页岩气商业化破解——中国首个百亿立方米页岩气田进入商业化开发进程探秘

□ 文/本刊记者 牟雪江

受阻于钻探成本和开发页岩气的复杂性，中国在效仿美国页岩气狂潮、发动自身能源供应革命方面步履维艰。

中国的页岩气，究竟有没有预想中的那么多？

探明的储量怎么采出来？

采出来怎么运出去？

运出去能不能卖一个好价钱？

追问“页岩气”，就像是四大“金刚”一般，横亘在人们对页岩气商业化的美好憧憬和冷峻现实之间。

面对难题，有人对我国的页岩气开发持悲观态度，也有人说“请有一点耐心”，更有人则是踏踏实实地“干起来”。

3月24日，中国石油化工集团公司董事长傅成玉在香港宣布：中国石化页岩气勘探取得重大突破，我国首个大型页岩气田—涪陵页岩气田提前进入商业化开发阶段。

据悉，根据现有地质资料和产能评价，中国石化在重庆发现的涪陵页岩气田，资源量2.1万亿立方米，计划2017年建成年产能100亿立方米的页岩气田（相当于建成一个1000万吨级的大型油田）。其中，预计2014年底涪陵页岩气田将实现产能18亿立方米/年，2015年底将建成产能50亿立方米/年，为原计划的10倍。

页岩气被规模化商业化开发，这意味着备受争议的“十二五”规划的页岩气目标由此出现转机。

商业化开采必然带来商业化利用的转换。

中国石化3月1日与重庆市签署的《关于涪陵页岩气开发利用战略合作协议》称，双方将共同努力将重庆开辟成“全国页岩气主战场”。在涪陵国家级页岩气示范区未来的建设中，中国石化将整合优势资源，致力于探索和建立一套适合我国页岩气开发的自主核心技术，力争成为国家标准；通过加快自主研发、引进页岩气相关装备制造企业，将重庆打造成页岩气装备制造产业高地；江汉油田与涪陵区政府将合资成立涪陵页岩气分公司，积极促进混合所有制发展。

3月31日，国内首个以页岩气为原料的大型液化气厂，在重庆涪陵白涛化工园区开工建设。该项目由中国石化重庆石油分公司、重庆交通运输控股（集团）公司、重庆燃气集团股份公司三方出资组建，产能设计300万立方米/日，年产液化天然气约68万吨，分3期建设。项目建成后，将进一步促进页岩气就地综合高效利用，保障重庆市天然气能源供应，提高清洁能源比重，同时将带动重庆LNG装备生产及制造业的发展。

2013年10月15日施工中的涪陵焦页12-2HF、12-3HF井钻井平台。胡庆明/摄

正是涪陵这个年产能达10亿立方米的页岩气田支撑起了这座国内首个以页岩气为原料的大型液化气厂。将页岩气加工为LNG的项目，也是中国石化和重庆市政府签订战略合作协议的重要内容之一，建成后可实现年产值50亿元。

4月9日，重庆市政府下发关于命名涪陵页岩气田中国石化焦页1HF井“页岩气开发功勋井”的决定，以彰显1HF井为页岩气大规模开发利用作出的突出贡献。

焦页1HF井在页岩气综合利用、配套建设以及科技研发、装备制造、高效环保生产等多个领域为国内页岩气商业开发利用提供重要借鉴、积累成功经验。

破题，从变革海相页岩气勘探理论中爆发

在美国页岩气革命的影响下，我国在页岩气开发上雄心勃勃。2009年10月，国土资源部启动中国首个页岩气资源勘查项目，吹响了中国页岩气资源勘探开发的号角。

但是受地质认识和关键技术制约，掀起的页岩气勘探热潮并没有取得理想效果，到2012年，国内页岩气发展前景反而受到业界普遍质疑。

人们发现，页岩气地质储量巨大，是中美两国的共同之处，但是区别却在于地质条件。美国页岩气主要产自上古生界和中生界，以海相地层为主，而我国富含有机质的页岩不少分布在年代更老的，或年代更新的地层里，陆相和海陆交互相地层占很大比例。美国地质构造相对稳定，中国相对活动，不少目的层系后期都经历了强烈改造，页岩气聚集规律更为复杂。国土资源部资料显示，美国页岩气多分布在平原地区，埋深在1000－2000米，勘探开发容易。我国泥页岩油气多在南方丘陵、西部高原地区，埋深多在3000米以上。

老话不是说“上天容易入地难”吗？正在轰轰烈烈进入“页岩气运动”的非石油企业开始冷静下来，重新审视其中的风险和利益的时候，中国石化、中国石油以及中国海油三大油企并没有放慢页岩气开采步伐。

其中，中国石化在焦石坝地区实施的第一口页岩气井—焦页1HF井钻获高产页岩气，开启了中国页岩气开发的新纪元。

焦页1HF井的突破，是中国石化实施“中国石化页岩气勘探开发要走在中国前列”目标的结果。

从2009年战略目标的提出到取得突破，5年的时间，中国石化在页岩油气勘探开发和研究方面已投入数十亿元人民币，几乎上游所有企业都参与到这场轰轰烈烈的能源革命中。中国石化在山东、河南、湖北、四川、贵州、重庆等地完成了40余口页岩油、页岩气井，取得了良好的勘探和研究成果。

期间，中国石化针对页岩气陆续开展了选区评价、钻探评价和产能评价三个方面的工作。在选区评价上，中国石化通过与北美典型页岩气形成条件对比，以页岩厚度、有机质丰度、热演化程度、埋藏深度和硅质矿物含量为主要评价参数，优选出南方海相和四川盆地为页岩气勘探有利区。

中国石化在南方海相优选宣城—桐庐、湘鄂西、黄平、涟源区块实施了宣页1、河页1、黄页1和湘页1井，获得低产气流。通过钻探实践和研究，认为南方海相页岩热演化程度高，保存条件差，自此将页岩气勘探转向四川盆地及其周缘地区。

2009年，在中国石化集团公司统一部署下，曾经在四川盆地海相储层取得普光气田勘探开发成果的勘探南方分公司担纲重任，开始了四川盆地及其周缘地区展系统的地质调查和基础研究。

勘探南方分公司的页岩气勘探专家们，通过对四川盆地周缘下古生界10条地质剖面的野外观察描述及样品采集，以及对南方探区13口井的页岩层岩芯和41口井的岩屑观察、描述及样品采集和分析化验，25口井测井资料页岩气综合解释，完成了元坝地区三维地震资料和涪陵地区二维地震资料的页岩气综合解释，并根据构造、层序地层、沉积、页岩气基本地质条件、富集主控因素、资源潜力、有利层段与有利目标区等方面的综合研究，编制了涪陵、元坝页岩气勘探成果图等各类成果图件。

相隔两地讲话，凭着一根线就能彼此听到，于众多的上海人实属前所未闻，有心试试这洋玩意儿的不在少数，反正又不要花钱，便有人进去拿起了通话器，果然，从听筒里传来了说话声。

“只要沉下去把基础工作做扎实，肯定能有新突破。” 这是勘探南方分公司页岩气项目部主任魏志红鼓励大家，坚定信心，打开思路时常挂在嘴边的一句话。

正是通过这些扎实的基础调查研究，豁然开朗了专家们的视野，“跳出以钻探圈闭寻找隐蔽油气藏为主的常规勘探思路，形成了以钻探页岩寻找连续型油气聚集为主的非常规勘探理念”。对页岩气的富集和保存认识的逐渐清晰，专家创新性地提出了“良好的顶底板条件、适中的埋深、远离开启断裂、不整合面和抬升剥蚀区是保存关键，储层高压—超高压是页岩气保存条件好的表征”的新观点，实现了页岩气地质认识上的第一次飞跃。

在新思路和新观点的指引下，研究人员看到，出露地表的露头和剖面表明，该地区龙马溪组有优质页岩层发育。重新精细解释涪陵地区的新老地震资料，他们发现涪陵东北部的焦石坝区块虽然整体保存条件差，常规油气勘探潜力小，但海相龙马溪组页岩层稳定性好，是保存相对完整的“大棉被”。

就是在深入研究的基础上，2011年9月，中国石化在焦石坝科学部署了焦页1HF井。

2012年2月14日焦页1HF井开钻，9月16日井深钻至3654米完钻。11月7日至24日，勘探南方分公司分15段对该井成功进行大型水力压裂。11月28日至12月11日，通过8个制度放喷测试，产量持续稳定，日产20.3万立方米高产工业气流，不含硫化氢。

海相页岩油气勘探取得重大突破！

勘探南方分公司专家认为：“焦页1HF井取得海相页岩气勘探的商业性发现，具有里程碑意义。首先，这是自主完成的海相页岩气水平井，是目前国内单井产量最高、最稳定的页岩气井，标志着中国页岩气勘探成藏理论、评价技术有了实质性突破。其次，该井所在区域的海相页岩气层埋深小于3500米，埋藏浅、面积大、气量足。如果说普光气田的勘探发现带动了四川盆地油气储量增长高峰的到来，那么焦页1HF井的突破将推动南方海相页岩油气勘探大发展。”

“理论是行动的先导”。只有掌握了足够的理论认识，行动才能从容不迫。

从认识到实践是第一次飞跃，再从实践到认识是第二次飞跃。中国石化的第二次飞跃的目标更加明确，就是要在认真研究总结焦石坝海相页岩气勘探开发资料和成果的基础上，形成海相页岩气高产富集理论。

为了摸清焦石坝地区海相龙马溪组页岩层这个“大棉被”覆盖的容量，2013年上半年，中国石化在焦石坝地区完成了600平方千米三维地震，并根据最新的地震资料精细解释成果，部署实施了3口评价井和17口开发试验井。

与此同时，勘探南方分公司联合成都理工大学、浙江大学、四川省煤田地质研究院等单位共同承担国土资源部重点科研项目—上扬子及滇黔桂地区页岩气资源调查评价与选区，历时3年，瓜熟蒂落。该项目的一项主要成果是明确了四川盆地及周缘页岩气主控因素，建立了海相页岩气高产富集理论认识。

理论的突破，给地质家寻找页岩气提供了一盏指路明灯，将行进的道路照得更远。专家通过对綦江以南、涪陵南部二维地震资料解释，重做不同深度的沉积相带图，惊喜地发现中国石化的矿权主体分布在深水陆棚相带的有利区内，并于2013年下半年，提出对正在该区钻探的常规探井隆盛2井，进行加深后钻探页岩气水平井丁页2HF井。

勘探南方分公司的页岩气勘探专家张汉荣自豪地说：“焦石坝页岩气田的发现和丁页2HF井的突破，解禁了整个川东南1000多平方千米的页岩气勘探面积，焦石坝龙马溪组海相页岩气层这个大仓库，正逐步扩容。”

中国石化董事长傅成玉在宣布中国石化重庆涪陵页岩气勘探开发取得重大战略性突破时表示，通过几年的努力，中国石化初步评价涪陵页岩气田埋深小于4500米的有利区面积近4000平方千米，资源量2.1万亿立方米，页岩品质优、分布广、厚度大、丰度高、埋深适中，为典型的优质海相页岩气，形成了页岩气规模增储建产的资源基础。

突破，在创新页岩气勘探开发技术中成长

与常规天然气关键在“找气”不同的是，页岩气开发的关键在“采气”，在相对确定的产气区块上，一旦资金大规模投入，极有可能在较短时期内实现规模化发展。

中国天然气表观消费稳定增长

但是怎么将比北美地区深藏超过2000多米深的页岩气安全顺利地采出来？在较短时期内实现规模化商业化发展？技术问题不仅在前期勘查阶段，同时在后期的开钻、压裂等过程中，也都成为参与者的“绊脚石”。

难题在于当前页岩气开采离开了水平井、大型压裂就没有产量。

就突破井焦页1HF井来看，其井身结构呈完整的L型。井深3654米，水平段长1007.9米。

“水平井钻井最难也是最关键的，就是要确保斜井段下靶点、水平段最终点均落在优质页岩气层上。”勘探南方分公司川东南工作部主任孙坤忠说，“井眼越接近优质页岩气层的中心，对将来页岩气的开采量和开采年限就越有利。”

可以说，钻机从地面打到页岩气层，再在页岩气层水平穿行1000多米，要经历许多难以预见的挑战。除要确保斜井段下靶点、水平段最终点均落在优质页岩气层上外，压裂更是“临门一脚”。只有通过压裂，建成页岩气流“高速路”才能获得高产。其中裂缝间距、裂缝布局、压裂规模等参数如何优化，就好比一把钥匙，必须与海相页岩“龙马溪组”这把门锁相匹配。

为了实现涪陵页岩气开发试验区的任务目标，中国石化股份公司组织工程技术专家，确立了示范建设目标和标准。在涪陵页岩气田开发实践中，江汉油田与江汉石油工程公司、石油工程机械公司、中原石油工程公司、石油工程技术研究院及相关院校紧密合作、协同攻关，形成了水平井簇射孔、可钻式桥塞分段、电缆泵送桥塞、连续油管钻塞等配套工艺技术，研制并成功应用了抗180℃高温低摩阻强携砂油基钻井液，实现了同一平台两井交叉钻完井作业，具备了“一台六井式”井工厂标准化设计能力，编制了13项页岩气工程技术标准，为页岩气经济有效开发提供了有力技术保障。

江汉油田在涪陵区块页岩油气勘探开发关键技术、页岩油气层改造技术等项目中，根据龙马溪组有机质类型好、孔隙发育、含气性好、可压性强的特点，改变了以往压裂的思路和做法，以树状裂缝为出发点，不断探索适合焦石坝地质特点的压裂工艺，压裂排量逐次增大，液量根据井眼规模该大就大，砂比根据地质需要合理增减，形成了“主缝加缝网”的压裂工艺理念和三段式压裂液体系、三组合支撑剂体系，有力提升了压裂质量。其中，焦页12-4HF井成功完成了2130米水平段、26段超大型压裂，创造了国内页岩气水平井井段最长、分段数最多、单井液量最大、单井加砂量最大等新施工纪录。

在开发试验与工程技术方面，傅成玉在宣布中国石化重庆涪陵页岩气勘探开发取得重大战略性突破时也总结了取得的成绩，即：形成了优快钻井技术系列，积极探索实施了井工厂化作业模式，水平井分段压裂技术逐渐配套，设备、技术能力能够满足页岩气开发要求，目前试验井最大水平段长2100米，最大压裂段数26段；在装备和配套工具的国产化方面，2013年3月成功研制出3000型压裂车，代表了世界压裂装备技术的最高水平，目前已有4台投入现场应用；研发的裸眼封隔器、桥塞等井下压裂工具也达到国际先进水平，实现工业化批量生产并出口北美市场，使国际同类设备价格降低了50%以上。

中、美页岩气资源条件与特点对比

埃克森美孚的页岩气勘探评价专家评价：“中国石化川东南海相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。”

在焦石坝页岩气发现的推动下，2013年9月，国家能源局正式批准设立涪陵国家级页岩气示范区；11月，中国石化启动示范区建设。目前示范区开发试验井21口，截至2013年，已建成页岩气产能6亿立方米/年。

接下来，中国石化将按照“整体部署、分步实施”原则，拟分两期动用储量3413亿立方米，推进实施建成涪陵页岩气田100亿立方米/年产能。第一步，拟在2013年的开发试验基础上，立足涪陵页岩气田焦石坝区块主体的页岩气资源，2015年底前建成50亿立方米/年产能。第二步，2017年底前再新建产能50亿立方米/年，累计建成产能100亿立方米/年。同时，继续加大勘探开发力度，在川东南的丁山、南川等区块进一步扩大资源，持续夯实页岩气开发的资源基础。