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涪陵气 壮山河——解码中国页岩气开发样本

   2021-10-20 610
核心提示:长江奔流2000多公里后,在山城遇见碧绿色的支流乌江。两江交汇处,滨江之城涪陵以榨菜闻名,更重要的是,这里是中国页岩气商业化开发

长江奔流2000多公里后,在山城遇见碧绿色的支流乌江。两江交汇处,滨江之城涪陵以榨菜闻名,更重要的是,这里是中国页岩气商业化开发的发端,川气东送主气源地之一。

10月8日,中国石化江汉油田涪陵页岩气田传出消息——投产以来累计产量达到400亿立方米,刷新我国大型页岩气田累产纪录。

400亿立方米是什么概念?从民生看,可供100万户家庭用222年;从行业看,相当于2020年中国天然气产量的1/5。更加深层的意义是,这意味着起步较晚的中国页岩气开发蹄疾步稳,逐渐成为国家能源安全的一个重要支撑。

我国页岩气开发如何从零起步,加速驶入快车道?记者带着问题走进涪陵,以国内首个实现商业化开发、累计产量最高的页岩气田为样本,从中寻找答案。

入地,一点也不比上天简单

——在地下三四千米、上亿年前的石头里找气,听起来就像大海捞针,为了保障国家能源安全,这根“针”非捞不可

涪陵页岩气田的起点是2012年11月28日,焦页1HF井试获高产工业气流。这是中国第一口实现商业化开发的页岩气井。

10月7日,记者驱车来到这里,井站掩映在浓浓绿荫中,站前立着一块硕大黑色页岩,上面的红色字体十分醒目——中国石化涪陵页岩气开发功勋井。现场工作人员说,“功勋”二字分量极重。

在长达上亿年时间的作用下,地层页岩中不断生成富含甲烷的天然气,留藏在纳米级页岩缝隙里的被定义为非常规天然气,称为页岩气。我国页岩气藏与美国不同,美国的资源属于浅层页岩气藏,地质构造简单、易于开发,相比之下,我国地质条件复杂得多,富含有机质的页岩大多分布在年代更老的地层中,页岩气聚集规律复杂,开采难度大。在地下三四千米、上亿年前的石头里找气,听起来就像大海捞针。然而,这根“针”非捞不可。

21世纪初,页岩气革命推动美国从能源进口国转变为出口国,一举改变世界能源和政治格局。中国具有“富煤、贫油、少气”的资源特点,长期是油气进口大国,2020年原油、天然气对外依存度分别攀升到73%和43%。页岩气能不能成为中国能源重要支撑点,甚至转折点?

在中国能源大棋盘上,页岩气一子在2011年底落下。经国务院批准,页岩气成为中国第172个矿种,国家鼓励各类企业参与勘探开发,“尽快实现中国页岩气规模开发,缓解油气资源短缺”。页岩气开发成为中国天然气开发史上战略性上产工程,中国石化、中国石油等央企积极承担起为国找气的责任,可是从2006年到2011年,各路大军钻井100多口,没有发现一个具备商业开采价值的页岩气井。

中国石化先后在安徽、四川打了多口空井,勘探开发人员心情焦灼、压力巨大,但又不舍得放弃。时任中国石化勘探南方分公司总经理的郭旭升非常着急,反复查验老井资料、勘查野外,推断在先前勘探过的地点再继续往下打几十米可能找到页岩气。

这个想法虽然有理论和技术支撑,但依然显得十分大胆。“打了这么多空井,就让我再打一口吧!”2011年6月,郭旭升到集团公司总部汇报工作,将一张张图纸摊满了地面。郭旭升的急迫恳切,与集团公司党组鲜明坚决的态度其实是相同的——中国是缺气的国家,不找页岩气不行。专家团队闭门反复讨论研究,认为这次成功的几率很大。

事实上,正是在中国石化勘探团队判断的位置,涌动着中国页岩气商业化开发的第一股春潮。2012年2月14日,焦页1HF井正式开钻,11月28日放喷,地下气龙燃起的火焰高达20多米,现场沸腾了。“终于成功了。”当时有人躲到树后面,悄悄抹眼泪,“这实在太难了。”该井试获20.3万立方米高产工业气流,拉开了中国页岩气商业化开发的序幕。

8年多后,当我们再次回到原点,认真审视中国页岩气的起步,从哪里出发、为什么出发愈发清晰。无论是勘探还是开发布局,涪陵页岩气田从一开始就与北美不同,始终立足于保障国家能源安全,这也是它为什么能够实现快速发展的精神内核。

中国页岩气开发自此进入急流勇进的阶段。

进击,在白纸上画出最美的图画

——全集团合力攻关,树起我国页岩气自主开发路上的3块里程碑:打成井、压好井和重要装备工具国产化

2012年12月,涪陵页岩气田的开发任务,被交给总部在距涪陵700公里外的江汉油田。

江汉油田的队伍非常独特,20世纪60年代12万人聚集江汉平原,用3年建起油田,此后数年间“四海为家”,支援全国石油工业建设,是一支有着厚重会战文化的队伍。交给江汉油田开发,很重要的原因是希望他们以会战的精神在我国空白的页岩气开发领域打胜仗。

这绝对是一场硬仗。页岩气开采,通常要先垂直钻到几千米的地下,再向水平方向钻数百米、数千米,像是打出“L”形,再以水力压开岩层,让页岩气有释放通道,从而实现开采。简单来说,分为钻井、压裂两大部分。

从20世纪70年代开始,美国花了30多年时间才突破页岩气开发技术,尤其是长水平段钻井和分段压裂两项关键技术,大幅降低了开采成本,迎来页岩气革命。而中国从20世纪90年代开始寻找页岩气,对页岩气的研究偏重勘探领域,相关装备、工具和技术研发大多是空白。

“有页岩气,但能不能商业化、高效开发,当时是未知数,外部的质疑声很大。我们心里没底,但很清楚,保障国家天然气供应这件事再难也得干。”江汉油田涪陵页岩气公司党委书记刘尧文说。

尽管交给江汉油田,但实际上是集中了中国石化全集团的力量。勘探分公司、石油勘探开发研究院、石化机械公司等深度介入,合力树起了我国页岩气自主开发路上的3块里程碑:打成井、压好井和重要装备工具国产化。

——“水平段要准且长,能够更多地找到‘甜点’,还得低成本。”联合攻关、精细控制,实施“井工厂”模式进行流水线、批发式打井,实现“贪食蛇游戏”,在地底下钻,指哪儿打哪儿,不仅创下3000米长水平井纪录,而且打井成本降低50%。

——“如果不压裂,气井产量基本为零,压裂后可以达到二三十万立方米,天壤之别。”联手挑战世界性难题,压裂技术一代代跃升:第二代技术应用后,气井测试平均产量提高三成;第三代技术应用后,单井压裂成本下降30%。

——自主研发网电钻机、全电压裂机组、连续油管作业车等装备工具,一步步打破国外技术垄断,关键设备全部实现国产化。1立方米进口压裂液约200余元,国产化后只要20余元;1个进口桥塞约20万元,国产化后仅2万元,反过来销往国外。

一块块拼图拼出中国页岩气勘探开发装备一体化解决方案,使我国成为少数几个掌握页岩气开发核心技术的国家。这让江汉油田涪陵页岩气公司总工程师李远照很骄傲:“当年是一点点在空白中摸索,现在我们已经很清楚发展方向与重点是什么,中国的技术和美国已经没有代际差距。”

示范,助推四川盆地成为中国页岩气增储上产主阵地

——3项创新成果达国际领先水平,总结提炼国内页岩气勘探开发多个制度标准,为行业发展提供可复制推广的经验

产量从0到100亿立方米,涪陵页岩气田用了4年;从100亿立方米到400亿立方米,同样是4年,这意味着气田驶入发展快车道,成为推动中国页岩气开发实现跨越式发展的重要力量。

2015年底,涪陵页岩气田建成50亿立方米年产能,页岩气进入川气东送管道;同年,我国页岩气产量为45亿立方米。2020年,我国页岩气产量超200亿立方米,是2015年的4倍多,比2019年增长32.6%,其中涪陵页岩气田的产量为67亿立方米,约占三成。

作为页岩气重要气源地,涪陵页岩气田在我国页岩气开发版图上的重要性毋庸置疑。如果再深究一层,身为页岩气商业化开发的先驱者,涪陵页岩气田理应发挥倍数级作用。在中国页岩气艰难开拓的征程上,涪陵应当不止是涪陵。

“涪陵页岩气田对我国页岩气大规模开发具有示范引领意义。它的成功开发,包括钻采技术突破,增强了国内各方和相关企业的信心,助力四川盆地很快成为我国页岩气增储上产的主阵地,对我国页岩气发展产生了关键的推动作用。”油气工程专家、中国科学院院士高德利说。

先出发,意味着先遇到险阻,也先积累经验。2015年,涪陵页岩气田顺利通过国家级页岩气示范区验收。验收专家组认为,涪陵页岩气田是我国页岩气勘探开发理论创新、技术创新、管理创新的典范。

在水平段钻探中如何定位含量最丰富的储层?涪陵页岩气公司强化地质工程一体化,突破式地放弃了“打中间层”这一主流,而是选择在页岩层的下部先进行水平钻探。“靶床找得准不准,可采储量能相差一倍。结果很好,气井产量高且稳定,很快就实现了商业化目标。”刘尧文说。

在老井产量衰减时如何稳产保供?涪陵页岩气公司深入开展页岩气储量动用状况评价,决定探索上中下三层精细立体开发,即将存储在“地下楼房”里的页岩气每一层都采出来。调整后的老区整体采收率翻了一番,最高达到39.2%,达到国际先进水平。

在不断遇到问题、解决问题过程中,中国石化形成页岩气立体开发模式、开发调整井“大丛式井组”优快钻井技术等4项创新成果,其中3项达国际领先水平,对国内中低品位页岩气藏效益开发、复杂区页岩气藏开发调整具有重要指导作用;总结提炼国内首个页岩气勘探开发井控实施细则等多个制度标准,为行业发展提供可复制推广的经验。

“页岩气勘探开发是一个资金、技术密集的新生领域,因此各企业间的交流学习一直非常多。我们始终保持一种开放合作的态度,与兄弟企业一起探索、共同进步。大家的目标是一致的,就是保障国家能源安全。”刘尧文说。

“十三五”期间,我国页岩气新增探明地质储量1.46万亿立方米,其中2020年新增探明地质储量1918亿立方米。页岩油气勘探实现多点开花,四川盆地深层页岩气勘探开发取得新突破,其中中国石化涪陵、中国石油威远等页岩气田成绩亮眼,进一步夯实页岩气增储上产的资源基础。

“现在日产约2000万立方米,可以服务于4000万家庭。预计2021年,我们年产量可以达到71亿立方米。”刘尧文说。不只是身为主要负责人的刘尧文,记者在涪陵页岩气公司遇到的许多员工都牢牢记得这几个数字,充满自豪。

10月8日11时29分,涪陵页岩气公司中控室内,值班员工认真关注生产动态,数据显示——投产井数628口,累产400.029亿立方米。这条消息见诸人民日报、新华社、光明日报等国内各大报端,被来自美国、加拿大、英国等地区和国家的超过460家媒体报道,包括华尔街日报、美联社、CNN、彭博社等国际知名媒体。

面对今日成绩,勘探开发人员仍然能够想起,在8年多前的深山中,地底喷出的页岩气燃起形似“火凤凰”的火焰,使中国西南一隅的小城被世界所知。自那天开始,中国页岩气开发从艰难中奋起,在砥砺中奋进,稳步迈向更加广阔的未来。

来源: 中国石化报 2021年10月19日  作者: 符 慧 宋铁毅 雷 丽 戴 莹 

 
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