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“最长方案”让风城“容颜不老”
——“全生命周期”开发规划方案在风城油田诞生并实践11年纪实
田华英 郭俞杉 姚振华

研究人员对超稠油开发区块的方案进行讨论研究。

研究人员在超稠油开发区块井场对方案进行调整。

    开栏语:

    60多年来,克拉玛依石油战线无数科研工作者怀着对党无限忠诚、对人民无限热爱、对祖国美好前程无限向往的朴素感情,始终高唱“我为祖国献石油”的主旋律,彰显共产党人的使命担当,为祖国奉献石油的同时,开拓进取,创新实践,发现并开发了风城、玛湖和吉木萨尔等亿吨级大油田,实现了几代石油人要准噶尔盆地“满盆开花”的夙愿。

    在庆祝中国共产党成立100周年之际,本报推出“我为祖国献石油”——勘探开发研究院庆祝建党百年系列报道,旨在鼓舞和激励油田科研战线从百年党史中、从克拉玛依油田奋斗史中汲取力量,砥砺前行,用忠诚和责任、智慧和汗水、青春和生命续写崭新乐章,让克拉玛依的“石油精神”绽放更夺目的光芒!

    什么是全生命周期理念?

    ●通过分析油田发展、成长、成熟、衰退的若干阶段,从风城油田开发初期就以提高采收率为基础,以投资回收和效益为前提和标准,规划推动风城油田每个阶段资源开发的优化,实现风城油田效益的长周期、长效益、可预期和可持续

    ●风城油田全生命周期规划方案分四个阶段:2007年-2010年为评价期,主要任务是落实资源、储备技术;2011年-2015年为建设期,年产油量达到400万吨;2016-2043年为运行期,400万吨稳产17年后进入递减期;2044年为结束期

    科研人员付出哪些努力?

    ●按照“全生命周期”理念编制的规划方案已在风城油田落实并持续了11年,已累计生产稠油近2000万吨,勘探开发研究院开发所团队是这座中国最大超稠油整装油田建成的参与者、见证者,他们将青春年华奉献给了风城稠油这片热土

    ●以全生命周期理念编制油田开发方案,没有成功先例,也没有任何可学习和借鉴的经验。全生命周期理念的提出,是形势所迫,也是新疆石油人不畏挑战,敢啃硬骨头精神的体现,更是新疆石油人“我为祖国献石油”家国情怀的体现

    ●对全生命周期规划开发方案全程系统的跟踪优化,不断完善年度开发方案和整体开发方案,是风城油田永葆青春的秘诀。随着SAGD采油峰值期的到来,综合成本将持续下降,经济效益将持续显现,产业链效益和社会效益也将不断提升

    已经取得哪些开发成果?

    ●评价周期长达34年的风城油田规划方案腾空出世。这是自新中国第一个大油田——克拉玛依油田发现以来,时间跨度最长的油田开发方案,它实现了地质工程一体化建设,突破了开发瓶颈,形成了配套技术,确保了风城油田的有效开发

    ●真正让开发方案成了开源节流、提质增效的源头,实现了将资源优势转化为效益优势的终极目标。通过技术创新,走出了一条“边试验、边攻关、边建产、边提高”的试验建产一体化新路子,实现了技术攻关储备和社会经济效益的双赢

    ●由于风城超稠油油田紧挨5A级世界魔鬼城景区,又与兵团相接,长达34年的风城超稠油规划方案从战略出发,提前与多方协调沟通合作,真正实现了环境、地方、兵团以及油气开发效益的多方和谐统一,促进了地方经济、兵地融合发展

   来到乌尔禾,拥有“中国最美雅丹”之称的世界魔鬼城宛若中世纪的一座古城堡矗立在眼前,没有游客的时候,城堡寂静无声,只剩梭梭铃铛草在风中摇曳……

    登上城堡高处,或从城堡往东北走,一幅撼人心魄的画面映入眼帘:一座座一排排数十米高的红色“钢铁战士”巍然矗立在茫茫戈壁间,地面上,蜿蜒曲折、纵横交错的银色管道像一条条巨龙游走在“钢铁战士”之间……

    这些“钢铁战士”就是开采超稠油的专用抽油机,而那些“银色巨龙”,则负责将采出的稠油源源不断地输送至炼油厂……

    这里,是中国最大的超稠油整装油田——风城油田。

    每每来到风城油田,47岁的杨智就禁不住兴奋,这座由“钢铁战士”和“银色巨龙”组成的“城市”,经由他们规划、设计,11年来,这座“城”,在他们的精心护佑下,在“风城超稠油全生命周期产能建设管理”的实践下,从一个“孩童”已成长为“少年”,焕发着勃勃生机,为祖国奉献着源源不断的“能源力量”……

    作为中国最大的超稠油整装油田——风城油田开发规划方案的编制人之一,杨智和团队于2010年按照“全生命周期”理念编制规划的“风城超稠油全生命周期产能建设”方案,已在风城油田落实并持续了11年,已累计生产稠油近2000万吨。

    风城油田持续11年的“青春勃发”不光佐证了杨智和团队的心血和智慧,更让他们对未来充满信心,风城超稠油全生命周期产能建设规划方案,将持续到2044年,“直到我退休,方案都将继续推进,我们特别自豪……”

    全新理念

    今年47岁的杨智,是新疆油田勘探开发研究院开发所副所长,作为所里最早的风城稠油项目组组长,他和团队,是中国最大超稠油整装油田——风城油田建成的参与者、见证者,不管现在还是未来,他们都会把自己青春年华奉献给这片热土。

    早在1996年,新疆油田就组织了上百人的科研队伍对准噶尔盆地超稠油油藏的开采进行攻关。

    两年后的1998年,勘探开发研究院开发研究所成立,刚刚工作一年的杨智成为开发所的一名科研人员,成为准噶尔盆地超稠油油藏开采攻关队伍中的一员。

    开发研究所承担把握新疆油气藏发展趋势、制定油气藏开发总体思路和开发对策的重任,还担负着新疆油田稀油、稠油油藏和天然气藏综合研究,水驱、火驱、气驱、化学驱等开发技术研发、重大试验攻关及推广应用等科研生产任务。

    通俗地讲,就是勘探人员“找”到油藏后,开发人员则要千方百计负责把深埋地下的油“挖”出来。

    2010年年初,一项按照全新理念要求的油田产能规划方案落到了杨智所在的开发所肩上,那就是采用“全生命周期”的理念编制风城油田规划方案。

    全生命周期(Life Cycle)的概念,是一种源于社会需求而产生的全新技术交易理念和理论,1966年由西方人提出,最早应用于产品生产和使用全过程,后来广泛应用于政治、经济、技术等诸多领域,最早将之引入石油开发领域的是埃克森和壳牌公司,我国提出“油田全生命周期”的概念是上世纪未,源于2005年老油田“二次开发”实践。

    杨智说,具体到风城油田,全生命周期实际就是要通过分析风城油田发展、成长、成熟、衰退的若干阶段,从风城油田开发初期,就以提高采收率为基础,以投资回收和效益为前提和标准,规划推动风城油田每个阶段资源开发的优化,实现风城油田效益的长周期、长效益、可预期和可持续。

    “说起来很简单,但以全生命周期理念编制油田开发方案,此前没有过成功先例,也就没有任何可学习和借鉴的经验,”杨智说,“只能摸着石头过河。”

    势在必行

    全生命周期的理念,彻底打破了过去传统油田编制开发方案和产能建设方案的做法和模式。

    “观念要变,工作思路要变,工作方式也要变……”杨智说,“变”就一个字,说起来很简单,但固有的东西往往最难打破,彻底打破固有的、惯性思维是非常艰难的。

    再难也得做。

    杨智说,全生命周期理念的提出,是形势所迫,也是新疆石油人不畏挑战,敢啃硬骨头精神的一种体现,更是新疆石油人“我为祖国献石油”家国情怀的体现。

    风城超稠油油田发现于上世纪50年代,但受限于油藏的特殊性和技术瓶颈的制约,风城油田迟迟未能开发。1989年,油田公司曾聘请加拿大哈斯基石油公司专家从油藏地质、热采工艺选择、采油、开发方案和炼制等多方面对风城超稠油的开发可行性进行评估,国外专家均认为:“风城地区适宜开发的稠油储量仅7650万吨,最好区域的采收率仅19.9%,整体实施的风险很大,开发难度大,效益低……”

    但是,彼时,为确保国家能源安全和国防安全,新疆油田“十二五”规划提出,2015年原油产量要达到1300万吨,其中稠油600万吨,每年需新建稠油产能120万吨,年动用储量2720万吨,5年需新动用储量1.36亿吨,而除风城超稠油外,新疆油田可动用的稠油总储量仅1660万吨,普通稠油资源已无法确保油田稳定产量……

    风城稠油资源的开发,势在必行。

    但是,怎么开发?怎样的开发节奏和开发方式才能实现效益的最大化,才能走出国内外稠油开采成本高效益低下的魔咒?

    在这样极其复杂的背景之下,“投资成本一体化”成为全生命周期开发理念的核心。

    杨智说,同年,中石油集团8个油田和区块进入全生命周期开发,而风城超稠油油田,则是其中体量最大、开发难度也最大的油田。

    崭新革命

    2010年6月,风城油田超稠油全生命周期开发规划方案“战役”在开发所打响,风城稠油项目全体成员在时任勘探开发研究院开发研究所副所长、现任新疆油田公司首席企业技术专家孙新革的带领下,开始了一场前所未有的开发革命,只为找到风城油田最有效的开发之路。

    油田开发方案是指在详探和生产试验基础上,经过充分研究后,使油田投入正式长期开发生产的一个总体布署和设计,是指导油田开发工作的最重要的技术文件。开发方案编制的优劣,直接体现效益,也就是说,一个优秀的油田开发方案,是提质增效龙头。

    基于此,风城超稠油油田的开发方案,必须在保证满足国家能源需求的基础上,还要保证采收率最高、经济效益最好和长期高产稳产……

    “既要又要还要”的高标准高要求,让参与风城超稠油油田开发方案编制的所有成员陷入“疯癫”状态。

    单是摸排、收集海量资料这一项,就搞得“人仰马翻”。

    杨智说,虽然他们从2006年开始,就在在油田相关专家的带领下,针对风城油田做了大量的评价工作,对风城油田的油藏资源有了初步的认识,但是,要做风城油田全生命周期开发方案,必须完整全面构建出风城油田的地质油藏认识体系。

    而这个体系构建的基础,就要从上世纪50年代初到当下,至少要在60年来关于风城油田的所有地质资料中去认识去寻找、去判断。

    长达60多年的海量资料要收集,要分析,要重新认识重新研究……那段时间,负责资料收集的组员,不光将新疆油田地质档案馆、研究院资料室翻了个“底朝天”,全市范围内涉及到风城油田的档案馆也被他们像猎犬一样“搜了个遍”。

    资料收集之后,就是大型的综合地质研究再认识,“无论理念怎么变,编制开发方案的核心,对地质资料进行详尽的基础研究和再认识,是根基中的根基。”杨智说。

    综合地质研究再认识,9个字而已,但于研究团队来说,是长达近半年的没白天没黑夜的加班,是长达半年没有节假日的生活。当然,在他们眼里,这是再正常不过的普通时光。

研究人员在超稠油开发区块现场进行跟踪研究。本版图片由新疆油田勘探开发研究院提供,照片均拍摄于疫情前。

    横空出世

    全生命周期规划方案完成的两大前提是:资源落实和主体开发技术确定。

    2007年起,新疆油田公司对风城超稠油进行整体评价,到2010年实施评价井45口,落实资源3.6亿吨;2008年积极开辟SAGD先导试验区,确定主体开发方式。随着开发的推进,超稠油钻井工程、采油工程以及浅层水平井钻完井工艺技术等逐渐配套成熟。

    也就是说,风城稠油开发规划方案的编制,必须给技术预留磨合认识和攻关提升的时间。

    在这种情况下,结合风城超稠油的特点,立足“前瞻性”“针对性”“系统性”,着眼生命周期的总体规划,采用先易后难、先优后劣、整体部署、分步实施的开发总原则得以定调,通过技术经济比选,风城400万吨全生命周期规划方案出台。

    风城油田全生命周期规划方案分为四个阶段:2007年-2010年为评价期,主要任务在于落实资源、储备技术;2011年-2015年为建设期,年产油量达到400万吨;2016-2043年为运行期,400万吨稳产17年后进入递减期;2044年为结束期。

    至此,评价周期长达34年的风城油田规划方案腾空出世。

    这也是自新中国第一个大油田——克拉玛依油田发现以来,时间跨度最长的一个油田开发方案。

    杨智说,风城油田全生命周期开发方案,实现了地质工程一体化建设,突破了开发瓶颈。由于风城稠油具有埋藏浅、原油粘度大、地层疏松的特点,导致水平井钻完井难、举升难、集输处理难、长距离管输难等问题,地质工程一体化建设则实现了地质工程各专业的联合攻关解决难题的机制,由此形成了钻完井技术、采油技术、地面配套工艺技术等一系列配套技术,确保了风城油田的有效开发。

    不仅如此,地质工程一体化建设,也实现了地面相关配套设施根据每个阶段的产能一步步推进,避免了以往地面配套设施随产能重复建设导致浪费的弊端,真正让开发方案成了开源节流、提质增效的源头,更实现了将资源优势转化为效益优势的终极目标。

    此外,与国内外已开发超稠油区块比,风城超稠油粘度更高,开发难度更大,实现有效开发的根本是技术创新。诸多新技术、新工艺无现成经验可借鉴,矿场试验尤为重要。若按“先试验、再定型、后应用”的老路子必将影响油田的发展步伐。风城全生命周期开发方案则为新疆油田大胆创新提供了路径,走出了一条“边试验、边攻关、边建产、边提高”的试验建产一体化新路子,实现了技术攻关储备和社会经济效益的双赢。

    更值得一提的是,由于风城超稠油油田紧挨5A级世界魔鬼城景区,又与兵团相接,长达34年的风城超稠油规划方案从战略出发,提前多方协调沟通合作,真正实现了环境、地方、兵团以及油气开发效益的多方和谐统一,促进了地方经济、兵地融合发展的同时,油田开发也实现了高效发展。

    青春永驻

    方案出台了,但并非一劳永逸。

    杨智说,俄罗斯著名大油田罗马什金开采64年宝刀未老,潜力尚在,年产量1500万吨左右,累计产量超过22亿吨,可采储量的采出程度为84.5%以上,仍保持每年产量增长1%,最近几年原油产量增长10%。法国拉克气田天然气采收率已经达到95%以上,并提出“要逮住储层每一个碳烃分子”。

    杨智说,研究上述两个成功的经典案例发现,除了从油气田开发初期,就以提高采收率为基础设计了合理的油气田开发全生命周期方案,更在于开发方案的全程系统的跟踪优化,不断完善年度开发方案和整体开发方案。

    因此,在风城完成当年建产的同时,他们就提前实施次年建产区开发控制井,以进一步落实部署区原油性质、储层展布、储量规模等关键参数。在此基础上,进一步优化设计下年度实施方案。比如2011年方案实施中,研究人员认识到八道湾组油藏为多套薄油层组合后,2012年、2013年实施方案时,就采取了优化井网井距以提高动用程度,将总体规划采用的2排直井加3排水平井的布井方式优化为直井与水平井交错部署,储量动用率提高了10%。

    “这样的优化,可以说贯穿整个风城超稠油开发过程。”杨智说。

    统计数据显示,风城超稠油全生命周期产能建设项目实施头两年,新建原油产能147万吨,生产原油230.2万吨,百万吨产能建设投资成本得到了有效控制,单位操作成本也控制在了规划指标之内,达到了预期效果,项目经济效益优于规划方案。

    2020年,是风城超稠油全生命周期产能建设项目实施的第十年,风城油田当年年产超稠油160万吨,已累计产油达到1908万吨,整体采出程度16.3%。

    这些数据,意味着风城超稠油油田SAGD采油峰值期的到来,综合成本还将持续下降,经济效益也将持续显现,产业链效益和社会效益也将不断提升。

    背景链接:

    稠油,又叫重油。其以环烷烃含量为区分,环烷烃含量少于20%的为石蜡基稠油,20%到40%之间的是中间基稠油,40%以上的被称为环烷基稠油。

    据杨智介绍,环烷基稠油属于稀缺资源,储量极少,被誉为石油“稀土”,它具有“三高三低”的特性,即高黏度、高密度、高酸值、低凝点、低闪点、低黏度指数,是炼制航空煤油、航空液压油、低凝柴油、超低温冷冻机油、特种沥青、高端橡胶油等特种油品不可或缺的稀缺优质原料,在国家重大战略工程、国防事业和航天航空工程中具有不可替代的独特价值。

    目前,美国、加拿大稠油中环烷烃含量为32%,委内瑞拉稠油中环烷烃含量为53%,中国渤海湾稠油中环烷烃含量为30%-46%,而风城油田的稠油环烷烃含量高达69.7%,全球已探明石油储量中此类资源仅占2.2%,是其中的“极品”,堪称“国之瑰宝”。

    风城超稠油油田位于新疆准噶尔盆地西北缘,距离克拉玛依市区110公里。该油藏落实资源3.7亿吨,占中国稠油地质储量的11%。风城储量巨大的超稠油因其粘稠高,在地层中多以固态-半固态赋存,很难被开采出来,被誉为“流不动的油田”,属世界公认的开采难题。

    从上世纪末1996年开始,新疆油田依托国家、中国石油集团公司项目,持续攻关,突破核心技术瓶颈,自主研发形成了领先世界的新一代陆相非均质浅层高黏稠油开发成套技术及装备,解决了稠油开采这个世界级难题。新疆油田建成了我国最大的优质环烷基稠油生产基地,已累计生产稠油超1亿吨,彻底改变了上世纪以来我国80%的优质环烷基稠油需求依靠进口且开采技术受制于人的局面,实现了国家稀缺环烷基特种油品的国有有效供给,使我国航空火箭煤油、航空液压油、高端润滑油、变压器油等特种油品以及高端沥青等“卡脖子”问题不再受限于外人,有力支撑了我国经济和国防安全建设。

 

时间:2021-06-28    来源:克拉玛依日报
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