涪陵页岩气田:高山打深井

钻井队正在焦页30号“井工厂”钻井平台进行起钻更换钻头施工。

焦页30号平台实施国内页岩气开发首次“井工厂”钻井施工并取得圆满成功，为涪陵建成我国首座50亿方页岩气田立下“汗马功劳”。(均文汇报资料照片)

中石化江汉石油工程公司进行“井工厂”压裂施工。

近日，由中石化承担的“3000型压裂机组”项目荣获国家科技进步二等奖。对于页岩气可采储量居世界第一的我国而言，该技术成功推动了页岩气商业化开发的进程。如今，我国已成为世界第三个商业化开发页岩气的国家。预计到2017年，中石化涪陵页岩气田有望建成百亿立方米大气田，相当于为国家贡献一座千万吨级大油田。

早在三年前，本报就开始关注“页岩气”。当时，国际国内舆论对页岩气产业褒贬不一，有的断言“页岩气革命”为世界提供了低碳清洁能源，将终结高油价;也有的认为页岩气革命“只是个泡沫”;还有的指出“中国人均占有土地和水资源的数量远逊于美国”，所以美国能开采页岩气不等于中国也能开采页岩气……记者迫切想知道的是:页岩气，究竟能给中国能源带来什么?　我国发展页岩气产业，又应当走什么样的道路?

日前，记者得以前往中石化江汉油田涪陵页岩气田采访。在涪陵的武陵大山里，新时期“能吃苦、善总结、要争气、敢创新”的“铁人”们，全力以赴向地下“索气”，跨过了那一个个原来看似中国页岩气产业难以迈过的坎。

“从毛细血管抽血，难”

涪陵，这座被长江和乌江拥抱的江城，过去因榨菜为人们所熟知。现在，随着页岩气进入商业开发，涪陵又亮出了一张新名片———页岩气。“常来涪陵，福气来临”，这句涪陵区的旅游宣传口号，名副其实。

出涪陵城区向东，不知历经山路几十道弯，记者来到了涪陵气田的所在地焦石镇。之所以叫“焦石”，因为这里漫山遍野都能见到岩面风化呈黑色的岩石，似烧焦状。

在焦石江汉油田涪陵页岩气公司基地，公司副经理刘尧文接受了记者的采访:“页岩气是一种清洁新能源。成分中甲烷含量超过98%，不含硫化氢等有害气体;而且过去页岩层只被看作天然气的孕育层，从未被开发，是一种储量巨大的新能源。”

其实国际上发现页岩气，已有100多年的历史。但这么优质的能源，一直没有大规模开采，说到底，还是技术上“难产”。“如果说常规天然气开发是从静脉中采血，页岩气开发就是从毛细血管抽血。”中石化新闻处刘珊告诉记者。

2009年，中石化对页岩气开发做出周密的部署。他们相继在南方海相地质构造中优选了宣城—桐庐、湘鄂西、黄平、涟源区块，获得低产气流，至此页岩气勘探转向四川盆地及其周边地区。2011年，中石化对四川盆地侏罗系和三叠系陆相烃源岩开展评价，仍未获商业发现。

于是，中石化开始针对焦石地区的志留系龙马溪组加强研究和勘探。此地处于四川盆地边缘，过去认为其保存条件差，勘探潜力小，是不被常规油气勘探看好的地区。但后续调查发现，该地区龙马溪组有优质页岩层发育。经过进一步研究，该地区海相龙马溪组页岩层稳定性好。2012年2月，在焦石镇开钻焦页1HF井。2012年11月28日，在多方努力下，焦页1HF井试气获日产20.3万立方米，这是中国石化页岩气勘探的重大突破。

“焦页1HF井被称为‘功勋井，，意义不言而喻，但还远远不够。因为它处于整个地下气田的最高端，地下越深，承受的压力越大，所以天然气在地下总是尽量往顶端走的。在地下气田的‘顶端，打到了高产气流，其实离商业开发还很遥远。”刘尧文说，“要实现商业开发，我们有困惑———‘口口井出气、口口井高产，一个井变成一片井，，究竟能否实现?”

同年12月，刘尧文受命来到焦石，成为技术负责人。

当时，我国页岩气开发处于无技术、无理论、无人才、无设备的困境。“2013年初，我一直在煎熬中度过。给了20亿投资来到焦石，要是出不了气，该怎么办?　那时，‘白加黑，、‘五加二，是常有的事。那年春节我也没回家，儿子高考我关心得很少。”但天道酬勤，借鉴前人的经验，综合国情特征，《涪陵地区龙马溪组页岩气开发试并组方案》终于出炉。

三道坎:水、环保、循环经济

“当时，到处都是质疑我们页岩气开发的声音，甚至包括一些油气专业的老专家也明确反对。”刘尧文说。也许，所有的肯定，并不意味着没有风险的乐观;而所有的质疑，也并非恶意的诋毁，只是善意的提醒。多元的思维、理性的分析、高瞻远瞩的战略目光和积极务实的现实抉择，才有助于我国页岩气产业的创新发展之路少走弯路、不走回头路。

第一道必须迈过的坎，就是“水惑”。水，贯穿页岩气开发始终。钻井时，它是钻井液的主要成分;压裂时，它占压裂液的98%以上。但诟病页岩气开发前景的一大理由就是———“中国式水瓶颈”。我国的页岩气处于西部沙漠和南部深山，运输不便。涪陵受喀斯特地形影响，地表水资源存不住，缺水在井场附近的山区确实是较为普遍的现象。

缺水，那怎么发展页岩气?“页岩气开发耗水?　我觉得这里面有个误区。没错，每口气井压裂一次大概需要3—4万方水，按照200口井算，总耗水量最多可达800万方，乍看确实很多，但压裂后的二三十年都无需耗水。如果和油气行业做横向的对比，现在很多老油田由于压力问题都在注水开发，年耗水量越来越大，有的油井甚至开采出来的成分95%的都是水，一个500万吨级的老油田，一年就远超一个页岩气田‘终生，的耗水量。”刘尧文说，涪陵气田建设了专用的供水管道，从不远处年流量超亿方的乌江借水，虽增加了投资，但不与民争水。

第二道必须迈过的坎是环保。“从目前第三方环境监督机构中煤科工的监测来看，水、土壤、空气……所有的指标都未因页岩气开发而发生变化。”涪陵页岩气公司思政部主任胡永杰告诉记者，公司“宁可慢一点，成本高一点，也不能污染环境”，“清洁能源绿色开发”是基本原则。

喀斯特地形的地下层较为破碎，暗河众多，在井位选址上就要避开这些百姓赖以生存的溶洞水系。焦页4号平台铺设集气支线之时，有村民反映附近有溶洞，施工人员立马实地勘察，改变规划，将施工场地平移8米，绕开溶洞，并专门在溶洞上铺设模板和钢板，用开挖出来的土块、砂石将作业带隔开。直到施工结束，溶洞没有受到任何污染。

在传统的油气钻井作业中，油基钻井液都是不可或缺的，这些钻井液会对地下水以及土壤造成威胁吗?“对人类的影响微乎其微。”刘尧文的回答出乎记者的意料之外。他解释说，－500米以上的地下环境与人类密切相关，被称为“环境水体”，在这个范围往往是“小问题，大影响”，所以他们采取“清水钻井”的方式;在－1500米以上全部采用水基钻井液;再往下才会使用油基钻井液，即便有部分以柴油为主的残存，也不会对人类产生影响。

此外，施工人员目前最多使用4组能抗高压的高质量钢套管:－70米处，－700米，－2000米，－4000米，逐步加深，上面的封好了再往下施工。

如此仍有人不放心，将来油屑向上渗怎么办?“这个一般不可能。喀斯特地貌只限于浅层，深层可不是支离破碎的。既然页岩气能存得住，说明储气层上方有一层坚固的盖层，气都透不过，液体更难。”刘尧文说，“如果没有特别强烈的地质运动，至少需要上亿年的时间，－2000米以下的深层残存才有可能上移影响人类生存。”

第三道必须迈过的坎，是循环经济。年前，在重庆举行的中石化新闻发布会会场上，记者见到了盆中几棵茁壮的芥菜。正疑惑间，刘珊告诉记者说:“这是做涪陵榨菜用的芥菜，它就种在处理后的钻井油屑和泥土混合后的‘土壤，上。”这太意外了。美国的钻井油屑经过处理后只能铺路，而涪陵气田对钻井油屑处理后，将含油率降低到千分之三以下，比美国低了好多倍，竟然还能种蔬菜。

能做到这点，全仰仗“热解析”技术。当油屑进入热馏装置后，加热器让柴油与废屑充分脱离;之后，油气再冷凝，进入油水分离罐进行油水分离，分成柴油和水后再循环利用，固体残渣则输送到堆渣池等待回收利用。

把地下页岩层“压裂”，再把页岩气抽出来，会不会引发地震?早几年，就有建造水库会引发地震的议论。“这种担心可以理解。因为进去的水、出来的油气，压力不平衡，但流出的压力肯定大于进去的压力，”刘尧文希望大家不要过度恐慌。

“压力不平衡带来的一定是断层或者塌陷吗?我看很可能是压实。再说了，页岩气的开发层只有几十米厚，上面压着几千米厚的地层，就好比‘芝麻砸西瓜，，应该不足以构成威胁。”他说。

不仅能吃苦，还要敢创新

在涪陵的大山里，记者见到了那口“功勋井”———焦页1HF井。3年过去了，它每天仍在静静地抽取地层深处的页岩气。

“油田产量有一个递减率，每年降低多少，那页岩气田呢?　当时我们不知道，只能慢慢摸索，然后找寻一种更加经济、科学的方式。既不能‘伤，气井，也不能拖高开采成本。”胡永杰介绍说，涪陵气田有两种生产模式:一种是配产，比如这口“功勋井”，试采时有每天20万方产量，给它配产为6万方，稳产时间超过1000天;还有一种是放大压差生产，比如2013年9月投产的焦页6－2HF井，全面放开，最高峰日产30万方，但到现在降为20万方以下。两相比较下来，放开可控性差，配产的经济效益更高。

如果说选择配产是为了开源，节流又如何进行呢?“单井成本最高时近亿元，现在已经降低了20%，为7000多万元。‘大庆精神，在油气工作者身上代代相传，新时代的‘铁人，们‘能吃苦、善总结、要争气、敢创新，。是他们实现了‘页岩气开发技术的中国化，。”刘尧文说。

页岩气开采要突破的核心技术是“水平分段压裂”，而在涪陵气田开采前，我国尚未掌握。

“国外摆明了卡着脖子欺负你，你越是无法掌握的技术，他们卖得越贵。有时不仅仅是贵，美国的页岩气田在平原，它的开采设备到了我们山区打井还‘水土不服，。要么是设备超高过不了隧道，要么就是装备超宽无法展开。可别人越是觉得我们不行，我们就越得为国家争口气。宁可少活20年，拼命也要拿下这技术。”焦页59号平台技术负责人张相权指着远处一片发出“轰轰轰”作业声的设备说，“那就是拥有自主知识产权的3000型压裂机组，有了它，我们用压裂液制造80兆帕左右的高压，压出页岩层的网状裂缝，接着用陶沙支撑，每隔一段将桥塞封住裂缝。等水出来后，页岩气就出来了。这一段打通了，再压缝外的另一段。”

“不说大型的压裂机组，光一个小小的桥塞，过去国外卖20万元一个，现在国产的一个2万元，一口井需要20多个，这就省下300多万元。”刘尧文说。

“井工厂”也是他们的一大创新:在同一地区集中布置大批相似井，使用大量标准化的装备，以生产流水线的作业方式进行钻井的一种高效低成本的打井模式。涪陵气田不仅大规模使用，还进行了有效的创新。地上的“井工厂”平台不仅有带轮轨的单线移动的滑轨式，还有可以像“机器人长腿”一样的四面八方都可以行动的步进式。在地下则形成交叉步井，把原本单向的水平井无缝连接起来，形成“米”字结构。如此，明显提高了采气效率，降低了施工成本。

刘尧文认为，目前，涪陵气田已收获了四大硕果:商业化产能从0到50亿方，商业化时间比预期提前了很多;在投入巨大、气价不高的情况下实现效益开发，简单说就是可以赚钱了;理论、技术实现自主化，装备上实现国产化;培养了一支优秀的页岩气开发团队，已经被很多国家邀请前去交流。“持续生产、稳定高产、由点到面，最初的三大困惑迎刃而解。”

随着我国页岩气开发进入商业化阶段，最艰难的探索期已经过去。不过，未来的路依旧满是荆棘。

“整个南方海相地区，地层构造复杂，地下可谓支离破碎，未开发地区的施工环境可能更难。现在主攻中浅层，以后要向深层进军。这意味着在单井产量很难继续提升的情况下，要增加更多的投入;还有就是不利于新能源开发的大环境，即传统能源价格的大幅度下跌。油价、煤价下跌，页岩气甚至天然气的需求受到影响。”刘尧文说，“但页岩气开发具有战略意义，我们肯定会继续下去。未来，我们必须进一步创新技术，压缩成本，并继续寻找一个能为页岩气生产者和经营者带来更多效益的商业模式。”