技術(shù)創(chuàng)新使涪陵頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)駛上快車(chē)道

□ 本刊記者 符 慧 宋鐵毅 雷 麗 戴 瑩

10月8日，江漢油田涪陵頁(yè)巖氣田累產(chǎn)400億立方米頁(yè)巖氣新聞發(fā)布會(huì)在重慶涪陵舉行。圖為開(kāi)發(fā)中的涪陵頁(yè)巖氣田。宋國(guó)梁 攝

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從致密頁(yè)巖中找到天然氣，并進(jìn)行商業(yè)化開(kāi)發(fā)，江漢油田涪陵頁(yè)巖氣田是第一家。作為先驅(qū)者，涪陵頁(yè)巖氣田在開(kāi)發(fā)近9年后，累計(jì)產(chǎn)量邁上了400億立方米的新臺(tái)階，創(chuàng)造中國(guó)頁(yè)巖氣田累產(chǎn)紀(jì)錄，日供氣量2000萬(wàn)立方米，可服務(wù)于4000萬(wàn)個(gè)家庭。

從0到400億立方米，涪陵頁(yè)巖氣田是如何做到的？江漢油田涪陵頁(yè)巖氣公司黨委書(shū)記劉堯文給出了4個(gè)字的答案——“技術(shù)創(chuàng)新”。

優(yōu)化工藝技術(shù)，實(shí)施一體化運(yùn)行

頁(yè)巖氣藏在頁(yè)巖的裂縫和基質(zhì)孔隙中，是以吸附或游離狀態(tài)聚集的天然氣。由于頁(yè)巖氣充填于頁(yè)巖裂隙、微細(xì)孔隙及層面內(nèi)，開(kāi)采時(shí)通常要先打直井到幾千米的地下，再向水平方向鉆進(jìn)數(shù)百米、數(shù)千米，并采用大型水力壓裂技術(shù)，以數(shù)十到上百兆帕的壓力，將巖層壓開(kāi)，使頁(yè)巖氣得到釋放，最終實(shí)現(xiàn)開(kāi)采。

直井打下去以后，在幾十米到上百米的頁(yè)巖儲(chǔ)層中如何確定水平鉆打哪一層？“我們結(jié)合海相頁(yè)巖的地質(zhì)、巖石特征，在地質(zhì)軌跡選擇上不斷進(jìn)行分析和優(yōu)化，通過(guò)地質(zhì)工程一體化來(lái)提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率。”劉堯文說(shuō)。地質(zhì)工程一體化，指的是強(qiáng)化以油氣藏為中心的地質(zhì)綜合研究與鉆探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)工程技術(shù)等一體化，以提高頁(yè)巖氣儲(chǔ)層識(shí)別、評(píng)價(jià)與鉆探水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣的經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)。

2012年11月28日，涪陵頁(yè)巖氣田焦頁(yè)1HF井試獲日20.3萬(wàn)立方米工業(yè)氣流，成為我國(guó)大型頁(yè)巖氣田商業(yè)化開(kāi)發(fā)的起點(diǎn)。

涪陵頁(yè)巖氣公司持續(xù)優(yōu)化鉆井工藝技術(shù)，強(qiáng)化地質(zhì)工程一體化運(yùn)行。“通過(guò)對(duì)地質(zhì)條件的研究分析，我們放棄了‘打中間’這一主流，選擇在下部進(jìn)行水平鉆探，結(jié)果很好，我們的頁(yè)巖氣井產(chǎn)量高，而且穩(wěn)定，很快就實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化的目標(biāo)。”劉堯文介紹。比如，原本產(chǎn)量可以達(dá)到30萬(wàn)立方米，但打到中部，測(cè)試產(chǎn)量可能僅10萬(wàn)立方米左右。以此計(jì)算，打下部的可采儲(chǔ)量可達(dá)到1.3億立方米，而打到其他地方可能就只有6000萬(wàn)～7000萬(wàn)立方米，相差一倍。精準(zhǔn)地找到靶床，是涪陵頁(yè)巖氣田快速實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵之一。

實(shí)施立體開(kāi)發(fā)，拓展開(kāi)發(fā)新空間

隨著地質(zhì)工程一體化水平不斷提升，涪陵頁(yè)巖氣公司的想法更加大膽——除了選準(zhǔn)最優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，能否再經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)上下的其他層，通過(guò)立體開(kāi)發(fā)，將頁(yè)巖氣儲(chǔ)層真正吃干榨凈？

頁(yè)巖氣井具有初期產(chǎn)量高、產(chǎn)量遞減快的特點(diǎn)。隨著涪陵頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)，氣田焦石壩老區(qū)多數(shù)氣井進(jìn)入產(chǎn)量遞減期，實(shí)現(xiàn)氣田穩(wěn)產(chǎn)的難度很大。劉堯文認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)要兩條腿走路，一方面是加大勘探開(kāi)發(fā)力度，持續(xù)打新井；另一方面是做好現(xiàn)有氣井的穩(wěn)定開(kāi)發(fā)。

涪陵頁(yè)巖氣公司聯(lián)合科研、生產(chǎn)單位，深入開(kāi)展頁(yè)巖氣儲(chǔ)量動(dòng)用狀況評(píng)價(jià)，通過(guò)大量地質(zhì)、工程、動(dòng)態(tài)資料分析及前期多口加密評(píng)價(jià)井開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，落實(shí)了老區(qū)開(kāi)發(fā)調(diào)整方向，認(rèn)為三層立體開(kāi)發(fā)可行，并優(yōu)選焦頁(yè)66擴(kuò)平臺(tái)，部署了4口評(píng)價(jià)井。他們主要評(píng)價(jià)中部氣層頁(yè)巖氣產(chǎn)能和適應(yīng)性工程工藝技術(shù)，探索上、中、下三層精細(xì)立體開(kāi)發(fā)可行性，打開(kāi)氣田開(kāi)發(fā)新空間。

“頁(yè)巖氣就像儲(chǔ)存在地下一層層的樓房里，以前是第一層樓搬得差不多了，再搬第二層樓，而這個(gè)技術(shù)相當(dāng)于把地下井網(wǎng)由‘二層樓’變成‘三層樓’，最大限度地提高儲(chǔ)量動(dòng)用率和頁(yè)巖氣產(chǎn)量。”江漢油田涪陵頁(yè)巖氣公司總工程師李遠(yuǎn)照介紹。

在實(shí)踐基礎(chǔ)上，涪陵頁(yè)巖氣公司進(jìn)一步摸索提升，創(chuàng)新形成了“上、中、下三層氣層進(jìn)行精細(xì)分層開(kāi)發(fā)，2000米水平段長(zhǎng)為主，同一平臺(tái)大叢式交叉布井”等國(guó)內(nèi)首個(gè)頁(yè)巖氣立體開(kāi)發(fā)技術(shù)，開(kāi)中國(guó)海相頁(yè)巖氣立體開(kāi)發(fā)先河。目前，立體開(kāi)發(fā)調(diào)整區(qū)采收率最高達(dá)39.2%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

加強(qiáng)自主研發(fā)，推動(dòng)降本增效

立體化開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)之一是降成本。“理由很簡(jiǎn)單，其他層的儲(chǔ)量比我們首選儲(chǔ)層的儲(chǔ)量小，因此我們必須要提高效率、降低成本，才具備經(jīng)濟(jì)性。”李遠(yuǎn)照說(shuō)。

在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)初期就同步進(jìn)行的裝備、工具國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)，有效推動(dòng)了頁(yè)巖氣降本提效。

壓裂是實(shí)現(xiàn)氣井高產(chǎn)的關(guān)鍵一招和臨門(mén)一腳。涪陵頁(yè)巖氣田在開(kāi)發(fā)初期，使用的是柴驅(qū)壓裂機(jī)組，即利用柴油作為壓裂施工動(dòng)力源，為壓裂機(jī)組提供動(dòng)力，不但能耗大，煙塵排放多，而且噪聲較大，夜間無(wú)法施工。

2020年3月，涪陵頁(yè)巖氣田在焦頁(yè)41#擴(kuò)平臺(tái)啟動(dòng)5000型成套電動(dòng)壓裂裝備工業(yè)試驗(yàn)，這是氣田首次從主壓裝備到輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)100%電驅(qū)化、橇裝化的壓裂施工。隨后，涪陵頁(yè)巖氣公司進(jìn)一步推廣應(yīng)用電驅(qū)壓裂裝備，全面提升壓裂效率。

“電驅(qū)壓裂裝備是5500型、6000型，比起以前柴驅(qū)的2500型、3000型，效率提高了不止一倍。以前每天壓裂兩三段，現(xiàn)在我們可以壓裂6段，甚至9段，趕上北美先進(jìn)水平。”李遠(yuǎn)照說(shuō)。

壓裂過(guò)程中使用到的壓裂液、橋塞等也加快了國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，打破國(guó)外工具壟斷。以前購(gòu)買(mǎi)1立方米進(jìn)口壓裂液200多元，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化后只需要20多元。以前購(gòu)買(mǎi)進(jìn)口橋塞約20萬(wàn)元，現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)化后僅2萬(wàn)元。

8年多來(lái)，涪陵頁(yè)巖氣田始終堅(jiān)持走創(chuàng)新發(fā)展道路，聯(lián)合其他單位共同攻關(guān)，自主研發(fā)網(wǎng)電鉆機(jī)、全電壓裂機(jī)組、連續(xù)油管作業(yè)車(chē)、可溶式橋塞等裝備工具，關(guān)鍵裝備實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)，一步步打破國(guó)外技術(shù)壟斷。建成國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的頁(yè)巖氣生產(chǎn)基地、研究基地、人才培養(yǎng)基地和裝備制造基地，為國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出了示范、樹(shù)立了標(biāo)桿，為全球頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)提供了中國(guó)樣本。“涪陵大型海相頁(yè)巖氣田高效勘探開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，國(guó)家科技重大專項(xiàng)《涪陵頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)示范工程項(xiàng)目》通過(guò)國(guó)家能源局驗(yàn)收。

10月8日，在焦石1擴(kuò)壓裂現(xiàn)場(chǎng)，技術(shù)人員向來(lái)自36家中央及行業(yè)媒體的記者介紹電驅(qū)壓裂裝備。劉行 攝

涪陵頁(yè)巖氣田的快速發(fā)展，讓李遠(yuǎn)照很自豪：“當(dāng)年是一點(diǎn)一點(diǎn)在空白中摸索，現(xiàn)在我們已經(jīng)很清楚發(fā)展的方向與重點(diǎn)是什么，而且中國(guó)的技術(shù)和美國(guó)的技術(shù)已經(jīng)沒(méi)有代際差距。”