頁(yè)巖氣累產(chǎn)創(chuàng )紀錄背后的科技“秘訣”

涪陵頁(yè)巖氣田累計探明儲量7926.41億立方米，生產(chǎn)頁(yè)巖氣突破400億立方米，日產(chǎn)氣量近2000萬(wàn)立方米，每天為我國長(cháng)江經(jīng)濟帶沿線(xiàn)6省2市，70多個(gè)大中型城市、上千家企業(yè)、2億多居民送去源源不斷的潔凈能源。

位于重慶的我國首個(gè)商業(yè)開(kāi)發(fā)大型頁(yè)巖氣田——中國石化江漢油田涪陵頁(yè)巖氣田，最近頗受關(guān)注，因為它累計生產(chǎn)頁(yè)巖氣達400億立方米，創(chuàng )造了中國頁(yè)巖氣田累產(chǎn)新紀錄。目前，涪陵頁(yè)巖氣田日產(chǎn)氣量近2000萬(wàn)立方米，可滿(mǎn)足4000萬(wàn)戶(hù)家庭日常用氣需求。

“從0到100億方我們走了4年，從100億方到400億方，我們也走了4年，這4年走的并不容易。”面對這一成績(jì)，中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)江漢油田）首席專(zhuān)家、中石化重慶涪陵頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)涪陵頁(yè)巖氣公司）黨委書(shū)記劉堯文感慨萬(wàn)分。

頁(yè)巖氣井具有初期產(chǎn)量高、產(chǎn)量遞減快的特點(diǎn)，涪陵頁(yè)巖氣田卻不斷刷新中國頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)新紀錄，是什么支撐著(zhù)該氣田持續保持高產(chǎn)，成為全球頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的“中國樣本”？

堅持科技創(chuàng )新，開(kāi)發(fā)技術(shù)實(shí)現完全國產(chǎn)化

頁(yè)巖氣，是儲存于富有機質(zhì)泥頁(yè)巖及其夾層的非常規天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源。2009年，在攻克技術(shù)和成本障礙后，美國不僅發(fā)起了頁(yè)巖氣革命，而且從天然氣進(jìn)口國變成出口國，實(shí)現了“能源獨立”。而頁(yè)巖氣田的開(kāi)發(fā)，對加快我國天然氣開(kāi)發(fā)和能源結構優(yōu)化也起著(zhù)重要的作用。

頁(yè)巖氣藏為典型的“原地”成藏模式，開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣不僅技術(shù)要求高，成本更高。2007年，我國與美國合作，開(kāi)展頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)。

我國海相頁(yè)巖氣資源非常豐富，但與北美頁(yè)巖氣相比，地質(zhì)條件更為復雜、生態(tài)環(huán)境更為敏感、勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)難度更大。而這也常讓國外頁(yè)巖氣技術(shù)在中國頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)中“水土不服”，照搬國外技術(shù)存在很多問(wèn)題，而且這樣的“跨國聯(lián)姻”還面臨著(zhù)高昂的成本——國外關(guān)鍵裝備只租不賣(mài)，就連每次設備售后維護都要付出昂貴的服務(wù)費。

涪陵頁(yè)巖氣田分布于重慶市涪陵、南川、武隆、忠縣、梁平、豐都等區縣境內，現有焦石壩、江東、平橋3個(gè)產(chǎn)建區。自2012年12月開(kāi)發(fā)建設以來(lái)，2017年涪陵頁(yè)巖氣田如期建成百億方年產(chǎn)能生產(chǎn)基地，現為我國第六大天然氣田，是我國“川氣東送”的重要氣源之一。

“如果說(shuō)涪陵頁(yè)巖氣田保持高產(chǎn)的背后有什么秘訣，那這秘訣就是技術(shù)創(chuàng )新！”劉堯文表示，涪陵頁(yè)巖氣從零起步到跨越發(fā)展，立足自主研發(fā)，打破了國外技術(shù)壟斷。公司所有關(guān)鍵頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)均100%實(shí)現國產(chǎn)化，僅國產(chǎn)橋塞與多級射孔、油基鉆井液、牽引器測井、地質(zhì)導向等4項國產(chǎn)化技術(shù)的應用，就降低施工成本70%，降低工程造價(jià)數億元。

目前，涪陵頁(yè)巖氣田已形成具有自身特色、可復制推廣的氣藏綜合評價(jià)、水平井優(yōu)快鉆井、長(cháng)水平井分段壓裂、試采開(kāi)發(fā)配套及綠色開(kāi)發(fā)配套五大技術(shù)體系。得益于這些自主創(chuàng )新技術(shù)，中國也成了繼美國、加拿大之后第三個(gè)完全掌握頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)成套技術(shù)和實(shí)現頁(yè)巖氣商業(yè)開(kāi)發(fā)的國家。

建立開(kāi)采體系，打開(kāi)氣田增產(chǎn)新空間

作為首個(gè)商業(yè)開(kāi)發(fā)的大型頁(yè)巖氣田，近年來(lái)，涪陵頁(yè)巖氣田面臨著(zhù)老區產(chǎn)量遞減較快、天然氣保供任務(wù)重、上產(chǎn)壓力大等重重困難。為提高氣田采收率和保供能力，涪陵頁(yè)巖氣公司創(chuàng )新集成五大具有涪陵頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)特色的技術(shù)體系，實(shí)現3500米以淺超壓頁(yè)巖氣藏高效開(kāi)發(fā)、3500至4000米氣藏有效開(kāi)發(fā)；在此基礎上還首創(chuàng )了中國頁(yè)巖氣立體開(kāi)發(fā)調整技術(shù)體系，立體開(kāi)發(fā)調整區采收率最高達39.2%，達到國際先進(jìn)水平。

今年年初，國內首個(gè)頁(yè)巖氣三層立體開(kāi)發(fā)評價(jià)井組——涪陵頁(yè)巖氣田焦頁(yè)66號擴井組的4口氣井連續試氣獲高產(chǎn)，各井測試產(chǎn)量合計達每天67萬(wàn)立方米。

“頁(yè)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，而這個(gè)技術(shù)相當于把地下井網(wǎng)由‘二層樓’變成‘三層樓’，最大程度提高儲量動(dòng)用率和頁(yè)巖氣產(chǎn)量。”涪陵頁(yè)巖氣公司總工程師李遠照介紹，從國內首個(gè)頁(yè)巖氣立體開(kāi)發(fā)技術(shù)，到實(shí)現由上、下二層立體開(kāi)發(fā)變?yōu)樯?、中、下三層精細立體開(kāi)發(fā)，涪陵頁(yè)巖氣公司開(kāi)創(chuàng )了中國海相頁(yè)巖氣立體開(kāi)發(fā)先河。通過(guò)立體開(kāi)發(fā)技術(shù)升級，進(jìn)一步促進(jìn)產(chǎn)能、產(chǎn)量、采收率提高，氣田有望新建產(chǎn)能15億立方米，新增經(jīng)濟可采儲量70億—80億立方米，持續保持行業(yè)領(lǐng)先。

“涪陵頁(yè)巖氣田對我國頁(yè)巖氣大規模開(kāi)發(fā)具有示范引領(lǐng)意義。它的成功開(kāi)發(fā)，包括鉆采技術(shù)突破，增強了國內各方和相關(guān)企業(yè)的信心，助力四川盆地成為我國頁(yè)巖氣增儲上產(chǎn)的主陣地，對我國頁(yè)巖氣發(fā)展產(chǎn)生了關(guān)鍵的推動(dòng)作用。”油氣工程專(zhuān)家、中國科學(xué)院院士高德利說(shuō)。

攻克技術(shù)瓶頸，力爭產(chǎn)量再創(chuàng )新高

“我們在焦頁(yè)4HF井實(shí)施的‘套中固套’的重建井筒重復壓裂技術(shù)，屬?lài)鴥仁讋?chuàng )，該井重復壓裂后測試獲得每天18.38萬(wàn)立方米的高產(chǎn)工業(yè)氣流，開(kāi)創(chuàng )了國內頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)先河。”涪陵頁(yè)巖氣公司技術(shù)中心主任方棟梁說(shuō)。

壓裂就是為儲層造縫，打通頁(yè)巖氣開(kāi)采通道。涪陵頁(yè)巖氣田焦石壩區塊老井主要是在2013—2016年實(shí)施的壓裂施工，前期采用“多段少簇射孔+段塞式加砂”的壓裂工藝，段間距、簇間距之間有較大的剩余儲量，且很多井已生產(chǎn)了數年，老縫里基本無(wú)產(chǎn)量奉獻，有再次實(shí)施改造提產(chǎn)的潛力。

據了解，重建井筒后進(jìn)行重復壓裂施工是北美提高頁(yè)巖氣藏采收率的常用工藝，但北美普遍采用的是下入4英寸套管，在國內目前沒(méi)有相關(guān)案例和成熟經(jīng)驗可供借鑒參考。

為填補國內頁(yè)巖氣高效開(kāi)發(fā)技術(shù)空白，提高氣井采收率，涪陵頁(yè)巖氣公司聯(lián)合科研和工程單位，加大技術(shù)攻關(guān)力度，綜合考量固井難度和壓裂效果，先后完成了方案調研和論證、工具選型和工藝配套，確定了在5.5英寸套管內重建3.5英寸套管的施工新模式，優(yōu)選焦頁(yè)4HF井首次開(kāi)展“套中固套”的重建井筒重復壓裂施工。

施工中克服了該井小套管沿程摩阻大、施工壓力高、砂堵風(fēng)險大、卡鉆風(fēng)險高以及小井眼泵送射孔難度大等難題，通過(guò)大量采用新工藝、新技術(shù)，準確高效地改造了老縫，圓滿(mǎn)完成了壓裂施工目標，確保了該井獲得高產(chǎn)，為促進(jìn)氣田老區采收率提升找到了新途徑。

截至目前，涪陵頁(yè)巖氣田累計探明儲量7926.41億立方米，生產(chǎn)頁(yè)巖氣突破400億立方米，日產(chǎn)氣量近2000萬(wàn)立方米，每天為我國長(cháng)江經(jīng)濟帶沿線(xiàn)6省2市，70多個(gè)大中型城市、上千家企業(yè)、2億多居民送去源源不斷的潔凈能源。劉堯文充滿(mǎn)自豪地說(shuō)：“預計2021年，我們的年產(chǎn)量可以達到71億立方米。”