探访我国首个实现商业开发的大型页岩气田

  图①：涪陵页岩气田一集输站的脱水装置。

图②：涪陵页岩气田钻井作业现场。

图③：中石化涪陵页岩气开发功勋井——焦页1HF井。

图④：涪陵页岩气田一集输站工作人员巡检站内装置。

图⑤：涪陵页岩气田钻井“井工厂”。

       2024年4月，我国首个针对页岩气立体开发的行业标准《页岩气开发调整方案编制技术要求》正式实施，该标准的实施，离不开中石化江汉油田涪陵页岩气田的经验助力。

　　涪陵页岩气田是我国首个实现商业开发的大型页岩气田，开发建设以来，创新页岩气勘探开发理论，形成六大核心技术，首创我国页岩气立体开发技术，立体开发区采收率达到国际先进水平。截至目前，气田探明储量近9000亿立方米，钻井进尺累计突破500万米，相当于钻透565座珠穆朗玛峰，累计产量突破650亿立方米，为长江经济带沿线8省、市70多个大中型城市送去洁净能源。

　　在无成熟经验可借鉴、缺乏核心设备和技术人才的情况下，如何实现页岩气开发技术从无到有、从有到优？涪陵页岩气田如何实现持续高效开发，并成为页岩气开发的“中国样本”？记者与您一起探访这座地下能源宝库。

　　聚焦世界难题、攻克技术难关

　　水平井开发不断突破“上限”

　　“日产气8.5万方，水气比稳定，气井生产状态良好。”4月22日，中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司采气一区技术副经理朱远西给完成压裂改造后的焦页18-S12HF井做了一次“全身体检”，结果显示“一切正常”。“这口井水平段长度超过4200米，刷新并保持着我国页岩气井水平段最长、水平段‘一趟钻’进尺最长两项纪录。它的平稳运行，标志着我国页岩气超长水平段水平井（水平段长大于3000米）工程工艺技术的成功。”

　　据介绍，页岩气是一种非常规气藏，以游离态或吸附态赋存于页岩裂缝与孔隙中，也被称为“人工气藏”，开采时需要把页岩压碎才能让气体出来，是业界公认的世界级难题，其中水平井技术尤为关键。

　　如果把油气资源开采比作“喝豆浆”，常规气藏开采只需要纵向插根“吸管”就能“喝到豆浆”，而页岩气的开采在纵向插入“吸管”后，还需要继续往横向延伸，然后通过压裂把页岩压碎形成通道，才能顺利“喝到豆浆”。立体开发就是为了“喝到更多豆浆”而同时在多个层位使用不同长度的“吸管”。

　　我国页岩气可采储量大，但埋藏深、地下构造复杂、分布多样，在运用长水平井开发时，面临携带岩屑困难、钻具受力复杂、井壁垮塌风险高等诸多技术难题，开采难度很大。“而且在勘探开发初期，我们可以说是‘四无’——无经验、无技术、无设备、无人才，我们中的很多人都是第一次听说‘页岩气’。”涪陵页岩气田技术人员张怀力说。

　　“明知山有虎，偏向虎山行”。十余年来，涪陵页岩气田科技工作者们聚焦超长水平井技术难题，开展降摩减阻、轨迹精准控制、防碰绕障等技术攻关，在优快钻井、精准压裂等方面不断积累经验，有效提升单井产量和开发效益，推动实现页岩气田少井高产的目标。截至目前，已成功完钻5口页岩气超长水平井。

　　针对超长水平段钻井岩屑返出困难，容易卡钻、堵钻的情况，技术人员实时分析岩屑返出量和形态，判断井眼清洁状况，通过优化前置液，细化井眼清洗等方案，持续加强循环排砂，保障超长水平段井筒清洁畅通，减少摩阻。

　　在钻进过程中，则依托对地层岩性可钻性、井筒清洁度、防碰绕障与防压裂干扰等方面的研究，有针对性地实时控制钻井参数，顺利实现超长水平段“一趟钻”……

　　“我们见证着页岩气井水平段长度不断突破‘上限’。”气田钻井工程高级工程师代永波告诉记者，目前，涪陵页岩气田已创新形成超长水平井关键装备与工具配套、超长水平井降摩减阻、超长水平井钻井参数动态优化等技术，不仅“打得快”，而且“打得准”“打得好”，可实现在小于5米的误差范围内定向钻进超过4000米。

　　记者了解到，涪陵页岩气田投入开发建设以来，不断加强攻关，创新页岩气勘探开发理论，形成页岩气地质综合评价、开发设计与优化、水平井组优快钻井、长水平井高效压裂等核心技术体系，首创我国页岩气立体开发技术，实现了3500米浅气藏高效开发、3500至4000米气藏有效开发。同时，制定了158项页岩气勘探开发标准和规范，取得200件国家专利授权。

　　“如今，关键开发技术100%实现了国产化。”气田完井工程高级工程师吴魏说。

　　在线“把脉”、实时“开方”

　　数智化转型助推气井开发走上“快车道”

　　上午，涪陵页岩气公司生产管理技术员薛正春通过气藏管理平台发现一口井产量异常，根据平台提示的“油管积液”问题，她很快为这口井开出“药方”，并及时通知维修人员。下午，薛正春再次通过气藏管理平台查看，该井已经恢复正常产量。

　　如此便捷地发现问题、解决问题，得益于涪陵页岩气田的数字化智能化建设。据介绍，涪陵页岩气田具有新型数据资源中心，按照“增量数据不欠账，历史数据补欠账”的原则，通过开发数据补录和校验工具等，实现数据快捷、精准入库，夯实气田数据基础。

　　目前，这个汇聚2.2亿条气藏数据，覆盖全业务领域、满足全场景应用的新型数据资源中心已基本建成。通过“数据+平台+应用”，打造了涵盖气藏动态管理、单井管理、设备管理等7大业务领域56个应用模块，全面支撑气田开发建设过程。

　　数字化智能化转型，给气田工作带来了实实在在的变化。薛正春感慨，要了解一口井的生产数据，再也不用向现场工作人员反复打电话确认了，只需登录气藏管理平台点击相应模块，所有数据一目了然，还可以根据需要进行数据分析，工作更高效更精准。同时还能及时发现并医治“患病井”，让气井更“健康”地采气。据介绍，涪陵页岩气田共有1081口投产井，如果通过“地毯式”排查的方式对其进行“体检”，至少需要一个星期时间。如今，依托气藏管理平台，不仅能实时发现水平段积液、管线滞液、油管穿孔等异常情况，还能准确开出“药方”。

　　变化不止于此。涪陵页岩气田地质导向工程师叶鑫表示，以前，在老平台上打新井，地下管网复杂，井筒众多，钻头钻进就像“走钢丝”，难度极大。如今，通过气藏管理平台的地质导向模块，可以实时查看随钻综合柱状图、轨迹图等数据，加上三维可视化绕障防碰技术，地质导向工程师仿佛戴上了一副具有透视功能的眼镜，能“看清”地下3000多米的详细情况。不仅如此，工程师借助这一平台，还可以预测地层产状，实时监测井间距。同时，技术人员可对井眼轨迹进行精细调整，让钻头像“贪吃蛇”一样，在几千米的地下“追”着优质储层钻，从而有效提高优质储层钻遇率、气井产量等。

　　如今，一名地质导向工程师可同时监测多口气井的钻井数据，及时发出工艺参数调整指令。如果遇到高难度井的地质导向施工，各方专家也可以通过该平台集中“会诊”。统计数据显示，自气藏管理平台投用以来，气田长水平段优质储层钻遇率达97%以上，助力涪陵页岩气田安全高效施工。

　　废水回收利用、保护饮水安全 

　　坚持节能环保打造绿色典范

　　4月20日深夜，一阵春雨过后，涪陵页岩气田焦页109#集气站工作人员张小银和顾长喜穿着雨衣、打着手电筒，到现场检查储水池空高，防止产出水外溢。

　　“四周都是农田、鱼塘，不能让一滴产出水溢出。”张小银说。当前，涪陵页岩气田每天有40多辆产出水转运罐车奔波在巴山渝水间，把产出水运送到压裂现场配制成压裂液循环使用。据介绍，随着气田投产井日益增多，涪陵页岩气公司陆续修建了52座泵站和165公里产出水收集管网，建成国内首个页岩气产出水处理站，气田废水回收利用率达100%。

　　涪陵页岩气田所在地区山川秀丽，是长江经济带上游重要的生态保护区。源头防控、过程保护、循环利用……自涪陵页岩气田启动开发建设以来，涪陵页岩气公司牢固树立“绿水青山就是金山银山”的发展理念，促进气田节能、降耗、减污、增效，抓好水污染、噪声污染、大气污染及固体废物的防治和防控，做好土地与生态保护，被自然资源部评价为“绿色典范”。

　　为保护当地群众饮用水安全，铺设集气管线时绕开溶洞及溶洞水系成为铁律；为保护山中古树，反复调整进场路线……“节能环保，是我们始终坚守的理念。”涪陵页岩气公司安全环保总监胡立波说。

　　涪陵页岩气公司还以承担国家科技重大专项示范任务课题《涪陵页岩气绿色开发技术示范》为切入点，重点开展了涪陵页岩气开发环境风险评价、涪陵页岩气示范区环境管理规范等研究，创新形成土地集约化利用技术、页岩气绿色钻井技术、环境友好型压裂试气技术等系列绿色开发技术，为国内页岩气绿色开发提供技术支撑和示范样本。

　　针对传统油基钻井液配制成本高、存在意外泄漏污染环境的风险等问题，成功研发绿色环保、实用性较强的页岩超滑水基钻井液，可降低页岩气井钻井危废产生量，缩减钻后治理成本，降低页岩气水平井的钻井作业安全环保风险。

　　全面实行水基钻屑、油基钻屑“不落地、无害化”处置。水基钻屑干化后送往有处理资质的水泥厂，将灰渣制成水泥，变废为宝；对油基钻屑进行无害化处理。

　　全面实行“油改电”施工模式，在铺设电网、推行网电钻机的同时，逐年加大电驱压裂机组应用力度，能源消耗平均减少33.2%，同时减少废气排放。

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　　据测算，涪陵页岩气田的成功开发建设，每年可减排二氧化碳1200万吨，相当于植树1.1亿棵，或800万辆经济型轿车停开一年。

【责任编辑：万合法律网】