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“涪气”,页岩气开发的中国样本
2021年11月01日 16:22 来源于 中国石油石化    作者:本刊记者 王海坤/王 彦        打印字号
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  10月8日,中国石化江汉油田涪陵页岩气田累计生产页岩气400亿立方米,“涪气”变成了中国的福气。

 

  一代人有一代人的使命,一代人有一代人的担当与作为。

  “我们涪陵页岩气人是不讲条件、不计名利、不畏艰辛、不辱使命的。可以说,这‘四不’就是锻造我们这群人的精神炭火。”

  “开发新能源,必须要有新思路、新手段、新气象。我们要坚定信念,做国内页岩气开发行业的领跑者。”

  “新能源,贵在‘新’。只有创造,才能改变世界。”

  ……

  中国石化江汉油田首席专家、涪陵页岩气公司党委书记刘尧文如是说。

  青山绿水 洁净生活

  重庆城区东行百余公里,便进入了涪陵区。在这里,武陵山脉从东蜿蜒北去,尾翼而西,托出一脉青山。焦石镇便坐落在这青山峰回捧出的一片开阔坝子上。

  小镇四周随处可见乌黑如炭的石头,仿若烧焦状,焦石镇因此得名。小镇中心地势较为平缓,村民们也常把这里喊为“焦石坝”。

  “埋藏在焦石坝这个区块的页岩地质储层得天独厚,天然具有一些细小的裂缝。所以,成为页岩气开采的优选之地。”中国石化江汉油田涪陵页岩气公司总工程师李远照说。涪陵页岩气田开发的“功勋井”——焦页1HF井就坐落在这里。八年前,这口井放喷测试伊始就获得了20.3万立方米/天的高产工业气流,也由此拉开了国内首个大型页岩气田——涪陵页岩气田商业开发的序幕。

  10月的艳阳天里,本刊记者随中国石化江汉油田涪陵页岩气公司的同志驱车来到了这里。目之所及尽是武陵山青翠欲滴的林木,耳闻淙淙溪水之音,仿若世外之地。涪陵页岩气田的几百口气井就点缀在这山间,从地下几千米涌出的页岩气,在蜿蜒的输气管道中静静流淌。

  据介绍,焦石镇产出的页岩气甲烷含量超过98%,不含硫化氢和二氧化碳等有毒气体,热值高,是当之无愧的清洁能源。

  车近焦石镇,空气格外清新,一处处村落恬静而清爽……终于,车停在了一个叫楠木的美丽村落。这便是涪陵页岩气田的“功勋井”——焦页1HF井的所在地。四周静谧非常,偶有山风轻拂,便会有细细的风拂树梢之音传来。

  同样位于该村附近的焦石1#扩压裂平台,也是安静非常,时有小鸟停留。

  “目前,我们气田已经实现了网电钻机全覆盖,电驱压裂设备也在不断推广,相比于传统柴驱设备,电驱设备不但能源消耗平均降低33.2%,噪声也大幅下降。”涪陵页岩气公司试气工程项目主管吴魏说,还能“人停机不停”,24小时施工,创造出单平台日压裂9段的施工纪录,达到北美先进水平。

  水是大山的血脉,树是大山的灵魂。

  焦石坝有着特殊的喀斯特地貌,当地群众世代饮水大都来自溶洞。为此,涪陵页岩气公司铺设集气管线绕开溶洞及溶洞水系几乎成了铁则;而为了保护山中古树,他们甚至常常重新规划进场道路,以避开古树……

  “可以说,这样的理念早已刻在了涪陵页岩气人的骨血里。”中国石化江汉油田涪陵页岩气公司副总经理兼安全环保总监江建飞说。

  在涪陵区白涛街道油坊村,有一座涪陵页岩气公司的页岩气产出水处理站。它是中国首个页岩气产出水处理工程的核心工程,每天能处理来自周边页岩气开采过程中的产出水1600立方米。为此,配套建有15座收集泵站和50公里长的产出水收集管网。

  “为了青山绿水,我们采取超前思维,使用最严格的水处理标准,绝不让一滴未经严格处理的气田产出水落入乌江。”江建飞说。

  武陵山下便是浩浩汤汤的乌江,江水青碧诱人。这座页岩气产出水处理站就距乌江不远。与当地其他企业污水处理标准不同,该站采用了“预处理+双膜减量化+蒸发结晶”工艺流程,产出水中的氯化物等物质被蒸汽蒸发,浓缩成工业盐,甚至可作为副产品外售。在水处理站现场,记者看到了大袋大袋雪白的工业盐,与周围林木苍翠的山相映,有一种奇异的洁净与美好。

  当该站处理过的水倒入干净的量杯中,也让记者吃了一惊:那水没有任何杂质,干净透明到堪比饮用水……

  “我们气田的废水回用率已经达到了100%。为了增加水资源的重复利用,经这座站处理合格的水很大一部分又用来配置新的压裂液重复利用。”江建飞说。

  不仅如此,因页岩气的开发利用,当地居民于数年前就过上了洁净的生活。

  “太安逸了!”提起页岩气,当地的刘世国老汉乐得眼睛眯成一条缝。

  没有用上页岩气时,刘老汉每天天不亮就要起床点煤炉,煤炉的黑烟熏得他一阵阵咳嗽。现在,轻轻一摁炉灶,火苗“呯”地一下蹿得老高,没有了黑烟,人也清爽舒服了。

  本着“就地利用 ,造福于民”的原则,中国石化与重庆市政府很早就签订了《关于涪陵页岩气开发利用战略合作协议》,涪陵页岩气优先供应重庆地区工业和民用气市场。如今,涪陵页岩气不仅规模化用于当地的化工生产,而且特别着重用于当地的化肥生产,以保年年春耕需求。

  而当地的村镇居民生活,也因滚滚而来的“涪气”,为之大变。

  解决世界级难题

  如今的焦石坝,是江汉油田涪陵页岩气公司的一块宝地!除了焦石坝,该公司又向周围拓展出2个产建区、4个评价区。但当初这里页岩气开发却是个世界级难题。

  “页岩气实际上是成藏还未发育成熟的一种天然气,极其难以开采。”吴魏告诉记者。

  世界上对页岩气的勘探开发始于美国。经过几十年探索,美国“页岩气革命”取得了巨大的成功。相比美国页岩气大多位于平原地带、埋藏深度小于2000米、气藏构造简单等有利开采条件,中国的页岩气虽然可采储量为世界第一,但开采难度非常大。因为,页岩气层深度大多在2000米到4000米左右,甚至更深。

  而且,中国页岩气藏犹如被摔碎了深埋在大山中的“瓷盘”,埋藏深,构造复杂,优质页岩储层厚度小,与美国不可同日而语。

  就拿焦石坝地区来说,这里地质条件极为复杂,断裂发育、地层破碎、目的层埋深,地下暗河、溶洞到处都是,生态环境十分敏感,而且不少区域富含浅层气。浅层气中含有硫化氢等有毒气体,开采页岩气必须将浅层气的各种安全隐患一一规避……这些都是世界级地质、气藏开发难题!伴随着页岩气开发,还存在着井塌、井漏、井喷等一系列风险。任何微小的失误都可能导致严重事故的发生。

  “2012年,我们在页岩气开发上可以说是无经验、无技术、无设备、无人才,很多员工都是第一次听说‘页岩气’。”李远照说。

  不得已,页岩气勘探开发初始只能“跨国联姻”。由于国内外地质特征和开发环境的差距,国外技术在国内“水土不服”。“跨国联姻”还面临高昂的成本——关键装备只租不卖,就连每次设备售后维护都要付出昂贵的服务费。

  “当时,一个可钻式桥塞要20万元人民币,就这么贵我们也得买。”李远照说。

  然而,就在2012年底,涪陵页岩气田的“功勋井”——焦页1HF井横空出世,获得了20.3万立方米/天的高产工业气流,成为当时北美以外世界首个页岩气重大商业发现。

  涪陵页岩气田仅五年时间就建成了100亿立方米页岩气年产能,成为我国首个百亿立方米的大型页岩气田,创造了令世界惊叹的“中国速度”!中国成为美国、加拿大之后世界上第三个实现页岩气商业开发的国家。

  8年时间,中国石化江汉油田涪陵页岩气公司从零起步,创新集成了五大具有涪陵页岩气开发特色的技术体系,实现3500米以浅超压页岩气藏高效开发、3500至4000米气藏有效开发,打造了页岩气开发的“中国样本”,并得到了国际社会的积极评价。也因此,“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目获国家科技进步一等奖。

  这期间,立足自主研发,瞄准国内首创,涪陵页岩气田自主研发关键装备全部实现国产化,打破国外技术垄断;首创中国页岩气立体开发调整技术体系,达国际先进水平。

  最最重要的是,涪陵页岩气田连续8年无井喷失控事故、无工业火灾事故、无环境污染事故、无上报安全环保责任事故,被自然资源部评价为页岩气开发的“绿色典范”。

  自此,涪陵页岩气田的成功开发成为了我国能源开发史上的一块新里程碑,开启了我国能源革命的新征程。

  回望来路,涪陵页岩气人是怎样攀上中国页岩气“珠峰”的呢?

  攀上中国页岩气“珠峰”

  能源,一国之命脉。

  “在中国能源革命的新征程中,我们必须向纵深挺进。”刘尧文说。

  谈起涪陵页岩气人是怎样攀上中国页岩气“珠峰”的,刘尧文说,涪陵页岩气田走出了一条“引进、吸收、消化、再创新”的路子。

  有一个关键的突破点是在2012年底,即涪陵页岩气田的首口“功勋井”的突破。此前对于页岩气的开发中国石化已经有过一段时间,效果一直不理想。“涪陵页岩气开发的突破,是基于我们进行‘再创新’的结果。”刘尧文说。2012年以前,刘尧文一直在地质研究院工作,长期从事常规油气开发,对陆相页岩气曾经做过几年基础评价、地质研究以及地质勘探工作,也打过陆相页岩气的评价井,但真正接触海相页岩气也是在2012年。

  “持续坚持技术创新,最为关键。”刘尧文说。2012年,“功勋井”的突破就是持续技术创新的结果,走出了一条完全不同以往的开发路径。当时,不少兄弟单位因为工程开发的因素,基本都选择在该区域页岩层的中部打水平井。因为,储层中部是最好开发的层段,结果却导致产气量不稳且偏低。如今已是涪陵页岩气田领军人物的刘尧文,当时正是2012年“功勋井”获得突破前的项目主要负责人。他依据自身的地质认识和经验,果断选择了该区域89米厚的页岩层中地质发育较好的下部储层,然后全力去克服工程开发的技术难题,不仅“功勋井”获得了突破,而且接二连三一批高产井随之出现,涪陵页岩气田由此也成为当时北美以外世界首个页岩气重大商业发现。

  “所以,前期地质认识的工作到位十分重要,要秉持‘地质认识优先,工程支持地质认识’这样的理念,再通过细致研究,二者结合做出选择。也就是要发挥‘地质工程一体化’的优势。”刘尧文告诉本刊记者。

  这就像是一场“革命”的开端。此后的2013年,随着涪陵页岩气田全面投入开发,江汉油田的大批科研工作者们,在无任何经验可借鉴的情况下,向世界级的页岩气开发难题发起了冲锋。

  要想实现页岩气高效率、低成本、规模化商业开发,必须加快页岩气开发技术国产化研究,突破技术瓶颈!怎么办?唯有创新。

  公司确立了《长水平段钻完井技术》《非常规水平井分级射孔工艺》等20多项科研先导项目,开始了艰辛而漫长的自主创新实践。

  在钻井工艺上,科研团队每天“宅”在井场,与钻井技术“死磕”到底,最终实现多项技术瓶颈的重大突破。在长水平段分段压裂技术研究中,创新团队经历上千次的材料试验,顺利完成国产化桥塞研发。如今,国产化桥塞已升级迭代数次,研发出的可溶桥塞成为具有世界领先水平的关键设备。“现在桥塞不仅不用进口,价格也低到了2万元一个,反过来甚至影响了全球钻井桥塞的价格。”李远照说。

  截至目前,涪陵页岩气田所有关键开发技术100%实现了国产化。过去打一口页岩气井大约需要1亿元左右,眼下只需要4000万~5000万元即可。

  为顺利推进技术攻关和技术集成创新,近年来,涪陵页岩气公司还借助中国科学院、中国工程院等科研单位力量,打造开放式高端研发平台。

  如今,涪陵页岩气公司已经创新集成了页岩气藏综合评价、水平井组优快钻完井、长水平井分段压裂试气、试采开发、绿色开发等五大配套技术体系,并通过创新形成一系列可复制的技术标准体系。

  “我们这套技术标准体系,和北美页岩气开发技术水平没有代差,而且有些环节还优于对方。”李远照说。据悉,不久前沙特阿美已有意向与中国石化合作,借助中国石化的页岩气系列开发技术进行本国页岩气的开发。

  刘尧文表示,涪陵页岩气成功开发的系列技术成果,可以拓展运用到页岩油的开发上,使得未来页岩油的产量会大幅增加,当然,对常规油气的开发也将产生重要影响。

  新时代的“铁人”

  命运之神似乎格外眷顾涪陵页岩气公司,格外眷顾焦石坝……以至于将它们的名字携刻在了中国能源开发史上,甚至是全球能源开发史上。

  然而,历史的创造者却是人,是人汇聚出强大力量改变历史、创造历史。

  涪陵页岩气人便是有着这样强大力量的人群。他们在页岩气开发的八年时间里,如苦行僧般长久的守望;他们长途奔袭、枕戈待旦;他们精诚所至、金石为开……

  试气项目工程主管吴魏,以“轴”闻名,面对困难想方设法攻坚啃硬。

  那是2013年,涪陵页岩气田开发初期,气田试验井组中正在施工的13口井中发生了4井次连续油管钻塞在进入水平段1300米后,出现自锁无进尺现象,严重影响到气田的产能建设。

  “我们一直思考,到底是工艺有问题?还是井下作业工具使用问题?尝试了很多办法均以失败告终。”吴魏说。

  但是他没有放弃,终于一次偶然的机会获得了灵感。他开始尝试使用水力振荡器。这以后连续油管钻塞水平段平均长度达到了1500米。2014年后,新的挑战又出现了。气井水平段长度均超过1500米,钻塞难度越来越大。吴魏依然没有放弃,终于突破难关,让连续油管在水平段走得越来越远,甚至突破了2000米……

  气田采气工程管理部信息自动化岗的吴国超,到气田已有6年,有5年的光阴都是在焦石镇公司驻地的铁皮房里渡过的。有一年夏天,他在井场附近安装信息传输设备和相应数据线时,突然大雨倾盆。安装工作正进行到一半,为了保证设备安全,他就那样专注地和大雨抢速度,将设备管线迅速放入有防雨功能的设备箱内,全然不顾自己已经瞬间变成了落汤鸡……他就那样把最年轻的岁月,毫无保留地献给了中国能源革命的新征程。

  气藏工程研究与动态管理是一个持续、繁杂、系统性的工作。如何管理好气井,在能保证平稳生产的同时又能让它多采气?2015年,这个问题摆在了涪陵页岩气公司技术中心高级主管葛兰面前。那一年是气田完成50亿立方米产建任务的冲刺之年,也是开展气井合理配产研究最艰难的一年。

  “当时,气田投产井有120多口,每口井有十几万个数据,总数据量高达2000多万个,却要从中筛选出有用数据并寻找页岩气井开发规律,就像大海捞针。”葛兰说。

  那段时间,她试验了9种推断,可没有一种成功,心急如焚之下常常加班到半夜……终于,在2015年底,中国首个页岩气井全生命周期动态合理配产技术研究取得成功,最终实现了页岩气井在稳产期累产提升8%~10%的攻关目标,填补国内页岩气配产制度空白。

  将8年青春全部献给涪陵页岩气田的葛兰,至今记得2018年7月15日的清晨。那天,是涪陵页岩气田首次对DN550清管站—白涛收球站段进行清管作业。凌晨3:30,她走向了采气大楼,却看到了刚刚加班结束、准备回去休息的公司思想政治工作部主任王彦。两人碰面会心一笑,谁都没说一句话。因为大家心里都明白,在自己的岗位上就要当好班、站好岗,为了万家灯火,始终坚毅前行。

  正因为个人的力量有限、渺小,涪陵页岩气田所有人的心必须往一块想,劲儿必须往一块使,才能源源不断地创造历史。

  “气田的党建工作一直在不断探索、大胆创新,形成了‘三建’模式,促进了工区会战单位、参建员工‘一盘棋、一家人、一条心、一起干’的理念,为气田高效开发注入了强大动力。”中国石化江汉油田涪陵页岩气公司党委副书记、纪委书记、工会主席彭勇说。气田秉持“共享”理念,实行区域化联建,特别聚焦“上产增效领先”,联建双方借助党员突击队等载体,联合攻坚,由“单打独斗”走向“并肩作战”。

  深入骨髓的精神动力、源源不断的党建力量,正在能源革命的新征程中,批量锻造着新时代的“铁人”。

  驶向未来

  浪潮已起,但远未及巅。

  众所周知,21世纪互联网与工业的融合是新一轮科技革命和产业变革的核心内容,而在此基础上产生的工业互联网将再次改变世界。

  涪陵页岩气田建设之初就已经高起点的把握时代脉搏,开展智能气田研究和建设,以期遇见更好的未来。

  “目前,我们通过钻井导向智能预警系统,可以实时监测钻井各项参数,实现了水平钻井过程中的精准控制,能在地下3000米深度指到哪儿打到哪儿。”吴国超告诉本刊记者。气田依托信息平台,压裂、试气的生产实时数据一目了然,三维展示让气田地面设施及地下井筒一览无余。

  吴国超表示,气田还开发了特有的智能预警决策系统,可辅助气田技术人员科学决策、精细管控、一体化协作,大幅节约了各项成本。目前,涪陵页岩气田人均管井数2.75口,用工效益指标已处于国际同行业先进水平。

  “再有一年多,经过最新6个业务领域的智能气田建设,气田将变得比现在更‘智慧’。”吴国超说。因为,自去年起,涪陵页岩气田已被列入中国石化第二批智能油气田建设试点单位。

  “十四五”已经来临,更加智慧的涪陵页岩气田将会翻开怎样的新篇章呢?

  “‘十四五’期间,我们首先要保证页岩气的产量稳定。但就整个江汉油田来说,页岩油、页岩气的开发还要在更多的区块推开,要向着年产‘百亿方’的目标迈进。”刘尧文说,这就需要在科技攻关的重点方向取得新的突破。

  “唯有创新,才能开启页岩气开发的新篇章。”面对“十四五”蓝图,刘尧文说。

  本文图片均由中国石化提供

  责任编辑:石杏茹

  znshixingru@163.com

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