焦石壩，重慶涪陵區(qū)一個山區(qū)小鎮(zhèn)。在這里，我國第一口實現(xiàn)規(guī)模化、商業(yè)化生產的頁巖氣井誕生，被命名為“頁巖氣開發(fā)功勛井”。今年3月24日，中國石化正式宣布，計劃在2017年把涪陵頁巖氣田建成國內首個年產能100億立方米的頁巖氣田，相當于一個1000萬噸級大型油田。
重大突破
頁巖氣田進入商業(yè)開發(fā)
在中國石化勘探南方分公司巖芯庫，保存著一筒采自焦頁1HF井3000多米深處的深灰色頁巖。“在焦石壩地底下，這些頁巖就像一床大棉被，包裹著豐厚的頁巖氣。”分公司地質專家夏維書說。
撕開這床大棉被的“第一鉆”在2012年2月14日晚8時開鉆。11月28日，一個振奮人心的消息從焦石壩傳來：焦頁1HF井當天鉆獲20.3萬方高產頁巖氣，這標志著我國第一口實現(xiàn)規(guī)?；⑸虡I(yè)化生產的頁巖氣井誕生了。
頁巖氣是一種重要的非常規(guī)天然氣，被認為是繼常規(guī)天然氣之后，又一種可以大規(guī)模開發(fā)的優(yōu)質清潔能源。近年來，全球特別是北美地區(qū)，頁巖氣開發(fā)步伐明顯加快。美國由于頁巖氣的大規(guī)模開采，甚至可能從油氣輸入國變?yōu)橛蜌廨敵鰢?br />
在我國，常規(guī)天然氣儲量有限，而頁巖氣儲量相對豐富。頁巖氣如果能得以大規(guī)模開發(fā)，對緩解我國天然氣緊張局面、降低天然氣對外依存度意義重大。
2011年，我國將頁巖氣列為獨立礦種；2012年，出臺《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011—2015年）》；2013年，國家能源局正式批準涪陵頁巖氣田為國家級頁巖氣產能建設示范區(qū)。
繼焦頁1HF井后，環(huán)繞其周邊數(shù)公里區(qū)域內，幾口評價井也相繼部署開采。2013年7月2日，焦頁1—3HF井投產，測試產量20多萬方/日；9月29日，焦頁6—2HF井投產，測試產量達35萬方/日；10月9日，焦頁8—2HF井投產，測試產量再創(chuàng)新高，達55萬方/日。
“到這時，我們已吃上了定心丸：焦石壩區(qū)塊頁巖氣藏不是一點，而是一片；這里不僅有頁巖氣，而且是高產氣藏。”江漢油田涪陵工區(qū)項目部經理習傳學說。
截至今年5月17日，在涪陵頁巖氣田280平方公里一期產建區(qū)，已開鉆頁巖氣井82口，完鉆47口，投產27口，平均單井日產氣11萬方以上。今年內，該區(qū)域將規(guī)劃投產100口井左右。
“涪陵頁巖氣田進入商業(yè)開發(fā)，是我國頁巖氣開發(fā)的重大突破。”業(yè)內專家指出，我國頁巖氣資源潛力大、分布面積廣、發(fā)育層系多，一旦形成產能，將對滿足我國不斷增長的能源需求、促進節(jié)能減排、優(yōu)化能源結構、保障能源安全和促進經濟社會發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。
技術創(chuàng)新
讓頁巖氣掙脫束縛
科學界有句話叫“上天容易入地難”。油氣開發(fā)，離不開先進理論、技術和設備的支撐。頁巖致密度高、孔隙小、滲透率低，一般頁巖氣散失比常規(guī)油氣難得多。這是否意味著找到優(yōu)質頁巖，就一定富集頁巖氣？
南方分公司勘探團隊通過無數(shù)次試驗和實踐發(fā)現(xiàn)，與北美相比，我國南方地區(qū)頁巖氣形成、富集、保存有一定差異性。分公司總經理郭旭升形象地說，北美地質條件穩(wěn)定，地表平整，就如一個光滑大盤子；而我國南方地質條件復雜，則如這個盤子摔碎在地上，還被踹一腳，碎片更凌亂。在這種地質條件下，即使存在優(yōu)質頁巖，如果保存條件不好，頁巖氣也會慢慢流失。
保存條件如何判定？他們提出：良好的地質儲藏條件、適中的埋深、遠離開啟斷裂等是保存關鍵。
近年來，南方分公司又摸索出一整套“甜點”預測技術，建立了一系列核心參數(shù)判別標準，可準確識別頁巖層分布、厚度、埋深、含氣性等特性。“利用這套技術，已成功捕捉到焦石壩區(qū)塊89米厚頁巖體，并確定了其中38米厚優(yōu)質頁巖層位置。”
找氣難，開采也難。“常規(guī)油氣儲存在砂巖或灰?guī)r中，孔隙大，滲透率高，一口井打下去，油氣就往外冒。頁巖氣隱藏于致密的頁巖層，孔隙微細到以納米計量。”江漢涪陵頁巖氣分公司副經理劉堯文感慨，“如果將常規(guī)油氣開采比作靜脈采血，那頁巖氣開采就是毛細血管采血，一個字，難！”
頁巖革命出現(xiàn)，得益于兩項關鍵技術，一是水平鉆井，二是分段壓裂。記者在焦石壩現(xiàn)場了解到，鉆頭先從地表垂直向下鉆，找到頁巖層后，折個彎，再沿頁巖層水平穿行，可長達一兩千米，大大擴展采氣面。
更關鍵的技術是分段壓裂。在幾乎“密不透風”的頁巖中，頁巖氣極難流通，必須通過外力將大體量壓裂液壓注進鉆井，擠壓井壁四周巖體使其碎裂，夾帶在壓裂液中的細砂進入裂縫，支撐起一條條四通八達的通道，讓油氣釋出。
為實現(xiàn)最佳壓裂，一方面需加大外力強度，我國自主研發(fā)的3000型壓裂車已在焦石壩正式投用，每分鐘能將14方左右壓裂液注入鉆井，達到了世界壓裂裝備領先水準。另一方面則是縮小每一次的壓裂面，需將數(shù)千米長的水平井分段隔離進行壓裂。“我們已完全掌握最核心的長水平井分段壓裂技術，可以建成暢通的氣流‘高速路’。”劉堯文說，焦頁12—4HF井成功完成了長2130米水平井、26段超大型壓裂，創(chuàng)造了國內井段最長、分段數(shù)最多、單井液量最大等新施工紀錄。
時代精神
激發(fā)巨大能量
自進入井場以來，江漢鉆井一公司西南分公司70765JH鉆井隊隊長瞿強梁就沒睡過一個安穩(wěn)覺。“今年過年沒空回家，老婆就帶著孩子來井隊陪我，可那一段我整天呆在井場，根本顧不上他們，走的時候也沒送。去年老婆動手術，我也沒能陪在她身邊。”說話間，這位石油漢子揉了揉眼睛。
奮斗、忘我、奉獻、拼搏……這些代代傳承的崇高品質和精神風貌，依然閃耀在地質和石油工作者群體中。新的時代，又為這些寶貴精神注入新的內涵。
比如科學精神。我國頁巖氣開發(fā)在2010年前后形成第一個熱潮，但實際效果并不理想，2012年開始進入低谷，一度出現(xiàn)不少懷疑和悲觀的論調。
勘探南方分公司頁巖氣項目部主任魏志紅說，早在上世紀70年代，這里就曾開展過天然氣勘查，2000年又進行過二維地震勘測，2006年開展了構造評價研究。“對所有這些，包括挫折與失敗，我們都一遍遍拿來咬爛嚼碎，消化吸收。”為徹底摸清家底，專家和技術人員在野外和井場一呆就幾個月，開展實時跟蹤研究，終于找到了南方地區(qū)頁巖氣形成的條件和分布規(guī)律。
再比如生態(tài)理念。焦石壩區(qū)塊屬喀斯特地貌，地下多溶洞暗河。為最大限度降低污染，勘探開采隊伍對近地表暗河、溶洞分布情況進行精確勘測，按照既滿足地質條件又避開暗河溶洞要求確定井位；鉆進過程中，中淺層鉆井采用清水鉆進；鉆過地下水層后，用套管將水層嚴密封固……“與空氣鉆、泡沫鉆相比，清水鉆要慢一點。但寧可慢一點、穩(wěn)一點，也不能污染環(huán)境。”江漢鉆井公司西南分公司副經理熊禮方說。
展望未來
5—10年形成價值4000億元的產業(yè)鏈
焦石壩的突破如何變成中國頁巖氣開發(fā)的突破？明確資源量并向儲量轉化，以及核心技術自主化，是決定因素。
郭旭升告訴記者，下一步他們將按照三個層次繼續(xù)擴大頁巖氣儲量規(guī)模：“戰(zhàn)略展開”焦石壩所在的川東南，持續(xù)落實有利含氣面積；“戰(zhàn)略突破”川東北和川西南，開辟新陣地；“戰(zhàn)略準備”外圍區(qū)域，優(yōu)選有利勘探區(qū)。
焦石壩實戰(zhàn)，也推動我國頁巖氣資源評價、工藝技術體系實現(xiàn)突破，并在裝備研發(fā)制造特別是國產化上取得重大進展。以此為基礎，探索和建立一套適合我國頁巖氣開發(fā)的自主核心技術，將有力支撐和加快推動我國頁巖氣戰(zhàn)略實施。
記者在焦石壩看到，世界最前沿的“井工廠”技術模式已投入運用，工作人員正有條不紊實施“同平臺交叉壓裂”作業(yè)，以往都是單口井一段一段實施壓裂，現(xiàn)在兩口井同時交叉作業(yè)，不僅時間節(jié)約一半，還可使裂縫網(wǎng)絡生成更復雜，效果更好。
3月1日，中國石化與重慶市簽署《關于涪陵頁巖氣開發(fā)利用戰(zhàn)略合作協(xié)議》，雙方建立合作協(xié)調工作機制，共同努力將重慶開辟成全國頁巖氣主戰(zhàn)場。
距焦石鎮(zhèn)20公里的重慶建峰工業(yè)集團最早嘗到甜頭。2013年9月，頁巖氣通到建峰，兩個月后，建峰第二套裝置全部用上頁巖氣，每天使用量達150萬方。“現(xiàn)在供氣充足，生產線可滿負荷運轉，每噸產品成本降低約10%。”集團副總經理周召貴說。
依托頁巖氣開發(fā)，重慶已出臺頁巖氣裝備制造相關政策，全力引進壓裂、鉆采、水處理及用氣設備研發(fā)制造龍頭企業(yè)，帶動關鍵部件本地化生產配套，打造頁巖氣裝備產業(yè)集群。重慶規(guī)劃用5—10年時間，形成價值4000億元的頁巖氣開采、利用和化工產業(yè)鏈。
焦頁1HF井，頁巖氣汩汩往外冒出，至今已穩(wěn)產超過500天。這股來自地底數(shù)千米的綠色之氣，匯聚成一股新能量，帶給中國能源建設和經濟社會可持續(xù)發(fā)展長遠的動力與活力。
重大突破
頁巖氣田進入商業(yè)開發(fā)
在中國石化勘探南方分公司巖芯庫，保存著一筒采自焦頁1HF井3000多米深處的深灰色頁巖。“在焦石壩地底下，這些頁巖就像一床大棉被，包裹著豐厚的頁巖氣。”分公司地質專家夏維書說。
撕開這床大棉被的“第一鉆”在2012年2月14日晚8時開鉆。11月28日，一個振奮人心的消息從焦石壩傳來：焦頁1HF井當天鉆獲20.3萬方高產頁巖氣，這標志著我國第一口實現(xiàn)規(guī)?；⑸虡I(yè)化生產的頁巖氣井誕生了。
頁巖氣是一種重要的非常規(guī)天然氣，被認為是繼常規(guī)天然氣之后，又一種可以大規(guī)模開發(fā)的優(yōu)質清潔能源。近年來，全球特別是北美地區(qū)，頁巖氣開發(fā)步伐明顯加快。美國由于頁巖氣的大規(guī)模開采，甚至可能從油氣輸入國變?yōu)橛蜌廨敵鰢?br />
在我國，常規(guī)天然氣儲量有限，而頁巖氣儲量相對豐富。頁巖氣如果能得以大規(guī)模開發(fā)，對緩解我國天然氣緊張局面、降低天然氣對外依存度意義重大。
2011年，我國將頁巖氣列為獨立礦種；2012年，出臺《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011—2015年）》；2013年，國家能源局正式批準涪陵頁巖氣田為國家級頁巖氣產能建設示范區(qū)。
繼焦頁1HF井后，環(huán)繞其周邊數(shù)公里區(qū)域內，幾口評價井也相繼部署開采。2013年7月2日，焦頁1—3HF井投產，測試產量20多萬方/日；9月29日，焦頁6—2HF井投產，測試產量達35萬方/日；10月9日，焦頁8—2HF井投產，測試產量再創(chuàng)新高，達55萬方/日。
“到這時，我們已吃上了定心丸：焦石壩區(qū)塊頁巖氣藏不是一點，而是一片；這里不僅有頁巖氣，而且是高產氣藏。”江漢油田涪陵工區(qū)項目部經理習傳學說。
截至今年5月17日，在涪陵頁巖氣田280平方公里一期產建區(qū)，已開鉆頁巖氣井82口，完鉆47口，投產27口，平均單井日產氣11萬方以上。今年內，該區(qū)域將規(guī)劃投產100口井左右。
“涪陵頁巖氣田進入商業(yè)開發(fā)，是我國頁巖氣開發(fā)的重大突破。”業(yè)內專家指出，我國頁巖氣資源潛力大、分布面積廣、發(fā)育層系多，一旦形成產能，將對滿足我國不斷增長的能源需求、促進節(jié)能減排、優(yōu)化能源結構、保障能源安全和促進經濟社會發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。
技術創(chuàng)新
讓頁巖氣掙脫束縛
科學界有句話叫“上天容易入地難”。油氣開發(fā)，離不開先進理論、技術和設備的支撐。頁巖致密度高、孔隙小、滲透率低，一般頁巖氣散失比常規(guī)油氣難得多。這是否意味著找到優(yōu)質頁巖，就一定富集頁巖氣？
南方分公司勘探團隊通過無數(shù)次試驗和實踐發(fā)現(xiàn)，與北美相比，我國南方地區(qū)頁巖氣形成、富集、保存有一定差異性。分公司總經理郭旭升形象地說，北美地質條件穩(wěn)定，地表平整，就如一個光滑大盤子；而我國南方地質條件復雜，則如這個盤子摔碎在地上，還被踹一腳，碎片更凌亂。在這種地質條件下，即使存在優(yōu)質頁巖，如果保存條件不好，頁巖氣也會慢慢流失。
保存條件如何判定？他們提出：良好的地質儲藏條件、適中的埋深、遠離開啟斷裂等是保存關鍵。
近年來，南方分公司又摸索出一整套“甜點”預測技術，建立了一系列核心參數(shù)判別標準，可準確識別頁巖層分布、厚度、埋深、含氣性等特性。“利用這套技術，已成功捕捉到焦石壩區(qū)塊89米厚頁巖體，并確定了其中38米厚優(yōu)質頁巖層位置。”
找氣難，開采也難。“常規(guī)油氣儲存在砂巖或灰?guī)r中，孔隙大，滲透率高，一口井打下去，油氣就往外冒。頁巖氣隱藏于致密的頁巖層，孔隙微細到以納米計量。”江漢涪陵頁巖氣分公司副經理劉堯文感慨，“如果將常規(guī)油氣開采比作靜脈采血，那頁巖氣開采就是毛細血管采血，一個字，難！”
頁巖革命出現(xiàn)，得益于兩項關鍵技術，一是水平鉆井，二是分段壓裂。記者在焦石壩現(xiàn)場了解到，鉆頭先從地表垂直向下鉆，找到頁巖層后，折個彎，再沿頁巖層水平穿行，可長達一兩千米，大大擴展采氣面。
更關鍵的技術是分段壓裂。在幾乎“密不透風”的頁巖中，頁巖氣極難流通，必須通過外力將大體量壓裂液壓注進鉆井，擠壓井壁四周巖體使其碎裂，夾帶在壓裂液中的細砂進入裂縫，支撐起一條條四通八達的通道，讓油氣釋出。
為實現(xiàn)最佳壓裂，一方面需加大外力強度，我國自主研發(fā)的3000型壓裂車已在焦石壩正式投用，每分鐘能將14方左右壓裂液注入鉆井，達到了世界壓裂裝備領先水準。另一方面則是縮小每一次的壓裂面，需將數(shù)千米長的水平井分段隔離進行壓裂。“我們已完全掌握最核心的長水平井分段壓裂技術，可以建成暢通的氣流‘高速路’。”劉堯文說，焦頁12—4HF井成功完成了長2130米水平井、26段超大型壓裂，創(chuàng)造了國內井段最長、分段數(shù)最多、單井液量最大等新施工紀錄。
時代精神
激發(fā)巨大能量
自進入井場以來，江漢鉆井一公司西南分公司70765JH鉆井隊隊長瞿強梁就沒睡過一個安穩(wěn)覺。“今年過年沒空回家，老婆就帶著孩子來井隊陪我，可那一段我整天呆在井場，根本顧不上他們，走的時候也沒送。去年老婆動手術，我也沒能陪在她身邊。”說話間，這位石油漢子揉了揉眼睛。
奮斗、忘我、奉獻、拼搏……這些代代傳承的崇高品質和精神風貌，依然閃耀在地質和石油工作者群體中。新的時代，又為這些寶貴精神注入新的內涵。
比如科學精神。我國頁巖氣開發(fā)在2010年前后形成第一個熱潮，但實際效果并不理想，2012年開始進入低谷，一度出現(xiàn)不少懷疑和悲觀的論調。
勘探南方分公司頁巖氣項目部主任魏志紅說，早在上世紀70年代，這里就曾開展過天然氣勘查，2000年又進行過二維地震勘測，2006年開展了構造評價研究。“對所有這些，包括挫折與失敗，我們都一遍遍拿來咬爛嚼碎，消化吸收。”為徹底摸清家底，專家和技術人員在野外和井場一呆就幾個月，開展實時跟蹤研究，終于找到了南方地區(qū)頁巖氣形成的條件和分布規(guī)律。
再比如生態(tài)理念。焦石壩區(qū)塊屬喀斯特地貌，地下多溶洞暗河。為最大限度降低污染，勘探開采隊伍對近地表暗河、溶洞分布情況進行精確勘測，按照既滿足地質條件又避開暗河溶洞要求確定井位；鉆進過程中，中淺層鉆井采用清水鉆進；鉆過地下水層后，用套管將水層嚴密封固……“與空氣鉆、泡沫鉆相比，清水鉆要慢一點。但寧可慢一點、穩(wěn)一點，也不能污染環(huán)境。”江漢鉆井公司西南分公司副經理熊禮方說。
展望未來
5—10年形成價值4000億元的產業(yè)鏈
焦石壩的突破如何變成中國頁巖氣開發(fā)的突破？明確資源量并向儲量轉化，以及核心技術自主化，是決定因素。
郭旭升告訴記者，下一步他們將按照三個層次繼續(xù)擴大頁巖氣儲量規(guī)模：“戰(zhàn)略展開”焦石壩所在的川東南，持續(xù)落實有利含氣面積；“戰(zhàn)略突破”川東北和川西南，開辟新陣地；“戰(zhàn)略準備”外圍區(qū)域，優(yōu)選有利勘探區(qū)。
焦石壩實戰(zhàn)，也推動我國頁巖氣資源評價、工藝技術體系實現(xiàn)突破，并在裝備研發(fā)制造特別是國產化上取得重大進展。以此為基礎，探索和建立一套適合我國頁巖氣開發(fā)的自主核心技術，將有力支撐和加快推動我國頁巖氣戰(zhàn)略實施。
記者在焦石壩看到，世界最前沿的“井工廠”技術模式已投入運用，工作人員正有條不紊實施“同平臺交叉壓裂”作業(yè)，以往都是單口井一段一段實施壓裂，現(xiàn)在兩口井同時交叉作業(yè)，不僅時間節(jié)約一半，還可使裂縫網(wǎng)絡生成更復雜，效果更好。
3月1日，中國石化與重慶市簽署《關于涪陵頁巖氣開發(fā)利用戰(zhàn)略合作協(xié)議》，雙方建立合作協(xié)調工作機制，共同努力將重慶開辟成全國頁巖氣主戰(zhàn)場。
距焦石鎮(zhèn)20公里的重慶建峰工業(yè)集團最早嘗到甜頭。2013年9月，頁巖氣通到建峰，兩個月后，建峰第二套裝置全部用上頁巖氣，每天使用量達150萬方。“現(xiàn)在供氣充足，生產線可滿負荷運轉，每噸產品成本降低約10%。”集團副總經理周召貴說。
依托頁巖氣開發(fā)，重慶已出臺頁巖氣裝備制造相關政策，全力引進壓裂、鉆采、水處理及用氣設備研發(fā)制造龍頭企業(yè)，帶動關鍵部件本地化生產配套，打造頁巖氣裝備產業(yè)集群。重慶規(guī)劃用5—10年時間，形成價值4000億元的頁巖氣開采、利用和化工產業(yè)鏈。
焦頁1HF井，頁巖氣汩汩往外冒出，至今已穩(wěn)產超過500天。這股來自地底數(shù)千米的綠色之氣，匯聚成一股新能量，帶給中國能源建設和經濟社會可持續(xù)發(fā)展長遠的動力與活力。
