技術(shù)創(chuàng)新使涪陵頁巖氣開發(fā)駛上快車道

□ 本刊記者 符 慧 宋鐵毅 雷 麗 戴 瑩

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

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從致密頁巖中找到天然氣，并進行商業(yè)化開發(fā)，江漢油田涪陵頁巖氣田是第一家。作為先驅(qū)者，涪陵頁巖氣田在開發(fā)近9年后，累計產(chǎn)量邁上了400億立方米的新臺階，創(chuàng)造中國頁巖氣田累產(chǎn)紀錄，日供氣量2000萬立方米，可服務(wù)于4000萬個家庭。

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

優(yōu)化工藝技術(shù)，實施一體化運行

頁巖氣藏在頁巖的裂縫和基質(zhì)孔隙中，是以吸附或游離狀態(tài)聚集的天然氣。由于頁巖氣充填于頁巖裂隙、微細孔隙及層面內(nèi)，開采時通常要先打直井到幾千米的地下，再向水平方向鉆進數(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，使頁巖氣得到釋放，最終實現(xiàn)開采。

直井打下去以后，在幾十米到上百米的頁巖儲層中如何確定水平鉆打哪一層？“我們結(jié)合海相頁巖的地質(zhì)、巖石特征，在地質(zhì)軌跡選擇上不斷進行分析和優(yōu)化，通過地質(zhì)工程一體化來提高優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率?！眲蛭恼f。地質(zhì)工程一體化，指的是強化以油氣藏為中心的地質(zhì)綜合研究與鉆探開發(fā)生產(chǎn)工程技術(shù)等一體化，以提高頁巖氣儲層識別、評價與鉆探水平，進而實現(xiàn)頁巖氣的經(jīng)濟有效開發(fā)。

2012年11月28日，涪陵頁巖氣田焦頁1HF井試獲日20.3萬立方米工業(yè)氣流，成為我國大型頁巖氣田商業(yè)化開發(fā)的起點。

涪陵頁巖氣公司持續(xù)優(yōu)化鉆井工藝技術(shù)，強化地質(zhì)工程一體化運行?！巴ㄟ^對地質(zhì)條件的研究分析，我們放棄了‘打中間’這一主流，選擇在下部進行水平鉆探，結(jié)果很好，我們的頁巖氣井產(chǎn)量高，而且穩(wěn)定，很快就實現(xiàn)了商業(yè)化的目標(biāo)?！眲蛭慕榻B。比如，原本產(chǎn)量可以達到30萬立方米，但打到中部，測試產(chǎn)量可能僅10萬立方米左右。以此計算，打下部的可采儲量可達到1.3億立方米，而打到其他地方可能就只有6000萬～7000萬立方米，相差一倍。精準(zhǔn)地找到靶床，是涪陵頁巖氣田快速實現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)的關(guān)鍵之一。

實施立體開發(fā)，拓展開發(fā)新空間

隨著地質(zhì)工程一體化水平不斷提升，涪陵頁巖氣公司的想法更加大膽——除了選準(zhǔn)最優(yōu)質(zhì)儲層，能否再經(jīng)濟開發(fā)上下的其他層，通過立體開發(fā)，將頁巖氣儲層真正吃干榨凈？

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

涪陵頁巖氣公司聯(lián)合科研、生產(chǎn)單位，深入開展頁巖氣儲量動用狀況評價，通過大量地質(zhì)、工程、動態(tài)資料分析及前期多口加密評價井開發(fā)試驗，落實了老區(qū)開發(fā)調(diào)整方向，認為三層立體開發(fā)可行，并優(yōu)選焦頁66擴平臺，部署了4口評價井。他們主要評價中部氣層頁巖氣產(chǎn)能和適應(yīng)性工程工藝技術(shù)，探索上、中、下三層精細立體開發(fā)可行性，打開氣田開發(fā)新空間。

“頁巖氣就像儲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’，最大限度地提高儲量動用率和頁巖氣產(chǎn)量?！苯瓭h油田涪陵頁巖氣公司總工程師李遠照介紹。

在實踐基礎(chǔ)上，涪陵頁巖氣公司進一步摸索提升，創(chuàng)新形成了“上、中、下三層氣層進行精細分層開發(fā)，2000米水平段長為主，同一平臺大叢式交叉布井”等國內(nèi)首個頁巖氣立體開發(fā)技術(shù)，開中國海相頁巖氣立體開發(fā)先河。目前，立體開發(fā)調(diào)整區(qū)采收率最高達39.2%，達到國際先進水平。

加強自主研發(fā)，推動降本增效

立體化開發(fā)的重點之一是降成本?！袄碛珊芎唵?，其他層的儲量比我們首選儲層的儲量小，因此我們必須要提高效率、降低成本，才具備經(jīng)濟性。”李遠照說。

在頁巖氣開發(fā)初期就同步進行的裝備、工具國產(chǎn)化攻關(guān)，有效推動了頁巖氣降本提效。

壓裂是實現(xiàn)氣井高產(chǎn)的關(guān)鍵一招和臨門一腳。涪陵頁巖氣田在開發(fā)初期，使用的是柴驅(qū)壓裂機組，即利用柴油作為壓裂施工動力源，為壓裂機組提供動力，不但能耗大，煙塵排放多，而且噪聲較大，夜間無法施工。

2020年3月，涪陵頁巖氣田在焦頁41#擴平臺啟動5000型成套電動壓裂裝備工業(yè)試驗，這是氣田首次從主壓裝備到輔助設(shè)備實現(xiàn)100%電驅(qū)化、橇裝化的壓裂施工。隨后，涪陵頁巖氣公司進一步推廣應(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，趕上北美先進水平。”李遠照說。

壓裂過程中使用到的壓裂液、橋塞等也加快了國產(chǎn)化進程，打破國外工具壟斷。以前購買1立方米進口壓裂液200多元，實現(xiàn)國產(chǎn)化后只需要20多元。以前購買進口橋塞約20萬元，現(xiàn)在國產(chǎn)化后僅2萬元。

8年多來，涪陵頁巖氣田始終堅持走創(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、全電壓裂機組、連續(xù)油管作業(yè)車、可溶式橋塞等裝備工具，關(guān)鍵裝備實現(xiàn)全國產(chǎn)，一步步打破國外技術(shù)壟斷。建成國內(nèi)領(lǐng)先的頁巖氣生產(chǎn)基地、研究基地、人才培養(yǎng)基地和裝備制造基地，為國內(nèi)頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出了示范、樹立了標(biāo)桿，為全球頁巖氣開發(fā)提供了中國樣本?！案⒘甏笮秃Ｏ囗搸r氣田高效勘探開發(fā)”項目獲國家科技進步一等獎，國家科技重大專項《涪陵頁巖氣開發(fā)示范工程項目》通過國家能源局驗收。

10月8日，在焦石1擴壓裂現(xiàn)場，技術(shù)人員向來自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

涪陵頁巖氣田的快速發(fā)展，讓李遠照很自豪：“當(dāng)年是一點一點在空白中摸索，現(xiàn)在我們已經(jīng)很清楚發(fā)展的方向與重點是什么，而且中國的技術(shù)和美國的技術(shù)已經(jīng)沒有代際差距?！?/p>