为深入开展企业精神学习教育活动,我们在上期为大家推出李德生回顾延长油矿来龙去脉及启示(一),相信大家对延长油矿早期勘探历史有了一定的了解,本期小编为大家推出《李德生回顾延长油矿来龙去脉及启示(二)》,来看看延长油矿的突破性发展以及延长油矿勘探对现代中国石油工业的启示。
李德生回忆延长油矿
2.延长油矿
突破性发展
2.1爆炸增产支援建设
1949年中华人民共和国成立后,出于对老区经济发展的关注,燃料工业部石油管理总局调集了全国的地质、地球物理、钻井、采油工程技术人员,多工种全方位支援延长油矿和陕北地区的石油勘探开发工作。1950年6月,燃料工业部在西安成立了西北石油管理局,康世恩担任局长,并组建了陕北石油勘探大队,由副局长张俊兼任大队长。他说:“我要一批干部,从上海抽,从四川抽,从玉门抽,加强陕北的石油勘探。陕北的老百姓养活红军十年,我们要回报,首先把陕北的石油工业发展起来。”于是,从全国各地抽调人员组建陕北石油勘探大队,石油勘探大队下辖6个地质队、1个重力队、1个轻便地震队、3个钻井队(延长、枣园、四郎庙各1个钻井队)。其中,第二地质队的队长由李德生担任,该队共有5名队员:沈乃菁,他年岁较大;包茨,后来担任四川石油管理局的总工程师;宋四山,后来担任长庆油田研究院的院长;还有王方和测量师陆绳祖。第二地质队的工作范围在“三延”地区(延长县、延安县、延川县),主要工作内容是按照1∶50000比例尺对每个地质露头开展石油地质详查并制作地质图。

1950年代在石油部大楼前与前苏联专家合影
(中排右1:黄先驯,中右4:李德生)
当李德生和地质队员到达现场踏勘时,既感到能为革命老区工作而兴奋,又因为全区覆盖着200多米厚的第四纪黄土而担心难有勘探收获。地质队经过观察和分析,虽然陕北地区覆盖了很厚的黄土,但河流切割的地方都有露头,出露侏罗系和三叠系,发现地层勘测只能沿着延河、清涧川、洛河及两侧的沟谷一条一条地进行。当时的交通运输工具是适应当地特点的五六头小毛驴,用来驮帐篷、厨具、测量仪器等设备。地质队的仪器比较简单,就是测量用的标杆和木桩。调查完全靠步行,中午吃点干粮喝点河水,晚上借老乡的窑洞住宿,在煤油灯下整理当天的资料和绘制图件。工作方法是依靠当时苏联专家建议的指导和推广,逐个地质点进行勘测,每1km左右定一个“地质点”,每天可完成20~30个地质点。在走过延长2000多条山沟后,通过对延长张家滩页岩、董家河天然裂缝、安沟油苗油砂露头处进行地质构造调查,分析了延长石油的发展趋势,撰写了《陕北三延地区石油地质详查报告》和《陕北地区南—北地层对比报告》,总结了超特低渗透“裂缝油田”规律。

1952年延长油矿的油井分布在延河两岸
1953年元月,康世恩被任命为北京石油管理总局局长,西北石油管理局和陕北石油勘探大队被撤销。李德生调任到组建的延长油矿担任主任地质师兼地质室主任,主管采油地质工作。地质室主要技术人员有曹润伍、刘启发、王学飞、胡克䇍、张文昭、宋四山和朱明恭等。由于延长统砂岩岩性致密,多数小产量油井急需增产措施。同年3月,苏联专家克里洛夫斯基到延长油矿,总结并赞成爆炸增产技术。于是延长油矿决定对所有老井实施大规模爆炸增产计划,由副矿长刘树人负责,组织采油工程师秦同洛、朱兆明、黄先驯等加上转业军人辛同哲等技师配合执行。油矿向军工部购进一批黄色炸药和雷管,用铁皮包裹制造成长1m、直径3in的圆形弹壳几百个,在专用的仓库内由辛同哲等技师和军工制成炸弹。油层爆炸增产试验首先选择七3井、七11井、七13井、七17井等4口井开展,均取得较好效果,单井产量增加1~4倍,成为当时油井的主要增产手段。3月至11月共爆炸油井73口,共128井次,使用炸药13t,增产原油545t,占1953年产油量1367t的40%。在当时恶劣条件下,爆炸增产探索体现了延长油矿职工“一不怕苦,二不怕死”和“埋头苦干”的企业精神。

1953年,李德生调查延长白家川油苗,石油自延长组砂岩东至西方向节理中流出(右李德生,左宋四山)
由于早期经验不足,爆炸增产组织实施经常遇到意想不到的事故和挑战。比如1953年3月14日,七6井就发生了意外爆炸事故:当时负责爆炸的黄先驯工程师把12根1m左右的炸弹逐一沉到井底,但由于电路故障,炸弹引爆后并没有爆炸。按照规程,只能把炸弹留在井底,检查修复电路后,重新下入一颗炸弹到井下引爆全部留在井底的炸药,但黄先驯工程师没有和大家商量,径自把未爆炸的炸弹往上提,本意是想提至套管鞋处卡断钢丝绳,使炸弹自然落入井底产生撞击后引爆,但由于套管固井质量较差,炸弹爆炸后,将7根6in套管炸飞出井筒,最远的一根飞至50多米外,甚至将值班房房顶砸出一个大窟窿。每根套管长10m,直径为6in,重量达几十千克,套管中的炸弹长1m,直径为3in,这些套管和炸弹威力极大。当时在井场工作的还有辛同哲、秦同洛、戴行铮、韩大匡和李德生,地面尚有10多个未下井的炸弹,炸飞的套管散落在井场四周,幸未伤人,也未击中未下井的炸弹,有根套管飞向旁边堆放的炸药处,幸好被一个绞车挡了一下,否则后果不堪设想。后来,矿长柏映群召开会议分析事故,会上黄先驯工程师作了检讨,组织上对这起事故的责任人给予了相应处分。
经过这件事情以后,苏联专家克里洛夫斯基与中方地质、工程专家讨论改进措施,针对套管固定不牢的问题,爆炸增产措施做了种种改进。比如下完炸弹后,如何解决钢丝绳与炸弹脱钩的问题?决定放弃“空井爆炸方案”,改为“注水泥塞爆炸方案”。采取措施有:炸弹沉入井底油层部位后,在其上方注入10~20m厚的水泥浆,凝固后形成一段水泥塞,既保护了井筒和套管,又增强了爆炸压力波横向影响油层,在油层内形成了更多的裂缝,提高了爆炸增产效果。此后又在水泥浆中加入重晶石增加稳固性,使炸药产生更大的威力。引进了水力压裂,可达1000atm,增加压裂车,使用沙子填充裂缝,在支撑裂缝上取得创新。后来又试验了在储油层内采用坑道采油和火烧油层的增产措施,但因油层的渗透率太低,含水饱和度高,火烧油层难以形成设计要求的燃烧面,因而基本被否定。延长油矿爆炸增产措施一直延续到1975年才停止,当年延长油矿联系长庆油田压裂车队协助进行油层加砂压裂试验,并在延长、永坪、青化砭、甘谷驿䓁4个油田24口井进行油层加砂压裂试验,获得很理想的增产效果。1982年延长油矿得到石油工业部进口的一套700型压裂机组,从此,随着压裂车等新技术引进,生产井压裂加砂增产替代了油井爆炸,成为延长油矿的主要增产措施。

1953年地质室组织野外地质队出发研究延长组储层特征和旺油井规律
1953年11月13日,北京石油管理总局局长康世恩率领以苏联特拉飞莫克院士为首的专家组来到延长油矿考察,专家组还包括苏联地质专家索科洛夫、西马科夫、萨依多夫、库卡平和采油专家拉福鲁什科,以及总局副总地质师陈贲、总工程师姜辅志、副局长沈晨、地质处长刘南及俄语翻译刘永山、李国玉、刘太明等一行。经过两天的实地考察和交流,11月16日,专家组在专家招待所会议室听取了李德生所作的延长油田地质汇报,汇报内容包括油田开发简史、油田地质构造、地层剖面、储层物理性质、油井采油规律、地下水活动和油井爆炸增产措施等,李德生展示了有关地质图件,并回答了各位专家提出的问题。专家组逐一察看了窑洞内岩心库保存的延长组第6层至第25层砂岩,包括含油砂岩层之间的页岩夹层及生油层张家滩页岩等,每层标明厚度、孔隙度、渗透率等数据。特拉飞莫克院士代表专家组在总结会上肯定了延长油矿所取得的进展,并作出了初步结论:
①延长油田是裂缝型油田。由于有很多裂缝,储藏了旺油井的产油量。如打井遇到裂缝便出旺油,如未遇裂缝便不产旺油,如裂缝不大出油有限,垂直和水平方向都有裂缝。②第15层是弹性水驱油层,油和水流向井口是由于本身的膨胀力,但这种力量是很小的,只能在开采初期有一定作用,以后便变为重力驱动,从比较高处流向低处。由于渗透率、孔隙度低,第21层驱动形式不明显,好像是水驱但水层来源很小。③延长油田用体积法可以计算出总地质储量,但与可采储量出入很大。可采储量完全与裂缝有关,其计算要利用采油曲线,用统计对比法求得。
1954年元月,李德生编写完成《延长油矿1953年地质年报——陕西延长油田上三叠统浅油层的储油和出油条件》,该报告对延长油矿1954年以前所进行的勘探开发工作进行了系统的总结,并结合苏联专家建议,提出了今后工作的方向和方法。
1954年9月,李德生接到北京石油管理总局调令,离开延长油矿到玉门矿务局工作,离开延长油矿时,他对生活多年的黄土山区和工作相处融洽的员工依依不舍。当年岁末,当李德生得知1954年延长油矿原油产量达到3526t,为1953年产量的2.6倍这一振奋人心的消息时,他为自己曾经奋斗的延长油矿无比欣慰。此后,李德生利用延长油田勘探积累的经验指导玉门油田的勘探开发工作,同时一直关注延长油矿的技术革新。
1955年,延长油矿成立了永坪炼油工段,从延长调整过来3台蒸馏釜,年处理能力3000t,当年10月1日投产。1958年,延长油矿扩大生产规模,急需钻机,为了解决生产燃眉之急,延长油矿广大职工仿照美国星牌钻机,用木料自制成功了“延安牌”钻机。该钻机主要部件全是木头,可钻深井140~150m。1958年延长油矿主要是用“延安牌”钻机打井,1959年后逐步被“锄型”钻机所代替。1965年,延长油矿委托石油工业部北京设计院设计管式常压蒸馏—热裂化装置,规模为年加工原油1.5万t,并于1966年12月建成投产,随后两次对该装置更新改造,更换了主要设备,更新了操作和检修环境,使常压蒸馏年加工能力提高到3万t,热裂化年加工能力提高到2万t,该套装置运行长达19年,大大提高了延长油矿的石油加工效率。1971年,延长油矿在延长油田进行小药量炸点,开展挤水压裂试验,效果显著,使原来爆炸无效区及无效油层都成了高产区,重新认识和加强了油层压裂试验工作。1973年又创造了自拔反扣管子的新工艺,提高了压裂效益。1974年,延长油矿又成功试验了清水加砂压裂。
2.2改革开放迎来新发展
1978年,李德生调回北京任石油勘探开发科学研究院总地质师,1991年当选中国科学院院士后,仍不忘延长石油故里,20多年来,他曾6次回到延长看望老战友,探讨延长石油的发展前景。这期间,延长油矿也于1986年11月更名为延长油矿管理局,但延长人仍习惯称之为延长油矿。借改革开放的东风,延长油矿加快了石油勘探开发技术革新。
1991年,延长油矿在在子长油矿成立注水试验队,进行单井注水试验。1998年在川口采油厂进行先导性试验,经过几年研究和试验,确定了适合延长油田的注入水水质标准,完善了精细水质处理工艺,引进了污水处理与回注工艺,并简化了地面注水工艺流程,形成了适用于陕北特低渗透油田的注水工艺流程。在加深对油藏认识和动态研究的基础上,积累了一定的特低渗透油藏注水开发经验,使油层能量逐步升高,随后全面推广。
1996年,延安油矿炼油厂又开发生产出了90号汽油,15万t/a常压蒸馏装置建成投产;1997年,7万t/a催化裂化装置建成投产,形成原油一次加工150万t/a常压装置和二次重油加工80万t/a催化装置,以及150万t/a汽油重整和20万t/a柴油加氢的配套装置,生产的产品不仅有柴油、汽油、煤油,还扩展到聚丙烯、苯、甲苯、二甲苯、异丁基苯等。
1998年,中国石油工业开始大重组,为了顺应新形势,陕西省委、省政府决定将原来属于延安市的延长油矿管理局、延炼实业集团公司和原来属于榆林地区的榆林炼油厂合并,组建为省政府直属的国有独资企业,为陕北石油持续、科学开发奠定了基础。1999年2月4日,陕西省延长石油工业集团公司在延安挂牌运营。
2000年11月11日,位于延安市川口乡编桥村南的延长油矿第一口水平井开钻,11月30日完井,井深945m,垂深515.013m,水平位移为514.65m,该井是由胜利石油管理局钻井公司负责钻井施工,中原油田勘探局钻井综合工程处固井公司负责固井施工,延长石油工业集团公司工程处压裂队负责压裂施工。延水平一井的顺利投产,获得了钻井、完井、射孔、压裂、管柱配置、测井等第一手资料,为水平井的钻探积累了宝贵经验。
2005年9月14日,陕西延长石油(集团)有限责任公司(简称延长石油集团)成功组建。自2007年以来,延长石油集团确立了“一业主导、多元支撑”“油气并重、油化并举,油气煤盐综合发展”的产业发展战略,当年原油产量、炼油加工量和油品销售均突破1000万t大关,成为中国新兴的千万吨级大油田。延长石油集团通过不断探索,在常规的“贫气区”发现了储量超千亿立方米的大型致密砂岩气田即延安大气田,目前已实现了规模开发。与此同时,率先在盆地南部的三叠系延长组取得了陆相页岩气勘探的突破。
3.延长油矿勘探
对现代中国石油工业的启示
中国石油地质学者在20世纪40年代初提出陆相生油理论,60年代提出大庆长垣二级构造带整体含油的理论和实践,70年代提出渤海湾盆地复式油气区带滚动勘探断块油田的理论与实践,80年代提出古潜山、古隆起和碳酸盐岩缝洞型油气藏的勘探开发理论与实践,90年代提出前陆盆地逆掩断层相关褶皱的理论与实践。进入21世纪以来,石油地质学者对鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾、塔里木、准噶尔等多旋回叠合盆地重新认识,加入了页岩油、页岩气等新元素,建立了“立体勘探”的新模式和新实践。经过多年对中国含油气盆地构造学的普遍性和特殊性的研究,认为中国大陆及陆架盆地处于西伯利亚板块、太平洋板块和印度洋板块的交汇处,由多块体、多山系和多盆地拼合而成。形成多旋回、多期次海相和陆相都很丰富的油气生成和聚集过程。
鄂尔多斯盆地为多旋回叠合含油气盆地,地跨陕西、甘肃、宁夏、山西、内蒙古五省区,面积为32万km2。盆地基底为太古宙—古元古代变质岩系,中、新元古代为裂陷槽海相盆地,沉积浅海碎屑岩—碳酸盐岩;早古生代为克拉通盆地,为陆表海碳酸盐台地型沉积层;晚古生代—中三叠世为克拉通坳陷盆地,沉积物为滨海碳酸盐岩过渡为陆相碎屑岩沉积层;晚三叠世—白垩纪为大型陆相坳陷盆地,沉积物为内陆湖泊、河流砂体沉积物;新生代盆地整体上升,主体为大型平缓西倾大斜坡,沉积物为三趾马红土和其上巨厚的风成黄土。鄂尔多斯盆地南、北缘有断陷,西缘有褶皱带。鄂尔多斯盆地油气资源具有分布面积广、储层致密、渗透率极低等特点。
1905年成立的延长油矿经历百年石油勘探开发,逐步认识了地质规律和勘探开发致密低渗透砂岩油藏的钻采工艺技术。最初预计七里村油井的产量不会太高,但是没想到在几代石油人的努力拼搏下,还能在磨刀石上开采百余年,这真是一个奇迹!比起大油田,虽然延长油田原油产量甚微,但却在中国石油工业的发展中有着非常重要的历史地位。
李德生对延长油田的期望
延长油田是中国油田开发的试验田,为新中国的石油开采积累了宝贵的经验。长期以来,几代石油职工埋头苦干、开拓创新,逐步探索出一套符合地质规律的钻采工艺技术;压裂、酸化、钻丛式井、水平井等技术快速发展。令人倍感欣慰的是,如今陆相生油理论和水力压裂技术完美结合,2016年延长油田年产油量达到1127万(t共有6万口油井)、天然气20亿m3(共有气井200多口);长庆油田年产油量达到2392万t(共有10万口油井)、天然气365亿m3(共有9000多口气井)。对于非常规致密油气层,除石油地质理论创新外,还依赖技术上的创新,比如水力压裂和水平钻井、陆钻及分离等技术。在延长油田迈入第二个“百年”之际,延长石油从常规油气勘探正式进入非常规油气勘探领域。目前,延长石油集团在鄂尔多斯盆地累计探明石油地质储量26亿t,连续10年千万吨以上增产稳产;探明天然气地质储量6650亿m3,建成产能32亿m3;落实页岩气地质储量1600亿m3,建成产能5亿m3。
延长油矿诞生了中国陆相生油理论,先导了中国石油勘探开采工作,见证了中国石油工业从无到有、从小到大的发展历程,传承了中国石油职工“埋头苦干”艰苦创业的企业精神。延长油矿的发展离不开中国特色社会主义的经济大协作带来的有力支援,如钢铁工业、制造工业和交通运输业的快速发展以及石油国企兄弟单位的支持。回忆延长石油这段最初勘探开发历史,李德生有两个深刻体会:
一是制造业要发展。历史上制造业的局促限定了中国石油工业的发展,早期简陋的勘探开发设备让无数石油界前辈付出了沉重的代价,如今有了一大批自主开发的大型勘探开发设备,压裂车的自主研制、压裂改造的可溶桥塞等前沿技术有待我们去创新、去引领。
二是理论和技术要创新。美国专家抛出的“中国贫油论”没有压垮我们,中国石油人反而开辟出陆相生油理论,最终创造了“长庆奇迹”,奠定了陆相生油理论的国际地位;从常规油气到非常规油气的勘探开发,技术上又是一个“新长征”,相信中国石油工作者一定会作出新的历史贡献。

