56年前,大慶石油會戰形成了鐵人精神;56年后的今天,在重慶涪陵焦石鎮,又一場頁巖氣會戰正在進行,而“無私奉獻,攻堅克難”的鐵人精神也得到薪火相傳。
涪陵,作為國家級頁巖氣示范區,其氣田探明儲量增加到3806億立方米,含氣面積擴大到383.54平方千米,是全球第二大頁巖氣田。自2012年11月,涪陵焦石壩地區誕生了第一口實現規模化、商業化生產的頁巖氣井以來,截至2015年8月31日,涪陵頁巖氣田焦石壩區塊已測試的142口井均獲中高產工業氣流,單井平均日產32.72萬立方米,已累計產氣25億立方米。
而隨著我國頁巖氣商業化開發加快推進,其開發難度、成本、開發裝備、環境影響等問題,愈發成為了整個能源行業關注的焦點。作為中國頁巖氣開發的標志性試點,涪陵頁巖氣項目能否攻克這些難關,成為行業示范?帶著這些疑問,本刊記者驅車三個多小時從重慶到涪陵區焦石鎮進行深入采訪調研。
蜿蜒而來的烏江與氣勢磅礴的長江在涪陵合流,并向東奔流而去。在涪陵西部,由于巖石表面風化呈黑色燒焦狀,得名焦石鎮。記者發現這里地勢相對平緩,土地肥沃。頁巖氣的開發讓焦石鎮有了一張新名片,也為原來安靜的小鎮注入了經濟發展的新動能。
至今,涪陵頁巖氣勘探開發已經走過了3年,記者將在頁巖氣公司人員的介紹和帶領下,一步步走近涪陵會戰,走近頁巖氣。
一場會戰 四大創新
到達中石化涪陵頁巖氣公司后,記者看到公司正在組織召開匯聚各方力量、解決實際難題的“諸葛會”,大家圍坐一起交流焦頁63平臺“井工廠”壓裂試氣現場經驗。正是這些每天在涪陵上演的“諸葛會”,解決了諸如連續油管鉆塞成功率低、低壓管匯易沉砂等施工中出現問題,降低了鉆井、壓裂成本。
據項目人員介紹,涪陵頁巖氣開發初期,面臨國外頁巖氣技術封鎖,同時受地質條件復雜、資金投入不高、實驗設備及實驗條件有限、人才缺失等限制。然而石化鐵軍將勇于創新的科學精神與奮力拼搏的鐵人精神結合,探尋出一條嶄新的清潔能源發展之路。可以說,創新是新時代鐵人精神的核心。
創新的起點來自于認知,在項目伊始,各方人員就樹立了“開發非常規油氣資源必須有非常規思路和方法”的觀念,認清涪陵焦石壩氣藏儲層的微觀結構和滲流機理,制定系統實驗井布置方案,并確定了“地面地下優化結合,無縫式井位對接,地下資源最大利用”的開發原則。
在認識創新的指引下,涪陵項目人員繼續針對技術和裝備進行科技攻關。我國頁巖氣開發要鉆探至3000到3600米左右的深井,與北美相比成本與技術是亟待解決的關鍵問題。要做好技術攻關,擁有自主知識產權生產核心裝備,才能降低成本。
針對焦石壩地區山地特點及地層壓力較高的現狀,項目人員研發了快速拆裝移動、高效作業的新型鉆機以及世界首臺3000型壓裂車,打造了壓裂集群控制及數據云存儲技術。在分段壓裂過程中,為了更好加大產氣接觸面積而使用的橋塞是配套工具,但其成本一直居高不下,通過三年多的自主創新,他們最終將成本從單個20萬元降至2到3萬元,并投入商用。
裝備和技術創新成果最終匯集,取得了“井工廠”模式突破。在江漢鉆井一公司50143JH鉆井隊施工現場,記者看到鉆井過程從單井縱向一次完鉆,優化為同平臺多口井流水線、批量化發展。現場鉆井隊隊長向記者介紹,“采用井工廠模式,4口井的平臺鉆井200天實現完井,比常規鉆井模式建井周期整整縮短100天”。在焦頁63平臺“井工廠”壓裂試氣施工現場記者了解到,當前壓裂試氣過程從產業鏈組合,到平臺優化組合,交叉壓裂、同步壓裂,可提高壓裂施工效率50%以上,減少壓裂車輛動用35%。在一次次面對國外技術和產品壟斷中,研發團隊銳意攻關,形成了一套較為成熟的具有自主知識產權的3500米以內頁巖氣開發配套技術體系,實現快速、高效、低成本開發,創造出令人驚嘆的“涪陵速度”+“涪陵質量”,平均鉆井周期縮短到60多天,單井成本也從平均1億元降低到平均8000萬元左右,并初步形成了成熟的井工廠“拉鏈式”壓裂鉆井模式,令涪陵逐步走向國際頁巖氣開發前列。
技術與裝備創新是硬件水平的提升,而管理創新則是提高頁巖氣開采效率、凝聚各方力量的軟實力創新。傳統的油氣開發不僅搞生產,還要辦各種社會公共服務機構,企業社會負擔重,而涪陵頁巖氣開發以市場化管理為頂層設計,各個環節強調市場對資源配置的決定性作用。擔負氣田管理職能的江漢油田涪陵頁巖氣公司11個部門、6個中心圍繞地面、鉆井、試氣、采氣4個項目部開展工作,僅有管理團隊143人,每個員工發揮著其最大價值,并在整個氣田形成了良性競爭機制。同時,施工全過程市場化管理,從招投標開始,嚴格市場準入,資格審查,通過競爭機制,用國內外最優質施工技術和團隊;施工階段,引導各施工單位公平競爭,設立獎勵和處罰機制,優勝劣汰保證頁巖氣開發效率最優、效益最大。“我們以完全開放的姿態,積極穩妥推進市場化進程,誰的技術好,誰服務性價比高,就用誰,形成良性循環”,江漢油田分公司副總經理兼涪陵頁巖氣公司總經理胡德高如是說。
市場化管理是新時期油氣行業管理創新的基礎,在此基礎上,標準化建設、一體化管理讓涪陵形成了具有自主知識產權的可復制、可推廣的涪陵頁巖氣田開發建設技術標準體系。針對鉆井、試氣、地面、采氣等重要環節,涪陵頁巖氣公司積極探索,認真總結施工流程、施工方法和技術,組織編制國內首套頁巖氣勘探開發井控實施細則,研究制定20余項頁巖氣開發企業標準規范。胡德高總結道,“圍繞著‘井工廠’施工模式,形成的一體化協同管理運行機制,可以全面系統有效地調動并有機整合各參建方的資源,做到重大問題集中決策、統一協調、統一指揮,最終達到系統資源和創新能力1+1大于2的效益。”
新時代 新內涵
一直以來,環保問題與頁巖氣開發始終如影隨形。特別是頁巖氣開采對水資源的巨大需求和四川盆地水資源匱乏、人口密集的矛盾突出,壓裂回流水對地下水污染、壓裂過程噪聲、固體廢物處理等問題,成為了國內外很多研究機構關注的焦點。而涪陵焦石壩地區屬科斯特地貌,地表溝塹縱橫,地下多溶洞、暗河、裂縫和漏失層,淺層氣含硫化氫且儲層規律不清,在這里進行頁巖氣勘探開發,安全環保風險巨大。
在歷史機遇和挑戰面前,涪陵頁巖氣開發提出了堅持資源開發與生態保護并重的理念,重環境,打造綠色產業鏈,已經成為了深入人心的首要遵循。涪陵頁巖氣田屬于水資源缺乏地區,而開采頁巖氣離不開水,水資源利用和污染防控是頁巖氣開發遇到的首要環保問題。鉆井過程,淺層環境水體所處地層,一律采用清水鉆進,選用“三段式”四層套管的井深結構和鉆井方式,防止鉆井液外漏;壓裂過程,運用自主研發的清潔壓裂液體系不含重金屬和高危物質,進入地層后可隨溫度和時間的增加自動降解。各階段產生的廢水,經嚴格殺菌后,按一定比例混合新鮮水配置壓裂液,實現工業廢水回收率100%、廢水零排放。
“清潔能源要清潔開發,把好環境關,寧可慢一點、穩一點,也不能造成環境污染”,胡德高堅定地說。正是在這種環保精神的指引下,涪陵頁巖氣開發施工過程中,積極踐行綠色施工理念,成立QHSE管理體系,從組織、制度、工作流程、作業標準規范、考核等多個方面,構建企業內部360度立體監控體系,并實行企業、第三方、政府等監管,社會監督的同步運行機制,落實環保責任制,實現提速增效、節能降耗和清潔生產。
56年前,在大慶石油會戰中形成了鐵人精神,而56年來鐵人精神實質沒有變,代代相傳,歷久彌新。勘探工作者在并不看好的油氣勘探區域,重新發現焦石壩;鉆井、壓裂、采氣等頁巖氣開發人員,無私奉獻,攻堅克難。
面向未來,我國頁巖氣發展還面臨很多問題,4000米及以下深井鉆探及壓裂技術需要全力突破,鉆井和壓裂成本有待進一步降低,頁巖氣外輸管道建設及外輸指標問題需要解決,頁巖氣開發示范區扶持政策、新礦種扶持政策、頁巖氣定價扶持政策等要進一步落實。面對重重困難,我們一直在路上……
(作者分別系北京聯合大學講師、中國石油大學助理研究員、中國石油海外規劃研究中心研究員)
責任編輯: 中國能源網