大型海相页岩气田开发:零起点的技术革命

  随着涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发的成功,我国建成了首个国家级页岩气示范区,成为第三个完全掌握页岩气开发成套技术的国家——

  由中国石化勘探分公司、江汉油田分公司等19家单位共同开发完成的涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发项目,唤醒了沉睡亿年的地下宝藏,通过川气东送管道,为长江沿线六省二市的居民输送绿色能源,并使我国成为继美国、加拿大之后第三个完全掌握页岩气开发成套技术的国家。该项目也因此获得了2017年国家科技进步一等奖。

  中国石化钻井技术专家刘汝山说,随着美国页岩气产业的快速发展,其2012年页岩气产量已达2653亿立方米,占美国天然气总产量的37%,提高了美国能源自给率,引起国际社会高度关注。

  中国石化页岩气的勘探始于2008年,晚于美国页岩气大规模开发近30年。但到了2012年,焦页1HF井试产即获得高产工业气流,再到2014年3月进入商业生产,仅用了6年多的时间,创造了我国页岩气勘探开发的“涪陵速度”。

  目前,涪陵页岩气田探明地质储量6008亿立方米,累计产气突破240亿立方米,其中2018年产气60。21亿立方米,日销售页岩气最高达1650万立方米,可满足3300万户居民的生活用气需求,成为“气化长江带”的重要资源基础。

  如果把开采常规天然气比作在静脉中采血,那么开发页岩气就如同直接从毛细血管中采血。这意味着它的获取,必须要依靠石油工程技术的巨大突破,难度可想而知。而且当时国内许多石油工程专家对页岩气的了解几乎是零。中国石化测录井技术专家廖勇回忆说:“当时我们整个行业对它都一无所知,第一次听到‘页岩气’这个词,都不知道是什么。”

  经过8年的探索,中国石化用亲手打造的技术利器唤醒了沉睡亿年的地下宝藏,这项零起点的技术革命实现了多项创新。

  项目创新形成了中国南方海相页岩气富集规律的新认识,指导了涪陵气田的发现。该项目率先发现中国南方深水陆棚相页岩具有高碳富硅正相关耦合规律,揭示了页岩气的动态保存机理,建立了页岩气战略选区评价体系。

  项目创新形成了海相页岩气地球物理预测评价关键技术。该技术突破川南地区碳酸盐岩山地页岩气地震采集、处理技术瓶颈,形成了有机碳含量、脆性指数、含气量高精度地震预测技术系列和页岩六性测井评价体系,实现了页岩气层参数的精细预测和计算。

  项目创新形成页岩气开发设计与优化关键技术,使开发井成功率达到100%。该技术建立了多流态、多区域孔缝耦合流动的页岩气非稳态产能评价技术,首次提出了山地丛式水平井交叉布井模式,编制了我国首个年产能50亿立方米的页岩气田开发方案。

  项目创新形成页岩气水平井高效钻井及压裂关键工程技术。该技术构建了水平井组优快钻完井技术和山地井工厂作业模式,还创新了水土资源保护和废弃物处理技术。

  项目创新研制页岩气开发关键装备和工具。如千吨级360°快速自走式钻机、井控压力70兆帕高压大负载带压作业、6200米大容量连续油管等地面作业成套装备,以及页岩专用PDC钻头和耐油螺杆、8千牛大功率测井牵引器、105兆帕易钻桥塞系列井下工具等。

  至此,涪陵气田的高效开采成为了我国页岩气勘探开发理论及技术创新的典范,为我国页岩气勘探开发提供了可复制、可推广的经验,也为我国页岩气大规模勘探开发奠定了理论和技术基础。

  目前,该项目成果不仅广泛应用于四川盆地及周缘区块页岩气的勘探及开发,指导了四川盆地平桥、威远—荣县、荣昌—永川、丁山、井研—犍为、武隆等区块页岩气勘探发现及开发工作,而且部分研发产品推广应用到海外,其中复合材料桥塞已出口美国6000余套,钻头已销往中东等多个地区。

  该项目还吸引了国内外同行、专家等2万余人次前来参观、学习。2015年1月27日,美国埃克森美孚一位专家在参观涪陵页岩气田后,给出了这样的评价:“中国石化川东南海相页岩气勘探开发技术是一流的,无论是水平井钻井,还是分段压裂试气技术,都已经走在世界前列。”

  目前,涪陵页岩气田日销售页岩气最高达1680万立方米。按年产量60亿立方米计算,与煤炭相比,每年可减排二氧化碳720万吨,氮氧化物近6万吨,二氧化硫18万吨。


关键字:页岩气
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