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        新氣象 | 探訪我國首個實現商業開發的大型頁巖氣田

        2024-05-07 09:14 來源:中國紀檢監察報

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          圖①:涪陵頁巖氣田一集輸站的脫水裝置。

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          圖②:涪陵頁巖氣田鉆井作業現場。

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          圖③:中石化涪陵頁巖氣開發功勛井——焦頁1HF井。

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          圖④:涪陵頁巖氣田一集輸站工作人員巡檢站內裝置。

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          圖⑤:涪陵頁巖氣田鉆井“井工廠”。 涪陵頁巖氣公司 供圖

          2024年4月,我國首個針對頁巖氣立體開發的行業標準《頁巖氣開發調整方案編制技術要求》正式實施,該標準的實施,離不開中石化江漢油田涪陵頁巖氣田的經驗助力。

          涪陵頁巖氣田是我國首個實現商業開發的大型頁巖氣田,開發建設以來,創新頁巖氣勘探開發理論,形成六大核心技術,首創我國頁巖氣立體開發技術,立體開發區采收率達到國際先進水平。截至目前,氣田探明儲量近9000億立方米,鉆井進尺累計突破500萬米,相當于鉆透565座珠穆朗瑪峰,累計產量突破650億立方米,為長江經濟帶沿線8省、市70多個大中型城市送去潔凈能源。

          在無成熟經驗可借鑒、缺乏核心設備和技術人才的情況下,如何實現頁巖氣開發技術從無到有、從有到優?涪陵頁巖氣田如何實現持續高效開發,并成為頁巖氣開發的“中國樣本”?記者與您一起探訪這座地下能源寶庫。

          聚焦世界難題、攻克技術難關

          水平井開發不斷突破“上限”

          “日產氣8.5萬方,水氣比穩定,氣井生產狀態良好。”4月22日,中石化重慶涪陵頁巖氣勘探開發有限公司采氣一區技術副經理朱遠西給完成壓裂改造后的焦頁18-S12HF井做了一次“全身體檢”,結果顯示“一切正常”。“這口井水平段長度超過4200米,刷新并保持著我國頁巖氣井水平段最長、水平段‘一趟鉆’進尺最長兩項紀錄。它的平穩運行,標志著我國頁巖氣超長水平段水平井(水平段長大于3000米)工程工藝技術的成功。”

          據介紹,頁巖氣是一種非常規氣藏,以游離態或吸附態賦存于頁巖裂縫與孔隙中,也被稱為“人工氣藏”,開采時需要把頁巖壓碎才能讓氣體出來,是業界公認的世界級難題,其中水平井技術尤為關鍵。

          如果把油氣資源開采比作“喝豆漿”,常規氣藏開采只需要縱向插根“吸管”就能“喝到豆漿”,而頁巖氣的開采在縱向插入“吸管”后,還需要繼續往橫向延伸,然后通過壓裂把頁巖壓碎形成通道,才能順利“喝到豆漿”。立體開發就是為了“喝到更多豆漿”而同時在多個層位使用不同長度的“吸管”。

          我國頁巖氣可采儲量大,但埋藏深、地下構造復雜、分布多樣,在運用長水平井開發時,面臨攜帶巖屑困難、鉆具受力復雜、井壁垮塌風險高等諸多技術難題,開采難度很大。“而且在勘探開發初期,我們可以說是‘四無’——無經驗、無技術、無設備、無人才,我們中的很多人都是第一次聽說‘頁巖氣’。”涪陵頁巖氣田技術人員張懷力說。

          “明知山有虎,偏向虎山行”。十余年來,涪陵頁巖氣田科技工作者們聚焦超長水平井技術難題,開展降摩減阻、軌跡精準控制、防碰繞障等技術攻關,在優快鉆井、精準壓裂等方面不斷積累經驗,有效提升單井產量和開發效益,推動實現頁巖氣田少井高產的目標。截至目前,已成功完鉆5口頁巖氣超長水平井。

          針對超長水平段鉆井巖屑返出困難,容易卡鉆、堵鉆的情況,技術人員實時分析巖屑返出量和形態,判斷井眼清潔狀況,通過優化前置液,細化井眼清洗等方案,持續加強循環排砂,保障超長水平段井筒清潔暢通,減少摩阻。

          在鉆進過程中,則依托對地層巖性可鉆性、井筒清潔度、防碰繞障與防壓裂干擾等方面的研究,有針對性地實時控制鉆井參數,順利實現超長水平段“一趟鉆”……

          “我們見證著頁巖氣井水平段長度不斷突破‘上限’。”氣田鉆井工程高級工程師代永波告訴記者,目前,涪陵頁巖氣田已創新形成超長水平井關鍵裝備與工具配套、超長水平井降摩減阻、超長水平井鉆井參數動態優化等技術,不僅“打得快”,而且“打得準”“打得好”,可實現在小于5米的誤差范圍內定向鉆進超過4000米。

          記者了解到,涪陵頁巖氣田投入開發建設以來,不斷加強攻關,創新頁巖氣勘探開發理論,形成頁巖氣地質綜合評價、開發設計與優化、水平井組優快鉆井、長水平井高效壓裂等核心技術體系,首創我國頁巖氣立體開發技術,實現了3500米淺氣藏高效開發、3500至4000米氣藏有效開發。同時,制定了158項頁巖氣勘探開發標準和規范,取得200件國家專利授權。

          “如今,關鍵開發技術100%實現了國產化。”氣田完井工程高級工程師吳魏說。

          在線“把脈”、實時“開方”

          數智化轉型助推氣井開發走上“快車道”

          上午,涪陵頁巖氣公司生產管理技術員薛正春通過氣藏管理平臺發現一口井產量異常,根據平臺提示的“油管積液”問題,她很快為這口井開出“藥方”,并及時通知維修人員。下午,薛正春再次通過氣藏管理平臺查看,該井已經恢復正常產量。

          如此便捷地發現問題、解決問題,得益于涪陵頁巖氣田的數字化智能化建設。據介紹,涪陵頁巖氣田具有新型數據資源中心,按照“增量數據不欠賬,歷史數據補欠賬”的原則,通過開發數據補錄和校驗工具等,實現數據快捷、精準入庫,夯實氣田數據基礎。

          目前,這個匯聚2.2億條氣藏數據,覆蓋全業務領域、滿足全場景應用的新型數據資源中心已基本建成。通過“數據+平臺+應用”,打造了涵蓋氣藏動態管理、單井管理、設備管理等7大業務領域56個應用模塊,全面支撐氣田開發建設過程。

          數字化智能化轉型,給氣田工作帶來了實實在在的變化。薛正春感慨,要了解一口井的生產數據,再也不用向現場工作人員反復打電話確認了,只需登錄氣藏管理平臺點擊相應模塊,所有數據一目了然,還可以根據需要進行數據分析,工作更高效更精準。同時還能及時發現并醫治“患病井”,讓氣井更“健康”地采氣。據介紹,涪陵頁巖氣田共有1081口投產井,如果通過“地毯式”排查的方式對其進行“體檢”,至少需要一個星期時間。如今,依托氣藏管理平臺,不僅能實時發現水平段積液、管線滯液、油管穿孔等異常情況,還能準確開出“藥方”。

          變化不止于此。涪陵頁巖氣田地質導向工程師葉鑫表示,以前,在老平臺上打新井,地下管網復雜,井筒眾多,鉆頭鉆進就像“走鋼絲”,難度極大。如今,通過氣藏管理平臺的地質導向模塊,可以實時查看隨鉆綜合柱狀圖、軌跡圖等數據,加上三維可視化繞障防碰技術,地質導向工程師仿佛戴上了一副具有透視功能的眼鏡,能“看清”地下3000多米的詳細情況。不僅如此,工程師借助這一平臺,還可以預測地層產狀,實時監測井間距。同時,技術人員可對井眼軌跡進行精細調整,讓鉆頭像“貪吃蛇”一樣,在幾千米的地下“追”著優質儲層鉆,從而有效提高優質儲層鉆遇率、氣井產量等。

          如今,一名地質導向工程師可同時監測多口氣井的鉆井數據,及時發出工藝參數調整指令。如果遇到高難度井的地質導向施工,各方專家也可以通過該平臺集中“會診”。統計數據顯示,自氣藏管理平臺投用以來,氣田長水平段優質儲層鉆遇率達97%以上,助力涪陵頁巖氣田安全高效施工。

          廢水回收利用、保護飲水安全

          堅持節能環保打造綠色典范

          4月20日深夜,一陣春雨過后,涪陵頁巖氣田焦頁109#集氣站工作人員張小銀和顧長喜穿著雨衣、打著手電筒,到現場檢查儲水池空高,防止產出水外溢。

          “四周都是農田、魚塘,不能讓一滴產出水溢出。”張小銀說。當前,涪陵頁巖氣田每天有40多輛產出水轉運罐車奔波在巴山渝水間,把產出水運送到壓裂現場配制成壓裂液循環使用。據介紹,隨著氣田投產井日益增多,涪陵頁巖氣公司陸續修建了52座泵站和165公里產出水收集管網,建成國內首個頁巖氣產出水處理站,氣田廢水回收利用率達100%。

          涪陵頁巖氣田所在地區山川秀麗,是長江經濟帶上游重要的生態保護區。源頭防控、過程保護、循環利用……自涪陵頁巖氣田啟動開發建設以來,涪陵頁巖氣公司牢固樹立“綠水青山就是金山銀山”的發展理念,促進氣田節能、降耗、減污、增效,抓好水污染、噪聲污染、大氣污染及固體廢物的防治和防控,做好土地與生態保護,被自然資源部評價為“綠色典范”。

          為保護當地群眾飲用水安全,鋪設集氣管線時繞開溶洞及溶洞水系成為鐵律;為保護山中古樹,反復調整進場路線……“節能環保,是我們始終堅守的理念。”涪陵頁巖氣公司安全環??偙O胡立波說。

          涪陵頁巖氣公司還以承擔國家科技重大專項示范任務課題《涪陵頁巖氣綠色開發技術示范》為切入點,重點開展了涪陵頁巖氣開發環境風險評價、涪陵頁巖氣示范區環境管理規范等研究,創新形成土地集約化利用技術、頁巖氣綠色鉆井技術、環境友好型壓裂試氣技術等系列綠色開發技術,為國內頁巖氣綠色開發提供技術支撐和示范樣本。

          針對傳統油基鉆井液配制成本高、存在意外泄漏污染環境的風險等問題,成功研發綠色環保、實用性較強的頁巖超滑水基鉆井液,可降低頁巖氣井鉆井危廢產生量,縮減鉆后治理成本,降低頁巖氣水平井的鉆井作業安全環保風險。

          全面實行水基鉆屑、油基鉆屑“不落地、無害化”處置。水基鉆屑干化后送往有處理資質的水泥廠,將灰渣制成水泥,變廢為寶;對油基鉆屑進行無害化處理。

          全面實行“油改電”施工模式,在鋪設電網、推行網電鉆機的同時,逐年加大電驅壓裂機組應用力度,能源消耗平均減少33.2%,同時減少廢氣排放。

          ……

          據測算,涪陵頁巖氣田的成功開發建設,每年可減排二氧化碳1200萬噸,相當于植樹1.1億棵,或800萬輛經濟型轎車停開一年。(記者 喬子軒 通訊員 楊東生 徐瑤)

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