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抽出“棉被”里的新能源

重庆涪陵页岩气田勘探开发纪实

王建新 冉永平 李 坚

2014年05月18日08:04    来源:人民网-人民日报    手机看新闻
原标题:抽出“棉被”里的新能源

  焦石坝,重庆涪陵区一个山区小镇。在这里,我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生,被命名为“页岩气开发功勋井”。今年3月24日,中国石化正式宣布,计划在2017年把涪陵页岩气田建成国内首个年产能100亿立方米的页岩气田,相当于一个1000万吨级大型油田。

  重大突破

  页岩气田进入商业开发

  在中国石化勘探南方分公司岩芯库,保存着一筒采自焦页1HF井3000多米深处的深灰色页岩。“在焦石坝地底下,这些页岩就像一床大棉被,包裹着丰厚的页岩气。”分公司地质专家夏维书说。

  撕开这床大棉被的“第一钻”在2012年2月14日晚8时开钻。11月28日,一个振奋人心的消息从焦石坝传来:焦页1HF井当天钻获20.3万方高产页岩气,这标志着我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生了。

  页岩气是一种重要的非常规天然气,被认为是继常规天然气之后,又一种可以大规模开发的优质清洁能源。近年来,全球特别是北美地区,页岩气开发步伐明显加快。美国由于页岩气的大规模开采,甚至可能从油气输入国变为油气输出国。

  在我国,常规天然气储量有限,而页岩气储量相对丰富。页岩气如果能得以大规模开发,对缓解我国天然气紧张局面、降低天然气对外依存度意义重大。

  2011年,我国将页岩气列为独立矿种;2012年,出台《页岩气发展规划(2011—2015年)》;2013年,国家能源局正式批准涪陵页岩气田为国家级页岩气产能建设示范区。

  继焦页1HF井后,环绕其周边数公里区域内,几口评价井也相继部署开采。2013年7月2日,焦页1—3HF井投产,测试产量20多万方/日;9月29日,焦页6—2HF井投产,测试产量达35万方/日;10月9日,焦页8—2HF井投产,测试产量再创新高,达55万方/日。

  “到这时,我们已吃上了定心丸:焦石坝区块页岩气藏不是一点,而是一片;这里不仅有页岩气,而且是高产气藏。”江汉油田涪陵工区项目部经理习传学说。

  截至今年5月17日,在涪陵页岩气田280平方公里一期产建区,已开钻页岩气井82口,完钻47口,投产27口,平均单井日产气11万方以上。今年内,该区域将规划投产100口井左右。

  “涪陵页岩气田进入商业开发,是我国页岩气开发的重大突破。”业内专家指出,我国页岩气资源潜力大、分布面积广、发育层系多,一旦形成产能,将对满足我国不断增长的能源需求、促进节能减排、优化能源结构、保障能源安全和促进经济社会发展具有重大战略意义。

  技术创新

  让页岩气挣脱束缚

  科学界有句话叫“上天容易入地难”。油气开发,离不开先进理论、技术和设备的支撑。页岩致密度高、孔隙小、渗透率低,一般页岩气散失比常规油气难得多。这是否意味着找到优质页岩,就一定富集页岩气?

  南方分公司勘探团队通过无数次试验和实践发现,与北美相比,我国南方地区页岩气形成、富集、保存有一定差异性。分公司总经理郭旭升形象地说,北美地质条件稳定,地表平整,就如一个光滑大盘子;而我国南方地质条件复杂,则如这个盘子摔碎在地上,还被踹一脚,碎片更凌乱。在这种地质条件下,即使存在优质页岩,如果保存条件不好,页岩气也会慢慢流失。

  保存条件如何判定?他们提出:良好的地质储藏条件、适中的埋深、远离开启断裂等是保存关键。

  近年来,南方分公司又摸索出一整套“甜点”预测技术,建立了一系列核心参数判别标准,可准确识别页岩层分布、厚度、埋深、含气性等特性。“利用这套技术,已成功捕捉到焦石坝区块89米厚页岩体,并确定了其中38米厚优质页岩层位置。”

  找气难,开采也难。“常规油气储存在砂岩或灰岩中,孔隙大,渗透率高,一口井打下去,油气就往外冒。页岩气隐藏于致密的页岩层,孔隙微细到以纳米计量。”江汉涪陵页岩气分公司副经理刘尧文感慨,“如果将常规油气开采比作静脉采血,那页岩气开采就是毛细血管采血,一个字,难!”

  页岩革命出现,得益于两项关键技术,一是水平钻井,二是分段压裂。记者在焦石坝现场了解到,钻头先从地表垂直向下钻,找到页岩层后,折个弯,再沿页岩层水平穿行,可长达一两千米,大大扩展采气面。

  更关键的技术是分段压裂。在几乎“密不透风”的页岩中,页岩气极难流通,必须通过外力将大体量压裂液压注进钻井,挤压井壁四周岩体使其碎裂,夹带在压裂液中的细砂进入裂缝,支撑起一条条四通八达的通道,让油气释出。

  为实现最佳压裂,一方面需加大外力强度,我国自主研发的3000型压裂已在焦石坝正式投用,每分钟能将14方左右压裂液注入钻井,达到了世界压裂装备领先水准。另一方面则是缩小每一次的压裂面,需将数千米长的水平井分段隔离进行压裂。“我们已完全掌握最核心的长水平井分段压裂技术,可以建成畅通的气流‘高速路’。”刘尧文说,焦页12—4HF井成功完成了长2130米水平井、26段超大型压裂,创造了国内井段最长、分段数最多、单井液量最大等新施工纪录。

  时代精神

  激发巨大能量

  自进入井场以来,江汉钻井一公司西南分公司70765JH钻井队队长瞿强梁就没睡过一个安稳觉。“今年过年没空回家,老婆就带着孩子来井队陪我,可那一段我整天呆在井场,根本顾不上他们,走的时候也没送。去年老婆动手术,我也没能陪在她身边。”说话间,这位石油汉子揉了揉眼睛。

  奋斗、忘我、奉献、拼搏……这些代代传承的崇高品质和精神风貌,依然闪耀在地质和石油工作者群体中。新的时代,又为这些宝贵精神注入新的内涵。

  比如科学精神。我国页岩气开发在2010年前后形成第一个热潮,但实际效果并不理想,2012年开始进入低谷,一度出现不少怀疑和悲观的论调。

  勘探南方分公司页岩气项目部主任魏志红说,早在上世纪70年代,这里就曾开展过天然气勘查,2000年又进行过二维地震勘测,2006年开展了构造评价研究。“对所有这些,包括挫折与失败,我们都一遍遍拿来咬烂嚼碎,消化吸收。”为彻底摸清家底,专家和技术人员在野外和井场一呆就几个月,开展实时跟踪研究,终于找到了南方地区页岩气形成的条件和分布规律。

  再比如生态理念。焦石坝区块属喀斯特地貌,地下多溶洞暗河。为最大限度降低污染,勘探开采队伍对近地表暗河、溶洞分布情况进行精确勘测,按照既满足地质条件又避开暗河溶洞要求确定井位;钻进过程中,中浅层钻井采用清水钻进;钻过地下水层后,用套管将水层严密封固……“与空气钻、泡沫钻相比,清水钻要慢一点。但宁可慢一点、稳一点,也不能污染环境。”江汉钻井公司西南分公司副经理熊礼方说。

  展望未来

  5—10年形成价值4000亿元的产业链

  焦石坝的突破如何变成中国页岩气开发的突破?明确资源量并向储量转化,以及核心技术自主化,是决定因素。

  郭旭升告诉记者,下一步他们将按照三个层次继续扩大页岩气储量规模:“战略展开”焦石坝所在的川东南,持续落实有利含气面积;“战略突破”川东北和川西南,开辟新阵地;“战略准备”外围区域,优选有利勘探区。

  焦石坝实战,也推动我国页岩气资源评价、工艺技术体系实现突破,并在装备研发制造特别是国产化上取得重大进展。以此为基础,探索和建立一套适合我国页岩气开发的自主核心技术,将有力支撑和加快推动我国页岩气战略实施。

  记者在焦石坝看到,世界最前沿的“井工厂”技术模式已投入运用,工作人员正有条不紊实施“同平台交叉压裂”作业,以往都是单口井一段一段实施压裂,现在两口井同时交叉作业,不仅时间节约一半,还可使裂缝网络生成更复杂,效果更好。

  3月1日,中国石化与重庆市签署《关于涪陵页岩气开发利用战略合作协议》,双方建立合作协调工作机制,共同努力将重庆开辟成全国页岩气主战场。

  距焦石镇20公里的重庆建峰工业集团最早尝到甜头。2013年9月,页岩气通到建峰,两个月后,建峰第二套装置全部用上页岩气,每天使用量达150万方。“现在供气充足,生产线可满负荷运转,每吨产品成本降低约10%。”集团副总经理周召贵说。

  依托页岩气开发,重庆已出台页岩气装备制造相关政策,全力引进压裂、钻采、水处理及用气设备研发制造龙头企业,带动关键部件本地化生产配套,打造页岩气装备产业集群。重庆规划用5—10年时间,形成价值4000亿元的页岩气开采、利用和化工产业链。

  焦页1HF井,页岩气汩汩往外冒出,至今已稳产超过500天。这股来自地底数千米的绿色之气,汇聚成一股新能量,带给中国能源建设和经济社会可持续发展长远的动力与活力。

(责编:杨虞波罗、吴佶)


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