征途!那一场向“地下珠峰”的进军……

2023-02-07 05:53王海坤
中国石油石化 2023年1期
关键词:涪陵气井气田

文 ‖本刊记者 王海坤/王 彦

一群心性坚韧、极具探索精神的涪陵页岩气人,在“无人区”十年求索,只为夯实中国能源“粮仓”。

九州西望,群山无数。

从空中俯瞰,川东一隅,武陵山脉巍峨高耸,郁郁苍苍。

长江蜿蜒西来,劈开青山,浩浩汤汤,东去入海……

就在这近千平方公里的青山之间,藏着一座中国页岩气的地下“粮仓”,中国石化江汉油田涪陵页岩气田的统计数据显示,这里的页岩气探明储量近9000亿立方米,占据中国页岩气探明储量的三分之一!

然而,“它就像一个被摔碎了深埋在大山深处的‘瓷盘’。”中国石化江汉油田首席专家刘尧文说,这里的页岩气藏埋藏深度多在2000-4500 米,优质页岩储层厚度小而且十分凌乱,地下暗河、溶洞到处都是,生态环境复杂敏感,也因此,这里是业界公认的中国页岩气勘探开发的“地下珠峰”!

即便如此,十年前,中国石化江汉油田涪陵页岩气人便踏上了进军这座“地下珠峰”的征途。

十载春秋倏忽而过。

一个全球能源革命的“中国样本”在这里浮出水面;

一块中国能源开发史上的新里程碑在这里被树立起来……

为了万千民生

“中国天然气的对外依存度已经超过40%。”刘尧文告诉本刊记者,“国内页岩气的勘探开发和增储上产对国家能源安全意义非常。十年前,我们就认识到了这一点。”

“经过数年的努力,页岩气已成为国内天然气的重要增量。我们是手中有气,心中不慌!这也是习近平总书记说的,要把能源的饭碗端在自己的手里,我们涪陵页岩气田用行动践行了这句话。”刘尧文说。

2022年12月底的深冬时节,武陵山脉冷雾弥漫。起伏的山峦间却寂然一片,林静无声。涪陵页岩气田布在山间的八百多口气井,此时正井然有序地工作着。

经过十年的勘探开发,涪陵页岩气人在地下数千米的页岩层中建造出一段段长达几公里看不见的高速通道,让页岩气能从地下几千米处顺利涌出,在山间蜿蜒的输气管道中静静地流淌……

每一日,这些静静流淌而出的页岩气,大约可满足4500 万户居民一日的用气。

中部重镇武汉,长江北岸的户部巷里,那一碗碗让人流口水的热干面;六朝古都南京,冬季每个清晨热气腾腾的小笼汤包……那些我们见惯了的城市烟火气,那些小学生的早餐、老年人的养生汤羹,背后都有着武陵山区这种清洁无污染的蓝金气体——页岩气的身影。它支撑着城市、乡镇的每日生活、人间烟火。

2022年12月28日,中国石化江汉油田涪陵页岩气田对外发布了社会责任报告。该《报告》显示,十年来,中国石化涪陵页岩气田累计产气532 亿立方米,为长江经济带沿线中下游的6 个省、2 个直辖市,累计70 多个大中型城市、上千家企业、2 亿多居民送去了这种绿色清洁能源。

共和国2 亿多居民受惠于涪陵页岩气,已经载入史册。

涪陵页岩气田的“涪气”成为了万千民众的“福气”!

不仅如此,涪陵页岩气田的年产气量也从2013年的1.42 亿立方米快速提升至2021年的85.13 亿立方米!被视为中国页岩气商业化开发的发端。

然而,这十年成就的取得,是身在大山深处的涪陵页岩气人,为百姓们的幸福生活用气日复一日、年复一年地难以想象的极致探索……

极致探索

2012年11月28日,中国石化在重庆市涪陵区焦石坝区块部署钻探的焦页1HF 井试获日产20.3 万立方米页岩气。自此,页岩气田勘探开发的大幕徐徐开启……

没有人意识到,就是这样一个起点,开启了涪陵页岩气田勘探开发的壮阔十年!

“涪陵页岩气田勘探开发之初,处在‘无经验、无装备、无理论、无成熟技术’的四无状态,但是我们认为要立足自身的研究、实践来做好这个勘探开发工作。”刘尧文告诉本刊记者。正是在这一指导思想之下,涪陵页岩气田走上了一条自主创新之路,十年走来,完成了一系列难以想象的极致探索。

俯瞰历史的长河,一串闪光的记忆格外耀眼——

那是2018年1月8日,“涪陵大型海相页岩气田高效勘探开发”项目获国家科技进步奖一等奖;

那是2020年3月13日,焦页41-8HF 井首次采用全电驱动压裂工艺;

那是2021年1月2日,焦页4HF 井开展国内首个页岩气重建井筒重复压裂喜获成功,开国内页岩气开发技术先河;

那是2022年10月17日,焦页18-S12HF 井刷新我国页岩气井水平段最长4286 米、水平段“一趟钻”进尺最长4225 米两项纪录,标志着我国页岩气超长水平井钻探取得重大突破;

…… ……

涪陵页岩气田从零起步,十年间探索形成了南方海相页岩气“二元富集”理论,创新集成以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、采气工艺配套、绿色开发为主的六大技术体系。同时,自主研发了一系列装备工具,大型成套压裂装备已跨入国际第一方阵。

代永波,涪陵页岩气公司钻井工程项目部负责人。2022年,他亲历了焦页18-S12HF 井水平段“一趟钻”进尺破纪录的全过程。

“这口井处于气田的老区,布井时设计钻井水平段是4000 米,这已经是一个有挑战性的长度了。”代永波说。

为此,钻井之初,气田组织了各类专家详细研讨。在钻井现场,一个地质工程一体化小组立刻成立,驻井跟踪钻井动态。在考虑了所有障碍和要素之后,大家终于“一趟钻”打完了4000米。但此时一个新问题出现了,那就是是否做进一步的极限探索——继续往前打?因为,当钻到4000 米后,哪怕再往前延伸一米,所面对的困难都是从前无法想象的,那是一个未知的区域,稍有差池随时可能让前边的4000 米井报废。当然,井下动力钻具是否已经达到极限?继续钻进的路上是否会突遇断层……

风险极大之下,有声音认为,井打到这里可以止步了;但更多人认为,要做进一步的极限探索!

此时,有着资深钻井经验的刘尧文认真分析起了之前所有的钻井参数,他判断,可以进行极限作业!就这样,代永波继续驻守在现场,带着钻井队小心翼翼地打了一天多,该井水平段延伸到了4286 米圆满收工。这时,该井已成功打破了两项纪录!最终,被中央电视台连续滚动播报了11 次之多。

十年来,涪陵页岩气人就是这样一次次做着极限探索,塑造出气田在业界始终领跑的形象。

然而,面对本刊记者,代永波却说自己只是起到了一点点微不足道的作用。那种谦虚、朴实,给记者留下了深刻的印象。气田正是有这样一群谦虚、朴实、严谨,心性坚韧、无惧压力,又极具探索精神的一线工作者,才会完成那些外界看来不可能完成的极致探索。

每一块油气藏都“精雕细刻”

十年弹指,涪陵页岩气田已成为中国页岩气勘探开发理论创新、技术创新、管理创新的典范。数据显示,气田获省部级以上科技进步奖21 项,制定了158项页岩气勘探开发标准和规范,取得了200 件国家专利授权。

那些人迹罕至的险地、那些深山大泽,往往是气藏资源惊人的所在。唯有持续的探索、反复的一线实验和不断创新,才能将气藏开采出来。

2020年6月24日,涪陵页岩气田针对寒武-奥陶系洗象池群钻探的平桥1井测试获得超20 万立方米/天的高产工业气流。

“这是因为我们探索了‘新生古储、侧向供烃、晚期成藏’这一成藏新模式。”涪陵页岩气公司副总经理、总地质师万云强说。在此之前,气田多年没能在这一层系取得突破。2019年,公司开展了多轮次论证会战。

“当时我发现对于洗象池群新层系这个成藏的模式认识可能思路不对,于是马上改变思路。”万云强说,大家把着眼点放在了断层上,通过把两个储层沟通这种理念,大胆设想、积极探索,才有了后来平桥区块的成果。

也因此,气田拓宽了整个勘探思路,在川东南地区,用这一成藏新模式去认识储层,所钻气井每天稳产在10 万立方米左右,远远大于常规页岩气井日产6万立方米的产量。

洗象池群新层系开发取得突破,对涪陵页岩气田的资源战略接替具有重要意义,同时,给业界成藏模式的认识带来了不可多得的新启发。

2021年12月,涪陵页岩气田针对白马区块成功提交探明储量1048.83 亿立方米,是近两年来气田提交储量最大的一个区块。

“这是我们涪陵页岩气人精雕细刻干工作取得的成绩。”万云强说,过去数年来,涪陵页岩气田条件较好的区块基本上都已开发殆尽,剩下的区块都是越来越“难啃”的硬骨头,即便这样,涪陵页岩气人也一块一块地“啃”了下来。

“白马区块地面平台选址太难了!”万云强说,因为那里地表高差特别大,极容易导致山体滑坡。“当时我们花了好几个月的时间,这个井怎么都布不下去了,吃尽了苦头。”万云强说那个时候真觉得人有点快崩溃了。

与地面平台选址相比,钻井难度更大。“白马区块地下蜿蜒起伏,有数不清的小断层,怎样绕开这些断层,我们比勘探开发其他区块投入了三倍以上的力量。”万云强告诉本刊记者。白马区块的前期工作做得异常细致。气田的“高精制导”钻井技术也起了关键作用。

近年来,气田自主研发的这一技术,像是给钻头装上了“眼睛”,利用存储的海量数据,可以随时调整钻头行驶轨迹,让钻头在优质储层中高速穿行,指哪儿打哪儿。

“就是在这个技术的加持下,白马区块钻井过程中的轨迹控制难度也前所未有,往往在钻进中追某一个层很难追,所以我们就经常停下来讨论,地层错乱复杂,前面全是一片茫然……如果不小心打穿了,井就废了,那种压力前所未有!”万云强说,即使是过年的时候,也要把领导、专家请来不断地讨论。为了实现突破,所有人都24 小时在线,随时解决新出现的问题。就这样,在这一群人的“精雕细刻”之下,白马区块如期完成储量提交任务,并荣获了中国石化2021年规模储量商业发现特等奖。

“精雕细刻”中的每个细节都蕴含着创新的力量,唯有创新,才能一次次地获得突破。

2021年3月,泰页1 井试获日产气7.35 万立方米、日产油58.9 吨,实现了四川盆地侏罗系凉高山组陆相页岩油气勘探重大突破。

“陆相页岩油气藏开发起来更加复杂,但我们还是突破了。”万云强说,“涪陵页岩气人骨子里有股不服输的劲,坦然应对着各种困难挑战,精雕细刻着每一块油气藏。”

求索!在“无人区”

页岩气是个新领域,很多气藏的认识、开采都是“无人区”,没有前人探索的足迹。

曾在涪陵页岩气田技术中心气藏工程所工作的杨宗桂,主要负责气井的动态分析和动态管理,通过查看气井的产量、压力等一系列数据来判断他们的生产情况和储量,摸清气井的能力,为下一步实施稳产增产工艺指明方向。

常规天然气井的增压开采,已经有很多先例可循,但页岩气井的增压开采却是一片空白。

“页岩气井和常规天然气井的产量递减规律完全不同。”杨宗桂说。就是在这样的背景下,杨宗桂受命编制《涪陵页岩气田焦石坝区块增压开采地质方案》。

“编这个技术方案没有经验可借鉴,也没人可以指导,只能自己长期一点一点地摸索。”杨宗桂告诉本刊记者。因为这个工程关系到气田日后的持续稳产,作为先行者唯有全力以赴!

两个多月过去了,第一份方案出炉!得到的审查批复是继续优化。

又两个月过去了,第二份方案出炉!审查批复是继续修改。

就这样,在不断的修改、反复的摸索中,《涪陵页岩气田焦石坝区块增压开采地质方案》终于出炉并获得通过,成为了气田的“招牌工程”和稳产的“关键一招”!同时,为中国页岩气开发探出了一条可供复制的新路。

2021年,针对焦页4HF 井开展国内首个页岩气重建井筒重复压裂的成功,也是涪陵页岩气田在“无人区”探路的典型实践。这口老井经过重建井筒重复压裂的实践,测试获得了18.38 万立方米/天的高产工业气流,开国内页岩气开发技术先河。

“重建井筒技术的应用,将至少会让气田上百口老井重获新生,气田相当于重获上百口新井的产量,却不用投入打新井的费用。”涪陵页岩气公司总工程师李远照说。

重建井筒技术就是在老气井的井筒内再建一个小井筒并实施压裂的技术,在国内相关领域一直处于零的状态,涪陵页岩气田取得成功后,被业内广泛熟知,一批兄弟单位主动来涪陵页岩气公司取经。“有一段时间,光我参与接待的就有好几波。”涪陵页岩气公司试气工程项目部的吴魏说,“我们抱持着开放的态度,希望自身的探索和实践能对国内整个行业的进步有所帮助。”

然而,在重建井筒实验时,却突发了一个险情。当时固井选用的外方桥塞出了状况,却只有短短五分钟决策时间。险情发生后,固井现场的专家组紧急磋商,一番波折后,固井工作还是达标了。

这次险情让涪陵页岩气人明白了一件事,外方的技术和工具都不是神话!还是要自主创新、自主研发。这之后,气田将重建井筒技术与工具全面国产化并取得了非常好的效果。

“我们中国人搞技术绝不逊于国外的技术人员,特别是在现场应用方面,我们的思维更系统全面。”参与井筒重建工作的李远照说。

经历了自主创新的涪陵页岩气人,发现世界之巅的技术前沿离自己并非想象得那样遥远。用自己这群人的集智、实干一样可以触摸那些技术前沿,甚至比外方走的还会更加高远。

永葆创新的思维

涪陵页岩气田在大山深处,层峦叠嶂的武陵山遮住了大城市的繁华如梦,90 后的朱凯是怎样选择页岩气的呢?

原来,当年正在就读长江大学研究生一年级的朱凯曾经参加过一个关于页岩气的研讨会。会上,他了解到页岩气革命让美国在能源领域获得了新优势。中国的页岩气储量虽丰,却因为成藏复杂而难以开采……正是那个会坚定了朱凯选择页岩气研究方向的决心。毕业后更一往无前地奔赴涪陵大山深处。他知道自己正向着心中理想的圣殿一步步迈进……

“我刚到气田的时候就听说,中国页岩气的开采在对俄进口能源谈判中,让我们有了更多话语权。我觉得好振奋啊!这就是我们这些技术人员努力创新的意义……”年轻的朱凯说出了涪陵页岩气田青年一代技术人员的心声。

“实际上,如果未来两年国际地缘政治继续紧张,天然气价格依然不乐观。”涪陵页岩气公司党委书记宋军备说。

而涪陵页岩气田今后的勘探开发大多是针对3500-4500 米以下的深层页岩气藏以及一些常压气层的开发,将面临技术难度和成本双高的局面。

“作为一个公司,很重要的一点,就是要始终保持创新的思维。涪陵页岩气田是有创新基因的企业!气田开发初期是这样,今后依然要这样。”宋军备说,公司党委在“把方向”上也要明确在企业内部形成一种崇尚技术、尊重技术、为技术创新取得的成果“鼓而呼”的氛围。

“目前,有一个趋势非常明显,气田勘探开发技术的创新突破,正在从海相页岩气向陆相页岩油进军。”宋军备说,针对陆相页岩油区块,未来要进行大量的勘探开发工作,尽快形成一系列具有新优势的技术成果。公司可以将过去的集成技术移植、复制到陆相页岩油区块,这一领域勘探开发将如虎添翼。

更为可喜的是,由于若干年来海相页岩气开发技术的进步和集成,业界已将其运用到页岩油开发领域,近两年来,国内页岩油勘探开发在该技术体系地加持之下,呈现出多点开花的局面,取得了重大突破和全面进步。2022年,中国原油产量又回到了2 亿吨以上也与此直接相关。“可以预计,今后两三年,中国页岩油勘探开发还将上一个大的台阶。”宋军备说。

显然,涪陵页岩气人新的征途已经开启。

他们,在崭新的起点上正踔力奋发,勇毅前行。

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