這里蘊含“寶藏”的同時，

也為“尋寶者”設(shè)置了道道屏障。

它就像一個“大熔爐”，

與美國墨西哥灣、英國北海并稱

全球三大海上高溫高壓

油氣開發(fā)作業(yè)難度最高的海區(qū)。

制圖數(shù)據(jù)參考自《Bathymetry and Stratigraphy of the Gulf of Mexico》《Encyclopedia of Marine Geosciences》《全球海洋與海域邊界》等

與此同時，

這片平均水深超過1000米的海域

還會遭受

臺風(fēng)侵襲、腐蝕侵害、暗流涌動，

一度被業(yè)界認(rèn)為是

海洋油氣工業(yè)的“禁區(qū)”。

數(shù)十年來，

我國油氣工程師與這片海斗智斗勇，

不斷打破“禁區(qū)魔咒”，

探獲海底“寶藏”。

油氣開發(fā)的“煉獄模式”

在地球的神秘深處，

封印著一種令人敬畏的地質(zhì)奇觀

——火山

它宛如一條沉睡的巨龍，

潛藏著無盡的能量，

一旦蘇醒，

高溫高壓的熔巖便會噴涌而出，

開啟自然界的“煉獄模式”。

在油氣勘探的廣闊領(lǐng)域，

也存在著這樣一片

如同火山般的挑戰(zhàn)之地，

那就是高溫高壓油氣藏。

按國際通用概念，

地層溫度高于150℃、

地層壓力大于70MPa

被歸類為高溫高壓油氣藏，

地層溫度高于175℃、

地層壓力大于105MPa

則被視為超高溫高壓油氣藏。

這是什么概念呢？

以我國南部海域的鶯瓊盆地為例，

地層最高溫度可達(dá)249℃，

宛如一個“大熔爐”。

在如此極端的高溫環(huán)境下，

鉆桿就像煮熟的面條一樣極難控制。

作為鉆井的“血液”，

鉆井液需同時承受海水“低溫”

與地層“高溫”的雙重考驗，

一旦發(fā)生失穩(wěn)沉降，

將可能引發(fā)嚴(yán)重后果！

與此同時，

鶯瓊盆地地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壓力體系多變，

不同地區(qū)、不同深度的地層，

壓力變化劇烈，

宛如地下世界的“壓力迷宮”。

勘探數(shù)據(jù)顯示，

鶯瓊盆地地層壓力系數(shù)最高達(dá)2.38，

相當(dāng)于一艘大型艦艇

壓在一個辦公桌大小的面積上。

這種超壓就像埋在地下的“火山口”，

讓穿透地層時的鉆井作業(yè)

成為“極限挑戰(zhàn)”。

不僅如此，

鶯瓊盆地高溫高壓氣藏

還普遍含有高濃度的CO?（二氧化碳），

這種酸性氣體易腐蝕固井所用的水泥。

加之高溫高壓環(huán)境下

鉆井井身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，

進一步影響了固井的質(zhì)量。

這些因素相互交織，

極大地增加了鉆井井筒發(fā)生意外的風(fēng)險，

使得井筒長期完整性保障變得困難。

因此，

在如此高的溫度、復(fù)雜多變的壓力體系

以及腐蝕性氣體的多重作用下，

這里就像活動中的“火山口”，

任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，

都可能導(dǎo)致整個勘探項目功虧一簣。

上世紀(jì)60年代，鶯歌海海洋地震勘探資料分析場景

位于鶯瓊盆地的我國海上最大高溫高壓氣田——東方13-2氣田

鶯瓊盆地天然氣資源量

高達(dá)15萬億立方米，

約占我國南部海域總資源量的三分之一。

上個世紀(jì)80年代，

為了開發(fā)鶯瓊盆地的高溫高壓天然氣資源，

中國海油引進了6家國際知名石油公司，

最終均落寞退場。

在那之后的很長一段時間里，

由于鉆完井工程風(fēng)險極高、作業(yè)成功率低，

鶯瓊盆地鮮有新的儲量發(fā)現(xiàn)，

我國南部海域高溫高壓油氣資源

也因此被業(yè)界視為

鉆探領(lǐng)域的“煉獄模式”。

思想與技術(shù)的多重較量

在“火山口”上反復(fù)試探，

需要勇氣更需要智慧！

數(shù)十年來積累的經(jīng)驗教訓(xùn)，

讓中國海油鉆完井團隊

沉淀了一整套和高溫高壓油氣資源

打交道的方法，

實現(xiàn)“火山口”上更加安全高效的

鉆完井作業(yè) 。

01

從“盲人摸象”到精準(zhǔn)畫像

攻克難題的前提是認(rèn)清問題本身，首口探井作業(yè)前，只能依靠地震資料認(rèn)識地層設(shè)計方案。由于高壓成因復(fù)雜且壓力變化大，以往壓力預(yù)測誤差較大，導(dǎo)致開鉆后意料之外的復(fù)雜情況頻發(fā)，井眼報廢率一度高達(dá)30%。

為此，中國海油專家團隊推動鉆完井專業(yè)與地質(zhì)專業(yè)深度融合，構(gòu)建了高溫高壓異常壓力預(yù)測及控制技術(shù)，引入地震屬性、巖石物性、鉆井參數(shù)等多源數(shù)據(jù) ，并運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)井下風(fēng)險精準(zhǔn)預(yù)測與動態(tài)監(jiān)測，讓鉆完井作業(yè)從更多依靠感覺和經(jīng)驗到科學(xué)精準(zhǔn)識別和規(guī)避風(fēng)險。應(yīng)用這項技術(shù)成果，我國高溫高壓井鉆井成功率達(dá)100%，井下復(fù)雜情況發(fā)生率由65%降至5%以下。

馴服“火山口”的氣龍

02

探井打好后，為了測試儲層產(chǎn)量，需要有控制地將地下流體引至鉆井平臺，然而海底地下“火山口”引出的這股“巖漿”攜帶大量砂礫，能量巨大，稍有不慎可能導(dǎo)致設(shè)備損壞、測試失敗，甚至?xí)o作業(yè)人員帶來巨大風(fēng)險。

為了更好地駕馭這條“氣龍”，鉆完井團隊研發(fā)出有遠(yuǎn)程動力控制、出砂監(jiān)測、振動監(jiān)控等8大因素98個控制節(jié)點的安全測試系統(tǒng)，并“打包”為高度集成化的測試模塊，在惡劣的海洋環(huán)境下，能夠快速安裝抓住作業(yè)窗口，我國南部海域高溫高壓氣井測試成功率因此由56%提高到100%。

03

打造安全可靠的海底油氣“高速路”

海上油氣井就像一條通向海底火山口的油氣“高速路”，這條路需要支撐十?dāng)?shù)年乃至數(shù)十年。高溫高壓、海洋高濕環(huán)境以及油氣流體中的腐蝕性物質(zhì)無時無刻不在考驗著這條路的耐力。

為了解決高溫高壓井完整性保障問題，中國海油團隊研發(fā)了能適應(yīng)井下惡劣環(huán)境的“五防自修復(fù)”水泥漿體系，一旦“路面”出現(xiàn)裂縫，其中的某些特殊材料能夠膨脹填塞裂縫。與水泥漿一同發(fā)揮作用的，還有另外五道“關(guān)卡”，共同建立起六級屏障井筒完整性保障模式，為海底油氣“高速路”長年健康工作打下堅實基礎(chǔ)。

除了以上具體的技術(shù)體系，

為實現(xiàn)高溫高壓氣田鉆完井開發(fā)提質(zhì)增效，

中國海油鉆完井團隊在全生命周期

推動鉆井液、鉆井工具、作業(yè)技術(shù)等

優(yōu)化升級，

鉆井速度提高162%，

實現(xiàn)我國南部海域高溫高壓井作業(yè)工期

由175天降至52天，

費用降低70%。

得益于這套技術(shù)的積累成熟，

曾經(jīng)被判“死刑”的鶯瓊盆地中深層

迎來了勘探的“春天”，

2010年后，

中國海油在此發(fā)現(xiàn)了7個高溫高壓氣田。

2015年，

在無國內(nèi)外成熟經(jīng)驗參照的情況下，

我國海上首個高溫高壓氣田投產(chǎn)；

2017年，

超高溫高壓探井樂東10-1-3完鉆，

鉆遇優(yōu)質(zhì)氣層；

2020年11月，

我國海上最大高溫高壓氣田

東方13-2氣田投產(chǎn)。

夜幕下的東方13-2氣田

經(jīng)過三十余年的

跟跑、攻關(guān)、沉淀、厚積薄發(fā)，

中國海油打造了適用于我國南部海域

高溫高壓天然氣勘探的關(guān)鍵技術(shù)體系，

讓我國在海洋高溫高壓鉆完井領(lǐng)域

搶占了世界技術(shù)制高點。

向更深更遠(yuǎn)的“火山口”進發(fā)

技術(shù)發(fā)展的道路上，

現(xiàn)實的考驗往往結(jié)伴而來。

在高溫高壓鉆完井技術(shù)體系

處于摸索階段時，

兩個“不合時宜”的氣田浮出水面。

2014年和2015年，

陵水17-2氣田和陵水25-1氣田

先后被發(fā)現(xiàn)，

兩個區(qū)塊本應(yīng)協(xié)同開發(fā)，

后者卻因高壓疊加深水的

巨大開發(fā)難度被擱置，

它們就是后來的“深海一號”

和“深海一號”二期。

目前，我國首個自營超深水大氣田“深海一號”累計生產(chǎn)天然氣超100億立方米，生產(chǎn)凝析油超100萬立方米

與高溫高壓領(lǐng)域相比，

深水油氣鉆探難度同樣是世界級的。

受水深及海底地質(zhì)條件影響，

鉆完井作業(yè)面臨著

海床低溫、地層破裂壓力低

井控風(fēng)險大等技術(shù)難點。

例如，在深水高溫高壓鉆井作業(yè)時，

位于海底的井口溫度很低，

鉆井液受低溫影響流動性變差，

一旦鉆到目的層，

溫度會迅速升高至100~200℃，

極易導(dǎo)致鉆井液失穩(wěn)沉降。

鉆井平臺正在某深水井位進行下防噴器作業(yè)，為后續(xù)深水鉆井安全筑造防線

溫度驟變對于油氣流體同樣是個考驗，

當(dāng)高溫流體從井下向上運移

抵達(dá)海底特殊的低溫高壓環(huán)境時，

很可能產(chǎn)生水合物聚集堵塞井筒。

此外，深海海洋環(huán)境惡劣，

內(nèi)波流能量強大、臺風(fēng)頻發(fā)，

且深海作業(yè)，裝備、人員都遠(yuǎn)離陸地，

作業(yè)動員準(zhǔn)備時間長、窗口窄，

瞬息萬變的海上天氣環(huán)境，

直接帶來了更高的作業(yè)成本，

鉆一口深水井的費用高達(dá)2億至3億元，

是常規(guī)井的4~5倍。

“深海一號”二期項目，

就面臨著深水和高壓的雙重考驗。

與“深海一號”相比，

二期項目面臨的自然條件更加復(fù)雜，

地層最高溫度達(dá)到138℃，

儲層壓力超過一期的1.73倍，

總鉆井進尺是一期的2.2倍。

然而，

二期項目的天然氣產(chǎn)能為一期的37%，

凝析油為一期的69%，

若采用常規(guī)開發(fā)手段勢必“入不敷出”。

隨著海洋油氣勘探開發(fā)不斷走向

深水、深層、高溫高壓等“深水區(qū)”，

像“深海一號”二期這樣

涉及多個開發(fā)難題的項目會越來越多。

為了解決更多復(fù)合型“疑難雜癥”，

中國海油在2011年成立深水鉆完井團隊，

借鑒高溫高壓鉆完井技術(shù)經(jīng)驗，

向深水鉆井難題發(fā)起攻堅。

在方案設(shè)計階段，

團隊精準(zhǔn)刻畫地層情況、匹配作業(yè)方案，

盡可能識別并規(guī)避風(fēng)險。

作業(yè)過程中，

團隊創(chuàng)新監(jiān)測裝置和計算模型，

構(gòu)建“井下+海底+水下+水面”

風(fēng)險識別系統(tǒng)，

提高鉆井作業(yè)過程中的隨鉆預(yù)警能力。

“深海一號”二期施工現(xiàn)場

對于井噴失控等情況，

團隊也早有準(zhǔn)備，

作業(yè)前已制訂重大風(fēng)險應(yīng)急預(yù)案，

應(yīng)急搶險技術(shù)、救援井技術(shù)

以及自主研制的水下應(yīng)急封井器，

能夠給噴涌的“火山口”

加蓋能完全封堵溢流的多功能“瓶蓋”，

及時防止風(fēng)險蔓延，

將危害降到最低。

此外針對溫度巨變等深水特點研發(fā)的

全生命周期井筒完整性保障技術(shù)

和井筒流動安全保障技術(shù)，

以及針對深水作業(yè)窗口短

將測試設(shè)備橇裝化，

大幅縮短作業(yè)準(zhǔn)備和應(yīng)急響應(yīng)時間，

創(chuàng)新深水表層批量鉆井技術(shù)，

大幅壓縮單井平均鉆井周期。

很多為深水高壓難題而生的技術(shù)，

也在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。

“深海一號”二期首口開發(fā)井告捷

2022年12月底，

“深海一號”二期工程的12口開發(fā)井

陸續(xù)開鉆，

2023年1月表層批量鉆井已完成，

用時較計劃縮短41%。

2024年9月，

項目成功投產(chǎn)，

我國深水油氣勘探開發(fā)水平再登新臺階，

我國躋身為極少數(shù)能夠自主開發(fā)

深水高壓氣田的國家之一。

目前，

中國海油深海鉆井的

最大作業(yè)水深達(dá)到了2619米，

創(chuàng)下西太平洋作業(yè)水深紀(jì)錄。

最大鉆井深度超5000米，

壓力超過70兆帕，

溫度超過175°C，

我國深水鉆井技術(shù)已經(jīng)進入世界先進行列。

駛向浩瀚的星辰大海

勘探無禁區(qū)，找油無止境。

從高溫高壓到超高溫高壓，

難度不斷加碼，

每一項突破都書寫著國內(nèi)“首次”。

我國海上首個超高溫高壓氣田導(dǎo)管架安裝就位

從2010年鉆探發(fā)現(xiàn)

我國海上首個高溫高壓氣田，

到2012年發(fā)現(xiàn)東方13-2氣田

（我國海上最大高溫高壓氣田），

再到2015年發(fā)現(xiàn)樂東10-1氣田

（我國第一個海上超高溫高壓氣田），

每一次重大發(fā)現(xiàn)，

都是對高溫高壓領(lǐng)域的深度探索，

更是對人類科技與意志的極限挑戰(zhàn)。

六十余載春秋，

中國海洋石油人

從鶯歌海盆地起步，

走向蔚藍(lán)大海，

不斷拓展海洋油氣開發(fā)的版圖。

當(dāng)我們望向我國南部海域，

鶯歌海、瓊東南、珠江口三大盆地

已累計探明天然氣地質(zhì)儲量

超1萬億立方米。

全球首個超深水超淺層大氣田陵水36-1，探明地質(zhì)儲量超千億立方米

放眼全國海域，

已探明10余個億噸級大油田和千億方大氣田，

收獲了200多個油氣發(fā)現(xiàn)，

合計探明油氣地質(zhì)儲量超70億噸油當(dāng)量，

為國家供應(yīng)油氣當(dāng)量超15億噸。

這累累碩果背后，

承載著海洋石油人對能源寶藏的執(zhí)著追求。

相信在未來，

隨著更多海洋油氣勘探開發(fā)技術(shù)的突破，

海洋石油人的征途，

將直指更加廣闊的星辰大海，

迎接更高的溫度挑戰(zhàn)，

克服更強的壓力極限，

探尋更多沉睡的油氣寶藏。

———— / END / ————

責(zé)任編輯丨楊致剛

校對丨劉一鳴

執(zhí)行主編丨劉海草 張灝然

內(nèi)容來源｜中國海油