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影响300年的利好!——中国页岩气关键技术商用取得突破

 钵阳禅心 2014-10-14

  据2014.10.13.新闻联播,中国页岩气开采核心技术近日取得重大突破,用于地下水平井进行分段的分割器——桥塞等技术商用成功。这使得中国成为继美国和加拿大后,第三个使用自主技术装备进行页岩气商业开采的国家。

  中国石油石化杂志称,经过近三年的攻关,中石化石油工程公司初步形成了适用于中国部分地区页岩气开采的自有钻井技术体系,基本满足了安全、快速的钻井工程需求。

  同时,页岩气工程系列技术上的突破,为降低页岩气勘探开发成本做出了积极贡献。其中,油基钻井液体系、弹塑性水泥浆体系和高效滑溜水体系,替代了外国同类产品,降低成本30%以上;多级滑套压裂等工具价格为国外同类产品的70%。

  以下为中国石油石化杂志对于页岩气突破过程描述的摘要:

  7月17日,国土资源部发布数据称,中石化涪陵页岩气田为大型优质的页岩气田,储量为1067.5亿立方米。至此,“中国第一个大型页岩气田”正式诞生,涪陵稳坐头把交椅。

  “涪陵页岩气的成功打破了中国页岩气勘探开发的沉寂,证明了中国不仅有页岩气而且有优质页岩气的存在。”业内一位不具名专家对本刊这样表示,“涪陵页岩气田的发现与开发是中国页岩气发展的一个重要里程碑,在政治意义、技术突破方面的价值不可磨灭。”

  所有通往“里程碑”的道路上,总是充满坎坷,涪陵页岩气也是如此。

  ……

  终于,勘探南方分公司继续聚焦,将勘探的重点划定在了焦石坝。2011年9月,勘探南方分公司在焦石坝部署了第一口海相页岩气参数井焦页1HF井,开始试钻。

  “我们评价这里(焦石坝)是南方有利的区块,但是没有想到会这么好!”在电话那头,魏志红的声音很雀跃。2012年11月28日,中国石化宣布,焦页1HF井钻获高产页岩气,20.3万立方米/天,取得了商业页岩气战略性突破。

  据了解,一般情况下,页岩气直井单井日产量为0.2万~3万立方米,页岩气水平井单井日产量为1万~12万立方米。当页岩气单井日产量达到4.1万立方米时,便可回收开发井投资。如此对比,焦石坝的页岩气的确称得上是一份天赐的礼物。

  ……

  技术突破与成本控制,一直是页岩气发展最掣肘的因素。

  “你们在页岩气工程技术上的系列突破,使得中国石化勘探发现的页岩气储量得以经济有效开发,中国石化大规模开发成为可能,在页岩气勘探开发上走在中国企业前面成为可能。”这是中国石化董事长傅成玉在中国石化石油工程技术研究院的一份材料上做出的批示。

  水平井、分段压裂是页岩气开发中最关键的技术,之前中石化在这两个方面都有一定基础。“不过,一直都是在砂岩中,从来没有对泥页岩进行过水平井压裂。”勘探南方分公司地质专家夏维书说,“泥页岩易膨胀、易垮塌,而且碎屑颗粒少,压裂后的缝隙很容易闭合,就很容易导致气出不来。”夏维书解释说,“所以这对我们的技术提出了很高的要求。”

  中原石油工程公司70117队平台经理马永生坦言,焦页1井的成功得益于公司具有的页岩气井从钻前、钻井、完井、储层改造等各个工艺流程的集成配套技术。经过连续几年科技攻关和集成配套,中原石油工程公司形成了一整套页岩气钻完井配套技术,在深水平井井眼轨迹控制、井壁稳定和超深水平井高温测量技术上具备独特的技术优势。

  在页岩气开采中,还有一项技术很关键,即桥塞射孔联作技术工艺,当时主要被国际大公司垄断。在丁页2HF井中,原本由一家国外知名工程服务公司承担桥塞射孔联作施工,但随着易开采油气储量的逐渐下降,油气勘探转向高温、高压等复杂地层,酸化、压裂施工难度越来越大,这家外国公司中途放弃。紧迫关头,中石化石油工程公司接受了这项挑战。

  “说实话,心里没有底。”负责此次施工的技术专家赵开良回忆,“但大伙儿心里明白,没有退路了,只有靠自己挑战极限。”他们针对该井超深、超高压、超高温的特点和仪器串进入防喷器难、工具串下井难、泵送施工难、桥塞坐封难等6个施工难点,对射孔仪器串、7英寸套管桥塞、井口防喷装置等进行了技术革新。

  2013年12月9日,在贵州省习水县寨坝镇,丁页2HF井12段压裂完美收官。中石化石油工程公司的专家们应用革新后的泵送桥塞—射孔联作施工技术,顺利完成该井射孔9层31米的施工任务。这是我国首次采用电缆射孔泵送桥塞分段压裂联作工艺,独立完成的大型页岩气分段压裂施工。

  另外,中石化对于钻井液也做出了自主研发。由于页岩层地质结构特殊,在进行水平段钻井时如果采用传统的水基钻井液,岩层容易塌陷,必须改用油基钻井液。

  “2012年某外国公司卖给我们的油基钻井液一立方米要20000多元,现在我们自主研发的油基钻井液一立方米只要9000多元。”中石化中原石油工程公司的钻井专家李忠寿做了一番比较。

  中石化表示,在页岩气开发中,公司形成了以测井综合解释和地震综合解释为主的勘探评价技术;形成了页岩气开发关键技术,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等,并实行以“井工厂”钻井和交叉压裂的高速高效施工模式。目前,试验井最大水平段长2100米、最多压裂段数26段。

  “记得2011年刚开始打页岩气水平井时,好多钻井技术掌握不了,被外国公司卡着脖子要钱,老外要多少就给多少。”回忆起2011年钻探中国石化第一口页岩气水平井时的情形,中石化江汉石油工程公司钻井专家王伟依然印象深刻。

  经过近三年的攻关,中石化石油工程公司初步形成了适用于焦石坝地区页岩气开采的自有钻井技术体系,基本满足了安全、快速的钻井工程需求。

  页岩气工程系列技术上的突破,为降低页岩气勘探开发成本做出了积极贡献。其中,油基钻井液体系、弹塑性水泥浆体系和高效滑溜水体系,替代了外国同类产品,降低成本30%以上;多级滑套压裂等工具价格为国外同类产品的70%。

  技术的突破是一方面,一线技术人员的敬业也让这里的快速突破成为可能。

  2013年10月底,焦页4HF井、焦页12-4HF井等4口井连续进行测井施工。由于另一名现场验收人员去外部井施工,感冒发烧到39℃的江汉石油工程公司员工熊瑛毅然接下了这4口井的测井资料验收任务。测井资料验收是个细致活,复杂的曲线稍有看错,就会造成严重的资料质量事故。高烧加上高血压,强烈的晕眩感,让看图验收变得极为艰难。熊瑛愣是坚持了7天,最终优质完成了4口井的资料验收工作。

  在涪陵页岩气勘探开发过程中,熊瑛这样的基层一线员工还有很多。正是因为有了他们,中国石化的页岩气勘探开发才能以前所未有的速度和力度向前推进。


广发证券此前的研报称,目前中国页岩气发展情况大约符合美国10年前的产业情况,正处于前瞻布局中的良好投资时点。建议关注具有核心产品技术竞争力的设备提供商以及在市场开放中直接受益的差异竞争型民企油服企业。


随着水力压裂技术日臻成熟,美国兴起了页岩气开发热潮。成功开采页岩气使美国跃居全球第一产气大国,随着技术的进步及探明储量的持续增加,未来页岩气开采将进入爆发式增长期,并带动美国的天然气生产进入“黄金时代”。
数据显示,在2000年,页岩气产量不足美国天然气供应的1%,而今天已经占到30%,而且份额还在上升。得益于页岩气的大规模开发,2009年,美国取代俄罗斯成为世界第一大天然气生产国,占世界天然气总产量份额达到20%。2012年,美国天然气销售量更达到7160亿立方米,比2006年增加30%。


现在美国是世界最大的页岩气生产国。根据美国能源情报署(Energy Information Administration)估计,中国的页岩气储量超过其它任何一个国家,可采储量有1275万亿立方英尺。按当前的消耗水平,这些储量足够中国使用300多年。北京将天然气视为解决中国日益增长的能源需求的方案的一部分,国家鼓励对页岩气和煤层气等“非常规”天然气资源进行开发。在周三举行的一场新闻发布会上,中石化董事长傅成玉称,中国页岩气产量最终将超过美国。



在我国,根据《页岩气发展规划(2011-2015年)》,“十二五”期间,我国将完成探明页岩气地质储量6000亿立方米,可采储量2000亿立方米,实现2015年页岩气产量65亿立方米,2020年力争达到页岩气年开采量为600亿至1000亿立方米。如果这一目标得以实现,我国天然气自给率有望提升到60%至70%,并使天然气在我国一次能源消耗中的占比提升至8%左右。这将有助于扭转我国过度依赖煤炭的能源结构,并减少能源对外依存度。


 中央财政明确将在2012年~2015年对页岩气开采企业给予每立方米0.4元的补贴,国内页岩气产业前景被寄予厚望。彭孝影表示,页岩气的勘探开采最先受益勘探、开采相关的设备制造商。每个开采阶段对应相关的专业设备,如勘探阶段使用地震软件、物探装备,固井阶段使用固井车、泵送、套管等,压裂酸化阶段则有压裂车、混砂车,管汇车、仪表车和连续油管等专用设备。对于该产业的发展进程,彭孝影认为未来5至10年中国页岩气的开采尚难以和美国媲美。


 中国涉及油气特种装备制造的公司包括杰瑞股份、石油济柴、江钻股份神开股份宝德股份海默科技惠博普、吉艾科技8家机械制造公司。
页岩气概念股:恒泰艾普、永泰能源、杰瑞股份、辽宁成大、江钻股份、神开股份、山东墨龙、惠博普、准油股份、通源石油、天科股份;


2013年10月18日,烟台杰瑞集团发布了“小井场大作业”成套页岩气压裂解决方案,并成功实现了全套设备的现场联机测试。这是专门针对复杂地理条件下页岩气压裂的解决方案,开创了中国页岩气等非常规能源压裂增产完井设备的新方向。 


不过,2014.10.13新闻联播公开的取得重大技术突破的是中国石化


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