用自己的技術(shù)開發(fā)自己的頁巖氣
——石化油服服務(wù)頁巖氣勘探開發(fā)系列報(bào)道之一

○ 文／蔡廷永 李泰豫 丁劍北

經(jīng)過八年探索,中國石化石油工程公司用科技創(chuàng)新強(qiáng)力支撐著涪陵頁巖氣勘探開發(fā)工程技術(shù)的發(fā)展。

1月8日，2017年度國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)在北京隆重召開，中國石化“涪陵大型海相頁巖氣田高效勘探開發(fā)”項(xiàng)目榮獲2017年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目標(biāo)志著我國頁巖氣開發(fā)核心技術(shù)從成功走向成熟，走出了中國頁巖氣自主創(chuàng)新的發(fā)展之路。

“零”起點(diǎn)的技術(shù)革命

早晨七點(diǎn)，家住重慶涪陵珍溪鎮(zhèn)杉樹灣村的肖保國像往常一樣，擰開燃?xì)鉅t，開始做飯。2015年5月，他們村用上了從涪陵開采出的頁巖氣，改變了祖祖輩輩用柴火做飯的習(xí)慣。如今，涪陵頁巖氣田已累計(jì)供氣突破百億立方米，惠及長江沿線6省2市的上千家企業(yè)、2億多居民。

或許肖保國他們并不知曉，為了讓更多的人早日用上天然氣，中國石化高層在八年前就開始部署頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)的攻關(guān)。

2009年，美國憑借如火如荼的頁巖氣革命，以6240億立方米的產(chǎn)量首次超過俄羅斯，成為世界第一天然氣生產(chǎn)國。美國頁巖氣革命的成功，中國豐富的頁巖氣儲量，以及我國對天然氣的強(qiáng)勁需求，使得中國石化高層將目光投向頁巖氣勘探開發(fā)。

“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(xì)血管中采血?！敝袊@井技術(shù)專家劉汝山說，“這意味著它的獲取，必須要依靠石油工程技術(shù)的巨大突破”。

當(dāng)時(shí)，頁巖氣的核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)裝備一直被國外公司控制，而國內(nèi)許多石油工程專家對頁巖氣的了解程度幾乎是“零”。中國石化測錄井技術(shù)專家廖勇回憶說：“當(dāng)時(shí)我們整個(gè)行業(yè)對它一無所知，我們第一次從領(lǐng)導(dǎo)口中聽到‘頁巖氣’這個(gè)詞，都不知道是什么樣的東西”。

盡管如此，中國石化高層深刻意識到，“中國作為一個(gè)頁巖氣大國，它和北美的頁巖氣開采條件有很大差異，如果沒有自己的技術(shù)，不走自主研發(fā)這條路，而是依靠外國公司、照搬國外技術(shù)，使用進(jìn)口裝備，將永遠(yuǎn)無法擺脫跟跑者之困、水土不服之困和開發(fā)成本之困”。

2009年，中國石化決定開展頁巖氣自有技術(shù)攻關(guān)，確立了《非常規(guī)水平井分級射孔工藝》等20多項(xiàng)科研先導(dǎo)項(xiàng)目，開始了長水平段鉆完井、大規(guī)模壓裂試氣等核心技術(shù)的攻關(guān)之路。

(2)展臺的照明。展臺的照明方式常用的設(shè)置方式為：展臺的上方裝軌道射燈、聚光燈等具有良好聚光效果的燈具，展臺照明忌諱平均，要有強(qiáng)弱主次之分，用以突出強(qiáng)調(diào)展品的展示效果。

為了不再被外國公司“卡”脖子

“現(xiàn)在每次到焦石鎮(zhèn)，就想去焦頁42號平臺轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、看看?！睂τ诟闪税胼呑訙y錄井研發(fā)的廖勇而言，焦頁42號平臺意義非同尋常，“2014年8月25日，我們就是在這里第一次將國產(chǎn)橋塞及配套技術(shù)成功應(yīng)用于頁巖氣商業(yè)開采，完成了中國頁巖氣工程技術(shù)自主化的‘最后一塊拼圖’!”

由于頁巖氣大多以游離或吸附狀態(tài)存在于在頁巖層，為保證盡可能多地開采出頁巖氣，水平井長度通常在2000米左右，技術(shù)難度大增。最初，頁巖氣開采技術(shù)、裝備基本都依賴于進(jìn)口。

“記得2012年剛開始打頁巖氣水平井時(shí)，好多技術(shù)掌握不了、裝備造不出來，被外國公司卡著脖子要錢！”廖勇回憶，“找外國公司來服務(wù)，用牽引器測一口井要100萬元！我們說100萬元太貴。老外想了想說，那好，99萬元！我們不得已簽下了99萬元的屈辱之單！”

“什么是‘為美好生活加油’？”廖勇說，對當(dāng)時(shí)的他而言，只有一個(gè)理解：“依靠創(chuàng)新求獨(dú)立，盡可能多地降低開采成本?！?/p>

自主技術(shù)裝備的工業(yè)化應(yīng)用，可以使涪陵頁巖氣田開發(fā)綜合成本下降20%以上，而全程開采技術(shù)裝備的國產(chǎn)化才是我國頁巖氣實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的基礎(chǔ)。

為了不再被外國公司“卡”著脖子要錢，石化油服的專家們在外國公司全面實(shí)行技術(shù)封鎖、關(guān)鍵裝備只租不賣、技術(shù)服務(wù)完全保密的“圍攻”下，開啟了自主創(chuàng)新之路。

長水平段分段壓裂技術(shù)被稱為頁巖氣開采的“命門”，橋塞是用于分段壓裂的“分割器”，它既要能承受住井底的高溫高壓，又要容易被鉆頭鉆通以便氣體匯集，研發(fā)、制造難度極大。石化油服的技術(shù)專家們通過分析組成橋塞零部件的材料特性，經(jīng)歷成百上千的材料試驗(yàn)，最終找到適合的材料，設(shè)計(jì)出了科學(xué)有效的部件結(jié)構(gòu)。

如今的橋塞已經(jīng)升級迭代數(shù)次，成為達(dá)到世界先進(jìn)水平的關(guān)鍵設(shè)備。不僅攻克國產(chǎn)化難題，還大幅降低了開采成本。當(dāng)初廖勇負(fù)責(zé)的牽引器技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目，也從99萬人民幣一下降到54萬元。

2012年至2015年，石化油服相繼實(shí)現(xiàn)了頁巖氣鉆井、壓裂、測錄井技術(shù)的國產(chǎn)化道路，發(fā)明創(chuàng)造獲得專利授權(quán)104項(xiàng)。

●裝備的國產(chǎn)化是我國頁巖氣大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)的基礎(chǔ)。 供圖 /程 星

2015年1月27日，美國?？松梨诘囊晃粚＜以趨⒂^涪陵頁巖氣田后，對以石化油服為代表的頁巖氣工程技術(shù)給出了這樣的評價(jià)：“中國石化川東南海相頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)是一流的，無論是水平井鉆井，還是分段壓裂試氣技術(shù)，都已經(jīng)走在世界前列?！?/p>

用“創(chuàng)新+”啃好“硬骨頭”

“如果說涪陵頁巖氣田一期開發(fā)像是在大快朵頤地吃肥肉，那么二期的開發(fā)就是在啃骨頭。”中國石化鉆井技術(shù)專家張良萬說。

2015年12月29日，中國石化宣布正式啟動(dòng)涪陵頁巖氣田二期50億方建設(shè)。當(dāng)石化油服的將士們準(zhǔn)備繼續(xù)一展拳腳時(shí)，挑戰(zhàn)接踵而來。

“如果說涪陵一期的地層像比較平整的紙張，那么二期的地層就像被折皺的紙，容易導(dǎo)致鉆進(jìn)過程中導(dǎo)向不準(zhǔn)，錯(cuò)過主力氣層?！睆埩既f形容道，“鉆頭每鉆進(jìn)1米，都是在走鋼絲”。

為卡準(zhǔn)地層，石化油服創(chuàng)新提出“定向+錄井+地質(zhì)導(dǎo)向”聯(lián)合工作模式，引導(dǎo)鉆頭在主力氣層中穿行。

2017年5月，焦頁182-4HF井因?yàn)檎也坏健疤瘘c(diǎn)區(qū)”，甲方準(zhǔn)備填井報(bào)廢。石化油服的工作人員建議調(diào)整方案，采用“定錄導(dǎo)一體”聯(lián)合工作模式繼續(xù)鉆探，成功穿越1500米主力氣層，為甲方節(jié)約人民幣2000萬元。目前，石化油服使用“定錄導(dǎo)一體”聯(lián)合工作模式，優(yōu)質(zhì)儲層穿行率達(dá)到98.78%。

如果說“定錄導(dǎo)一體”聯(lián)合工作模式是“工程與地質(zhì)”結(jié)合的創(chuàng)新，那么“一趟鉆”技術(shù)則是“工程與機(jī)械”結(jié)合的創(chuàng)新。

針對長水平段鉆井施工中多次換鉆、費(fèi)時(shí)費(fèi)力成本高等難題，石化油服就“涪陵氣田1500米水平段一趟鉆鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究”展開攻關(guān)，通過優(yōu)選國產(chǎn)高效工具、優(yōu)化鉆具組合、優(yōu)化鉆井液性能以及加大水平段防漏堵漏技術(shù)的研究，提高了鉆頭在不同層位、不同巖性之間穿行效率。運(yùn)用這些技術(shù)改進(jìn)成果，公司2017年在焦頁29-S2HF、焦頁84-1井實(shí)現(xiàn)了三開造斜段和水平段“一趟鉆”，節(jié)約幾十萬元。

“我們自主研發(fā)頁巖氣開采技術(shù)，不僅僅是為了打破國外壟斷，更重要的是降低開采成本，最終利國利民！我想這才是頁巖氣技術(shù)國產(chǎn)化的真正意義?！敝袊@井技術(shù)專家周世良說。

石化油服對頁巖氣技術(shù)體系的探索與實(shí)踐仍在繼續(xù)：在湖北宜昌，石化油服承建的中國地質(zhì)調(diào)查局鄂宜頁1HF井試氣獲高產(chǎn)頁巖氣流，實(shí)現(xiàn)了頁巖氣藏的重大發(fā)現(xiàn)；在四川彭水，石化油服施工的隆頁1HF井試氣產(chǎn)量理想，實(shí)現(xiàn)了四川盆地頁巖氣勘探突破。

未來，石化油服仍將在頁巖氣開發(fā)的道路上砥礪前行，用自有技術(shù)利器挖掘更多的“地下寶藏”，推動(dòng)我國頁巖氣發(fā)展實(shí)現(xiàn)新跨越。