中國頁岩氣開發且行且寬廣

　　中國頁岩氣在重慶涪陵獲得的重大突破，對中國非常規油氣的發展有著至關重要的作用。《中國科學報》記者走進涪陵，近距離感受頁岩氣開採全過程。

　　頁岩氣鑽井現場 賀春祿攝

　　經歷熱捧、質疑甚至被判定為“陰謀論”后，中國的頁岩氣終在巴蜀大地為自己正名。

　　在位於長江、烏江交匯地的重慶市涪陵區，中國迄今為止首個大型頁岩氣田——涪陵頁岩氣田（焦頁1HF井）已提前進入商業化開發階段。3月底，中石化董事長傅成玉在香港對外宣布，2017年將在當地建成年產能100億立方米的頁岩氣田。

　　從今以后，風景秀美的涪陵除了馳名海外的榨菜外，又擁有了一張耀眼的名片——“頁岩氣功勛井”。

　　重大突破並非個例

　　正是由於這種與四川盆地其他地區截然不同的地質構造，頁岩氣勘探才能在該地區獲得重大突破。

　　從重慶涪陵城區到位於焦石鎮的焦頁1HF井，盡管隻有40余公裡的距離，但是曲折難行的蜀道使得行駛時間遠超出《中國科學報》記者所預想。

　　此時正值繁花似錦的春天，沿途的青山綠水讓人心曠神怡，但焦石鎮的地貌卻頗有些與眾不同。

　　“焦石”望詞生意可知，當地的表層地質結構多為石頭，漫山遍野都覆蓋著一種深灰色岩石。岩面表面風化呈黑色燒焦狀，因此得名“焦石鎮”。

　　指著道路兩旁裸露出的大塊深灰色岩石，中石化勘探南方分公司總經理郭旭升告訴記者：“這是一種典型的海相構造，這些石塊與海邊的岩石地貌非常類似。”

　　記者在焦頁1HF井現場看到，一塊塊來自地底深處3000多米深處的灰黑色頁岩岩心上有著大量筆石化石，有的岩心上還能看到清晰可見的貝殼化石。

　　正是因為這種與四川盆地其他地區截然不同的地質構造，頁岩氣勘探才能在該地區獲得重大突破。

　　由於有海相普光氣田勘探成功做鋪墊，勘探南方分公司在海相頁岩氣的勘探方面有著先天的技術優勢。郭旭升與科研團隊在勘探中發現，涪陵東北部的焦石壩區塊海相龍馬溪組頁岩層穩定性好，是保存相對完整的“大棉被”。

　　經過縝密論証與勘探開發，2012年11月28日，焦頁1HF井鑽獲得20.3萬立方米/日的高產頁岩氣流。同年9月集輸管網建成投產，頁岩氣實現外輸銷售，現在主要以串換銷售的方式運往江蘇、浙江、湖北等五省。

　　目前，焦頁1HF井按6萬立方米/日定產試採，已持續穩定生產近500天，累計產氣3245萬立方米。

　　但是，如此高產的頁岩氣井是否只是個例？

　　對此，郭旭升表示，涪陵頁岩氣田埋深小於4500米的有利區面積約為4000平方公裡，資源量則高達2.1萬億方。目前，涪陵國家級頁岩氣開發示范區共擁有試驗井21口，截至2013年已建成頁岩氣產能6億方/年。

　　此外，與焦頁1HF井穩定的工業頁岩氣流形成對比的是，我國部分頁岩氣井僅獲低產頁岩氣流，甚至未見頁岩氣顯示。

　　郭旭升指出，這種情況的出現源自保存條件變差。“隨著勘探開發的推進，我們對保存條件的研究已日趨完善，建立了海相頁岩氣‘二元富集’理論以及以頁岩氣甜點預測技術為代表的評價預測技術系列，隨著認識的深化和技術的發展，相信今后這種情況會漸漸減少”。

　　他表示，今后中國海相頁岩氣將走上一條日益寬廣的發展之路。

　　降成本是重中之重

　　在頁岩氣開採設備方面，目前除了國產橋塞尚未在開採中實際使用外，其余相關設備均實現了國產化。

　　在勘探確定不菲的儲量后，與美國成熟的頁岩氣開採體系相比，中石化目前面臨的最大問題仍是成本過高。

　　作為承擔中國首個大型頁岩氣田——涪陵頁岩氣建設的江漢油田分公司，該公司副總經理胡德高對記者指出，中國頁岩氣通常需要鑽到3000至3600米左右的深井，而北美地區卻僅為1000多米，開採成本之高不言而喻。

　　因此，降低成本不僅僅是中石化亟待解決的問題，更是中國頁岩氣整體開採繞不開的坎。解決問題的關鍵在於，必須擁有自己的核心技術與國產化的開採設備。

　　記者了解到，目前由中國石化組建的頁岩氣科技攻關小組，已在多項核心技術取得突破，申請發明專利50多項，基本形成了具有水平井段長2000米的鑽完井及20段壓裂能力的頁岩氣工程配套技術。

　　比如自主研發的彈塑性水泥漿體系、前置液體系以及配套的外加劑，形成了針對低壓易漏、高溫高壓長水平段頁岩氣水平井固井工藝及配套技術，在彭水、焦石壩等地區成功應用於10多口井，固井質量全部為優。

　　胡德高告訴記者：“目前除了國產橋塞尚未在開採中實際使用外，其余相關設備均實現了國產化，包括壓裂車等大型設備，成本已經明顯降低。”

　　“對於起步時間並不長的中國頁岩氣開採行業而言，這是非常不容易的。”郭旭升說。

　　除了技術與設備制造進展迅速外，在美國開發模式的基礎上尋找適合中國的方法，成為中石化加快開採速度、降低成本的重要利器，“井工廠”模式便是其中之一。

　　傳統方式的頁岩氣壓裂施工均為單井作業，而在涪陵頁岩氣田一期產建規劃的實施中，江漢油田涪陵頁岩氣分公司提出了“井工廠”模式壓裂施工的設想——即採用單井施工時1.5倍的壓力及配套設備，同時對兩口井進行交替壓裂，可以在相同時間內提高一倍的工作效率。

　　記者在涪陵頁岩氣田焦頁9-1HF、9-3HF兩口井現場看到，十幾台形似消防車的紅色壓裂車正集體發出地動山搖的駭人“吼聲”，大量沙子正源源不斷地被巨大的壓力瞬間壓入幾千米深的地底。

　　4月14日，全國首次採用的“井工廠”交叉式壓裂施工技術正是在此處獲得成功。

　　目前在鑽井環節也採用了“井工廠”模式，利用國內首台輪軌式鑽機實現了流水化工程作業，使鑽井周期從過去的100天縮短到70天左右。

　　環保問題仍應警惕

　　頁岩氣的水力壓裂技術是否會成為地震的隱患應當引起重視。

　　一直以來，環保問題與頁岩氣開採始終如影隨形。如此大規模的壓裂開發是否會對當地環境造成惡劣影響？

　　距離涪陵大部分頁岩氣井僅僅幾十米的地方便是農村居民生活區，有些頁岩氣井干脆就建立在田地中間。而且，焦石鎮由於地質結構的原因，水資源一直較為匱乏。

　　如何做到不與當地農戶爭搶水資源，成為擺在開發者面前的第一道難題。

　　郭旭升告訴記者，在確定井位前，勘測隊對地下100米內暗河、溶洞的分布情況進行水文勘探，同時在淺層環境水體所處地層鑽進過程中，一律採用清水鑽進，以“慢”和“穩”的心態對當地水資源進行保護。

　　而針對頁岩氣開發壓裂用水量較大的特點，胡德高說：“我們利用當地工業園現有供水設施從烏江提水保障壓裂施工，避免影響當地的生活與生產。”

　　在焦頁9號平台的現場，記者看到了數條中石化從烏江架設至此的輸水管道，其長度約為20余千米。

　　那麼，這種大規模的採水是否會對烏江水量造成影響？

　　在9號平台現場指揮壓裂的江漢油田油氣工藝處副處長黃仲堯告訴記者，該施工工地一天所需水量約為7000立方米。由於採取了“井工廠”的模式壓裂，所需的時間約為一個月，所需的水量相對於烏江水而言只是極小的一部分。

　　同時，工程隊還對泥基泥漿鑽進過程中產生的含油鉛屑進行了無害化採集和存放，修建了專用水泥通道和存放池，防止落地造成污染，並聘請專業資質的單位對鑽屑進行無害化處理。

　　不過，一位行業內的匿名人士私下對記者表示，頁岩氣的水力壓裂技術是否會成為地震的隱患應當引起重視。

　　目前在水力壓裂技術起源地美國，關於頁岩氣開採帶來地震的擔憂正漸漸浮出水面。2013年哥倫比亞大學就曾在一份聲明中指出：“隨著曾經被石油填滿的空間再次被廢水填滿，維持流體下降所需的壓力就必須增加。隨著壓力增加，地質學家們所謂的Wilzetta斷層就會發生。”

　　盡管該研究結果目前並沒有在業內獲得共識，但我國對頁岩氣開發與地震間的聯系仍應當抱有足夠的警惕。