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石化油服:淬炼国之利器

2018-03-28 10:35:00来源:央广网

  央广网北京3月28日消息(记者 方婧)3月26日,中国石化副董事长、总裁戴厚良在港宣布,涪陵页岩气田完如期建成100亿方年产能,标志着我国页岩气加速迈进大规模商业化发展阶段。

  作为涪陵页岩气田最主要的石油工程技术服务商,中国石化石油工程公司(简称“石化油服”)经过八年探索,立足服务重庆涪陵页岩气商业开发,形成页岩气勘探开发七大技术系列,实现了钻完井、大型压裂等七大领域的跨越,用科技创新强力支撑着涪陵页岩气勘探开发工程技术的发展。

  从跟跑到引领,从引进学习到自主探索,八载光阴,石化油服用亲手打造的工程技术利器唤醒了沉睡亿年的“地下宝藏”。

  “零”起点的技术革命

  早晨七点,家住重庆涪陵珍溪镇杉树湾村的肖保国像往常一样,拧开燃气炉,开始做饭。2015年5月,他们村用上了从涪陵开采出的页岩气,改变了祖祖辈辈用柴火做饭的习惯。如今,涪陵页岩气田累计产气和销气量均已突破160亿方,每天可满足3340万户居民的生活用气需求。

  或许肖保国他们并不知晓,为了让更多的人早日用上天然气,中国石化高层在八年前就开始部署页岩气勘探开发技术的攻关。

  2009年,美国凭借如火如荼的页岩气革命,以6240亿立方米的产量首次超过俄罗斯,成为世界第一天然气生产国。美国页岩气革命的成功,中国丰富的页岩气储量,以及我国对天然气的强劲需求,使得中国石化高层将目光投向页岩气勘探开发。

  “如果把开采常规天然气比作在静脉中采血,那么开发页岩气就如同直接从毛细血管中采血。”中国石化钻井技术专家刘汝山说,“这意味着它的获取,必须要依靠石油工程技术的巨大突破”。

  当时,页岩气的核心技术和关键技术装备一直被国外公司控制,而国内许多石油工程专家对页岩气的了解程度几乎是“零”。中国石化测录井技术专家廖勇回忆说:“当时我们整个行业对它一无所知,我们第一次从领导口中听到‘页岩气’这个词,都不知道是什么样的东西”。

  尽管如此,中国石化高层深刻意识到,“中国作为一个页岩气大国,它和北美的页岩气开采条件有很大差异,如果没有自己的技术,不走自主研发这条路,而是依靠外国公司、照搬国外技术,使用进口装备,将永远无法摆脱跟跑者之困、水土不服之困和开发成本之困”。

  2009年,中国石化决定开展页岩气自有技术攻关,确立了《非常规水平井分级射孔工艺》等20多项科研先导项目,开始了长水平段钻完井、大规模压裂试气等核心技术的攻关之路。

  为了不再被外国公司“卡”脖子

  “现在每次到焦石镇,就想去焦页42号平台转转、看看。”对于干了半辈子测录井研发的廖勇而言,焦页42号平台意义非同寻常,“2014年8月25日,我们就是在这里第一次将国产桥塞及配套技术成功应用于页岩气商业开采,完成了中国页岩气工程技术自主化的‘最后一块拼图’!”

  由于页岩气大多以游离或吸附状态存在于在页岩层,为保证尽可能多地开采出页岩气,水平井长度通常在2000米左右,技术难度大增。最初,页岩气开采技术、装备基本都依赖于进口。

  “记得2012年刚开始打页岩气水平井时,好多技术掌握不了、装备造不出来,被外国公司卡着脖子要钱!”廖勇回忆,“找外国公司来服务,用牵引器测一口井要100万!我们说100万太贵。老外想了想说,那好,99万!我们不得已签下了99万的屈辱之单!”

  “什么是‘为美好生活加油’?”廖勇说,对当时的他而言,只有一个理解:“依靠创新求独立,尽可能多地降低开采成本。”

  自主技术装备的工业化应用,可以使涪陵页岩气田开发综合成本下降20%以上,而全程开采技术装备的国产化才是我国页岩气实现大规模商业开发的基础。

  为了不再被外国公司“卡”着脖子要钱,石化油服的专家们在外国公司全面实行技术封锁、关键装备只租不卖、技术服务完全保密的“围攻”下,开启了自主创新之路。

  长水平段分段压裂技术被称为页岩气开采的“命门”,桥塞是用于分段压裂的“分割器”,它既要能承受住井底的高温高压,又要容易被钻头钻通以便气体汇集,研发、制造难度极大。石化油服的技术专家们通过分析组成桥塞零部件的材料特性,经历成百上千的材料试验,最终找到适合的材料,设计出了科学有效的部件结构。

  如今的桥塞已经升级迭代数次,成为达到世界先进水平的关键设备。不仅攻克国产化难题,还大幅降低了开采成本。当初廖勇负责的牵引器技术服务项目,也从99万人民币一下降到54万元。

  2012年至2015年,石化油服相继实现了页岩气钻井、压裂、测录井技术的国产化道路,发明创造获得专利授权104项。

  2015年1月27日,美国埃克森美孚的一位专家在参观涪陵页岩气田后,对以石化油服为代表的页岩气工程技术给出了这样的评价:“中国石化川东南海相页岩气勘探开发技术是一流的,无论是水平井钻井,还是分段压裂试气技术,都已经走在世界前列。”

  用“创新+”啃好“硬骨头”

  “如果说涪陵页岩气田一期开发像是在大快朵颐地吃肥肉,那么二期的开发就是在啃骨头。”中国石化钻井技术专家张良万说。

  2015年12月29日,中国石化宣布正式启动涪陵页岩气田二期50亿方建设。当石化油服的将士们准备继续一展拳脚时,挑战接踵而来。

  “如果说涪陵一期的地层像比较平整的纸张,那么二期的地层就像被折皱的纸,容易导致钻进过程中导向不准,错过主力气层。”张良万形容道,“钻头每钻进1米,都是在走钢丝”。

  为卡准地层,石化油服创新提出“定向+录井+地质导向”联合工作模式,引导钻头在主力气层中穿行。

  2017年5月,焦页182-4HF井因为找不到“甜点区”,甲方准备填井报废。石化油服的工作人员建议调整方案,采用“定录导一体”联合工作模式继续钻探,成功穿越1500米主力气层,为甲方节约人民币2000万元。目前,石化油服使用“定录导一体”联合工作模式,优质储层穿行率达到98.78%。

  如果说“定录导一体”联合工作模式是“工程与地质”结合的创新,那么“一趟钻”技术则是“工程与机械”结合的创新。

  针对长水平段钻井施工中多次换钻、费时费力成本高等难题,石化油服就“涪陵气田1500米水平段一趟钻钻井关键技术研究”展开攻关,通过优选国产高效工具、优化钻具组合、优化钻井液性能以及加大水平段防漏堵漏技术的研究,提高了钻头在不同层位、不同岩性之间穿行效率。运用这些技术改进成果,公司2017年在焦页29-S2HF、焦页84-1井实现了三开造斜段和水平段“一趟钻”,节约几十万元。

  “我们自主研发页岩气开采技术,不仅仅是为了打破国外垄断,更重要的是降低开采成本,最终利国利民!我想这才是页岩气技术国产化的真正意义。”中国石化钻井技术专家周世良说。

  石化油服对页岩气技术体系的探索与实践仍在继续:在湖北宜昌,石化油服承建的中国地质调查局鄂宜页1HF井试气获高产页岩气流,实现了页岩气藏的重大发现;在四川彭水,石化油服施工的隆页1HF井试气产量理想,实现了四川盆地页岩气勘探突破。

  未来,石化油服仍将在页岩气开发的道路上砥砺前行,用自有技术利器挖掘更多的“地下宝藏”,推动我国页岩气发展实现新跨越。

编辑: 王子衿

石化油服:淬炼国之利器

作为涪陵页岩气田最主要的石油工程技术服务商,中国石化石油工程公司经过八年探索,立足服务重庆涪陵页岩气商业开发,形成页岩气勘探开发七大技术系列,实现了钻完井、大型压裂等七大领域的跨越,用科技创新强力支撑着涪陵页岩气勘探开发工程技术的发展。