頁巖氣開采技術實現全程國產化

當上海的居民每天早晨打開燃氣灶生火做飯時,他們可能并不知道,這里面除了常規(guī)天然氣外,還有來自千里之外中國第一個商業(yè)開發(fā)的頁巖氣田的頁巖氣。

5年前,“頁巖氣”對于我國民眾來說還是個陌生名詞。五年過去了,頁巖氣已從書上的名詞變成了現實中源源不斷的新能源。中國石油化工集團公司2015年12月29日公開宣布,截至2015年年底,位于重慶涪陵山區(qū)的國家級頁巖氣示范區(qū)成功實現了50億立方米年產能的建設目標,這意味著我國商業(yè)化頁巖氣開發(fā)步入世界第二,僅次于美國。

長江上游的重慶涪陵山區(qū)是目前我國最大的頁巖氣田。從高空俯視,一座座鉆井平臺猶如紅星點綴在涪陵江畔的碧山峽谷中。2012年11月,中國的油氣工人在這里開采的第一口頁巖氣井成功出氣,噴涌而出的熊熊烈火點燃了中國對頁巖氣開采的信心,這口井也成為“頁巖氣功勛井”。

如今,220多平方公里的涪陵山區(qū)開采了253口頁巖氣井,目前已有174口井通過川氣東輸管道為中國中部、東部地區(qū)源源不斷地提供清潔能源。

產能突破的背后是頁巖氣開采技術基本實現了全程國產化。據中石化江漢石油工程公司介紹,在頁巖氣開發(fā)的技術、工藝、裝備等方面累計獲得24項國家專利發(fā)明,所有關鍵技術和核心設備全部打破外國技術壟斷。

頁巖氣是一種非常規(guī)天然氣,最早發(fā)現于1821年,1921年美國首次發(fā)現頁巖氣田。中國頁巖氣儲量世界第一,可采資源量約為26萬億立方米,資源潛力與美國相仿。

頁巖氣與常規(guī)天然氣最大的區(qū)別是在地下存儲的方式和狀態(tài)不同,頁巖氣附著于頁巖之中,因此用開采常規(guī)天然氣的方法去開采根本無法采到氣。業(yè)內有言:頁巖氣革命實際上是開采技術革命。

“如果把開采常規(guī)天然氣比作在靜脈中采血,那么開發(fā)頁巖氣就如同直接從毛細血管中采血。”中石化江漢石油工程公司西南項目管理部主任、頁巖氣技術專家張良萬說。

據了解,頁巖氣因儲藏方式不同,開采技術要求也不相同,水平井和分段壓裂是頁巖氣開發(fā)中最關鍵的技術,也是最難的技術。水平井,就相當于在地底下給頁巖氣開鑿出水平方向的“隧道”。常規(guī)油氣開發(fā)多是豎井,而頁巖氣因為主要吸附于地下泥頁巖層中,需要開一條水平的“橫井”。“先豎然后橫,拐彎很難,方向角度位置還不能出錯。”張良萬說。

經過多次鉆井工藝優(yōu)化,江漢油田石油工程公司的攻堅團隊還發(fā)明了“井工廠”鉆井作業(yè)方式,建井時間平均減少20天。過去油氣開采是打一個井然后拆開鉆井架,換一個地方組裝后再打井。“井工廠”通過地面配套設備和三維技術應用,實現了不拆井架移動鉆井,效率提高了30%。

打好出氣井如何使散存于“毛細血管”中的天然氣匯集到井中涌出,這就要用到開采中的一個關鍵技術“壓裂”,即將水平井四周地層約三百米范圍內壓得粉碎,好使氣體匯集到井中。在長達幾千米的地下,既要保持井孔完好以便順利出氣,又要使周圍巖層粉碎出氣,是高難度的技術工作。壓裂設備和方法是頁巖氣開采的核心技術。

中石化江漢石油工程公司和四機廠等單位協(xié)作攻關,開發(fā)了自主創(chuàng)新大型壓裂設備,打破國外技術封鎖,部分關鍵設備還成功“逆襲”成為出口明星,比如關鍵技術分段壓裂中的“橋塞”。

“過去我們需要用美國的橋塞,現在我們自主研發(fā)的橋塞有了創(chuàng)新,去年向北美出口6000套。”中石化江漢石油工程公司黨委書記何開平說。

目前,我國可開采頁巖氣總量與美國相仿,但美國頁巖氣已經占其天然氣總產量的35%,中國當前頁巖氣產量還不到天然氣產量的1%,發(fā)展空間巨大。

2015年9月24日,國土資源部公布,涪陵頁巖氣田新增探明儲量2738.48億立方米。根據測算,到2017年涪陵頁巖氣田產能將達到100億立方米,在環(huán)境保護方面,每年可減排二氧化碳1200萬噸,相當于800萬輛經濟型轎車停開一年。

備注：數據僅供參考，不作為投資依據。