650億!涪陵氣田新突破

——探訪我國首個商業(yè)開發(fā)頁巖氣田

涪陵，因榨菜而聞名，卻又不止榨菜。

12年前，中國石化在涪陵焦石壩實現(xiàn)頁巖氣勘探重大突破，拉開了我國頁巖氣商業(yè)開發(fā)的序幕。我國也由此成為北美以外首個實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)開發(fā)的國家。

近日，涪陵氣田累計產(chǎn)量突破650億立方米，潔凈、高效的頁巖氣從幾千米深的頁巖層中被“榨”出，“搭乘”川氣東送管道，進入沿線千家萬戶。

650億立方米是什么概念?按照一個家庭每天消耗0.5立方米的天然氣計算，可滿足約1.3億個家庭使用一年。

從零起步，帶動我國頁巖氣開發(fā)技術(shù)加速駛?cè)肟燔嚨溃⒘觏搸r氣田是如何實現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)，成為頁巖氣開發(fā)“中國樣本”的?近日，記者走進涪陵，尋找答案。

初探，靠自主研發(fā)

盛夏時節(jié)，記者來到重慶市涪陵區(qū)焦石鎮(zhèn)的焦頁1HF井。井站掩映在綠意蔥蘢中，站前立著一塊黑色頁巖，上面刻印著醒目的紅色字體——中國石化涪陵頁巖氣開發(fā)功勛井。現(xiàn)場工作人員說，“功勛”二字意義重大——

2012年11月28日，焦頁1HF井放噴測試獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，實現(xiàn)我國頁巖氣勘探的重大突破。次年，焦頁1HF井投產(chǎn)外銷，正式拉開我國頁巖氣商業(yè)開發(fā)的序幕，并生產(chǎn)至今。

▲“頁巖氣開發(fā)功勛井”碑石

“截至去年底，該井累產(chǎn)超過1.6億立方米，目前仍然保持每天產(chǎn)氣1萬立方米。”焦頁1HF井管理人員告訴記者。

涪陵頁巖氣田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)氣井遠不止焦頁1HF井。截至目前，氣田已累計部署立體開發(fā)調(diào)整井超500口，累計探明儲量近9000億立方米。

“如果把開采常規(guī)天然氣比作在靜脈中采血，那么開發(fā)頁巖氣就如同直接從毛細血管中采血。”中國石化江漢石油工程公司相關(guān)負責人形象比喻。

頁巖氣是一種非常規(guī)天然氣資源，以游離態(tài)或吸附態(tài)賦存于泥頁巖之中，開采時需要將頁巖壓碎，氣體才能通過空隙或裂縫逸出，是業(yè)界公認的世界級難題，其中水平井鉆井和壓裂技術(shù)尤為關(guān)鍵。

美國的“頁巖氣革命”就是一場由水平井鉆井和壓裂技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動的能源產(chǎn)業(yè)變革。

據(jù)中國石化所供資料顯示，我國頁巖氣可采資源量為31.57萬億立方米，高于美國的24萬億立方米，居世界首位。但由于地質(zhì)、技術(shù)到環(huán)保等多方面的挑戰(zhàn)，我國頁巖氣勘探開發(fā)的難度遠高于美國。

“勘探開發(fā)初期，我們可以說是‘四無’——無經(jīng)驗、無技術(shù)、無設(shè)備、無人才，很多員工都是第一次聽說‘頁巖氣’。”涪陵頁巖氣技術(shù)人員回憶道。

犯其至難而圖其至遠——

為解決“缺經(jīng)驗”的難題，曾借鑒北美經(jīng)驗，實施頁巖氣探井百余口，卻均未獲得實質(zhì)性發(fā)現(xiàn)。在此背景下，中國石化創(chuàng)新提出“二元富集理論”，部署實施了焦頁1HF井，通過精確的目標識別和優(yōu)化的鉆井壓裂技術(shù)，成功實現(xiàn)了頁巖氣的商業(yè)開采。

為攻破“無技術(shù)”“無設(shè)備”的關(guān)卡，曾受制于國外設(shè)備只租不賣，不但成本高昂，還要面臨供貨周期長、維保困難等一系列問題。為打破這一局面，中國石化集中資源攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，成功實施國內(nèi)首個“瘦身井”鉆井、頁巖氣井井筒重建重復(fù)壓裂等，促進了頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵裝備和配套工具的國產(chǎn)化。

工作人員給記者算了一筆賬：1立方米進口壓裂液約200余元，國產(chǎn)化后只要20余元;1個進口橋塞約20萬元，國產(chǎn)化后僅2萬元，反過來銷往國外。

“在工具、裝備、材料等各方面實現(xiàn)國產(chǎn)化，我們不但掌握了鉆探的主動權(quán)，開發(fā)成本也得到大幅降低。”中國石化石油工程公司鉆井工程管理部副經(jīng)理任立偉驕傲地說。

進擊，靠立體開發(fā)

與常規(guī)天然氣相比，頁巖氣滲透率低，開采難度大，產(chǎn)量遞減速度快。如何實現(xiàn)頁巖氣長期穩(wěn)產(chǎn)高效開發(fā)，是一個世界級難題。

▲在涪陵頁巖氣田焦頁1HF功勛井平臺拍攝的頁巖標本

2017年，涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊在穩(wěn)產(chǎn)3年后，產(chǎn)量開始下降。

“這是油氣資源最富集的老區(qū)，還有沒有進一步挖潛的空間?”科研人員在開發(fā)新區(qū)的同時，把目光再次投向焦石壩區(qū)塊——

“過去，我們把焦石壩區(qū)塊89米厚的頁巖當作一套氣層來對待，認為對下部氣層進行壓裂改造，就能一次性‘撕’開巖層，把資源全部‘吃’到。”江漢油田涪陵頁巖氣公司技術(shù)中心工程師葛蘭說，隨著深入了解國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)、部署分層開發(fā)評價井后，科研人員改變了原有認識——89米厚的頁巖不同部位應(yīng)力存在差異，以往壓裂沒有改造到的地方仍有剩余資源。

“假設(shè)油氣資源在一棟樓房里，過去只把一樓房間的開采了，但一樓的過道和二樓、三樓還有很多資源尚未開采。”葛蘭形象地比喻道。在新認識指導(dǎo)下，江漢油田把過去開發(fā)“一層樓”，變成立體開發(fā)“三層樓”。

得益于立體開發(fā)模式，截至目前，涪陵氣田焦石壩區(qū)塊整體采收率提高到23.3%，相比2013年開發(fā)初期翻了一番。

除了焦石壩區(qū)塊，白馬等新區(qū)也實現(xiàn)了立體開發(fā)模式初步應(yīng)用。目前，涪陵頁巖氣田已累計部署立體開發(fā)調(diào)整井超500口，日貢獻氣量占氣田總產(chǎn)量的60%以上，焦石壩區(qū)塊儲量動用率達到100%，三層立體開發(fā)區(qū)采收率提高至44.6%。

示范，為穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)

在涪陵區(qū)白濤街道油坊村，有一座涪陵頁巖氣公司的頁巖氣產(chǎn)出水處理站。它是我國首個頁巖氣產(chǎn)出水處理工程，每天能處理頁巖氣開采過程中的產(chǎn)出水2400立方米。為此，配套建有15座收集泵站和50千米長的產(chǎn)出水收集管網(wǎng)。

記者在現(xiàn)場看到，井底積液通過分離過濾，處理為合格的產(chǎn)出水，排入烏江;產(chǎn)出水中的氯化物等物質(zhì)被蒸汽蒸發(fā)，濃縮加工成工業(yè)鹽，作為副產(chǎn)品外銷。

▲由產(chǎn)出水濃縮加工成的工業(yè)鹽被打包好

“四周都是農(nóng)田、魚塘，不能讓一滴未處理過的產(chǎn)出水溢出。”現(xiàn)場工作人員告訴記者，氣田產(chǎn)出水回收利用率可達100%······

▲工作人員展示處理合格的產(chǎn)出水

產(chǎn)量從0到100億立方米，涪陵頁巖氣田用了4年;從100億立方米到650億立方米，用了近6年，這意味著氣田發(fā)展駛?cè)肟燔嚨溃叱隽艘粭l體制先進、技術(shù)自主、裝備國產(chǎn)、環(huán)境友好的特色之路。

創(chuàng)新集成頁巖氣高效開發(fā)六大核心技術(shù)體系，首創(chuàng)我國頁巖氣立體開發(fā)技術(shù)，制定158項頁巖氣勘探開發(fā)標準和規(guī)范，取得200件國家專利授權(quán)······

先行者必然先遭遇挑戰(zhàn)，也正是這些挑戰(zhàn)造就了經(jīng)驗。

今年4月11日，經(jīng)國家能源局批準，由中國石化江漢油田牽頭制定的《頁巖氣開發(fā)調(diào)整方案編制技術(shù)要求》行業(yè)標準已正式實施。

作為我國首個針對頁巖氣立體開發(fā)的行業(yè)標準，主要參考涪陵頁巖氣田立體開發(fā)經(jīng)驗編撰而成，將有效助力我國實現(xiàn)頁巖氣的持續(xù)高效開發(fā)。

面對持續(xù)突破的成績，勘探開發(fā)人員仍然能夠想起——12年前，我國頁巖氣商業(yè)開發(fā)的第一串火苗躥出焦石地面，騰空而起，以一只展翅高飛的“火鳳凰”舞動在巴渝上空，百年榨菜之鄉(xiāng)的“榨”字與頁巖氣相勾連。此后，我國頁巖氣開發(fā)在探索中突圍，在砥礪中奮起，正向著更加廣闊的未來大步流星。