安岳气田龙王庙组气藏高效开发的创新驱动与经验启示

胡俊坤 谢敬华 王远鸿 方 健

（1.中国石油西南油气田公司天然气经济研究所，四川 成都 610051；2.中国石油西南油气田公司，四川 成都 610051）

0 引言

2012年9月，MX8井测试获气191×104m3／d，发现了四川盆地安岳气田磨溪区块下寒武统龙王庙组气藏。2013年10月，提交龙王庙组气藏探明储量，经国土资源部审定，气藏面积为805.26 km2，探明地质储量为4 403.83×108m3，是中国目前探明规模最大的海相碳酸盐岩整装气藏［1-2］。安岳气田龙王庙组气藏属于低孔隙度、中—高渗透率、高温、高压、中含H2S、低—中含CO2、存在边水的岩性构造气藏［3-5］，其开发面临着国内外无同类型气藏开发经验借鉴［6-7］、储层孔隙度低、非均质性强、应力敏感性强、中含H2S、地层水侵等方面的挑战，但通过一系列技术和管理模式的创新，仅3年就建成了年产能力达110×108m3的现代化大型气田，累产气量已超过300×108m3，实现了气藏开发的高质量、高效率、高效益，成为国内大型气藏高效开发的典范，同时可为国内外其他气藏的开发提供宝贵的经验借鉴［8-11］。

1 面临的挑战

1.1 国家要求提升国内天然气勘探开发力度与速度，面临快速建产与长期稳产的挑战

中国天然气消费进入快速发展期［12］，由2000年的253×108m3增至2017年的2 373×108m3，年均增速为14%。天然气对外依存度持续升高，2017年天然气进口量达920×108m3，对外依存度升至39%。2018年习近平总书记做出“今后若干年要大力提升勘探开发力度，保障我国能源安全”的重要批示。安岳气田龙王庙组气藏自发现以来，在国内天然气消费进入快速发展期、对外依存度不断攀升、国家要求大力提升勘探开发力度、加快天然气产业发展、保障我国能源安全的背景之下，气藏开发面临快速高效建产与长期稳产的挑战。

1.2 气藏地质条件复杂、类型特殊且无可直接借鉴的经验，面临技术创新的挑战

安岳气田龙王庙组气藏（以下简称“气藏”）储层埋深超过4 500 m，储层类型总体上为裂缝—孔洞型，垂向上不同层段、平面上不同区块缝洞发育程度不均，储层非均质性较强。储层孔隙度介于2%～8%，渗透率介于5～80 mD，属于低孔隙度、中—高渗透率气藏。气藏主体区原始地层压力为75.83 MPa，压力系数为1.64，地层温度为140.21℃，H2S含量介于 5.0～11.68 g／m3，CO2含量介于 21.50～48.83 g／m3，属于高温、高压、中含H2S、低中含CO2气藏。气藏主体区具有统一的气水界面，属于存在边水的岩性—构造气藏。世界上已开发的寒武系大型碳酸盐岩气藏极少，国内也没有同类气藏开发的先例，因此，对该类型气藏开发规律的认识还存在一些盲区，缺乏针对性的技术和经验。大型含硫气藏开发的建设投资大，开发前期的试采阶段受限，给前期评价认识气藏地质特征和开发规律带来困难，同时也将提升气藏开发的潜在风险。为实现该特殊类型气藏的高效开发，必然面临技术创新的挑战。

1.3 气区人口稠密，大型含硫气藏开发的安全环保风险高，面临管理创新的挑战

气藏所在地区人口稠密，农业发达，土地资源紧张，生态敏感度高。目前环境保护法规趋严，新的国家标准《天然气净化厂大气污染物排放标准》中规定，SO2的最高允许排放浓度分别为已建厂排放浓度1 000 mg／m3，新建厂排放浓度500 mg／m3。大型含硫气藏开发的安全环保风险高，传统的气藏开发管理模式已不能适应该类气藏，面临管理创新的挑战。

2 主要做法

2.1 优化组织机构，实行扁平化和专业化管理

在开发建设阶段组建专职项目管理团队实行“直线 +矩阵”扁平化管理。打破部门与专业界线，技术与管理兼顾，在建设初期集中负责设计与采购，在建设后期负责施工和试运投产。在生产运行阶段成立磨溪开发项目部专门负责龙王庙组气藏的生产和运行管理。进行管理模式创新，事业部业务管理部门直接管理到单井，较以往的传统管理模式，开发管理减少了作业区级，实现了扁平化管理新模式。

2.2 优化管控模式，实施勘探开发一体化管理

传统勘探开发模式中，勘探阶段经过预探评价提交探明储量之后进入开发阶段，勘探阶段与开发阶段间的交接周期长。气藏的开发实施了勘探开发一体化模式，开发阶段提前介入勘探阶段，即在预探评价之后，在提交探明储量期间启动前期评价、试采方案、开发概念设计等工作。勘探与开发阶段由传统的“串联”方式创新为“并联”方式，以提高开发效率。实施勘探开发一体化管理包括一体化部署、一体化研究和一体化实施，体现为预探评价与开发评价部署相结合、储量探明与开发设计研究相结合、勘探钻井与产能建设实施相结合。

2.3 强化顶层设计，深化地质研究，积极培育高产井

树立“三高”（高质量、高效率、高效益）和“四一流”（设计一流、建设一流、管理一流、效果一流）目标，编制了具有国际水准的开发方案。在编制开发方案过程中涉及各类分析化验12 000余样次，参照标准规范100余项，与6家国际大石油公司对标，与2家以上单位平行设计，与100余项工艺进行技术比选。加强气藏地质特征研究，整体部署，培育高产井，实现气田开发少井高效。深化气藏储层、气水界面、可采储量和单井产能4个关键认识。建立建产期稀井高产、滚动实施，稳产期井间加密、区块补充、均衡动用的部署原则。实施精细井位论证，建立高产井模式。经研究确定，缝、洞发育程度是高产井的主控因素；通过七轮次精细井位论证，落实了30口开发建产井的最优靶体目标，口口高产，实现了高效。

2.4 大力实施“六化”模式，高效优质推进地面工程建设

通过以下方式高效优质推进地面工程建设：①标准化设计。精细管控工程设计，提升施工图设计质量。将标准化工作从单一撬装向一体化集成装置深入、从集输站场向净化装置拓展、公用辅助专业与主体工艺全面覆盖。② 规模化采购。形成了项目部支撑、物资公司组织、招标中心实施的分工协作、责权统一、共同推进的有效机制。③ 全面实行工厂化预制、模块化安装、设计施工一体化。创新大型天然气净化厂的施工组织模式，工程施工工序由传统的顺序施工向新型的平行施工转变。80%以上的工艺安装工作量在工厂内预制、预组装；工厂化预制与现场土建施工同步推进；工厂化预制完成的模块运至现场采用搭积木的形式进行现场组装。④创建大型净化厂数字化施工管理模式。通过数字化建设，实现了设计、物资采办、施工协调、进度管控、质量监督、安全作业等业务流程的数学化管理。

2.5 采用先进技术，全面推进数字化气田建设

通过“同时设计、同时施工、同时投入生产和使用”，实现龙王庙数字化气田建设的业务链全领域覆盖。横向覆盖油气勘探至销售全业务链，纵向覆盖各个生产管理层级。按照“一个专业、一套核心系统”的建设原则，建立了勘探、开发、生产运行、科研支持、经营管理、综合办公6个专业应用平台，形成了基础设施、数据采集和管理、数据综合应用、专业平台4个层级。该气田建设遵循“数字气藏、数字井筒、数字地面”一体化建设的核心理念，全面整合了气藏、井筒、地面各类数据信息和相关业务应用，形成了基于勘探开发生产全生命周期的业务管理平台，有力支撑了龙王庙组气藏的开发建设，推动了生产管理方式的转变。

2.6 优化流程要素，创新QHSE管控模式

应用先进工艺技术确保清洁生产：① 试验气田水闪蒸尾气脱硫技术。为满足龙王庙组气藏低碳、低能耗绿色开发的要求，气藏井站均未设置长明火炬，气田水闪蒸尾气脱硫除臭问题成为环保管控的重点。形成了以高效湿法脱硫再生工艺为主要处理装置的闪蒸气处理配套工艺，实现了尾气达标排放。② 探索“三高”气井特色噪声治理技术。探索出以“斜插绕行”降噪改造为主、工艺整改为辅的噪音控制措施，实现了龙王庙高产单井厂界、敏感点噪音值全面达标的目标。③ 积极推进气田水达标排放。在目前环保要求日益提高的情况下，高压回注地层水的方式已不符合时代要求。根据龙王庙组气藏气田水水质特点、来水规模、硫化物含量等特点，积极推进气田水地面处理达标外排中试试验，通过前期试验，出水水质满足污水综合排放一级标准。

3 取得成效

3.1 技术与管理创新的融合实现了气田开发整体的高质量和高效益

天然气产量实现跨越式增长，年产气量由2014年的30×108m3上升到2017年的95×108m3。通过动态分析、精细气井管理、生产组织调整，充分考虑气藏稳产，使得天然气产能得到高效发挥，累计生产天然气已突破300×108m3。投资完成情况良好，在保证工作量完成的情况下大幅节约了投资。气藏开发整体通过优化设计节约了投资，通过管理创新降低了成本，获得了较方案设计更好的经济效益。

3.2 勘探开发一体化的实施实现了气田开发技术指标与整体指标的高水准

气藏开发仅仅用3年时间就高质量建成配套年产能达110×108m3的现代化大气田，与国内外典型大气田相比（图1），安岳气田龙王庙组气藏储量规模是国内碳酸盐岩气藏中最大，平均单井产量是国内碳酸盐岩气田中最高，建设时间也是最短的。

图1 国内外典型大气田主要开发指标对比图

3.3 “六化”模式的大力实施实现了地面工程建设的快速高质高效

大型地面工程一次投运成功，达到大型气田地面工程建设的国际先进水平。节约30%用地，净化厂100%三维建模，内部集输100%标准化设计；设备、材料集中采购率达100%；钢结构工厂化预制率达100%；撬内工艺管道预制率达94%，撬外连接管道预制率达70%，净化厂整体预制率达到80%；现场安装工期节约35%，焊缝射线检测一次合格率提高到98%，撬块现场组对精度超过99%；采气场站100%采用一体化集成装置，30天建成投产。

3.4 数字化气田建设成效显著，智慧气田显露锋芒

数字化气田的建设运行有效降低了成本，提高了效率。将数字化气田建设与劳动组织结构和生产管理流程优化相结合，形成了“单井无人值守、区域集中调控、远程支持协作”的管理新模式和“电子巡井＋定期巡检＋周期维护”的运行新模式。气田开发管理及操作人员控制在300人以内，人数仅为传统管理模式的30%，有效降低了人工成本。减少了不安全工作频率，高效率支持现场操作。依托龙王庙数字化管理平台，充分发挥了大数据资源价值，显现出智慧气田雏形。辅助决策早期介入，实时进行动态分析，不断优化气井生产：通过数字化气田建设，提高了数据自动采集率，自动向上层应用系统推送实时生产数据，支撑自动生成生产报表。实现对生产、地质、工程状况的综合分析，及时了解生产趋势，分析井生产状态发生变化的地质因素，结合井目前的工程状况，为下步优化生产制度提供支撑。

3.5 高度重视环境保护，实现气田绿色清洁开发

采用先进工艺全面实现特大型含硫气田的安全清洁开发。优化采气工艺设计，集成缓蚀剂加注与测温测压设施，分离器后移至下游，站场厂界噪音降至55分贝，达到国家标准。采用SCOT尾气处理工艺，SO2排放浓度小于400 mg／m3，低于国家现行标准，净化厂SO2年减排630 t。采用电渗析及蒸发结晶工艺，实现了净化处理厂污水零排放，年少排放污水64×104t。净化天然气H2S含量5.3 mg／m3，为国家标准值的26.5%；锅炉烟气NOX排放浓度为77 mg／m3，为国家标准值的32.1%。气藏生产全面实现了“声、气、水”的达标排放，打造了含硫气田绿色高效发展的新标杆。

4 经验启示

4.1 技术创新是实现气藏高效开发的核心

要实现气藏的高效开发，需要攻克制约开发的技术难题。为此，在开发评价、开发设计方面攻关研究突破了以下技术瓶颈：大型碳酸盐岩气藏小尺度缝洞发育区储层精细描述及布井有利区优选；高产含硫气井测试受限条件下高质量动态评价；大型非均质气藏大规模开发条件下的均衡开采和长期稳产保障；大型超压裂缝—孔洞型碳酸盐岩气藏水侵危害预防等。在开发建产工程技术及HSE保障方面，攻关研究完成了非均质裂缝—孔洞型储层水平井和大斜度井提高机械钻速、长优质段固井、适合于龙王庙组的储层改造工艺、高产含硫气井快速高效投产、高质量井下动态监测、适应高标准安全环保要求的大型含硫气藏集输与净化及HSE保障技术升级等难点技术。

4.2 管理创新是实现勘探开发一体化的基础

勘探开发一体化模式对储量与产能关系认识的统一、地质评价和工程建设之间的整合、生产组织及投资部署等多个方面进行了优化，从而成为了提高勘探开发效率的有效模式。但是，对于特殊类型的气藏而言，掌握地质特征和开发规律需要较长的周期，尤其是对深层海相碳酸盐岩储层非均质性的定量描述一直是前沿性技术难题，单纯通过勘探开发一体化模式加快开发进程将面临较高的风险。大型含硫气田建设的投资大、安全环保技术要求高、决策失误后带来的负面影响将更加严重，风险更加突出。气藏开发重点关注的是勘探开发一体化过程中认识周期与工作布局、精细研究和全局联动、提速增效同潜在风险之间的矛盾，在开发实践中探索与之相适应的管理新模式。构建总体部署、分步实施、逐步细化、动态调整的气田开发质量控制体系，突破在气藏开发早期准确认识气藏特征和开发规律存在困难、开发决策在一定程度上不可避免地存在失误风险的障碍，提升开发评价和开发设计的质量保障基础。

4.3 数字化气田建设是提升气田管理水平的有效途径

数字化气田建设实现了“勘探开发、地质工程、地下地上”一体化管理。气藏、井筒、地面数字化全生命周期管理贯穿于勘探、评价、开发和生产的各个阶段，打通了“勘探开发、地质工程、地下地上”的业务数据通道，可更有效地支撑多学科、多部门、跨专业、跨地域的协同管理与决策。变革了信息采集、传递、控制及反馈方式，使传统经验管理、人工巡检的被动方式转变为智能管理、电子巡检的主动方式。彻底改变了过去依靠守井员工现场发现问题再上报的生产状态，能有效缩短各管理环节应急反应时间，提高应急抢险能力。随时把握生产各环节的异常情况，实现事后处置向事前预防转变，减少故障发生，大大提高了生产效率和管理水平。

4.4 坚持成本的有效控制是气田实现高效益开发的关键

气藏产能建设时间短、投资高、风险大，投资成本控制是气田实现高效益开发的关键：一是坚持优化方案设计节约成本，对钻井、地面工程严把设计关，坚持采用新工艺、新技术，构建“一体化建站、一体化建厂”的新模式，从设计源头控制投资；二是实现项目全过程、全要素管理，对钻井、地面建设不断优化施工组织、优选设备和施工方案，强化材料应用比选，加强合同谈判和严格考核，降低事故复杂损失；三是创新投资成本管理模式，持续推进项目一体化管理。对钻井实施了项目总承包，增强了参与建设单位提高施工效益的主观能动性，同时严格监督，执行施工审核制度，实施高效井奖励制度，充分调动了各方面的积极性，使施工质量不断提高，有效控制了投资成本。

4.5 坚持严格的科学开发程序、建立完善的管理体制是实现气田长期稳产的重要保障

气田建设划分为试采、开发第一阶段、开发第二阶段3个阶段。整个气田的布局优化正是得益于这三步走的节奏，既避免了因平面分布不清楚而造成的盲目选址、盲目定规模，又为处理厂最终主体工艺确定争取了时间，得以在初始阶段对主体工艺技术方案进行反复深入的论证优化，使所选择的技术方案成熟可靠、符合气藏实际，满足了开发生产要求。根据气藏的特性，量身定制了气藏开发的纲领性文件《西南油气田磨溪龙王庙组气藏开发管理规定》，制定了合理的生产动态监测和分析管理制度，力求取全取准生产动态资料，为有效地规避气藏边水侵入提供了详实的基础资料。针对气井高温高压高含硫的特征，强化了安全保障和应急安排，现场对安全环保、生产经营、班组管理等制度汇编成册，为气田科学、安全、高效开发提供了重要保障。

5 结束语

安岳气田龙王庙组气藏作为中国目前探明规模最大的海相碳酸盐岩气藏，在面临国内外无同类气藏开发经验借鉴、储层孔隙度低、非均质性强、应力敏感性强、中含H2S、地层水侵等方面挑战的情况下，气藏开发聚焦核心问题，通过技术创新和管理模式的创新实现了气藏的高效开发，成为国内大型气藏高效开发的典范。气藏开发过程中实施的扁平化和专业化管理、勘探开发一体化、高产井培育模式、地面工程建设“六化”模式、数字化气田建设、流程要素优化是实现气藏高效开发的关键要素，这些成功的关键要素同时可为国内外其他气藏的开发提供宝贵的经验借鉴。