如果把葉岩氣的儲層想像成一個魚池,葉岩氣開發就是“釣魚”。想釣得多、釣大魚,就必須具備高超的科技。
位於重慶的涪陵葉岩氣田明顯釣到了“大魚”——10月8日,該氣田累計生產葉岩氣400億立方米。自2012年12月啟動開發建設到實現累產200億立方米,該氣田用了近6年;從200億立方米到300億立方米,用了19個月;從300億立方米到400億立方米,只用了17個月。
涪陵葉岩氣田不斷重繪中國葉岩氣開發新紀錄,是什麼支撐著該氣田跑出“加速度”,成為了全球葉岩氣開發的“中國樣本”?
在優質“魚池”釣“大魚”
在江漢油田採油院采氣工藝研究所所長李遠照看來,先進且完善的科技體系是涪陵葉岩氣田開發取得成功的關鍵。
“以壓裂為例,葉岩氣儲層非常緻密,必須用橋塞把長水井段一段段隔開,分段壓裂。如何精細分段一直是行業難題。”李遠照說,涪陵葉岩氣田要在優質“魚池”釣“大魚”,就必須形成特色壓裂科技。
由此,採油院和涪陵葉岩氣公司合作,根據水准段井眼穿行軌跡的起伏情况,細分井段,在複雜井段加密段間距,在平緩井段相應加長段間距。“類似加工帶魚,根據魚身形狀合理切段,魚身粗就切短點,魚身細就切長點,才能讓魚更加入味,更加鮮美。”
去年以來,採油院累計為氣田37口井進行精細水准段分段,每口井都獲得了高產。
除了開發長水准段特色壓裂科技,涪陵葉岩氣田在開發過程中,還形成了“井工廠”壓裂科技、壓裂液示踪劑等特色科技。
8月30日,焦頁42號平臺,國內首次葉岩氣4口井同步壓裂施工取得圓滿成功,創造了國內葉岩氣單平臺壓裂連續壓裂施工段數最多、總加砂量最多、總加液量最多等7項施工紀錄。
現時,涪陵葉岩氣田已形成具有自身特色、可複製推廣的氣藏綜合評價、水准井優快鑽井、長水准井分段壓裂、試采開發配套及綠色開發配套五大科技體系。得益於這些自主創新科技,中國也成為了繼美國、加拿大之後第三個完全掌握葉岩氣開發成套技術和實現葉岩氣商業開發的國家。
打破國外壟斷的“萬能作業機”
銀白色的鋼管一圈圈纏繞在滾筒上,在陽光下發著暗啞的光,這就是在涪陵葉岩氣田大名鼎鼎的國產連續油管作業機。
在氣田,工人們更喜歡稱它為“萬能作業機”。它細長的油管可在不用壓井的情况下鑽進數千米的地底,靈巧地進行鑽磨橋塞、下放橋塞、射孔、打撈工具等許多井下複雜工作。如今,連續油管工作科技已成為改變油氣工業生產方式的“殺手鐧”科技。
葉岩氣田要實現高效優質開發,實現設備和資料國產化也是一大關鍵。涪陵葉岩氣田充分利用產業鏈完整的優勢,加强裝備工具研發攻關。經過大量前期試驗與研發,江漢石油工程公司决定採用國產連續油管作業機。但由於涪陵葉岩氣水准井集井筒壓力高、水准井段長、井筒狀況複雜、需鑽除的橋塞數量多,連續油管鑽塞時經常遇到井筒傾角變化帶來的阻力,嚴重時會發生自鎖現象,即使加大鑽壓,連續油管也很難再繼續鑽進……這些困難,給連續油管鑽塞工作帶來極大挑戰。
對此,科技人員採取邊應用邊改進的辦法,在連續油管車原有的基礎上,加裝視頻監視系統,使施工過程實現“現場直播”;為注入頭加裝計數系統,使起下油管的數據更準確;加裝操作室報警系統,提升設備操作的安全性;指重感測器由液壓型改進為電子型,避免由於液壓油溫導致的數據不准。
在不斷改進的基礎上,科技人員還大膽創新,研製“迷宮撈筒”,在國內首次成功應用於產氣剖面測試,成為產氣剖面測試通井打撈的必備工具;研製“强磁打撈器”,可有效清理連續油管鑽塞後殘留在井筒內的金屬碎屑,最多一次打撈出11公斤的金屬碎屑,將井筒清理乾淨,便於後序施工。
現時,涪陵葉岩氣田所有關鍵開發科技100%實現國產化。國產橋塞與多級射孔、油基鑽井液、牽引器測井、地質導向等4項國產化科技的應用,降低施工成本70%。按100口井測算,與國外油服公司相比,降低工程造價6.09億元。
大小創新比比皆是
一來到涪陵葉岩氣田3號和4號脫水站,李東的心情就十分愉悅。經過他和小夥伴的共同努力,這兩個脫水站再也看不到長期放空的熊熊火炬了。
李東是江漢油田采氣一廠采氣科技服務部副經理,該部門管理著涪陵葉岩氣田30座集氣站、4座脫水站,是涪陵葉岩氣田重要的上產陣地。過去,李東心頭一直有件事情放不下,那就是脫水站的放空燃燒問題。
由於葉岩氣特殊的生產模式,容易造成脫水站設備和管線憋壓,要保證安全生產,就必須對設備和管線內的葉岩氣及時進行放空燃燒。當脫水站處理量大時,放空燃燒能源浪費也大,且對周邊環境也會造成一定的影響。
李東總想消滅“長明燈”。他成立青年創新工作室,决定先從氣田處理量不大的3號、4號脫水站入手研究科技難點。經過10多項科技改進,3號、4號脫水站“長明燈”的問題終於解决了。現時,李東正在想辦法消滅處理量更大的1號、2號脫水站的“長明燈”問題。
“這樣的創新在我們氣田比比皆是。”涪陵葉岩氣公司技術中心負責人表示,近期該中心在壓裂中運用新型電動壓裂機組,相比柴油壓裂機組可以减少燃料成本49%,降低雜訊13%,减少施工人員50%。此外,中心研發的增壓開採科技現時運用於氣田12個集氣站27口氣井,日增氣達98.5萬立方米,累計增氣5657萬立方米。
為加快成果轉化,涪陵葉岩氣田依託中國科學院、中國工程院院士等專家團隊的人才資源,成立了國內該行業內首家院士專家工作站;與重慶市涪陵區政府、重慶市科委、重慶市國土房管局投資共建重慶葉岩氣產業技術研究院,全力打造開放式高端研發平臺。氣田開發組織參與的“涪陵大型海相葉岩氣田高效勘探開發”獲得國家科技進步一等獎,承擔的國家科技重大專項進展已過半。
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