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夢想,在“中國頁巖油革命”中起航

2024-06-14 00:00:00李莉蔡巧玉
科學中國人 2024年5期
關鍵詞:古龍大慶油田頁巖

億萬年前,古老而又神秘的東北松遼盆地歷經了無數(shù)次造山運動和大古湖變遷。古魯驛站設立,大慶油田橫空出世……時間的長河中,重要事件如星光閃耀。今天,古龍地區(qū)鉆塔林立,古龍頁巖油國家示范區(qū)落戶此地,一場新時代奪油大戰(zhàn)鋪展開來。

古龍頁巖油勘探取得的重大戰(zhàn)略性突破,鼓舞了采油人的信心,也讓社會關注聚焦于此。作為一個年輕的石油科研人,雖在業(yè)內還是后生晚輩,但劉立峰與古龍頁巖油的淵源卻早已開始。恩師孫龍德是古龍頁巖油高效開發(fā)理論、技術創(chuàng)新的主要推動者,從學生時代起,劉立峰就跟隨導師參與到相關項目中。2020年古龍頁巖油獲得重大突破后,他更積極開展靠前支撐研究,攻關古龍泥紋型頁巖油有效開發(fā)關鍵技術,并作為中國石油勘探開發(fā)研究院致密油研究所古龍頁巖油項目主要負責人與大慶油田先后聯(lián)合編制井區(qū)先導試驗方案、擴大試驗方案、開發(fā)方案,有力支撐了古龍陸相頁巖油國家示范區(qū)建設。

古龍頁巖油的探索在繼續(xù),將科研視為不斷認識世界的過程,劉立峰不懼挫折帶來的挑戰(zhàn),他更看重在戰(zhàn)勝困難的過程中個人所獲得的成長。閑暇翻看《毛澤東文集》,有一句話激勵了他——“在危險環(huán)境中表示絕望的人,在黑暗中看不見光明的人,只是懦夫與機會主義者”。在熱愛的科研事業(yè)上,劉立峰愿做一個強者。

油井不枯 情懷不滅

高聳入云的井架、攀山越嶺的管道、冒著熱氣的黑色石油,從小聞著石油味長大,劉立峰對油田有割舍不掉的情感。油田是父母魂牽夢繞的故土,在那里他們曾舞動青春、追逐夢想。只要石油井不枯,石油情懷不滅,石油精神就會代代延續(xù)。父母所走的石油路,鋪展通向現(xiàn)在劉立峰甘愿奉獻的石油事業(yè)。

2015年7月,在中國石油勘探開發(fā)研究院油氣田開發(fā)專業(yè)博士畢業(yè)后,劉立峰進入研究院工作。不同工作崗位的歷練、恩師前輩的提攜,讓他迅速成長。作為課題長/副課題長,劉立峰主持開展了公司縱向課題和油田橫向課題研究十余項,科研組織能力、管理經驗、協(xié)作能力在項目攻關中獲得極大提升。

為油田生產提供技術支撐,致力于非常規(guī)油藏開發(fā)的理論技術研究,劉立峰奔走在科研生產一線,既做好非常規(guī)油藏戰(zhàn)略規(guī)劃與決策支撐,又深耕致密油/頁巖油有效開發(fā)技術研究,還扎實開展頁巖油靠前支撐研究。

積極發(fā)揮決策參謀作用,劉立峰通過深入分析公司頁巖油現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢,參與編制完成了《中石油“十四五”頁巖油、致密油發(fā)展規(guī)劃》《非常規(guī)油藏指導意見》《“十四五”頁巖油氣工作指導意見》《中石油已探明未開發(fā)儲量指導意見》等重要材料,為公司科學決策和重點工作推進提供了重要支撐。

突出研發(fā)主定位,為大幅提高非常規(guī)油井產能和預計最終采收量(EUR)的預測精度,劉立峰創(chuàng)新發(fā)展了頁巖油復雜流態(tài)下水平井開發(fā)指標預測方法,發(fā)展了泥紋型頁巖油開發(fā)優(yōu)化技術,提出了典型頁巖油區(qū)塊的合理井網井距、排采制度等關鍵參數(shù),提高了油藏開發(fā)效果,研究成果推廣應用后得到現(xiàn)場高度認可。

聚焦重點區(qū)塊,劉立峰長期在大慶油田現(xiàn)場,開展古龍頁巖油開發(fā)技術攻關,解決油田開發(fā)遇到的關鍵生產難題。他們通過研究攻關深化了古龍湖相頁巖油開發(fā)甜點認識,明確了甜點縱向分布及平面展布特征,揭示了單井產能主控因素,根據(jù)效益建產指標,提出了合理開發(fā)對策,與油田聯(lián)合編制了古龍頁巖油先導試驗、Q9油層擴大試驗、Q9油層整體開發(fā)方案,有力支撐了大慶古龍陸相頁巖油國家示范區(qū)的建設和發(fā)展。

伴隨難題的解決,劉立峰出版專著2部,發(fā)表學術論文20余篇,其中《科學引文索引》(SCI)收錄5篇、《工程索引》(EI)收錄7篇,授權國家發(fā)明專利8件、軟件著作權登記13件;近年來成果共獲科技成果獎勵7項(省部級一等獎2項、二等獎1項,局級一等獎2項、二等獎2項),獲得勘探院2022年度“先進工作者”、2021年度和2023年度“優(yōu)秀共產黨員”、2020年度“青年崗位能手”等榮譽稱號,還獲勘探院2022年度“崗位實踐大賽”二等獎。

為原油增產出一份力,是父輩和劉立峰,兩代人共同擁有的石油夢,作為接棒人,他在用心交出屬于自己的一份份答卷。

鐵人精神 中國智慧

劉立峰先后在油氣田開發(fā)軟件研究中心、油氣開發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃所、油田開發(fā)研究所、致密油研究所工作過。變動雖與單位間的重組有關,但也契合了他豐富的專業(yè)背景。

本科在北京理工大學學自動化,碩士、博士階段分別學壓裂和油藏,求學中劉立峰一直在跨專業(yè)。多專業(yè)背景恰恰成了他的寶貴財富,涉獵面多了,他的學習能力自然得到了提升,能很快接受新事物和新知識。

“石油行業(yè)是個系統(tǒng)工程,有完整的視角才能了解它的全貌。地質工程目標在找油,油藏工程負責把油拿出來,壓裂工程考慮具體如何實施。不同工作對人思維的要求側重點也有差異,地質研究側重邏輯思維,油藏研究側重計算思維,工程研究需要綜合素質。所以油田開發(fā)本身就是一個需要交叉學科做支撐的行業(yè)?!眲⒘⒎逭f。

將所學視作知識鏈條上的一個個小環(huán)節(jié),劉立峰一直在完善自己的知識鏈條,并努力使之形成閉環(huán)。知識與實踐是相輔相成的促進關系,當用知識指導實踐的同時,實踐也在加快知識的積累。崗位不同,劉立峰的工作重點也在不斷調整。軟件開發(fā)、經濟評價、戰(zhàn)略規(guī)劃、地質研究、壓裂工程、油藏工程,他都做過,因此累積了多方面的知識。

前輩師長嚴謹求實的治學工作態(tài)度潛移默化影響著劉立峰。尤其是導師孫龍德院士,對劉立峰的指導細致入微。劉立峰工作后,孫院士更是在更高維度上,用科學、辯證的思維方式將他從科研困局中拉出來?!皩O老師工作很忙,但每次在我遇到難題時,他都會及時給于我?guī)椭?,他善于用哲學的觀點指導油氣勘探開發(fā)實踐,高屋建瓴,常能令我茅塞頓開。”

劉立峰能與古龍頁巖油相關研究結緣,就在于恩師的引領。孫龍德院士認為,古龍頁巖油是一種全新的資源類型,在儲集性、含油性、流動性和可壓性方面均具有鮮明的特征,它的資源稟賦條件和儲集層特征都具有特殊性,世界范圍內尚無規(guī)?;虡I(yè)開發(fā)先例。雖要學習借鑒北美成功的經驗,但根本上還是要提升自主創(chuàng)新能力,實現(xiàn)古龍頁巖油理論與科技創(chuàng)新,已成為最迫切和緊要的任務。

面對全新的領域,孫龍德院士帶領團隊堅持按照“實踐、認識、再實踐、再認識”的發(fā)展規(guī)律,從發(fā)現(xiàn)并解決科學問題入手,不斷通過技術創(chuàng)新來解決工程難題。恩師引路,劉立峰在博士求學階段就已參與到相關探索中,并為推動科研進展盡己所能。

劉立峰介紹,對古龍頁巖油的開發(fā)其實國內在很早時就已做過嘗試。20世紀60年代,在發(fā)現(xiàn)大慶油田不久后,細心的石油地質人員便在鉆井取芯中發(fā)現(xiàn)了一個秘密:剛出筒的頁巖巖芯在裂縫處有油氣冒出?!霸陧搸r里找油”自此在石油人心里生了根。

1981年,我國在古龍地區(qū)英12井的古龍頁巖裂縫中首次開采出原油,日產油達到3.83噸。但由于技術、成本等因素的掣肘,此后很長一段時間里,古龍頁巖油都未能實現(xiàn)商業(yè)開發(fā)。為此,大慶油田還曾邀請殼牌、英國石油(BP)等國際大公司對古龍頁巖油開展前期評價研究,但他們給出的答案是:尚未在全球范圍內發(fā)現(xiàn)類似具有商業(yè)開發(fā)價值的頁巖油,勘探開發(fā)風險非常高?!八麄兊囊馑际?,我們的頁巖里有油也沒多少,有油也采不出來,即便采出來也不能高產穩(wěn)產,更談不上效益開發(fā)?!眲⒘⒎逭f。

雖一道道難題擺在面前,但中國石油人最不缺的就是鐵人精神。大家清楚,古龍頁巖油是典型的陸相頁巖油,成功的美國海相頁巖油開采技術并不適合我國陸相頁巖油地質條件。如能實現(xiàn)古龍頁巖油的有效開發(fā),解開的將是世界級難題,在國內更具有引領性,對保障國家能源安全具有重要意義。

奮力攻堅克難,經過堅持不懈的努力,對古龍頁巖油的探索終于迎來了一縷縷希望的曙光。2018年,大慶油田針對青山口組頁巖優(yōu)勢甜點段部署了松頁油1HF和松頁油2HF兩口水平井,均獲得工業(yè)油流。2020年4月,為探索古龍凹陷深部青山口組泥頁巖油氣富集規(guī)律而鉆探的古頁油平1井試油,試油期間最高日產油30.52噸,日產氣13032立方米,成為古龍凹陷陸相頁巖油勘探的戰(zhàn)略突破井。由于最先獲得工業(yè)油氣流的井在古龍凹陷,因此也就稱為“古龍頁巖油”。

2021年2月24日,中國地質學會發(fā)布2020年度十大地質科技進展,“松遼盆地北部古龍頁巖油勘探取得重大發(fā)現(xiàn)”榜上有名,齊家—古龍凹陷資源量達到60.58億噸,這是油田發(fā)展新的重要的接替領域,也是大慶油田振興發(fā)展的新希望、新起點。2021年6月,國家能源局批準正式設立大慶古龍陸相頁巖油國家級示范區(qū),這一里程碑意義的進展,將引領中國陸相頁巖油革命繼續(xù)向深處邁進。

并肩作戰(zhàn) 共創(chuàng)未來

成績背后是石油人披荊斬棘走過的坎坷之路。參與其中的劉立峰深有感觸——常常是經歷波折,剛有突破,就又得面臨新的問題,開發(fā)目標、開發(fā)方式、壓裂工藝不得不經過多輪次的調整和變化。自2024年3月到大慶油田勘探開發(fā)研究院掛職,任頁巖油研究部署項目經理部副經理以來,他的感觸更深了。

雖之前也經常出差到油田,但掛職卻為劉立峰帶來完全不同的感受?!霸谟吞锔涞?,現(xiàn)場組織、實施方案過程中會出現(xiàn)各種細節(jié)問題須解決。站位不同、想法也不同,之前只是做方案,無法直接與油田溝通,對很多現(xiàn)實情況一知半解。掛職相當于是補課,真正從作業(yè)者的角度去考慮整個過程,一方面會讓科研更具針對性,另一方面油田的積極反饋,對自己是一種激勵?!眲⒘⒎逭f。

劉立峰坦言,他們并不是一開始就獲得了油田的認可。與大慶油田合作開發(fā)古龍頁巖油開始于2020年年底,作為石油界的“老大哥”,大慶油田實力雄厚,科研資質高,在不了解合作方實際水平的情況下,油田起初對劉立峰團隊持保留態(tài)度?!敖Y果在整個過程中,每一個環(huán)節(jié)都有我們團隊奉獻的身影,我們用實力獲得了他們的信任?!眲⒘⒎逭f。

關于古龍頁巖油開發(fā)甜點的選擇,雙方曾出現(xiàn)意見分歧。200米油層,從下到上分成Q1至Q9共9個油層。油田方認為甜點在下層,劉立峰團隊根據(jù)測井曲線結合地質沉積特征認為上層開發(fā)效果應該更好。“雖從含油性上考慮,下層未來更具潛力,但因下層黏土含量更高,開采條件更苛刻,開發(fā)上層與現(xiàn)有工藝、技術匹配性更好。”先導試驗后,油田方認同了他們的觀點,開發(fā)對象也從原來的Q1至Q4油層,轉到了Q9油層。

壓裂工藝也進行了幾輪變化,借鑒國外非常規(guī)油田開發(fā)理念,油田最早采用滑溜水壓裂工藝,采用大量滑溜水造壓裂體積縫。“在北美海相頁巖中滑溜水可以提高水力壓裂效果,但古龍頁巖油頁理縫發(fā)育,滑溜水造縫能力弱,且古龍頁巖黏土含量高,支撐劑嵌入對裂縫導流能力影響大,而滑溜水攜砂能力較差,增油效果差?!睅纵喸u價下來,劉立峰團隊提出采用高粘的凍膠壓裂液作為主液來進行開發(fā),通過注入高粘液體使巖石儲層破裂更好,形成更大尺寸的裂縫,便于石油的開采,還具有減少濾失、增強地層穩(wěn)定性等作用。現(xiàn)在效果得到了驗證,這一工藝已作為主體工藝在油田進行推廣。

關于井距的部署,也經過了一翻認真評價。借鑒新疆吉木薩爾頁巖油開發(fā),起初油田考慮采用200~300米的小井距開發(fā),經過幾輪評價,劉立峰團隊建議拉大井距,采用500米井距,并在實際采油中印證了這一建議的合理性。

從甜點識別到開發(fā)方式的確定,事關油田產量提升的每一步,背后都有劉立峰團隊積極推動的身影。作為致密油所古龍頁巖油項目主要負責人,劉立峰帶領團隊與大慶油田先后聯(lián)合編制了1~5號試驗井組的先導試驗方案、古頁8H1井區(qū)擴大試驗方案、古頁1區(qū)塊Q9油層產能建設項目開發(fā)方案??吹皆赒9油層上實現(xiàn)了古龍頁巖油有效、規(guī)模開發(fā),劉立峰感到由衷的開心和自豪。

通過在油田戰(zhàn)場上的交鋒、合作,劉立峰團隊也與油田結成了緊密的合作關系,在互相信任的基礎上,他們將并肩作戰(zhàn),共創(chuàng)古龍頁巖油美好的未來。

續(xù)寫輝煌 任重道遠

古龍頁巖油是世界上獨一無二的全新領域,因此也面臨很多世界級重大技術難題。研究古龍頁巖油的任何一樣技術都是創(chuàng)新,每走一小步,科學上就是一大步,很多技術都在顛覆常規(guī)石油地質學理論。一支年輕的團隊,如何在理論和技術創(chuàng)新上不斷實現(xiàn)突破?

劉立峰坦言,地質油藏工程一體化的大團隊交流協(xié)作,使他能站在高層面上處理問題,極力把工作做到細致;責權分明的管理體制,在工作目標清晰的條件下,盡可能大地發(fā)揮了團隊成員的主觀能動性。團隊中年輕人居多,朝氣蓬勃,營造了奮發(fā)向上的整體氛圍;科研助黨建,黨建促科研,黨建主題教育在思想上又提高了團隊凝聚力。以項目為抓手,鼓勵青年在項目中承擔重點工作和關鍵任務;課題揭榜掛帥,讓青年在實際攻關中得到鍛煉;老中青的人才梯隊建設,師帶徒、結幫隊的培養(yǎng)模式,讓年輕人迅速成長。孫龍德等老院士、老專家的引領、推動更讓大家戰(zhàn)勝了一個個困難。

站在一個個節(jié)點上,回看走過的路,古龍頁巖油開發(fā)目前已經取得了重要進展,Q9實現(xiàn)規(guī)模有效開發(fā),但劉立峰清楚這只是階段性的勝利。

古龍頁巖油是大慶油田未來穩(wěn)產3000萬噸的關鍵支柱,也是我國實現(xiàn)頁巖油革命的一個主戰(zhàn)場。Q9核心儲量區(qū)大概700平方公里,有2億噸原油探明儲量,但它的外擴區(qū)還很大,無論平面還是縱向儲量都非常大,古龍頁巖油預測資源量超過151億噸,相當于兩個大慶油田目前的探明儲量,開發(fā)潛力巨大,因此前面要走的路還很長,有很多工作需要做。

黏土含量偏高,原油相態(tài)復雜,頁巖油資源埋藏較大,鉆完井、壓裂等工程實施難度大,都是需要攻克的、影響古龍頁巖油規(guī)模效益開發(fā)的大難題。

劉立峰希望通過自己和團隊的努力,通過理論技術創(chuàng)新和實踐,突破理論誤區(qū),打破勘探禁區(qū),攻破開發(fā)無人區(qū),找到從頁巖中開采石油的“金鑰匙”,推進古龍頁巖油勘探開發(fā)不斷向前。他更希望,能為實現(xiàn)古龍頁巖油2025年100萬噸國家示范區(qū)建設目標和2030年300萬噸、2035年500萬噸未來發(fā)展目標,為再創(chuàng)陸相石油開發(fā)的新輝煌,為續(xù)寫大慶油田持續(xù)穩(wěn)產的百年神話,鄭重交上一份自己滿意的答卷。

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