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2014年9月24日 ⁄ 暗潮 石油综合 ⁄ 评论数 0+ ⁄ 被围观 +

 

涪陵突破:中石化页岩气经验分析

 
2014年7月8日至10日,中国石化集团提交的涪陵页岩气田焦石坝区块焦页1-焦页3井区五峰组-龙马溪组一段的探明地质储量报告,通过了国土资源部矿产资源储量评审中心石油天然气专业办公室的评审。
这是我国诞生的第一个优质大型页岩气田,是我国页岩气勘探开发历史上一次具有里程碑意义的重大事件,标志着我国页岩气勘探开发实现重大突破,提前进入大规模商业性开发阶段。
同时,也为中石化在该地区2015年建成50亿立方米产能,2017年建成国内首个100亿立方米产能页岩气田,提供了资源保证。
涪陵页岩气田主体位于重庆市涪陵区焦石坝镇,属山地-丘陵地貌。这次评审通过的探明储量区为涪陵页岩气田焦石坝区块的一部分,探明含气面积106.45平方公里,提交探明地质储量1067.5亿立方米、探明技术可采储量266.88亿立方米、探明经济可采储量134.74亿立方米。随着该气田勘探开发的深入推进,还将陆续提交页岩气储量。
涪陵页岩气田是典型的优质海相页岩气田。气田储层为海相深水陆棚优质泥页岩,厚度大、丰度高、分布稳定、埋深适中,中间无夹层,与常规气藏明显不同,具有典型的页岩气特征,与北美典型海相页岩各项指标相当。
涪陵页岩气田具有“两高”、“两好”的特征。
一是地层压力高,天然气组分好。储气层平均埋深2645米,地层压力系数为1.55,气体甲烷含量高达98%,二氧化碳含量低,不含硫化氢,属于中深层、超高压、优质页岩气田。
二是气井产量高、试采效果好。试采单井产量高,稳产时间长。截止2014年 6月30日,29口试采井合计日产气320万立方米,累计产气6.11亿立方米。其中,第一口探井焦页1HF井按日产6万立方米定产,已稳产一年半,累计产气3769万立方米。
涪陵页岩气田的诞生和规模化开发,给我国页岩气勘探开发带来了新的春风,起到了明显的示范效应。进一步表明我国页岩气资源富集条件和页岩含气量与北美相比,我国的页岩气资源潜力和储量毫不逊色。
我国已初步掌握了页岩气勘探开发技术,诸如页岩气综合评价技术、水平井钻井技术、分段压裂试气工艺等技术都已经走在了世界前列,甚至达到国际领先水平。只要我们尊重地质工作规律和经济规律,真正投入力量、务实工作,我国页岩气勘探开发一定会相继取得重大突破和发展,由页岩气领跑的我国非常规能源资源大开发时代就在眼前。
 
涪陵页岩气田诞生的成功经验在于:决策部署到位,注重理论创新,攻关了核心技术
涪陵页岩气田作为我国第一个提交页岩气探明储量并通过国家评审、率先形成产能的大规模气田,走出了一条中国人自主勘探开发页岩气的新路子,为我国页岩气勘探开发积累了宝贵的经验。


决策部署到位。中国石化涉足页岩气始于2008年,首先从页岩气基础研究开始。2009年,中国石化集团成立了专门的非常规勘探处,统一组织实施上游页岩油气勘探,并与埃克森美孚、康菲等国际实力雄厚的公司开展页岩气勘探合作。
集团主要领导高度重视并积极推动页岩气勘探开发, 2011年6月明确提出:中国石化页岩气勘探开发要走在中国前列,要用非常规的思维实现非常规油气的快速发展,并明确了非常规领域会战的部署和目标。在页岩油气勘探开发和研究方面,中石化敢于投入,5年来已投入数十亿元人民币,其所属的上游企业在山东、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。
其中,以焦页1HF井获得商业页岩气为标志,取得了中国页岩气开发历史性突破。

 

注重理论创新。2009年7月,国土资源部在重庆启动了中国首个页岩气资源项目—“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区带优选”项目,吹响了中国页岩气资源勘探开发的号角。
中石化在勘探南方分公司成立了页岩气勘探项目部,正式启动四川盆地页岩气勘探。2010年,国土资源部设立“川渝黔鄂页岩气资源战略调查先导试验区”,在以海相地层为主的上扬子川地区,包括四川、重庆、贵州和湖北省(市)的部分地区,面积约20万平方公里,进行先导性试验,中石化承担了其中的“川东南、渝东、鄂西地区页岩气资源战略调查与选区”项目。
2011年,国土资源部组织开展“全国页岩气资源潜力调查评价与有利区优选”项目,中石化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了其中之一的“上扬子及滇黔桂地区页岩气资源调查评价与选区”项目。
中石化在所承担的国家项目中,认真组织实施,主动配套经费,抽调精兵强将,加强研究,历时数年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。
通过学习借鉴国外页岩气勘探开发的成功理念和经验,深入研究国内外页岩气井资料,开展扎实的野外调查、分析化验以及老井复查工作,开展页岩气测井模型建立及解释、地震资料综合解释、页岩气富集研究,逐渐摸清了泥页岩发育和展布规律。
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。通过一系列研究和钻探评价认为:川东南地区志留系龙马溪组富有机质页岩分布面积广、厚度大、有机质丰度高、含气性好,具有良好的页岩气形成条件。
自此,四川盆地页岩气勘探开始向川东南地区志留系龙马溪组聚焦,深化涪陵焦石坝页岩气藏地质研究,进一步明确页岩气藏特征和页岩气开发的重点层系作为重点,从找规律入手,优化页岩气微观评价预测,积极开展涪陵页岩气构造特征、层系沉积特征、地化特征研究,在此基础上,2011年9月,在焦石坝部署了焦页1HF井,并获成功。总之,页岩气理论的突破、气藏认识的深化,为抓好开发试验,实现页岩气商业性开发奠定了理论基础。
 
攻关核心技术。涪陵焦石坝地区地表地质条件复杂,溶洞多、暗河多、裂缝多,浅层气多、地层出水,易发生井漏、井喷,针对涪陵焦石坝地区勘探程度低的情况,开展了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以及“井工厂”钻井和交叉压裂的高速高效施工模式的协同攻关,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。
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。
同时,研制并成功应用了抗180摄氏度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。
加强国产压裂装备和完井工具的研发制造,页岩气商业开发的装备和工具研发取得重大进展。2013年3月,自主研制的3000型压裂车,代表了压裂装备技术世界先进水平,已在涪陵焦石坝地区批量投入使用。设备各项指标达到设计要求,满足了“连续施工、大负载、长时间”的页岩气压裂需求,技术水平、安全可靠性和自动化水平大幅提升,为深层页岩气开发提供了压裂装备保障。
其中,高压系统检测设备、气密封检测设备的研发生产,有效保障了施工生产。自主研发的安全泵送易钻电缆桥塞也已取得成功,并在现场试验中实现了桥塞簇射孔联作工艺,与国外水平相当,具备了工业化应用条件。该项技术彻底打破了国外专业化公司在非常规油气开发领域的技术垄断,有效降低页岩气等非常规油气开发的成本,也为开拓非常规油气市场打造了尖端武器。
 
在页岩气勘探开发中还注重优化管理模式、最大限度保护环境优化管理模式。
在涪陵页岩气田开发实践中,中石化注重探索建立适合我国页岩气勘探开发的管理模式。由集团公司油田事业部高效协调,采取会战管理体制和机制,实行重大问题集中决策、统一协调、统一指挥,通过有效组织管理,使自身的各方面优势得以充分发挥。
在勘探研究方面,由勘探南方分公司、江汉油田、华东油气分公司、西南油气分公司等单位抽精兵强将组成联合攻关团队承担科研任务,分工明确,责任清晰,成果共享,难题共克,形成了对该区页岩气理论的新认识和开发试验的技术思路,确保了涪陵焦石坝地区勘探开发井成功率100%。
在钻井施工方面,江汉石油工程公司、中原石油工程公司等队伍共同开展技术攻关,借鉴国内外成熟经验,摸索钻井新工艺、新流程,在钻进施工中取得了包括防漏失、防井塌等一系列技术突破。在地面工程建设方面,各单位共同研究地面工程建设方案,落实施工进度,严格按照设计方案的质量要求进行建设,实现了各项工程施工高起点、高水平推进。
在试采工程建设方面,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配合,加快工作节奏,用最短的时间完成了土地征用、工农关系协调、试采方案编制、技术准备等工作,采取边建设边试采方式,实现从测试到投产的无缝衔接。
涪陵页岩气田建设注重引入竞争机制,采取市场化运作模式,将资质高、业绩优、信誉好的队伍引入工区,促进了提速提效,确保开发质量和效益。对申请进入工区页岩气施工的300多家国内外施工单位,通过建立公开、公正、规范的市场运行体系,严格按照“优胜劣汰”原则,对施工队伍整体素质进行审查,采取公开招投标、合同审核等多种措施,为240多家合格施工单位发放市场准入。
强化安全环保。中石化在页岩气开发过程中,坚持资源开发与生态保护并重的原则,最大限度保护环境。
一是水资源合理利用。
针对页岩气开发压裂用水量较大的特点,利用当地工业园现有供水设施从乌江提水保障压裂施工,避免影响当地生活、生产;钻井液、压裂液等做到循环利用减少耗水量。
二是最大限度降低污染。
在井场建立油基钻井液回收中转站,实现了油基钻井液的完全回收、重复利用和无害化处理,有效保护环境;钻井岩屑、污水集中回收处理,工业“三废”零排放。
三是最大限度减少环境影响。
及时完成对环境敏感目标的影响评价,并注重对生态的保护和修复;增加导管下深,封隔浅层地下水;严格区分永久占地与临时占地,施工完成后临时占地全部恢复原貌。
为了保证安全生产、保证环境和生态不受破坏,勘探南方分公司在勘探初期就提出了“勘探发现是第一要务、安全环保是第一责任”等安全环保工作理念,并将这些理念体现在施工设计、承包商管理、监督检查、风险管理、应急建设、责任追究和教育培训等工作措施中,实现安全勘探和绿色勘探。
编制了涉及安全、环保、职业健康管理,以及钻井、试气作业等多方面内容专业技术标准。针对焦石坝地区地下溶洞众多,暗流纵横,地下水系发达且埋藏浅,是当地居民的主要饮用水源的情况,在页岩气勘探开发中,将水资源的利用和保护作为环保工作的重点。
为了避免页岩气勘探开发过程中产生的废水污染地下水,在确定井位前,由专门的水文勘测队对地下100米内暗河、溶洞的分布情况进行精确勘测,然后按照既能满足地质条件又能避开暗河、溶洞的要求确定井位。钻进到地下水层时,一律用清水钻进;钻过地下水层后,用套管将水层严密封固。
压裂返排液则通过技术处理达标后,被重新配制成压裂液,用于下口井施工,实现循环利用。不断总结环保经验,全过程控制各类污染源。各施工单位对钻井、试气废物排放实行总量控制,采取污水重复利用和节水减排措施,有效减少了污水产生。工区所有井场按照最严格环保标准建设污水池、清污分流沟、截水沟等设施,经过防渗承压实验后方投入使用。【原载《中国国土资源报》 作者:张大伟 国土资源部矿产资源储量评审中心主任、研究员】

 
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