重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实

重庆涪陵焦石坝页岩气田勘探开发纪实

焦石坝，重庆涪陵区一个山区小镇。在这里，我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生，被命名为“页岩气开发功勋井”。今年3月24日，中国石化正式宣布，计划在2017年把涪陵页岩气田建成国内首个年产能100亿立方米的页岩气田，相当于一个1000万吨级大型油田。
重大突破
页岩气田进入商业开发
在中国石化勘探南方分公司岩芯库，保存着一筒采自焦页1HF井3000多米深处的深灰色页岩。“在焦石坝地底下，这些页岩就像一床大棉被，包裹着丰厚的页岩气。”分公司地质专家夏维书说。
撕开这床大棉被的“第一钻”在2012年2月14日晚8时开钻。11月28日，一个振奋人心的消息从焦石坝传来：焦页1HF井当天钻获20.3万方高产页岩气，这标志着我国第一口实现规模化、商业化生产的页岩气井诞生了。
页岩气是一种重要的非常规天然气，被认为是继常规天然气之后，又一种可以大规模开发的优质清洁能源。近年来，全球特别是北美地区，页岩气开发步伐明显加快。美国由于页岩气的大规模开采，甚至可能从油气输入国变为油气输出国。
在我国，常规天然气储量有限，而页岩气储量相对丰富。页岩气如果能得以大规模开发，对缓解我国天然气紧张局面、降低天然气对外依存度意义重大。
2011年，我国将页岩气列为独立矿种；2012年，出台《页岩气发展规划（2011—2015年）》；2013年，国家能源局正式批准涪陵页岩气田为国家级页岩气产能建设示范区。
继焦页1HF井后，环绕其周边数公里区域内，几口评价井也相继部署开采。2013年7月2日，焦页1—3HF井投产，测试产量20多万方/日；9月29日，焦页6—2HF井投产，测试产量达35万方/日；10月9日，焦页8—2HF井投产，测试产量再创新高，达55万方/日。
“到这时，我们已吃上了定心丸：焦石坝区块页岩气藏不是一点，而是一片；这里不仅有页岩气，而且是高产气藏。”江汉油田涪陵工区项目部经理习传学说。
截至今年5月17日，在涪陵页岩气田280平方公里一期产建区，已开钻页岩气井82口，完钻47口，投产27口，平均单井日产气11万方以上。今年内，该区域将规划投产100口井左右。
“涪陵页岩气田进入商业开发，是我国页岩气开发的重大突破。”业内专家指出，我国页岩气资源潜力大、分布面积广、发育层系多，一旦形成产能，将对满足我国不断增长的能源需求、促进节能减排、优化能源结构、保障能源安全和促进经济社会发展具有重大战略意义。
技术创新
让

页岩气挣脱束缚
科学界有句
话叫“上天容易入地难”。油气开发，离不开先进理论、技术和设备的支撑。页岩致密度高、孔隙小、渗透率低，一般页岩气散失比常规油气难得多。这是否意味着找到优质页岩，就一定富集页岩气？
南方分公司勘探团队通过无数次试验和实践发现，与北美相比，我国南方地区页岩气形成、富集、保存有一定差异性。分公司总经理郭旭升形象地说，北美地质条件稳定，地表平整，就如一个光滑大盘子；而我国南方地质条件复杂，则如这个盘子摔碎在地上，还被踹一脚，碎片更凌乱。在这种地质条件下，即使存在优质页岩，如果保存条件不好，页岩气也会慢慢流失。
保存条件如何判定？他们提出：良好的地质储藏条件、适中的埋深、远离开启断裂等是保存关键。
近年来，南方分公司又摸索出一整套“甜点”预测技术，建立了一系列核心参数判别标准，可准确识别页岩层分布、厚度、埋深、含气性等特性。“利用这套技术，已成功捕捉到焦石坝区块89米厚页岩体，并确定了其中38米厚优质页岩层位置。”
找气难，开采也难。“常规油气储存在砂岩或灰岩中，孔隙大，渗透率高，一口井打下去，油气就往外冒。页岩气隐藏于致密的页岩层，孔隙微细到以纳米计量。”江汉涪陵页岩气分公司副经理刘尧文感慨，“如果将常规油气开采比作静脉采血，那页岩气开采就是毛细血管采血，一个字，难！”
页岩革命出现，得益于两项关键技术，一是水平钻井，二是分段压裂。记者在焦石坝现场了解到，钻头先从地表垂直向下钻，找到页岩层后，折个弯，再沿页岩层水平穿行，可长达一两千米，大大扩展采气面。
更关键的技术是分段压裂。在几乎“密不透风”的页岩中，页岩气极难流通，必须通过外力将大体量压裂液压注进钻井，挤压井壁四周岩体使其碎裂，夹带在压裂液中的细砂进入裂缝，支撑起一条条四通八达的通道，让油气释出。
为实现最佳压裂，一方面需加大外力强度，我国自主研发的3000型压裂车已在焦石坝正式投用，每分钟能将14方左右压裂液注入钻井，达到了世界压裂装备领先水准。另一方面则是缩小每一次的压裂面，需将数千米长的水平井分段隔离进行压裂。“我们已完全掌握最核心的长水平井分段压裂技术，可以建成畅通的气流‘高速路’。”刘尧文说，焦页12—4HF井成功完成了长2130米水平井、26段超大型压裂，创造了国内井段最长、分段数最多、单井液量最大等新施工纪录。
时代精神
激发巨大能量

自进入井场以来，江汉钻井一公司西南分公司70765JH钻井队队长瞿强梁就没睡
过一个安稳觉。“今年过年没空回家，老婆就带着孩子来井队陪我，可那一段我整天呆在井场，根本顾不上他们，走的时候也没送。去年老婆动手术，我也没能陪在她身边。”说话间，这位石油汉子揉了揉眼睛。
奋斗、忘我、奉献、拼搏……这些代代传承的崇高品质和精神风貌，依然闪耀在地质和石油工作者群体中。新的时代，又为这些宝贵精神注入新的内涵。
比如科学精神。我国页岩气开发在2010年前后形成第一个热潮，但实际效果并不理想，2012年开始进入低谷，一度出现不少怀疑和悲观的论调。
勘探南方分公司页岩气项目部主任魏志红说，早在上世纪70年代，这里就曾开展过天然气勘查，2000年又进行过二维地震勘测，2006年开展了构造评价研究。“对所有这些，包括挫折与失败，我们都一遍遍拿来咬烂嚼碎，消化吸收。”为彻底摸清家底，专家和技术人员在野外和井场一呆就几个月，开展实时跟踪研究，终于找到了南方地区页岩气形成的条件和分布规律。
再比如生态理念。焦石坝区块属喀斯特地貌，地下多溶洞暗河。为最大限度降低污染，勘探开采队伍对近地表暗河、溶洞分布情况进行精确勘测，按照既满足地质条件又避开暗河溶洞要求确定井位；钻进过程中，中浅层钻井采用清水钻进；钻过地下水层后，用套管将水层严密封固……“与空气钻、泡沫钻相比，清水钻要慢一点。但宁可慢一点、稳一点，也不能污染环境。”江汉钻井公司西南分公司副经理熊礼方说。
展望未来
5—10年形成价值4000亿元的产业链
焦石坝的突破如何变成中国页岩气开发的突破？明确资源量并向储量转化，以及核心技术自主化，是决定因素。
郭旭升告诉记者，下一步他们将按照三个层次继续扩大页岩气储量规模：“战略展开”焦石坝所在的川东南，持续落实有利含气面积；“战略突破”川东北和川西南，开辟新阵地；“战略准备”外围区域，优选有利勘探区。
焦石坝实战，也推动我国页岩气资源评价、工艺技术体系实现突破，并在装备研发制造特别是国产化上取得重大进展。以此为基础，探索和建立一套适合我国页岩气开发的自主核心技术，将有力支撑和加快推动我国页岩气战略实施。
记者在焦石坝看到，世界最前沿的“井工厂”技术模式已投入运用，工作人员正有条不紊实施“同平台交叉压裂”作业，以往都是单口井一段一段实施压裂，现在两口井同时交叉作业，不仅时间节约一

半，还可使裂缝网络生成更复杂，效果更好。
3月1日，中国石化与重庆市签署《关于涪陵页岩气开发利用战略合
作协议》，双方建立合作协调工作机制，共同努力将重庆开辟成全国页岩气主战场。
距焦石镇20公里的重庆建峰工业集团最早尝到甜头。2013年9月，页岩气通到建峰，两个月后，建峰第二套装置全部用上页岩气，每天使用量达150万方。“现在供气充足，生产线可满负荷运转，每吨产品成本降低约10%。”集团副总经理周召贵说。
依托页岩气开发，重庆已出台页岩气装备制造相关政策，全力引进压裂、钻采、水处理及用气设备研发制造龙头企业，带动关键部件本地化生产配套，打造页岩气装备产业集群。重庆规划用5—10年时间，形成价值4000亿元的页岩气开采、利用和化工产业链。
焦页1HF井，页岩气汩汩往外冒出，至今已稳产超过500天。这股来自地底数千米的绿色之气，汇聚成一股新能量，带给中国能源建设和经济社会可持续发展长远的动力与活力。