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创新驱动:“涪气”发展原动力——我国首个百亿立方米产能涪陵页岩气田发展回眸

作者:本刊记者 胡玮斐 | 来源:《中国石油企业》2024年第7期 | 日期:2024-08-23 | 访问:262次 | 字号:

巴国故里,孕育着纵横千年的文明;乌江水域,隐藏着无数鲜为人知的宝藏。

2017年,坐落在重庆市涪陵区的我国首个大型页岩气田—中国石化江汉油田涪陵页岩气田建成投产。经过7年多的开发运营,涪陵页岩气田现拥有焦石坝、江东、平桥等3个产建区,是川气东送的重要气源地,惠及长江沿线上千家企业2亿多居民。涪陵页岩气田的横空出世,使我国成为美国、加拿大之外,第三个实现页岩气商业化开发的国家。

能源界的新宠—页岩气,是一种清洁、非常规的天然气资源,骄然赢得世界能源消费国的青睐。由此,页岩气的开发利用,对于我国优化能源结构、保障能源安全、提高能源效率、推动节能减排和促进经济社会发展,具有重大的战略意义。

涪陵页岩气田因此傲然挺立,截至2023年12月31日,涪陵页岩气田累计产气560.03亿立方米,创造产值740.12亿元。仅2023年,销售气量68.64亿立方米,产值110.96亿元,同比增长13.68%。

新理论揭开页岩气神秘面纱

页岩气是一种存在于地下页岩中的天然气资源,开采难度大,技术要求高。多年来,一直是鸡肋般的存在。

然而,被称为“一百年来石油天然气工业最重大的事件”的美国页岩革命,则将“弃之可惜,食之无肉”的“鸡肋”般的页岩气,转变为人人追捧的“香鸡腿”。近年来,美国页岩气产量以年均40%以上的速度爆发式增长,极大激发了全球各国争相进行页岩气勘探开发的热情与兴趣。

2009年10月,原国土资源部启动中国首个页岩气资源勘察项目。中国石油、中国石化、中国海油三大油企和众多非油企业,相继迈出勘探开发页岩气的脚步。

我国与美国有着相同巨大而丰厚的页岩气地质储量。不同的是,两国的地质条件不同。我国富含有机质的页岩,有的分布在年代更老或年代更新的地层里,海相、陆相地层更迭交互。原国土资源部资料显示,美国页岩气多分布在1000米─2000米的平原地区,我国的泥页岩油气多在3000米以上的南方丘陵、西部高原地区,客观条件使得我国页岩气勘探开发举步维艰。

在多次失败的困境面前,中国石化转换选区评价思路,优选出南方海相和四川盆地为勘探有利区。通过钻探实践和数据分析,指定四川盆地及其周缘地区作为页岩气的勘探主战场。

油气储存在地质家的大脑中。2009年,中国石化勘探公司南方分公司的勘探专家们,跳出以钻探圈闭寻找隐蔽油气藏为主的常规勘探思路,形成了以钻探页岩寻找连续型油气聚集为主的非常规勘探理念,创新性地提出了“良好的顶底板条件,适中的埋深、远离开启断裂、不整合面和抬升剥蚀区是保存关键,储层高压—超高压是页岩气保存条件好的表征”的新观念,实现了页岩气地质认知的第一次飞跃。

在新理论新观点的指引下,2011年9月,中国石化在重庆涪陵焦石坝部署了焦页1HF井,2012年2月14日开钻。同年9月16日,钻至3654米完钻;11月7日至24日,进行大型水力压裂;11月28日至12月11日,放喷测试,产量持续稳定,日产不含硫化氢的高产工业气流20.3万立方米。焦页1HF井是当时国内产量最高、最稳定的页岩气井,标志着中国页岩气勘探成藏理论、评价技术有了实质性的突破,开启了中国页岩气开发的新纪元。

随后的3年,勘探研究人员在认真研究总结焦石坝海相页岩气勘探开发资料和成果的基础上,形成了海相页岩气高产富集理论。同时,上扬子及滇黔桂地区页岩气资源调查评价与选区的科研项目的成功完成,明确了四川盆地周边及周缘页岩气主控因素,建立了海相页岩气高产富集理论认识,揭开了四川盆地页岩气的神秘面纱。

2013年下半年,中国石化对正在钻探的常规探井隆盛2井,加深后钻探页岩气水平井丁页2HF井,获得可喜成果。

焦石坝页岩气田的发现和丁页2HF井的突破,让川东南1000多平方千米的页岩气勘探面积,显现于世。2014年3月24日,时任中国石化董事长傅成玉在香港宣布:中国石化页岩气勘探取得重大突破。

创新管理助力各方经济高质量发展

以“榨菜之乡”闻名于世的“千里乌江第一城”涪陵,人杰地灵。页岩气的发现,又为这片古老的土地增添了无限生机与活力。涪陵页岩气田枯燥的大数据,一条挺直上行的曲线,让我们看到我国首个大型页岩气田的历史轨迹:

—2012年11月28日,焦页1HF井实获高产工业气流,成为我国第一口实现商业开发的页岩气井;

—2013年,累计生产页岩气1.43亿立方米,实现当年开发、当年投产、当年见效;

—2014年,重庆市人民政府命名焦页1HF井“页岩气开发功勋井”;

—2015年,首个国家级页岩气示范区—涪陵页岩气田一期50亿立方米产能建设顺利建成;

—2016年,3号脱水站正式投入运行,气田日处理页岩气能力提升到1950万立方米;

—2017年,涪陵页岩气田累计供气突破100亿立方米;

—2018年,涪陵页岩气田如期建成100亿立方米年产能;“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目获国家科技进步一等奖;

—2019年,焦页6—2HF井累计产气量突破3亿立方米,保持全国页岩气井单井累计产量最高纪录;焦石坝区块一期工程产能建设项目获“国家优质工程金奖”;

—2020年,全国首个页岩气产出水处理工程—涪陵页岩气田产出水处理站投运成功;

—2021年11月28日,焦页1HF井9年累产1.38亿立方米,气田累产超400亿立方米;

—2022年,涪陵页岩气田年产气72亿立方米;

—至2023年12月31日,涪陵页岩气田累计产气560.03亿立方米。

十几年来,涪陵页岩气田以中国速度、靠中国创造,写下了无数的中国传奇。

涪陵页岩气田之所以能够高效推进,创新驱动是法宝。

页岩气的开发作为国家新兴战略性产业,给予厚望,中国石化党组提出页岩气一定要在勘探开发上面走在中国前列,必须成功地杀出一条“血路”。然而,如何将找到的地下资源“采出来”,实现落袋为安,这是摆在科研工作者面前的一个难题。开采初期,中国石化组织工程技术专家,确立了涪陵页岩气田示范建设目标和标准。在开发实践中,江汉油田与相关单位、院校紧密合作,协同攻关,为页岩气经济有效开发提供了有力技术保障。

在开发试验与工程技术方面,他们创新思维,形成了优快钻井技术系列、井工厂化作业模式和水平井分段压裂技术配套,设备技术能力能够满足页岩气开发要求、装备和配套工具实现国产化,其中,2013年3月成功研制的3000型压裂车,代表了当时世界压裂装备技术的最高水平;研发的井下压裂工具也达到当时国际先进水平。

埃克森美孚的页岩气勘探评价专家评价:中国石化川东南海相页岩气勘探开发技术堪称一流,走在世界的前列。

开弓没有回头箭。之后的十年间,涪陵页岩气田乘风破浪,顺势发展,把握时代脉搏、踏准时代节奏,创新管理模式,加速了页岩气勘探开发向智能时代转型的步伐。

在创新思维的驱动下,江汉油田独创了国内首个页岩气立体开发模式,实施在涪陵页岩气田焦石坝区块,取得良好成效。立体开发调整井产量占气田产量近60%,三层立体开发区块最高采收率近50%;加强气藏基础研究,全面开展气井动态监测,持续加大老区综合治理力度,提升储量动用率和采收率。今年一季度,涪陵页岩气田累计开展老井综合治理技术措施133井次,增产3880万立方米。

涪陵页岩气田利用物联网、大数据等新信息技术,开展智能化建设,搭建工业互联网,实现了气田开发全过程的数据实时采集和管控,使数据采集、生产控制、现场监管、分析决策等勘探开发业务实现数字化,生产管理由人工巡检、逐级反应、经验管理向无人值守、实时监测、动态指挥等方式转变。

其中,通过导向预警系统,实现了钻井过程中的精准控制;依托气田信息平台,数百口气井的生产实时数据一目了然;三维展示气田地面地下设施,实现了机器站智能联动;安防平台自动报警提示,实现了机器站点的无人值守;分析决策系统,可以实现油气工程、工艺、采气各环节的智能综合评价,可智能优选出最佳钻井区域、最佳压裂方案、推进生产制度等。

目前,涪陵页岩气田作为我国首个成功实现商业开发的页岩气田,其将继续为保障国家能源安全、助力实现“双碳”目标、推动地方经济发展,改善生态环境高歌猛进,奋楫前行。

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