相国寺相18井:逐梦成真大气田
2021-12-06陈启兵
陈启兵
国务院新闻办公室2012年发布的《中国的能源政策》中,列举了全国三大气区:重庆气区、陕甘宁气区、塔里木气区。重庆地理位置处于四川东部,直辖前属川东区域的一部分,故而重庆气区即通常所说的川东气田,它是我国目前已探明的储量和产量最大的陆上天然气田之一。重庆相国寺相18井石炭系气藏的勘探开发,对川东气田被列入全国大气区,起到了重要作用。
组织大会战 寻找石炭系
1958年3月,毛泽东在中共中央“成都会议”期间,明确提出“西南地区,不仅要搞煤,还应搞点油”,并于当月27日,亲赴地处川西南的隆昌气矿,视察了矿属炭黑车间。3月8日,邓小平在由重庆去成都参加会议途中,专程视察了永川黄瓜山石油基地,勉励石油职工为了国家需求,多产油、多产气。朱德、贺龙、李富春等黨和国家领导人,也相继在川渝油气区留下足迹。
毛泽东还委任余秋里出任石油工业部部长,并先后从玉门、克拉玛依、延长油矿等数十个单位,调集110余个钻井队、4万余名石油职工,于20世纪50年代末,到四川中部开展了中华人民共和国成立后轰轰烈烈的第一次石油大会战。这次大会战虽未发现希冀的大油田、大气田,但为随后的东北大庆石油大会战提供了宝贵经验。
据统计,世界上有1/4的大油田、大气田均产自石炭系,这是全世界地质专家公认的最好的储油、储气层位之一。如果在川东区域找到石炭系,就是找到了大气藏。清末和民国年间,国内外一些专家学者,曾在整个川渝油气区进行多次寻觅、钻探,希望能够找到石炭系构造和产气层。遗憾的是,他们没有找到,于是得出结论:川渝区域没有石炭系。
但我国当代油气科技工作者坚信,川东有石炭系。根据地质学研究,川东区域曾是辽阔的海湾,海山沉积了含有丰富海藻的白云岩和石灰岩,这些沉积物在地下3000至4000米深处沉睡3亿年,是形成油气资源的最好层位,而且具有分布面积大、见气普遍、油气来源多、储集层孔隙度与储气构造类型多的特点。以前没找到,有可能是钻探深度不够或认识不到位。
苦战相国寺 解决水耗难
找到石炭系,寻求川渝油气工业发展前所未有的重大突破,成为1959年川中油气会战结束后石油工业部尤其是川渝油气区的共同目标。石油工业部作出战略调整,将川东列为获取大气田的重要区块。在对整个川东区域寻觅的同时,又重点瞄准相国寺区域。
相国寺山脉位于华蓥山系尾部,跨川渝区域的渝北、北碚、邻水两区一县,最高点海拔近千米。当年的相国寺,属尚未开发的处女地,山高陡峭,沟槽遍布,森林密集。石油天然气科技工作者翻山越岭,餐风宿露,对相国寺区域开展拉网式地质普查,获得相国寺区域第一手宝贵的油气资料,并以其南端的嘉陵江边有一相国寺而定名为相国寺油气构造带。
之后,石油工业部成立了由重庆市、四川石油管理局、川东矿区各级领导及部门组成的相国寺油气勘探会战指挥部。先期从川中矿区等地调集的4支钻井队相继到达相国寺参加会战,在相国寺油气构造带南端钻探的相12井,于茅口层获气,日产气1.2万立方米,这是相国寺构造带的第一口产气井。
1977年5月15日,32526钻井队奉命到达华蓥山脉深处的相18井。此井地处重庆市渝北区兴隆镇新坑村,位于相国寺构造带北区顶部高点,海拔700多米。5月20日,相18井正式开钻。
当时生活、生产条件恶劣,钻工们住的是自搭竹篾围墙、野草盖顶的棚屋。屋内蚊虫乱窜,地面渗水。长年在艰苦环境中摔打的钻工们没有怨言,想得最多的是要不负厚望,在这里钻获国家急需的大气田。
时任32526钻井队队长赵代禄回忆:“从业钻井以来,遇到过不少棘手难题,但相18井最甚,完钻这口井,以后所遇难事,最多算小菜一碟。”
开钻遇到的第一大难题就是缺水,没水就没法打井。队上用报废钻杆,成功连接从山下三圣乡场溪河边到相18井的10余公里输水管道,又在河边安装了一个大功率泥浆泵,向山上送水。但相国寺构造带地层破碎,钻井时耗水量大,那台水泵日夜不停地运作,也只能向山上送水200—300多立方米,只够相18井钻井个把小时。
相18井设计井深2000米,从开钻伊始,水顺着钻杆内空间灌下去,不见丁点水带井下砂子返上来。钻井如果打到了地下溶洞,任凭再多的水,也无济于事。相18井是不是钻到了溶洞上,当时没法验证。
赵代禄采取以前有效的土办法,从井口投压石块与草捆,以堵塞井下孔缝,但情况并未改变。又改用水泥,填进200多吨,仍没起作用。他决定下套管只管下钻,每天的水量能钻多少进尺就算多少。当钻至150余米井深的时候,裂缝有所缓解。但依然是破碎层,漏水严重。
赵代禄在钻井工艺上动了节水的脑筋:将需耗水的钻井设备上半部分折掉,只留下半部分,耗水在原有基础上减少一半,原1个多小时的钻井用水可以用2个多小时。一般的转盘式钻井,每分钟只能转80—100多转。赵代禄改用涡轮钻井,将水从钻杆空间直接大排量冲转到钻头上的涡轮,每分钟转速提高至500—800多转,钻井进尺加快,用水量与原来相当。
在正常岩层完钻1口井,只需要500立方米左右的水量,而相18井每天就耗水300—400立方米,前后钻井月余,用水总量巨大。当相18井钻至1500米左右时,地层不破碎了,也不再漏水了,泥浆池内的泥浆能够循环供钻。赵代禄让人将套管下了,将1500米以上井壁封死。
攻克燧石层 气源终喷薄
那时实行计划经济,粮、油、肉、蛋等均凭票供应,一个钻工每月供应40来斤粮食,肉只有2斤。钻井是重体力劳动,能量消耗大,供应的肉、油,根本抵挡不了消耗。赵代禄是条硬汉,钻井中遇到天大的困难,眼都不眨一下。但为了钻工兄弟们,他不时找当地政府领导求情,批点肉、油弄回队上,改善一下钻工们的生活。
32526钻井队如期钻至设计井深2000米目的层,但却是无声无息。历经重重磨难,别说石炭系显示,就连气泡都没冒,难道真像以前的结论所说,川渝区域包括相国寺构造带在内没有石炭系?钻机停止了轰响,钻杆停止了转动,钻头从井下提出挂起,井场清冷,等待上级指令。
1977年国庆期间,时任四川石油管理局党委书记黄凯、总地质师包茨、川东矿区矿长边铁军等到相18井慰问,并告诉赵代禄:根据对二叠系底部钻出的新岩屑进行技术鉴定,觉得是白云岩。很有可能是新层位,拟重新打一口新井,专门勘探白云岩,弄清地下情况。但若重新打井,势必又要投入不短时间与大量人、财、物。经多次可行性方案讨论研究,决定不钻新井,相18井继续加深钻至2333米。
根据地质科技人员掌握的资料,认为此井下面还有层灰岩,系新层位。
钻井人有两大怕:一怕钻到溶洞上,二怕钻到燧石层。接下来的钻探偏偏又遇上了燧石层。两块燧石撞击就能产生火花,古人用钻燧来取火,可知其坚硬程度。能够钻动燧石的只有金刚石钻头,当时没有这种钻头。32526钻井队使用的是三牙轮钻头,一个钻头在燧石层打寸把深就要报废。而燧石层无法避开,只得硬钻。
但井下经常掉牙轮,一个星期要掉七八次。如果向上反映请相关单位来打捞修复,时间就会拖长。钻井队为争时抢速,自制打捞牙轮工具,又自行修复。就这样,10多米的燧石层,打了10多天。
过了燧石层,下面果然出现10多米的灰岩,处于二叠系和志留系之间,队上按规定起钻。地质上将以前没有确认的新层位取名“哑层”,队里快速将这个层位的岩心送到川东矿区化验室。
钻探结果显示,新进层位油气显示强势,赵代禄根据多年钻井经验断定,这是一口高产高压井。为防止放喷时出现不测,把气流引出井场外,队上用两条放喷大管线,从井口连接150余米向外延伸到井场边的放喷管线,每隔10米,又用水泥桩将管线凝固死,防止因压力猛烈将放喷管线震断或震飞。
得到上级明确的指示回复后,赵代禄准备打开气层。指令从井口下油管直达井底,用清水把先前下到井底的泥浆替代出来。井下气源随即狂奔猛泻向上涌卷,由井口经放喷管线猛烈喷出。自动点火装置瞬间将喷出气源点燃,管线口跃出火焰横地前窜出几十米,犹如千万条火龙交织在一起,翻卷呼啸,一往无前,尽显其能。自动测试工具显示,相18井无阻流量日产气高达340万立方米。如此特高气井,当时不仅是川东区域第一高产井,在整个川渝油气区乃至全国油气区域,均属罕见。
三个多月后,化验结果确认,这就是石炭系。石油人苦苦寻觅的石炭系,经32526钻井队之手,终在相18井撩开神秘面纱。整个川渝油气区一片沸腾,石油工业部等相关部门的贺电如雪片般涌来。
高产功勋井 铸就里程碑
1977年11月14日,相18井投入试采,初期套压24.48兆帕,油压22.55兆帕,日产气34.5万立方米。2011年12月7日,相18井关井,次年3月14日,实施封井作业。从投产到封井,前后历时34年,累计采气约14亿立方米,采出程度近94%。
继相18井钻获石炭系后,连接相国寺气田与重庆城的天然气输送管道相渝线、相两线,先后建成营运,大量气源持续不断涌进重庆钢铁、化工等众多大中型企业以及无数民用户。同时,在离相国寺气田不远的重庆市渝北区两路镇,建成当时重庆地区规模最大、功能最全的天然气枢纽站——两路站。相国寺气田所产天然气经两路站不僅源源输进重庆城,还经两路站调剂输往川、滇、黔等地。
相18井钻探成功,打破了川渝区域没有石炭系的历史定论,并依据其钻获石炭系的理论与实践,相继在卧龙河、福成寨、雷音铺等地域发现以石炭系为主力产层的大中型气田30多个,获探明储量2400多亿立方米,实现了从寻找裂缝性气藏向寻找孔隙——裂缝性气藏的战略转移,迎来了我国天然气储量、产量快速增长的高峰期,成为川渝油气区乃至全国天然气勘探史上的一座里程碑。
1990年,石油工业部命名相国寺气田为“全国高效开发气田”。1992年,由部改制的中国石油天然气总公司命名相18井为功勋井,四川石油管理局在相18井举行功勋气井纪念碑奠基仪式。原石油川东开发公司也确立相18井为爱国主义教育基地。重组改制后的西南油气田公司重庆气矿、储气库管理处,相继对相18井进行了恢复性重建,并确定其为爱国主义教育基地。