中國頁巖氣開發(fā)且行且寬廣-伊藤動力發(fā)電機且發(fā)展且壯大

中國頁巖氣在重慶涪陵獲得的重大突破，對中國非常規(guī)油氣的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。《中國科學(xué)報》記者走進涪陵，近距離感受頁巖氣開采全過程。

頁巖氣鉆井現(xiàn)場 賀春祿攝

經(jīng)歷熱捧、質(zhì)疑甚至被判定為“陰謀論”后，中國的頁巖氣終在巴蜀大地為自己正名。

在位于長江、烏江交匯地的重慶市涪陵區(qū)，中國迄今為止大型頁巖氣田——涪陵頁巖氣田（焦頁1HF井）已提前進入商業(yè)化開發(fā)階段。3月底，中石化董事長傅成玉在香港對外宣布，2017年將在當(dāng)?shù)亟ǔ赡戤a(chǎn)能100億立方米的頁巖氣田。

從今以后，風(fēng)景秀美的涪陵除了馳名海外的榨菜外，又擁有了一張耀眼的名片——“頁巖氣功勛井”。

重大突破并非個例

正是由于這種與四川盆地其他地區(qū)截然不同的地質(zhì)構(gòu)造，頁巖氣勘探才能在該地區(qū)獲得重大突破。

從重慶涪陵城區(qū)到位于焦石鎮(zhèn)的焦頁1HF井，盡管只有40余公里的距離，但是曲折難行的蜀道使得行駛時間遠超出《中國科學(xué)報》記者所預(yù)想。

此時正值繁花似錦的春天，沿途的青山綠水讓人心曠神怡，但焦石鎮(zhèn)的地貌卻頗有些與眾不同。

“焦石”望詞生意可知，當(dāng)?shù)氐谋韺拥刭|(zhì)結(jié)構(gòu)多為石頭，漫山遍野都覆蓋著一種深灰色巖石。巖面表面風(fēng)化呈黑色燒焦?fàn)睿虼说妹敖故?zhèn)”。

指著道路兩旁裸露出的大塊深灰色巖石，中石化勘探南方分公司總經(jīng)理郭旭升告訴記者：“這是一種典型的海相構(gòu)造，這些石塊與海邊的巖石地貌非常類似。”

記者在焦頁1HF井現(xiàn)場看到，一塊塊來自地底深處3000多米深處的灰黑色頁巖巖心上有著大量筆石化石，有的巖心上還能看到清晰可見的貝殼化石。

正是因為這種與四川盆地其他地區(qū)截然不同的地質(zhì)構(gòu)造，頁巖氣勘探才能在該地區(qū)獲得重大突破。

由于有海相普光氣田勘探成功做鋪墊，勘探南方分公司在海相頁巖氣的勘探方面有著先天的技術(shù)優(yōu)勢。郭旭升與科研團隊在勘探中發(fā)現(xiàn)，涪陵東北部的焦石壩區(qū)塊海相龍馬溪組頁巖層穩(wěn)定性好，是保存相對完整的“大棉被”。

經(jīng)過縝密論證與勘探開發(fā)，2012年11月28日，焦頁1HF井鉆獲得20.3萬立方米/日的高產(chǎn)頁巖氣流。同年9月集輸管網(wǎng)建成投產(chǎn)，頁巖氣實現(xiàn)外輸銷售，現(xiàn)在主要以串換銷售的方式運往江蘇、浙江、湖北等五省。

目前，焦頁1HF井按6萬立方米/日定產(chǎn)試采，已持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)近500天，累計產(chǎn)氣3245萬立方米。

但是，如此高產(chǎn)的頁巖氣井是否只是個例？

對此，郭旭升表示，涪陵頁巖氣田埋深小于4500米的有利區(qū)面積約為4000平方公里，資源量則高達2.1萬億方。目前，涪陵頁巖氣開發(fā)示范區(qū)共擁有試驗井21口，截至2013年已建成頁巖氣產(chǎn)能6億方/年。

此外，與焦頁1HF井穩(wěn)定的工業(yè)頁巖氣流形成對比的是，我國部分頁巖氣井僅獲低產(chǎn)頁巖氣流，甚至未見頁巖氣顯示。

郭旭升指出，這種情況的出現(xiàn)源自保存條件變差。“隨著勘探開發(fā)的推進，我們對保存條件的研究已日趨完善，建立了海相頁巖氣‘二元富集’理論以及以頁巖氣甜點預(yù)測技術(shù)為代表的評價預(yù)測技術(shù)系列，隨著認識的深化和技術(shù)的發(fā)展，相信今后這種情況會漸漸減少”。

他表示，今后中國海相頁巖氣將走上一條日益寬廣的發(fā)展之路。

降成本是重中之重

在頁巖氣開采設(shè)備方面，目前除了國產(chǎn)橋塞尚未在開采中實際使用外，其余相關(guān)設(shè)備均實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

在勘探確定不菲的儲量后，與美國成熟的頁巖氣開采體系相比，中石化目前面臨的問題仍是成本過高。

作為承擔(dān)中國大型頁巖氣田——涪陵頁巖氣建設(shè)的江漢油田分公司，該公司副總經(jīng)理胡德高對記者指出，中國頁巖氣通常需要鉆到3000至3600米左右的深井，而北美地區(qū)卻僅為1000多米，開采成本之高不言而喻。

因此，降低成本不僅僅是中石化亟待解決的問題，更是中國頁巖氣整體開采繞不開的坎。解決問題的關(guān)鍵在于，必須擁有自己的核心技術(shù)與國產(chǎn)化的開采設(shè)備。

記者了解到，目前由中國石化組建的頁巖氣科技攻關(guān)小組，已在多項核心技術(shù)取得突破，申請發(fā)明專利50多項，基本形成了具有水平井段長2000米的鉆完井及20段壓裂能力的頁巖氣工程配套技術(shù)。

比如自主研發(fā)的彈塑性水泥漿體系、前置液體系以及配套的外加劑，形成了針對低壓易漏、高溫高壓長水平段頁巖氣水平井固井工藝及配套技術(shù)，在彭水、焦石壩等地區(qū)成功應(yīng)用于10多口井，固井質(zhì)量全部為優(yōu)。

胡德高告訴記者：“目前除了國產(chǎn)橋塞尚未在開采中實際使用外，其余相關(guān)設(shè)備均實現(xiàn)了國產(chǎn)化，包括壓裂車等大型設(shè)備，成本已經(jīng)明顯降低。”

“對于起步時間并不長的中國頁巖氣開采行業(yè)而言，這是非常不容易的。”郭旭升說。

除了技術(shù)與設(shè)備制造進展迅速外，在美國開發(fā)模式的基礎(chǔ)上尋找適合中國的方法，成為中石化加快開采速度、降低成本的重要利器，“井工廠”模式便是其中之一。

傳統(tǒng)方式的頁巖氣壓裂施工均為單井作業(yè)，而在涪陵頁巖氣田一期產(chǎn)建規(guī)劃的實施中，江漢油田涪陵頁巖氣分公司提出了“井工廠”模式壓裂施工的設(shè)想——即采用單井施工時1.5倍的壓力及配套設(shè)備，同時對兩口井進行交替壓裂，可以在相同時間內(nèi)提高一倍的工作效率。

記者在涪陵頁巖氣田焦頁9-1HF、9-3HF兩口井現(xiàn)場看到，十幾臺形似消防車的紅色壓裂車正集體發(fā)出地動山搖的駭人“吼聲”，大量沙子正源源不斷地被巨大的壓力瞬間壓入幾千米深的地底。

4月14日，采用的“井工廠”交叉式壓裂施工技術(shù)正是在此處獲得成功。

目前在鉆井環(huán)節(jié)也采用了“井工廠”模式，利用國內(nèi)首臺輪軌式鉆機實現(xiàn)了流水化工程作業(yè)，使鉆井周期從過去的100天縮短到70天左右。

環(huán)保問題仍應(yīng)警惕

頁巖氣的水力壓裂技術(shù)是否會成為地震的隱患應(yīng)當(dāng)引起重視。

一直以來，環(huán)保問題與頁巖氣開采始終如影隨形。如此大規(guī)模的壓裂開發(fā)是否會對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成惡劣影響？

距離涪陵大部分頁巖氣井僅僅幾十米的地方便是農(nóng)村居民生活區(qū)，有些頁巖氣井干脆就建立在田地中間。而且，焦石鎮(zhèn)由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的原因，水資源一直較為匱乏。

如何做到不與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶爭搶水資源，成為擺在面前的道難題。

郭旭升告訴記者，在確定井位前，勘測隊對地下100米內(nèi)暗河、溶洞的分布情況進行水文勘探，同時在淺層環(huán)境水體所處地層鉆進過程中，一律采用清水鉆進，以“慢”和“穩(wěn)”的心態(tài)對當(dāng)?shù)厮Y源進行保護。

而針對頁巖氣開發(fā)壓裂用水量較大的特點，胡德高說：“我們利用當(dāng)?shù)毓I(yè)園現(xiàn)有供水設(shè)施從烏江提水保障壓裂施工，避免影響當(dāng)?shù)氐纳钆c生產(chǎn)。”

在焦頁9號平臺的現(xiàn)場，記者看到了數(shù)條中石化從烏江架設(shè)至此的輸水管道，其長度約為20余千米。

那么，這種大規(guī)模的采水是否會對烏江水量造成影響？

在9號平臺現(xiàn)場指揮壓裂的江漢油田油氣工藝處副處長黃仲堯告訴記者，該施工工地所需水量約為7000立方米。由于采取了“井工廠”的模式壓裂，所需的時間約為一個月，所需的水量相對于烏江水而言只是極小的一部分。

同時，工程隊還對泥基泥漿鉆進過程中產(chǎn)生的含油鉛屑進行了無害化采集和存放，修建了專用水泥通道和存放池，防止落地造成污染，并聘請專業(yè)資質(zhì)的單位對鉆屑進行無害化處理。

不過，一位行業(yè)內(nèi)的匿名人士私下對記者表示，頁巖氣的水力壓裂技術(shù)是否會成為地震的隱患應(yīng)當(dāng)引起重視。

目前在水力壓裂技術(shù)起源地美國，關(guān)于頁巖氣開采帶來地震的擔(dān)憂正漸漸浮出水面。2013年哥倫比亞大學(xué)就曾在一份聲明中指出：“隨著曾經(jīng)被石油填滿的空間再次被廢水填滿，維持流體下降所需的壓力就必須增加。隨著壓力增加，地質(zhì)學(xué)家們所謂的Wilzetta斷層就會發(fā)生。”

盡管該研究結(jié)果目前并沒有在業(yè)內(nèi)獲得共識，但我國對頁巖氣開發(fā)與地震間的聯(lián)系仍應(yīng)當(dāng)抱有足夠的警惕。