頁岩氣累產創紀錄背後的科技“秘訣”

涪陵頁岩氣田累計探明儲量7926.41億立方米，生產頁岩氣突破400億立方米，日產氣量近2000萬立方米，每天為我國長江經濟帶沿線6省2市，70多個大中型城市、上千家企業、2億多居民送去源源不斷的潔淨能源。

位於重慶的我國首個商業開發大型頁岩氣田——中國石化江漢油田涪陵頁岩氣田，最近頗受關注，因為它累計生產頁岩氣達400億立方米，創造了中國頁岩氣田累產新紀錄。目前，涪陵頁岩氣田日產氣量近2000萬立方米，可滿足4000萬户家庭日常用氣需求。

“從0到100億方我們走了4年，從100億方到400億方，我們也走了4年，這4年走的並不容易。”面對這一成績，中國石油化工股份有限公司江漢油田分公司（以下簡稱江漢油田）首席專家、中石化重慶涪陵頁岩氣勘探開發有限公司（以下簡稱涪陵頁岩氣公司）黨委書記劉堯文感慨萬分。

頁岩氣井具有初期產量高、產量遞減快的特點，涪陵頁岩氣田卻不斷刷新中國頁岩氣開發新紀錄，是什麼支撐着該氣田持續保持高產，成為全球頁岩氣開發的“中國樣本”？

堅持科技創新，開發技術實現完全國產化

頁岩氣，是儲存於富有機質泥頁岩及其夾層的非常規天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源。2009年，在攻克技術和成本障礙後，美國不僅發起了頁岩氣革命，而且從天然氣進口國變成出口國，實現了“能源獨立”。而頁岩氣田的開發，對加快我國天然氣開發和能源結構優化也起着重要的作用。

頁岩氣藏為典型的“原地”成藏模式，開發頁岩氣不僅技術要求高，成本更高。2007年，我國與美國合作，開展頁岩氣勘探開發。

我國海相頁岩氣資源非常豐富，但與北美頁岩氣相比，地質條件更為複雜、生態環境更為敏感、勘探開發技術難度更大。而這也常讓國外頁岩氣技術在中國頁岩氣勘探開發中“水土不服”，照搬國外技術存在很多問題，而且這樣的“跨國聯姻”還面臨着高昂的成本——國外關鍵裝備只租不賣，就連每次設備售後維護都要付出昂貴的服務費。

涪陵頁岩氣田分佈於重慶市涪陵、南川、武隆、忠縣、梁平、豐都等區縣境內，現有焦石壩、江東、平橋3個產建區。自2012年12月開發建設以來，2017年涪陵頁岩氣田如期建成百億方年產能生產基地，現為我國第六大天然氣田，是我國“川氣東送”的重要氣源之一。

“如果説涪陵頁岩氣田保持高產的背後有什麼秘訣，那這秘訣就是技術創新！”劉堯文表示，涪陵頁岩氣從零起步到跨越發展，立足自主研發，打破了國外技術壟斷。公司所有關鍵頁岩氣開發技術均100%實現國產化，僅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項國產化技術的應用，就降低施工成本70%，降低工程造價數億元。

目前，涪陵頁岩氣田已形成具有自身特色、可複製推廣的氣藏綜合評價、水平井優快鑽井、長水平井分段壓裂、試採開發配套及綠色開發配套五大技術體系。得益於這些自主創新技術，中國也成了繼美國、加拿大之後第三個完全掌握頁岩氣開發成套技術和實現頁岩氣商業開發的國家。

建立開採體系，打開氣田增產新空間

作為首個商業開發的大型頁岩氣田，近年來，涪陵頁岩氣田面臨着老區產量遞減較快、天然氣保供任務重、上產壓力大等重重困難。為提高氣田採收率和保供能力，涪陵頁岩氣公司創新集成五大具有涪陵頁岩氣開發特色的技術體系，實現3500米以淺超壓頁岩氣藏高效開發、3500至4000米氣藏有效開發；在此基礎上還首創了中國頁岩氣立體開發調整技術體系，立體開發調整區採收率最高達39.2%，達到國際先進水平。

今年年初，國內首個頁岩氣三層立體開發評價井組——涪陵頁岩氣田焦頁66號擴井組的4口氣井連續試氣獲高產，各井測試產量合計達每天67萬立方米。

“頁岩氣就像儲存在地下一層層的樓房裏，以前是第一層樓搬得差不多了，再搬第二層，而這個技術相當於把地下井網由‘二層樓’變成‘三層樓’，最大程度提高儲量動用率和頁岩氣產量。”涪陵頁岩氣公司總工程師李遠照介紹，從國內首個頁岩氣立體開發技術，到實現由上、下二層立體開發變為上、中、下三層精細立體開發，涪陵頁岩氣公司開創了中國海相頁岩氣立體開發先河。通過立體開發技術升級，進一步促進產能、產量、採收率提高，氣田有望新建產能15億立方米，新增經濟可採儲量70億—80億立方米，持續保持行業領先。

“涪陵頁岩氣田對我國頁岩氣大規模開發具有示範引領意義。它的成功開發，包括鑽採技術突破，增強了國內各方和相關企業的信心，助力四川盆地成為我國頁岩氣增儲上產的主陣地，對我國頁岩氣發展產生了關鍵的推動作用。”油氣工程專家、中國科學院院士高德利説。

攻克技術瓶頸，力爭產量再創新高

“我們在焦頁4HF井實施的‘套中固套’的重建井筒重複壓裂技術，屬國內首創，該井重複壓裂後測試獲得每天18.38萬立方米的高產工業氣流，開創了國內頁岩氣開發技術先河。”涪陵頁岩氣公司技術中心主任方棟樑説。

壓裂就是為儲層造縫，打通頁岩氣開採通道。涪陵頁岩氣田焦石壩區塊老井主要是在2013—2016年實施的壓裂施工，前期採用“多段少簇射孔+段塞式加砂”的壓裂工藝，段間距、簇間距之間有較大的剩餘儲量，且很多井已生產了數年，老縫裏基本無產量奉獻，有再次實施改造提產的潛力。

據瞭解，重建井筒後進行重複壓裂施工是北美提高頁岩氣藏採收率的常用工藝，但北美普遍採用的是下入4英寸套管，在國內目前沒有相關案例和成熟經驗可供借鑑參考。

為填補國內頁岩氣高效開發技術空白，提高氣井採收率，涪陵頁岩氣公司聯合科研和工程單位，加大技術攻關力度，綜合考量固井難度和壓裂效果，先後完成了方案調研和論證、工具選型和工藝配套，確定了在5.5英寸套管內重建3.5英寸套管的施工新模式，優選焦頁4HF井首次開展“套中固套”的重建井筒重複壓裂施工。

施工中克服了該井小套管沿程摩阻大、施工壓力高、砂堵風險大、卡鑽風險高以及小井眼泵送射孔難度大等難題，通過大量採用新工藝、新技術，準確高效地改造了老縫，圓滿完成了壓裂施工目標，確保了該井獲得高產，為促進氣田老區採收率提升找到了新途徑。

截至目前，涪陵頁岩氣田累計探明儲量7926.41億立方米，生產頁岩氣突破400億立方米，日產氣量近2000萬立方米，每天為我國長江經濟帶沿線6省2市，70多個大中型城市、上千家企業、2億多居民送去源源不斷的潔淨能源。劉堯文充滿自豪地説：“預計2021年，我們的年產量可以達到71億立方米。”