广西日报 | 触摸地层深处的创新脉动——广西页岩气开发背后的故事
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能源保障和安全事关国计民生,是须臾不可忽视的“国之大者”。党的十八大以来,“四个革命、一个合作”能源安全新战略的提出,为我国能源产业高质量发展提供了根本遵循。
能源安全的核心是油气安全。根据自然资源部“十三五”油气调查成果,广西页岩气可采资源量超万亿立方米,高居全国第六。
“家里有矿”,为广西端牢能源饭碗、建设国家综合能源安全保障区增添了底气。
作为自治区能源支柱企业,广西能源集团坚持以创新为第一动力,加快能源绿色低碳转型,培育发展能源新质生产力,向地球深部要资源,推动广西首个页岩气开发示范项目——柳城北页岩气项目成功投产商运,实现国内石炭系页岩气开发历史性零的突破。
01
探索——自主创新,从发现到开发
古老而神秘的桂中坳陷盆地,经历亿万年沧海桑田,无数次地壳运动,孕育出地下丰富的页岩气资源。
坐拥丰富资源,要实现成功开发利用,首先需要探得清。
页岩气藏在地下数千米深处仅有头发丝直径万分之一大小的页岩纳米级孔隙结构里,看不见摸不着,要在“地下迷宫”实现页岩气精准开发,似乎是天方夜谭。
从地理条件看,广西喀斯特地貌分布广泛,区域断层和裂缝发育程度高,具有页岩储层薄、岩性复杂、构造复杂、地形复杂的“一薄三复杂”特点,叠加“岩溶强、断层多、变化快”等地质难点,开发面临前所未有的难题。
2010年,广西开始进行页岩气勘探工作,前期勘探人员先后在河池、柳州、来宾等地发现含气层系,但受开发条件不成熟制约,页岩气开发一直未有突破。
能不能成功开采,实现商业化、高效开发,打造属于广西自己的气田?是广西端牢能源饭碗的关键一步。
面对这一未知数,在许多人都认为“不可能”的情况下,广西能源集团围绕广西所需、发挥自身所能,引进高层次人才组成项目团队承压前行,勇闯“无人区”,以敢为天下先的勇气,誓将资源优势转化为发展胜势。
“人才是科技创新的第一资源。我们通过实施开放包容的人才引进政策,从零开始组建团队,人员平均年龄39岁,博士占比16%,硕士占比32%,团队成员曾参与国内多个油气田勘探开发,是一支专业齐全、经验丰富、干劲十足的队伍。”广西能源集团页岩气工作组组长覃英伦介绍。
柳城北页岩气项目采气层位形成于石炭纪,石炭系页岩气开发在国内属于首次,地质研究资料匮乏,无勘探开发先例可参考,无成熟理论与技术可借鉴,面对的都是从0到1的创造。
与国内其他页岩气开发项目相比,柳城北页岩气项目有何独特之处?
“新!”覃英伦回答简短而有力,“我们走的是没有可借鉴经验的‘无人区’,只能靠自己。”
●桂融页2-1HF井。
在项目部的办公室里,摆放着一截从首口气井里取出的岩芯。不足一米长的岩芯,蕴藏着亿万年的地质秘密,天然气就藏身在这些致密岩石的孔隙当中。
天然气还能被找到并被开采出来吗?地层深处有没有气藏?资源规模如何?地质条件怎么样?石炭系开发技术如何突破?……面对广西页岩气开发初期的诸多讨论,项目团队孜孜不倦攻坚克难,力求早日揭开谜底。
科技创新是突破的金钥匙,基础研究是创新的动力源。
广西能源集团页岩气团队通过大量系统性、开创性的攻关研究,探索发现大量新现象、新规律,通过岩石主微量元素分析、储层立体成像和缝洞体精细雕刻等技术,精细刻画单井沉积微相、优势岩相和储集物性特征,运用高频层序格架下的“沉积微相—岩相—源储共生”一体化评价方法,结合喀斯特地区三维地震高精度采集处理解释一体化方法,开展储层平面分析,为深地描绘出高精度“CT图”,系统刻画柳城北区块的页岩气藏空间形态特征。
既勇于探索求变,也善于推演求证,才能让创新成果不断涌现。
广西能源集团综合各子课题研究成果,运用建模数模一体化技术,开展页岩气测井模型建立及解释、地震资料综合解释、页岩气甜点富集规律研究,逐渐摸清石炭系页岩发育展布规律、成藏特点,创新提出“混积斜坡、源储共生、泥质自封、稳定保存”四元要素耦合控富理论和“混积—无机孔隙主导型”页岩气藏理念,形成了沉积模式地震相研究技术、敏感性的多参数岩石物理分析技术等,精确刻画了石炭系页岩储层空间与“地质—工程”双甜点预测,为我国石炭系页岩气开发提供了理论依据。
“地质‘甜点’意味页岩气品质好、含气量高,工程‘甜点’则意味页岩气层压裂难度小、容易改造。”广西能源集团页岩气工作组成员卓色强介绍。
“双甜点”的确定,为下一步压裂出气成功奠定坚实基础。
02
突破——敢于尝试,从理论到实践
2023年12月25日,桂融页2-1HF井点火放喷成功,地下气龙燃起熊熊火焰,现场沸腾了。
●桂融页2-1HF井点火放喷。
沉睡的地下宝藏页岩气,经过漫长的沉淀,穿越历史时空喷涌而出。
从“白手起家”到零的突破,广西页岩气拉开了商业化开发的序幕,成为继四川、重庆、贵州、云南和湖北之后,第6个实现页岩气商业化开发的省区,填补了国内石炭系页岩气勘探开发空白。随着页岩气的规模开采,广西“缺煤、少油、乏气”能源格局将逐步改变。
看似寻常却崎岖,成如容易却艰辛。
回望从0到1的征程,走的每一步,都蕴含着创新的力量。
气藏看得见,更要采得出。相对于国内成熟开发地区来说,柳城北区块地层陡、埋深浅,面临井位优选难度大,钻井、压裂及排采工艺技术要求高等问题。破局的关键,在于创新。
时间回拨至2023年7月的一个晚上,夜幕笼罩下的何洞村,晚风拂面,静谧山野间,另一种火热拉开帷幕。
“经过前期分析研究,我们初步探明了页岩气‘甜点区’,但看得清只是第一步,要实现能钻达,还需攻克重重困难。”卓色强对一路走来的艰辛记忆深刻,“为了攻关技术难题,我们经常在井场研讨到深夜,披星戴月回到宿舍更是常态。”
项目团队联合院士专家团队和科研机构,打出工艺、工具优化“组合拳”,攻克套管、钻杆、钻井液、测控仪器、完测工具等关键技术,探索形成了一套具有广西特色的石炭系井身结构设计及配套技术体系。
科技引路,底气更足。在首口井钻进过程中,项目团队全程驻守现场,根据随钻方位伽马实时进行地层对比、物探资料修正和地质模型计算,创新“断层开孔、定位井替代”等设计,采用“定、测、录、导”多维度综合导向技术和精确中靶轨迹控制技术,给钻头装上“导航”,有效攻克“岩溶发育、断层密集、气层起伏”等开采难点,实现水平段一趟钻在最优层段精准穿行,优质气层钻遇率、平均钻速等关键指标超过国内成熟开发地区水平,首次在国内实现页岩气新层系石炭系长水平段一次成井。
●桂融页2-1HF井压裂现场。
水平井分段压裂是页岩气开发中最关键的技术。“这里的岩石脆性矿物含量低,黏土含量高,岩溶缝洞多,要压开地层形成页岩气流动通道,对压裂工艺技术提出了更高要求。”另一名工作组成员陆文师介绍。
越是绮丽的征程,往往越是充满艰难险阻,越是需要不断开拓创新。面对压裂难题,项目团队反复论证,提出储层改造工艺新思路,按照“一段一策,一段一评估”的原则,创新形成“多簇密切割+簇间暂堵+大排量+强加砂”页岩气压裂关键技术工艺体系,提升造缝能量、加大长缝和宽缝的扩展力度,在井周有效形成复杂缝网,首次完成石炭系页岩气水平井大规模压裂,实现较计划提前15天完成钻井、提前28天压裂试采出气,创造国内同类页岩气项目建设投产的最快纪录。返排初期日产气量超万立方米,有效实现“定得准、钻得好、压得开、撑得住、流得出、产得多”。
“我们采用差异化工程工艺,将高压水、支撑剂和化学品的混合液体注入页岩层中,使其在水压下破裂,产生多条裂缝,如同将纳米级的‘羊肠小道’扩建成宽敞的‘高速公路’,让页岩里的天然气沿通畅的采气通道跑到水平井段,一路到达地面,”陆文师形象地介绍,“项目全部采用国产化核心装备和关键技术,有效助力高水平科技自立自强。”
03
展望——迭代升级,从1到N蝶变
页岩气采得好,还要运得出、销得好。
广西能源集团充分发挥天然气“产供储销”全产业链优势,有计划、分步骤地将页岩气通过CNG(压缩天然气)、LNG(液化天然气)和集输管网运输的方式输送至柳州及周边地区用户,逐步推动实现“广西人用广西气”。
经检测,项目首口气井天然气质量达到国家一类天然气标准,将为柳州及周边地区新型工业化发展、建设现代制造城提供清洁动能。
首口井的成功投产商运,迈出了“万里长征第一步”,也增加了团队推动区块增储上产的信心。
“目前,首口气井已成功出气点火,实现了零的突破。我们正在开展其他井位部署和钻探,推动增储上产,力争‘十四五’期间年产能近亿立方米。”覃英伦坚定地说,“我们将按照‘整体部署、分步实施、综合评价’发展思路,聚焦提产能、增可采、降成本,推动柳城北、鹿寨等区块立体高效开发建设,千方百计把储量动起来、产量提上去、成本降下来。”
既要科技创新的质变,更要成果转化的量变。
“开发过程中,我们坚持科技创新引领、问题结果导向,开展专项课题8项,攻关形成了一批基础性、原创性的科研成果,创新一批工程技术的工艺标准和专利,一批人才也从项目中锻炼成长起来,为推动增储上产、发展页岩气新质生产力打牢基础。”卓色强语气自豪。
截至2024年8月,项目团队累计在国内外高水平期刊上发表专业论文十余篇,获批国家发明专利3项,项目钻探、压裂等工艺质量指标超过国内行业平均水平。
科技创新这个“关键变量”,正加快转化为推动广西页岩气高质量发展的“最大增量”。
良好气藏是基础,高效开发是关键。“桂中坳陷地质结构复杂,如果打井或者压裂质量不好且产量低,效益就上不去,无法覆盖成本,导致经济效益跟不上,无法形成规模上产。”卓色强指出。
为提高多层立体开发采收率,广西能源集团坚持精益化、绿色化生产,一方面延伸发展油基岩屑掺烧发电、水基岩屑压饼筑砖、返排液重复利用等产业,探索开发氦气、油气电氢综合能源供应等高精尖天然气安全高效利用新业态,实现对页岩气资源的“精细解剖”和“吃干榨尽”。
另一方面坚持数字化、智能化管控,建设天然气开采智慧可视系统和智能运维管理平台,打造智慧气田,确保开发过程安全环保、减排降碳,项目的含“金”量、含“绿”量不断提升。
在柳城北页岩气项目,井场内采气设备整齐排列,场站干净整洁,天上蓝天白云,周边绿树环绕。
“为了保护当地生态环境,我们对施工工艺进行了优化,进一步降低钻井占地面积,并结合广西喀斯特地貌溶洞发育、地下水系发达等特点,初步建立页岩气绿色探勘开发技术体系。”陆文师表示。通过“减量化—再利用—再循环”的清洁生产方式,项目开发产生的油基钻屑、返排液等全部实行集中无害化处理,做到水体保护有效、废水重复利用、污水排放为零。
●广西首个页岩气院士工作站。
创新永无止境。为推动广西页岩气增储上产,广西能源集团聚焦解决广西页岩气产业发展技术难题,通过“央地合作+产研融合”,成立广西首个页岩气院士工作站和联合创新中心共2个科创平台,配套建设广西油气勘探开发大数据中心和远程生产技术指导中心,打造集科技创新、成果转化和人才培养等多功能于一体的综合性科创平台,加快培育深地油气产业新质生产力。
建立“揭榜挂帅”“大兵团”作战等科研攻关模式,加大与中国地质调查局、中国地质大学、长江大学、广西地矿局等国内院校、科研院所合作力度,搭建开放的科研攻关平台,配套完善科技激励机制,着力打造华南地区页岩气勘探开发人才中心和创新高地,推动广西页岩气产业实现从“点上破题”到“面上结果”的跨越式发展。
●桂融地3井井架吊装。
只有敢走别人没有走过的路,才能收获别样的风景。“推动页岩气增储上产,解码更多地下气藏,未来我们还需持续推进前瞻性、先导性、探索性技术研发和成果应用,向更广范围、更深地层进军,更好端牢广西页岩气能源饭碗。”覃英伦看着眼前的地图,目光深邃且坚定。
来源:广西日报
(转自:广西能源集团)