中国页岩气关键技术商用取得突破

据新闻联播，中国页岩气开采核心技术近日取得重大突破，用于地下水平井进行分段的分割器——桥塞等技术商用成功。这使得中国成为继美国和加拿大后，第三个使用自主技术装备进行页岩气商业开采的国家。中国石油石化杂志称，经过近三年的攻关，中石化石油工程公司初步形成了适用于中国部分地区页岩气开采的自有钻井技术体系，基本满足了安全、快速的钻井工程需求。同时，页岩气工程系列技术上的突破，为降低页岩气勘探开发成本做出了积极贡献。其中，油基钻井液体系、弹塑性水泥浆体系和高效滑溜水体系，替代了外国同类产品，降低成本30%以上；多级滑套压裂等工具价格为国外同类产品的70%。以下为中国石油石化杂志对于页岩气突破过程描述的摘要：7月17日，国土资源部发布数据称，中石化涪陵页岩气田为大型优质的页岩气田，储量为1067.5亿立方米。至此，“中国第一个大型页岩气田”正式诞生，涪陵稳坐头把交椅。“涪陵页岩气的成功打破了中国页岩气勘探开发的沉寂，证明了中国不仅有页岩气而且有优质页岩气的存在。”业内一位不具名专家对本刊这样表示，“涪陵页岩气田的发现与开发是中国页岩气发展的一个重要里程碑，在意义、技术突破方面的价值不可磨灭。”所有通往“里程碑”的道路上，总是充满坎坷，涪陵页岩气也是如此。……终于，勘探南方分公司继续聚焦，将勘探的重点划定在了焦石坝。2011年9月，勘探南方分公司在焦石坝部署了第一口海相页岩气参数井焦页1HF井，开始试钻。“我们评价这里(焦石坝)是南方有利的区块，但是没有想到会这么好！”在电话那头，魏志红的声音很雀跃。2012年11月28日，中国石化宣布，焦页1HF井钻获高产页岩气，20.3万立方米/天，取得了商业页岩气战略性突破。据了解，一般情况下，页岩气直井单井日产量为0.2万~3万立方米，页岩气水平井单井日产量为1万~12万立方米。当页岩气单井日产量达到4.1万立方米时，便可回收开发井投资。如此对比，焦石坝的页岩气的确称得上是一份天赐的礼物。……技术突破与成本控制，一直是页岩气发展最掣肘的因素。“你们在页岩气工程技术上的系列突破，使得中国石化勘探发现的页岩气储量得以经济有效开发，中国石化大规模开发成为可能，在页岩气勘探开发上走在中国企业前面成为可能。”这是中国石化董事长在中国石化石油工程技术研究院的一份材料上做出的批示。水平井、分段压裂是页岩气开发中最关键的技术，之前中石化在这两个方面都有一定基础。“不过，一直都是在砂岩中，从来没有对泥页岩进行过水平井压裂。”勘探南方分公司地质专家夏维书说，“泥页岩易膨胀、易垮塌，而且碎屑颗粒少，压裂后的缝隙很容易闭合，就很容易导致气出不来。”夏维书解释说，“所以这对我们的技术提出了很高的要求。”中原石油工程公司70117队平台经理马永生坦言，焦页1井的成功得益于公司具有的页岩气井从钻前、钻井、完井、储层改造等各个工艺流程的集成配套技术。经过连续几年科技攻关和集成配套，中原石油工程公司形成了一整套页岩气钻完井配套技术，在深水平井井眼轨迹控制、井壁稳定和超深水平井高温测量技术上具备独特的技术优势。在页岩气开采中，还有一项技术很关键，即桥塞射孔联作技术工艺，当时主要被国际大公司垄断。在丁页2HF井中，原本由一家国外知名工程服务公司承担桥塞射孔联作施工，但随着易开采油气储量的逐渐下降，油气勘探转向高温、高压等复杂地层，酸化、压裂施工难度越来越大，这家外国公司中途放弃。紧迫关头，中石化石油工程公司接受了这项挑战。“说实话，心里没有底。”负责此次施工的技术专家赵开良回忆，“但大伙儿心里明白，没有退路了，只有靠自己挑战极限。”他们针对该井超深、超高压、超高温的特点和仪器串进入防喷器难、工具串下井难、泵送施工难、桥塞坐封难等6个施工难点，对射孔仪器串、7英寸套管桥塞、井口防喷装置等进行了技术革新。2013年12月9日，在贵州省习水县寨坝镇，丁页2HF井12段压裂完美收官。中石化石油工程公司的专家们应用革新后的泵送桥塞—射孔联作施工技术，顺利完成该井射孔9层31米的施工任务。这是我国首次采用电缆射孔泵送桥塞分段压裂联作工艺，独立完成的大型页岩气分段压裂施工。另外，中石化对于钻井液也做出了自主研发。由于页岩层地质结构特殊，在进行水平段钻井时如果采用传统的水基钻井液，岩层容易塌陷，必须改用油基钻井液。“2012年某外国公司卖给我们的油基钻井液一立方米要20000多元，现在我们自主研发的油基钻井液一立方米只要9000多元。”中石化中原石油工程公司的钻井专家李忠寿做了一番比较。中石化表示，在页岩气开发中，公司形成了以测井综合解释和地震综合解释为主的勘探评价技术；形成了页岩气开发关键技术，包括水平井优快钻井技术、长水平井段压裂试气工程工艺技术等，并实行以“井工厂”钻井和交叉压裂的高速高效施工模式。目前，试验井最大水平段长2100米、最多压裂段数26段。“记得2011年刚开始打页岩气水平井时，好多钻井技术掌握不了，被外国公司卡着脖子要钱，老外要多少就给多少。”回忆起2011年钻探中国石化第一口页岩气水平井时的情形，中石化江汉石油工程公司钻井专家王伟依然印象深刻。经过近三年的攻关，中石化石油工程公司初步形成了适用于焦石坝地区页岩气开采的自有钻井技术体系，基本满足了安全、快速的钻井工程需求。页岩气工程系列技术上的突破，为降低页岩气勘探开发成本做出了积极贡献。其中，油基钻井液体系、弹塑性水泥浆体系和高效滑溜水体系，替代了外国同类产品，降低成本30%以上；多级滑套压裂等工具价格为国外同类产品的70%。技术的突破是一方面，一线技术人员的敬业也让这里的快速突破成为可能。2013年10月底，焦页4HF井、焦页12-4HF井等4口井连续进行测井施工。由于另一名现场验收人员去外部井施工，感冒发烧到39℃的江汉石油工程公司员工熊瑛毅然接下了这4口井的测井资料验收任务。测井资料验收是个细致活，复杂的曲线稍有看错，就会造成严重的资料质量事故。高烧加上高血压，强烈的晕眩感，让看图验收变得极为艰难。熊瑛愣是坚持了7天，最终优质完成了4口井的资料验收工作。在涪陵页岩气勘探开发过程中，熊瑛这样的基层一线员工还有很多。正是因为有了他们，中国石化的页岩气勘探开发才能以前所未有的速度和力度向前推进。