2020年05月28日 星期四
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攻关不畏艰难 创新永不停步

——记中国地质调查局天然气水合物试采现场指挥部地质组副组长匡增桂

2020-5-21 7:41:00 来源:中国矿业报 本报记者:刘烜

2020年3月26日,我国海域天然气水合物试采再传捷报——由自然资源部中国地质调查局组织实施的我国海域天然气水合物第二轮试采取得成功。

在南海深蓝色的天空中,熊熊燃烧的火焰令人心潮澎湃,而为这团冰火注入科技动能的地质工作者也格外耀眼。

本轮试采攻克了深海浅软地层水平井钻采核心关键技术,实现了产气规模大幅提升,为生产性试采、商业开采奠定了技术基础。匡增桂和他带领的天然气水合物试采指挥部地质组在其中发挥了重要作用。

匡增桂,湖南衡阳人,1983年生,2010年毕业于中国地质大学(武汉)矿产普查与勘探专业,同年加入广州海洋地质调查局,长期从事天然气水合物成藏过程及深水沉积等方面的研究工作。2016年起,匡增桂被任命为天然气水合物试采指挥部地质组副组长,主要负责第一轮试采工程的地质工作,以及地质设计的编写。2017年第二轮试采准备工作启动后,匡增桂再次被任命为地质组副组长,负责第二轮试采的地质研究工作,包括地质设计编写,储层三维地质建模以及试采水平井轨迹设计等工作。两次担任天然气水合物试采指挥部地质组副组长,匡增桂带领地质组成员不断钻研,持续攻关,挑战极限,破解了一项又一项技术难题,为试采成功打下了坚实基础。

重任在肩 挑战极限

时间回到2017年8月,正值我国海域天然气水合物第一轮试开采成功之际。当大家都在为此次试采成功欢欣鼓舞时,匡增桂和他带领的天然气水合物试采指挥部地质组早已默默投入到紧张的第二轮试采工作中。

按照中国地质调查局的整体部署,第二轮试采提出了更高的产量要求,即采用水平井生产方式来达到试采产能目标。

第二轮试采工程启动时间初步定在2019年11月,地质设计必须在2019年3月底完成,以留足时间完成试采工程设计。也就是说,实际上留给地质组完成水平井轨迹设计的时间只有1年半的时间。在这1年半的时间里,地质组要完成三维地震资料野外采集,时间域及深度域的地震资料成像处理,层序、构造、沉积以及成藏过程的地质综合解释,叠前叠后反演,三维地质建模以及水平井轨迹设计,这些内容涉及到大量的基础地质工作,可以说这次任务是“时间紧、任务重”。对于匡增桂带领的地质组来说,这是一次巨大的挑战。

为了高效完成工作任务,匡增桂在认真思考及讨论之后制定了一个完整、详细的时间推进表,所有工作完成时间节点必须按照2019年3月底来倒推,只有每一个步骤都按时完成,才能不影响下一阶段的工作内容。此外,除了以上工作,2019年地质组还必须要完成另一项工作——南海天然气水合物钻探。这项工作既有针对第二轮试采的钻探任务,又有南海珠江口盆地西部海域的钻探任务,井位建议部署也是由匡增桂带领的团队来完成。

争分夺秒 迎难而上

2018年,对于匡增桂及其团队来说,是非常紧张而忙碌的一年。

这一年,他们必须要完成的第一项工作是野外采集三维地震资料。相对于垂直井设计,水平井轨迹设计需要一套高分辨率的三维地震数据,以保证在各个方位都有清晰成像的地震资料。显然,首轮试采利用的准三维地震资料已无法满足水平井轨迹设计的要求。匡增桂在接手地质任务后,一直在认真研究这个问题。

接下来,便是紧锣密鼓地推进——

2018年1月中旬,野外施工单位正式确定,这比广州海洋地质调查局常规招投标时间提前了两个月。3月,刚过完春节,采集船就开始动员。

4月30日,船舶完成复员,历时55天,完成了800平方千米三维地震资料的采集。

5月,开展三维地震资料处理。

9月10日,提交时间偏移处理成果资料。

尽管前期工作已经全力推进,但是距离最终提交地质设计却只剩下不到半年的时间,期间还要除去春节假期。此时,匡增桂及其团队成员只能加足马力与时间赛跑。

为了抢时间争进度,匡增桂积极筹划应对措施,采取三项举措全力推进地质工作:一是根据工作内容,重新分配人员,责任落实到人,各项工作同时推进;二是与国内最顶尖团队合作,提高工作效能;三是先针对试采目标区(100平方千米)开展工作,以节省各项工作中的机器运行时间。

2018年9月中旬,匡增桂带领地质组成员反复讨论敏感弹性参数优选、反演流程优化以及三维地质建模要求。经过两个月紧张有效的工作,在11月中旬初步完成了试采区100平方千米的储层叠前叠后反演工作,并通过储层预测技术,完成了水合物矿体三维形态雕刻,获得反演的孔、饱参数,初步建立了三维地质模型。同时,地质综合解释成员也完成了层序、构造以及沉积相的精细解释,具备了水平井轨迹设计及地质设计编写的资料准备。

2018年12月,在前期工作的基础上,匡增桂带领地质组成员针对试采区构造特征、储层特征、三维地震储层预测等15个方面的内容开展了研究总结工作,编写出第二轮试采地质设计。

2019年1月25日,地质组按试采指挥部的要求按时圆满完成了地质设计编写任务,并顺利提交初审。春节过后,根据初审意见地质组对设计方案进行了修改完善,于2019年3月27日按指挥部规定的时间节点提交终审,院士专家审阅通过了报告评审,也提出多项建设性的意见。

推翻重建 精益求精

科学研究,就像登山一样,是个不断攀登的过程。

本次试采工作亦是如此。

正当所有人都认为通过终审之后第二轮试采地质研究工作将告一段落时,接下来发生的事却告诉人们——地质学永远是一门随着资料的丰富可以不断完善的科学。与其说第二轮试采地质工作告一段落,还不如说这才刚刚开始……

地质设计终审结束后,匡增桂带领着地质组的科研人员又马不停蹄地投入到2019年天然气水合物钻探站位优选工作中。按照钻探合同规定,2019年5月底钻探船要按期出海,井位优选工作只有两个月的时间。在前期第二轮试采水平井轨迹设计过程中,匡增桂就发现储层反演的结果在深度上与测井解释结果存在一定的误差,导致三维地质模型的深度也存在误差。这是由于地震资料与测井资料精度不同造成的。在常规油气中,一般用地质导向来确保钻遇储层。但是,第二轮试采采用的工艺较为特殊,不能实现地质导向,因此对深度误差也有更高的要求。为了减小深度误差,地质组提出在水平井设计的靶点附近实施卡层井钻探。该方案获得领导的同意,并在钻探航次中得以实施,取得了非常好的效果。同时,科研人员也发现,如果按照先前地质模型设计出来的水平井轨迹实施,在深度上就会存在较大的误差,因此对水合物储层深度的精确计算将是第二轮试采能否取得成功的关键因素之一。

2019年7月,钻探航次第一航段完成。钻探结果证实了匡增桂的担忧,测井各层位的深度与之前地质模型预测的深度相差8~10米,这是水平井设计所不能允许的误差。此时距离试采实施还有4个月,如果要重新计算深度,就意味着要把原来将近1年辛苦设计的方案完全推翻。但是卡层井钻探结果与原来预测结果的误差摆在那里,地质组必须解决深度误差问题,这不仅是指挥部给地质组下达的命令,也是地质组成员扛在自己肩上的责任。如何才能减小误差?匡增桂带领地质组成员通过多方咨询、交流讨论后形成了解决方案:一是进一步缩小储层预测范围,将原来的100平方千米缩减至最为核心的3平方千米,只用这3平方千米内的井数据参与计算以减小误差;二是以更密的网格重新解释关键层位及控矿断层,明确各断层的水合物成矿过程中的作用;三是利用最新的3平方千米储层反演结果以及层位断层解释结果调整建模思路,加密建模网格,重建试采目标区的三维地质模型,重新设计试采水平井轨迹。深度计算进展牵动着试采指挥部每一个人的心。指挥部常务副指挥长秦绪文也非常关心,要求地质组每周向他汇报工作进展。

化压力为动力,匡增桂与团队其他成员继续有条不紊地开展着工作。终于在2019年9月29日顺利完成了新三维地质模型的建立,设计出相匹配的主选轨迹以及备选轨迹,将误差控制在1米以内,并获得专家们的一致通过。

2019年7月~9月,正值盛夏时节,四处尽是芳草青青花满径的美景。但是,对于匡增桂及地质组全体成员来说却是最煎熬的3个月。期间,成员们有过激烈的讨论,甚至吵得面红耳赤,但是所有的这一切都是值得的。

最终,他们得到了精确的三维地质模型,并在此基础上完成了水平井轨迹设计,为试采获得成功打下了坚实基础。

不辱使命 刷新纪录

2020年3月26日,自然资源部在召开海域天然气水合物第二轮试采成果汇报视频会时宣布,中国海域天然气水合物第二轮试采在水深1225米的南海神狐海域,创造了“产气总量86.14万立方米,日均产气量2.87万立方米”的两项新的世界纪录。本轮试采1个月产气总量是第一轮60天产气总量的2.8倍。回望项目整个开展过程,匡增桂认真践行着“责任、创新、合作、奉献、清廉”新时代地质文化,并贯穿工作始终。工作开展初期,他能明确地质组所承担的责任,有力执行并按时间节点完成各项工作任务,特别是在时间紧、任务重的情况下,他充分表现出责任与担当。面对复杂的地质问题,他总能创新并提出解决方案,获得最优的结果。同时,匡增桂在工作中能很好地团结地质组成员,在短时间内完成了大量的基础地质工作。为了更好地开展业务交流,他放弃了和家人团聚的时间,长驻一线。在项目执行过程中,他完全按照预算及国家相关规定执行经费,是清廉工作的模范……

他是新时代地质工作者的典范,也是众多不畏艰辛、永攀高峰的地质工作者的缩影。

当南海神狐海域可燃冰试采平台上试气点火时,熊熊燃烧的冰火照亮了他们多少个不眠夜、多少次技术攻关、多少个激烈讨论的瞬间。同时,这团冰火也不断激发着他们的斗志,向着更高的目标继续攀登。􀴁

网站编辑:宫莉

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