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页岩气开发的中国式路径0-【zixun】

发布时间:2021-10-12 17:44:21 阅读: 来源:玉米脱粒机厂家

页岩气开发的中国式路径

涪陵页岩气的成功,很大程度上得益于对“美式影响”和常规油气勘探开发思路的扬弃。

终于,涪陵页岩气的成功让中石化在天然气领域扬眉吐气。中国石化董事长傅成玉表示,涪陵页岩气田的发现和建设,标志着我国页岩气开发实现重大战略突破。

谈及中石化涪陵页岩气取得重大突破的原因,国土资源部油气战略中心研究员潘继平博士表示:一是国家高度重视页岩气开发,采取了系列政策措施,打造了一个促进页岩气开发的积极政策环境;二是中石化把非常规天然气作为企业发展战略重点,从长远考虑高度重视页岩气勘探开发;三是奋斗在一线的科研人员、工程技术人员为此付出了不懈努力,从勘探到开发探索出了一整套技术和装备。

敏锐出击

“为了打造上游长板,中石化需要在非常规资源开发领域不断寻求突破,实现油气增储上产,因为它没有太多的选择。”潘继平说。

据了解,中石化2008年涉足页岩气。2009年,中国石化油田勘探开发事业部成立非常规勘探处,统一组织实施上游页岩油气勘探,并与埃克森美孚、康菲等国际实力雄厚的公司开展页岩气勘探合作。

中国油企押注页岩气,在很大程度上源于美国页岩气革命的示范效应。公开数据显示,2000年,美国页岩气产量不足美国天然气供应的1%。2009年,因为页岩气的规模化发展,美国以6240亿立方米的天然气产量一举超过俄罗斯,成为全球天然气最大生产国。“页岩气”这个不起眼的天然气家族成员一下子吸引了众人的目光。

与之相反的是,这一年,中国的原油生产出现了28年以来的首次负增长,石油对外依存度冲过50%防线。与此同时,我国在2008年成为天然气净进口国,2009年天然气供应缺口超过40亿立方米。面对不断攀升的天然气对外依存度,中国正在努力寻求突破口。

突破的任务自然落到了三大油企的身上。公开数据表示:2011年,中石油共完成自然气产量755亿立方米,中石化天然气产量170亿立方米。

为了提高天然气产量,中国油企磨刀霍霍向页岩。

2011年8月,就任中石化董事长不久的傅成玉在题为《着力做强做优 打造世界一流》的讲话中明确指出中石化存在上游资源“短板”差距扩大的问题,提出“资源战略”,要求把资源获取放在公司发展的优先位置。年底,中国石化提出,要努力打造上游长板,大力开展五大战役,其中明确表示“大力发展非常规,尤其是重点突破页岩气”。在此之前的4月,他表示:“中国石化页岩气勘探开发要走在中国前列。”

战略上的重视不是凭空一句话。

2012年初,中石化收购美国戴文能源公司5个页岩油气资产权益。对此,厦门大学教授林伯强评价说,中石化的目的是向外拓展资源,长远目标是获得技术,以开发国内更丰富的页岩气资源。除了国外并购学技术外,中国石化在国内基础研究也开展起来。

5年来,中国石化在页岩油气勘探开发和研究方面已投入数十亿元人民币,几乎上游所有企业都参与到这场轰轰烈烈的能源革命中,在山东、河南、湖北、四川、贵州、重庆等地完成了40余口页岩油和页岩气井,取得了良好的勘探和研究成果。

中石化深知页岩气勘探开发的前景。去年,中国石化集团公司董事长傅成玉鼓励基层页岩气勘探工作者时说:“开发常规油气是在餐桌上吃饭,而开发页岩油气是在厨房里吃饭,饭都是厨房端出来的,可想而知页岩气勘探开发的希望有多大。”

跳出常规

“涪陵页岩气实现商业化破局有一个重要原因是,得益于先期的勘探摸索、科研人员的不懈努力、页岩气理论的不断成熟和推广,以及国家对页岩气事业的大力支持。”不具名专家说。

页岩气要商业化,首先得有资源基础。中国石化科研团队将已实现成功开发的北美地区与我国南方地区的页岩气地质条件进行对比研究,将常规油气地质与页岩油气地质进行对比研究,试图找出保存页岩气的“大粮仓”——有利勘探区。

有利区块在哪里?要解答这个问题,在页岩气中刚刚起步的中国石化需要跳出两个窠臼。

第一,需要从页岩气“美式影响”中跳出来。

2009年底,为了更好地发展中国页岩气,中美签署了《中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘录》。舆论认为,这一备忘录的签署把中国页岩气基础研究的迫切性上升到了国家层面。在这一协议的推动下,中国油企科研人员、专家纷纷去美国学习。其中,现任中国工程院院士胡文瑞在自己的博文中就如此总结美国页岩气的成功经验:一是国家政策的大力扶持,比如补贴政策。二是技术突破和规模推广应用,主要有水平井+多段连续压裂改造技术、清水压裂技术等技术。三是依托现有四通八达的天然气管网和城市供气网络,大大减少了页岩气在末端的前期投入,迅速实现了商品市场化。中国展开了向美国学习页岩气的热潮。

中国页岩气研究者很快发现,美国的经验并不完全适用于中国。比如,美国的地质条件与中国大不相同,技术在中国常常水土不服。

第二,需要从常规油气勘探开发的思维中跳出来。

“虽然我们勘探开发那么多年的常规油气以及致密砂岩气,可是页岩气和这些都不一样。因为页岩气存在泥页岩中,施工中很容易垮塌。”勘探南方分公司地质专家夏维书说。

通过学习国外页岩气勘探开发的成功理念和经验,深入研究国内外页岩气井资料,中国石化的地质专家们跳出了以钻探圈闭寻找隐蔽油气藏为主的常规勘探思路,形成了以钻探页岩寻找连续型油气聚集为主的非常规勘探理念。通过开展扎实的野外调查、分析化验以及老井复查工作,开展页岩气测井模型建立及解释、地震资料综合解释、页岩气富集研究,逐渐摸清了泥页岩发育和展布规律。

这一段日子,中国石化勘探南方分公司夏维书记得很清楚:起初,中石化页岩气研究团队只有7~8人,“之前都没有从事过页岩气的地质研究”。为了尽快补充这一领域的知识,中石化请来埃克森美孚的专家讲课,“反反复复地讲地质评价标准、地质形成条件”。

当然,在页岩气理论研究方面,不是中石化一个人在战斗。“国土资源部在2009年正式设立项目开展页岩气前期研究,随后,正式设立了全国页岩气资源潜力评价与有利区优选的专项,开展全国页岩气资源潜力评价,初步优选有利区。近年,国土资源部进一步加强了全国页岩气资源地质调查评价工作,直接促进页岩气商业勘探开发……这些都对包括涪陵页岩气在内的国内页岩气勘探开发突破产生了积极的促进作用。”潘继平说。

借助多方力量,中国石化对页岩气的富集和保存认识逐渐清晰,创新性地提出了“良好的顶底板条件、适中的埋深、远离开启断裂、不整合面和抬升剥蚀区是保存关键,储层高压—超高压是页岩气保存条件好的表征”的新观点,实现了页岩气地质认识的第一次飞跃。

在新思路和新观点的指引下,他们从露头和剖面分析入手,重新精细解释涪陵地区的新老地震资料,发现涪陵东北部的焦石坝区块虽然整体保存条件差,常规油气勘探潜力小,但海相龙马溪组页岩层稳定性好,是保存相对完整的“大棉被”。

2011年底,他们据此完成了第一口海相页岩气参数井焦页1HF井的论证,由此打开了海相页岩气勘探新领域。

2012年底,焦页1HF井试获高产海相页岩气,取得了商业页岩气战略性突破。中国石化开始研究海相页岩气高产富集规律,为页岩气勘探发展提供理论支撑。

“从认识到实践是第一次飞跃,再从实践到认识是第二次飞跃。南方海相页岩气勘探第一次飞跃的重大成果是焦页1HF井页岩气勘探的战略性突破。第二次飞跃的目标更加明确,就是要在认真研究总结焦石坝海相页岩气勘探开发资料和成果的基础上,形成海相页岩气高产富集理论。”中国石化官方媒体这样表示。

自主技术

技术突破与成本控制,一直是页岩气发展最掣肘的因素。

“你们在页岩气工程技术上的系列突破,使得中国石化勘探发现的页岩气储量得以经济有效开发,中国石化大规模开发成为可能,在页岩气勘探开发上走在中国企业前面成为可能。”这是中国石化董事长傅成玉在中国石化石油工程技术研究院的一份材料上做出的批示。

水平井、分段压裂是页岩气开发中最关键的技术,之前中石化在这两个方面都有一定基础。“不过,一直都是在砂岩中,从来没有对泥页岩进行过水平井压裂。”勘探南方分公司地质专家夏维书说,“泥页岩易膨胀、易垮塌,而且碎屑颗粒少,压裂后的缝隙很容易闭合,就很容易导致气出不来。”夏维书解释说,“所以这对我们的技术提出了很高的要求。”

中原石油工程公司70117队平台经理马永生坦言,焦页1井的成功得益于公司具有的页岩气井从钻前、钻井、完井、储层改造等各个工艺流程的集成配套技术。经过连续几年科技攻关和集成配套,中原石油工程公司形成了一整套页岩气钻完井配套技术,在深水平井井眼轨迹控制、井壁稳定和超深水平井高温测量技术上具备独特的技术优势。

在页岩气开采中,还有一项技术很关键,即桥塞射孔联作技术工艺,当时主要被国际大公司垄断。在丁页2HF井中,原本由一家国外知名工程服务公司承担桥塞射孔联作施工,但随着易开采油气储量的逐渐下降,油气勘探转向高温、高压等复杂地层,酸化、压裂施工难度越来越大,这家外国公司中途放弃。紧迫关头,中石化石油工程公司接受了这项挑战。

“说实话,心里没有底。”负责此次施工的技术专家赵开良回忆,“但大伙儿心里明白,没有退路了,只有靠自己挑战极限。”他们针对该井超深、超高压、超高温的特点和仪器串进入防喷器难、工具串下井难、泵送施工难、桥塞坐封难等6个施工难点,对射孔仪器串、7英寸套管桥塞、井口防喷装置等进行了技术革新。

2013年12月9日,在贵州省习水县寨坝镇,丁页2HF井12段压裂完美收官。中石化石油工程公司的专家们应用革新后的泵送桥塞—射孔联作施工技术,顺利完成该井射孔9层31米的施工任务。这是我国首次采用电缆射孔泵送桥塞分段压裂联作工艺,独立完成的大型页岩气分段压裂施工。

另外,中石化对于钻井液也做出了自主研发。由于页岩层地质结构特殊,在进行水平段钻井时如果采用传统的水基钻井液,岩层容易塌陷,必须改用油基钻井液。

“2012年某外国公司卖给我们的油基钻井液一立方米要20000多元,现在我们自主研发的油基钻井液一立方米只要9000多元。”中石化中原石油工程公司的钻井专家李忠寿做了一番比较。

中石化表示,在页岩气开发中,公司形成了以测井综合解释和地震综合解释为主的勘探评价技术;形成了页岩气开发关键技术,包括水平井优快钻井技术、长水平井段压裂试气工程工艺技术等,并实行以“井工厂”钻井和交叉压裂的高速高效施工模式。目前,试验井最大水平段长2100米、最多压裂段数26段。

“记得2011年刚开始打页岩气水平井时,好多钻井技术掌握不了,被外国公司卡着脖子要钱,老外要多少就给多少。”回忆起2011年钻探中国石化第一口页岩气水平井时的情形,中石化江汉石油工程公司钻井专家王伟依然印象深刻。

经过近三年的攻关,中石化石油工程公司初步形成了适用于焦石坝地区页岩气开采的自有钻井技术体系,基本满足了安全、快速的钻井工程需求。

页岩气工程系列技术上的突破,为降低页岩气勘探开发成本做出了积极贡献。其中,油基钻井液体系、弹塑性水泥浆体系和高效滑溜水体系,替代了外国同类产品,降低成本30%以上;多级滑套压裂等工具价格为国外同类产品的70%。

技术的突破是一方面,一线技术人员的敬业也让这里的快速突破成为可能。

2013年10月底,焦页4HF井、焦页12-4HF井等4口井连续进行测井施工。由于另一名现场验收人员去外部井施工,感冒发烧到39℃的江汉石油工程公司员工熊瑛毅然接下了这4口井的测井资料验收任务。测井资料验收是个细致活,复杂的曲线稍有看错,就会造成严重的资料质量事故。高烧加上高血压,强烈的晕眩感,让看图验收变得极为艰难。熊瑛愣是坚持了7 天,最终优质完成了4口井的资料验收工作。

在涪陵页岩气勘探开发过程中,熊瑛这样的基层一线员工还有很多。正是因为有了他们,中国石化的页岩气勘探开发才能以前所未有的速度和力度向前推进。 (中国石油石化杂志第17期)

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