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中国页岩气开发且行且宽广

发布时间:2019-12-02 21:30:41

经历热捧、质疑甚至被判定为“阴谋论”后,中国的页岩气终在巴蜀大地为自己正名。

在位于长江、乌江交汇地的重庆市涪陵区,中国迄今为止首个大型页岩气田——涪陵页岩气田(焦页1HF井)已提前进入商业化开发阶段。3月底,中石化董事长傅成玉在香港对外宣布,2017年将在当地建成年产能100亿立方米的页岩气田。

从今以后,风景秀美的涪陵除了驰名海外的榨菜外,又拥有了一张耀眼的名片——“页岩气功勋井”。

重大突破并非个例

正是由于这种与四川盆地其他地区截然不同的地质构造,页岩气勘探才能在该地区获得重大突破。

从重庆涪陵城区到位于焦石镇的焦页1HF井,尽管只有40余公里的距离,但是曲折难行的蜀道使得行驶时间远超出《中国科学报》记者所预想。

此时正值繁花似锦的春天,沿途的青山绿水让人心旷神怡,但焦石镇的地貌却颇有些与众不同。

“焦石”望词生意可知,当地的表层地质结构多为石头,漫山遍野都覆盖着一种深灰色岩石。岩面表面风化呈黑色烧焦状,因此得名“焦石镇”。

指着道路两旁裸露出的大块深灰色岩石,中石化勘探南方分公司总经理郭旭升告诉记者:“这是一种典型的海相构造,这些石块与海边的岩石地貌非常类似。”

记者在焦页1HF井现场看到,一块块来自地底深处3000多米深处的灰黑色页岩岩心上有着大量笔石化石,有的岩心上还能看到清晰可见的贝壳化石。

正是因为这种与四川盆地其他地区截然不同的地质构造,页岩气勘探才能在该地区获得重大突破。

由于有海相普光气田勘探成功做铺垫,勘探南方分公司在海相页岩气的勘探方面有着先天的技术优势。郭旭升与科研团队在勘探中发现,涪陵东北部的焦石坝区块海相龙马溪组页岩层稳定性好,是保存相对完整的“大棉被”。

经过缜密论证与勘探开发,2012年11月28日,焦页1HF井钻获得20.3万立方米/日的高产页岩气流。同年9月集输管网建成投产,页岩气实现外输销售,现在主要以串换销售的方式运往江苏、浙江、湖北等五省。

目前,焦页1HF井按6万立方米/日定产试采,已持续稳定生产近500天,累计产气3245万立方米。

但是,如此高产的页岩气井是否只是个例?

对此,郭旭升表示,涪陵页岩气田埋深小于4500米的有利区面积约为4000平方公里,资源量则高达2.1万亿方。目前,涪陵国家级页岩气开发示范区共拥有试验井21口,截至2013年已建成页岩气产能6亿方/年。

此外,与焦页1HF井稳定的工业页岩气流形成对比的是,我国部分页岩气井仅获低产页岩气流,甚至未见页岩气显示。

郭旭升指出,这种情况的出现源自保存条件变差。“随着勘探开发的推进,我们对保存条件的研究已日趋完善,建立了海相页岩气‘二元富集’理论以及以页岩气甜点预测技术为代表的评价预测技术系列,随着认识的深化和技术的发展,相信今后这种情况会渐渐减少”。

他表示,今后中国海相页岩气将走上一条日益宽广的发展之路。

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降成本是重中之重

在页岩气开采设备方面,目前除了国产桥塞尚未在开采中实际使用外,其余相关设备均实现了国产化。

在勘探确定不菲的储量后,与美国成熟的页岩气开采体系相比,中石化目前面临的最大问题仍是成本过高。

作为承担中国首个大型页岩气田——涪陵页岩气建设的江汉油田分公司,该公司副总经理胡德高对记者指出,中国页岩气通常需要钻到3000至3600米左右的深井,而北美地区却仅为1000多米,开采成本之高不言而喻。

因此,降低成本不仅仅是中石化亟待解决的问题,更是中国页岩气整体开采绕不开的坎。解决问题的关键在于,必须拥有自己的核心技术与国产化的开采设备。

记者了解到,目前由中国石化组建的页岩气科技攻关小组,已在多项核心技术取得突破,申请发明专利50多项,基本形成了具有水平井段长2000米的钻完井及20段压裂能力的页岩气工程配套技术。

比如自主研发的弹塑性水泥浆体系、前置液体系以及配套的外加剂,形成了针对低压易漏、高温高压长水平段页岩气水平井固井工艺及配套技术,在彭水、焦石坝等地区成功应用于10多口井,固井质量全部为优。

胡德高告诉记者:“目前除了国产桥塞尚未在开采中实际使用外,其余相关设备均实现了国产化,包括压裂车等大型设备,成本已经明显降低。”

“对于起步时间并不长的中国页岩气开采行业而言,这是非常不容易的。”郭旭升说。

除了技术与设备制造进展迅速外,在美国开发模式的基础上寻找适合中国的方法,成为中石化加快开采速度、降低成本的重要利器,“井工厂”模式便是其中之一。

传统方式的页岩气压裂施工均为单井作业,而在涪陵页岩气田一期产建规划的实施中,江汉油田涪陵页岩气分公司提出了“井工厂”模式压裂施工的设想——即采用单井施工时1.5倍的压力及配套设备,同时对两口井进行交替压裂,可以在相同时间内提高一倍的工作效率。

记者在涪陵页岩气田焦页9-1HF、9-3HF两口井现场看到,十几台形似消防车的红色压裂车正集体发出地动山摇的骇人“吼声”,大量沙子正源源不断地被巨大的压力瞬间压入几千米深的地底。

4月14日,全国首次采用的“井工厂”交叉式压裂施工技术正是在此处获得成功。

目前在钻井环节也采用了“井工厂”模式,利用国内首台轮轨式钻机实现了流水化工程作业,使钻井周期从过去的100天缩短到70天左右。

环保问题仍应警惕

页岩气的水力压裂技术是否会成为地震的隐患应当引起重视。

一直以来,环保问题与页岩气开采始终如影随形。如此大规模的压裂开发是否会对当地环境造成恶劣影响?

距离涪陵大部分页岩气井仅仅几十米的地方便是农村居民生活区,有些页岩气井干脆就建立在田地中间。而且,焦石镇由于地质结构的原因,水资源一直较为匮乏。

如何做到不与当地农户争抢水资源,成为摆在开发者面前的第一道难题。

郭旭升告诉记者,在确定井位前,勘测队对地下100米内暗河、溶洞的分布情况进行水文勘探,同时在浅层环境水体所处地层钻进过程中,一律采用清水钻进,以“慢”和“稳”的心态对当地水资源进行保护。

而针对页岩气开发压裂用水量较大的特点,胡德高说:“我们利用当地工业园现有供水设施从乌江提水保障压裂施工,避免影响当地的生活与生产。”

在焦页9号平台的现场,记者看到了数条中石化从乌江架设至此的输水管道,其长度约为20余千米。

那么,这种大规模的采水是否会对乌江水量造成影响?

在9号平台现场指挥压裂的江汉油田油气工艺处副处长黄仲尧告诉记者,该施工工地一天所需水量约为7000立方米。由于采取了“井工厂”的模式压裂,所需的时间约为一个月,所需的水量相对于乌江水而言只是极小的一部分。

同时,工程队还对泥基泥浆钻进过程中产生的含油铅屑进行了无害化采集和存放,修建了专用水泥通道和存放池,防止落地造成污染,并聘请专业资质的单位对钻屑进行无害化处理。

不过,一位行业内的匿名人士私下对记者表示,页岩气的水力压裂技术是否会成为地震的隐患应当引起重视。

目前在水力压裂技术起源地美国,关于页岩气开采带来地震的担忧正渐渐浮出水面。2013年哥伦比亚大学就曾在一份声明中指出:“随着曾经被石油填满的空间再次被废水填满,维持流体下降所需的压力就必须增加。随着压力增加,地质学家们所谓的Wilzetta断层就会发生。”

尽管该研究结果目前并没有在业内获得共识,但我国对页岩气开发与地震间的联系仍应当抱有足够的警惕。

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