“涪气”中国创造

2018-06-04

中国石油石化 2018年8期

关键词：涪陵气田页岩

○ 文／本刊记者赵玥

中国创造，是涪陵页岩气商业化开发成功的关键。

进入新时代，蜀道已不再难通，涪气开发却难于上青天。摄影/胡庆明

想听一个典型的中国故事吗？涪陵页岩气田给你讲一个。

3月26日，中国石化在2017年度业绩发布会上宣布，位于重庆市的涪陵页岩气田如期建成100亿立方米年产能，相当于建成一个千万吨级的大油田。

“这标志着中国页岩气加速迈进大规模商业化发展阶段。”中国石化集团公司总经理戴厚良表示。

重如千钧。

对于刚经历过“气荒”，正在调整能源结构，已将环保明确为未来战略，身处复杂国际形势中的中国，这个消息犹如一句“芝麻开门”，为我们展示了璀璨的未来和无限的可能。

涪陵页岩气田从一期产建到二期产建，从50亿到100亿，故事的主角——中国石化有很多话可说。

在能源千变万化、亟待变革的新时期，他们不忘“爱我中华、振兴石化”“为美好生活加油”的初心使命，摸石过河，滚石上山，将中国制造升级为中国创造，向世界讲述了一个充满自豪的中国故事。

“毛细管”中“采血”

先有鸡，还是先有蛋？这个问题困扰了生物学家数百年。

先有理论，还是先有实践？在涪陵页岩气勘探开发者眼里，这就是“鸡”和“蛋”的关系。

不久前，国土资源部宣布，中国成为继美国、加拿大之后成功实现页岩气商业开发的国家。

然而，在2010年前，这场具有战略意义的重大能源变革还位于“零”的起点。

“涪陵页岩气的开发，是几无先例可循的创新历程。”业内人士感叹道。

美国的页岩气革命给世界能源业带来众多启发，同时也带来巨大的压力。中国可以复制它的经验，轻松地来一场页岩气革命吗？现实不留情地给了否定答案。

“借鉴北美页岩气开发经验和技术谈何容易。”中国石化油田事业部副主任蔡勋育说。

最初，我国尝试通过引进国外大公司、运用北美理论技术，打了一批井，但未获得大型商业发现。“我们逐井分析钻探失利原因，发现北美的理论技术不适应我国复杂的地质条件。”中国石化勘探分公司总经理郭旭升分析道。

面对中国埋藏深度更大、地质结构更复杂、保存条件更差的页岩气藏，一些国际知名油服公司因理论和技术出现严重的“不适应症”，只能望“气”兴叹，折戟退出。

开发页岩气，没有退路。

溶洞、暗河、浅层气、井漏……来自地下的复杂性和难以预见性前所未有。作为我国页岩气大规模商业开发的“始发站”——中国石化涪陵页岩气勘探开发的担子愈发沉重。

一年半的时间，郭旭升带领的页岩气勘探团队足迹遍布四川、重庆、贵州、广西的山山岭岭，获得了20万米的露头剖面资料。他们利用新老资料，开展对比研究，发现深水陆棚相是优质页岩发育的有利相带，是有利勘探领域。

海相页岩气勘探的大方向就此豁然开朗。

而后，团队又觉察到，当时国内论证页岩气井时，忽视了“保存条件”这个关键要素，将保存条件研究列为重点。

每一点成绩的背后，都意味着打破传统，一举突破。

“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目荣获国家科学技术进步一等奖。

业内把我国常规天然气开采比喻为“静脉采血”，而页岩气开采则是从“毛细血管”中“采血”。没有现成理论经验可循，中国石化便一边干一边总结。

“我们结合实际，大胆探索，潜心研究，强化攻关，为我国页岩气勘探开发、技术装备、标准规范等方面提供了可复制、可推广的经验。”中国石化集团公司副总经理焦方正说。

今年1月8日，在北京举行的国家科学技术奖励大会上，“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目荣获国家科学技术进步奖一等奖。这一项目由中国石化勘探分公司、江汉油田分公司等19家单位共同完成。

该项目依靠自主创新，建成了我国首个国家级页岩气示范区。中国成为继美国、加拿大之后第3个完全掌握页岩气开发成套技术的国家，打破了国外技术垄断，实现了中国页岩气领域的重大突破，完成了我国页岩气勘探开发从起步到引领的跨越。

先行者往往是孤独的，但也是幸福的。涪陵页岩气为我国页岩气勘探开发提供了可复制、可推广的经验，也许用不了多久就会迎来更多的伙伴。

自主逆袭路

页岩气开发是世界性难题，在已获得成功经验的美国面前，涪陵是个谦逊的“小学生”。

在江汉油田，对于页岩气开发，他们把刚开始起步的自己戏称为“四无”，即无技术、无经验、无装备、无人才。

“碰到难题，我们就虚心当学生，邀请专家讲授国外先进经验。同时，注意在施工实践中不断探索和积累。”江汉油田分公司总经理兼涪陵页岩气公司执行董事孙健说。

然而，市场并不会因为谦虚而给你好脸色，尤其在能源这种关系国家命脉的领域。

在页岩气压裂施工中，需要一个关键工具——桥塞。当时，涪陵页岩气田想用就得从美国进口，每个的购置费用高达20万元。

“中国页岩气开发要想实现商业化，必须取得勘探开采的技术和装备工具的突破”，中国石化股份公司原高级副总裁王志刚表示。

为了摆脱受制于人的境况，经过反复研究、改进、摸索，中国石化“升级版”国产桥塞在涪陵页岩气田被广泛应用。该桥塞各项指标优于进口桥塞。以钻塞时间为例，通常进口桥塞全部钻完平均需要7至10天。国产桥塞全部钻完的平均周期是5至7天，而成本仅为国外的十分之一。

优异的性价比甚至反过来吸引了美国公司。由于中国的桥塞产品价格低、质量过关，现在美国公司反过来找中国购买。据统计，中国石化石油机械公司一年出口到美国的桥塞就多达6000只。

这只是涪陵页岩气开发中国创造的冰山一角。

为实现页岩气高质高效开发，中国石化曾先后引入海德瑞、贝克休斯、斯伦贝谢、威德福等国际知名企业参与开发。

打开大门是为了学习，直至反超。

最终，石化机械公司四机厂研制出完全自主知识产权的3000型压裂车，整体技术达到世界领先水平，比其他压裂车工作效率高出20%以上，易损件寿命提高20%以上。

这个数据，意味着我国页岩气开发将获得更多主动权，更大的经济效益。降低费用，极大地降低了页岩气开发成本。

自主研发，令劣势变为优势、被动转为主动。

“目前我们已经实现3500米以浅页岩气绿色、高效开发，形成了一整套适合我国地质条件的页岩气勘探开发技术和标准体系，还在3500米以深的区域实现了突破，单井开发成本与最初相比已显著下降。”江汉油田分公司副总经理、涪陵页岩气公司总经理胡德高说。

涪陵页岩气田100亿立方米产能如期建成，对于缓解气荒、调整能源结构意义重大。摄影/宋国梁

不易复制的经验

挑战没有尽头。

一期产能建成后，涪陵页岩气发现，他们不仅不能照搬美国经验，连自己的成功经验都无法照搬复制。

“要保持清醒头脑。”孙健这样告诫大家，“正确认识当前面临的各种困难，二期产建的难度比一期更大，情况更加复杂，技术不可能照搬，要继续深化探索、试验、研究、攻关。”“更难！”江汉油田的参建人员都用了两个字总结了二期开发的特点。

“与一期产建区比，二期有着构造背景复杂、断裂发育、地层破碎、埋深较大等地质特点，开发技术的优化调整更加困难。”江汉油田首席地质师张柏桥说。

边实践边探索，涪气人通过创新创出了奇迹。摄影/刘勇

2016年初，二期产建正式启动。胡德高回忆说：“二期产建启动初期，感觉就像开发初期，许多工作是边实践边摸索，开始都是小心翼翼，并不顺利。”

经过会战洗礼的员工并不畏惧，豪气冲天，“困难面前有我们，我们面前无困难” 。

长水平段压裂技术是页岩气开发的关键技术之一。他们组织相关单位，经过长期摸索总结，形成走在世界前列的长水平段精细分段技术、差异化压裂技术、连续油管钻塞等新技术，扎实开展裂缝布缝优化，使“羊肠小道”与“高速公路”合理分布在井眼四周，打通了页岩气“地下通道”,助推页岩气的高效开发。

二期产建的过程，犹如“骨头越啃越硬”。他们又加大对3500米以深页岩气钻井、压裂试气配套技术的攻关，努力为3500米以深页岩气开发积累经验。焦页184-2HF井、焦页69-1HF井、焦页81-5HF井等多口井试气获得高产，气田二期产建区平桥、江东区块新井产能均高于方案值。

针对涪陵地区钻井面临复杂情况多、周期长、成本高等难题，他们组织科研团队，全力攻关，经过不懈努力，创新形成“串糖葫芦式”和“贪吃蛇”式的长水平段设计技术、优快钻井技术、长水平固井等5大钻井关键技术，形成钻井提速集成技术系列，确保钻井“横竖都精彩”，机械钻速较开发初期提高2-3倍。

气田开发的几年中，一大批创新成果脱颖而出，2项成果分别荣获中国石化、重庆市科技进步一等奖，获批或申报国家专利100多项，制定技术标准和规范116项，创造了100多项施工纪录。

创新总会创造出奇迹。

曾经还在门外摸索页岩气开发大门的中国，最终得到业内的认可。有国外页岩气勘探评价专家毫不吝啬地称赞：“涪陵页岩气勘探开发技术是一流的，无论是页岩气综合评价技术，还是水平井钻井技术，以及分段压裂试气工艺技术，都已经走在了世界前列。”

和时间赛跑

从零起步，自力更生，涪陵页岩气用5年时间，走过了美国30多年的技术攻关之路。

商业开发，讲求效益，必须好也必须快，更何况页岩气开发对于我国具有重大战略意义。

2012年11月，焦页1HF井取得重大发现后，进入试验评价阶段，江汉油田分公司承担重任。无穷的宝藏就在面前，但他们不敢盲目乐观:非常规资源勘探开发施工周期长、工程成本高，如何实现气田经济有效开发？

“井工厂”，这一源于北美的高效开发模式跃入中国开发者的视线。

2013年初，中国石化派出专家组历时33天，对加拿大Daylight公司非常规开发相关工程技术进行了现场调研和技术交流，最终集结成一本《加拿大Daylight能源公司（SDEL) 非常规油气工程技术调研汇报》。

这是一个全新的模式。当时，国内许多参与气田建设的人们对“井工厂”的认识，还停留在“听说”的阶段。

在全面对比涪陵与国外地上地下情况后，有关专家得出结论：与北美相比，涪陵页岩气地表特征、储层埋深和储层复杂程度有很大的区别，勘探开发难度更大，北美页岩气工程技术不能复制，急需形成适合我国页岩气特点的“井工厂”技术体系。

从规划“蓝图”入手，涪陵页岩气公司与相关单位一道，对气田地质、工程实行一体化设计。他们基于最大程度动用页岩气储量资源的原则，根据目前水平井钻井能力，提出全覆盖交叉式布井方案，制定形成反向对称式井眼轨道设计方法。工程设计按照“流水线作业，实现无缝衔接”的思路，对钻机运移方式、作业流程、钻井液的重复利用等进行研究。

“当时我们预测‘井工厂’钻井平均单井周期81天，许多人都觉得这是不可能的任务。”涪陵页岩气公司钻井工程项目部主任艾军回忆说。

2014年3月，由涪陵页岩气公司组织，在涪陵国家级页岩气示范区首次试验“井工厂”模式的焦页30号平台，成功完成了导轨式钻机的第一次整体平移。

这次备受注目的平移仅用57分钟，比常规搬安方式节省了约6天时间，并在当天新井完成了开钻，创造了涪陵页岩气工区当天搬迁、当天整改、当天开钻的“三个当天”纪录，展示了“井工厂”开发模式的搬安优势。

最终，焦页30号平台平均单井完井周期51天，比同期平均完井周期缩短22天，油基钻井液使用量同比减少41.46%。此外，在焦页9号平台开展的首次“井工厂”交叉压裂试验，又提高施工效率40%以上，比以往少动用35%的压裂车辆。

从逐口井作业模式，转为平台批量化流水线模块作业模式，还带来流程再造的挑战。

在规范化施工的保证下，涪陵“井工厂”模式创造了令人惊叹的“涪陵速度”。施工纪录不断被改写，“井工厂”模式日趋走向成熟。

“国内最高水平！形式上可与北美相媲美。”中国石化工程技术研究院的专家张金成从水平段方位、水平段长、移动方式等6个方面，全面对比了国内外“井工厂”模式，做出这一结论。

一个“井工厂”，折射出涪陵页岩气高效开发的产业化模式。它的推行，不仅辐射到技术突破，而且涵盖了具有先进管理经验的生产方式。

涪陵页岩气公司建立以“市场化运作、项目化管理”为核心的油公司模式，实现了在全球范围内的资源优化配置，开发成本不断下降，钻井、压裂施工周期较初期减少40%左右。

另外，该公司还创立了“标准化设计、标准化采购、模块化建设、信息化提升”的地面建设模式，实现了页岩气地面集输系统的工厂化预制、模块化成橇、橇装化安装、数字化管理，树立了页岩气田高效开发建设的典范。

涪陵“井工厂”模式创造了令人惊叹的“涪陵速度”。施工纪录不断被改写，“井工厂”模式日趋走向成熟。

如今，涪陵已建成北美之外最大页岩气田，日产量稳定在1600万立方米以上，相当于3200多万家庭的日常生活用气量。