论文部分内容阅读
中国不仅拥有丰富的页岩气资源，而且涪陵页岩气田创新形成的海相页岩气勘探理论、关键技术装备和可复制、可推广的开发模式，使中国页岩气开发在低油价的“新常态”下更具市场竞争力。
天远地险，蜀道难行。除了榨菜远近闻名，重庆涪陵似乎再也找不出值得外界关注的话题，甚至“涪”字让很多人念起来都感觉为难。然而，正是“涪气”的横空出世让中国的“页岩气革命”曙光初现。
在2015年的末尾，中国石油化工集团公司宣布涪陵页岩气田如期完成50亿立方米的一期产能建设，相当于建成一座500万吨的中型油田。而涪陵页岩气田将在2017年建成百亿方产能，相当于建成一座1000万吨的大型油田。2014年，中国第九大油田——辽河油田的油气当量为1076万吨。
中国石化副总经理焦方正指出，涪陵页岩气田资源量达到2.1万亿方，探明储量超过3800亿方。50亿方产能的建成，标志着中国成为世界上第三个实现页岩气商业开发的国家。涪陵页岩气田一举跃居全球除北美外最大的页岩气田，使原本难以企及的国家“十二五”页岩气产量65亿方目标轻而易举地实现。这是全球页岩气行业进入“寒冬”之后，“页岩气革命”在中国作为全球能源新高地意义更为深远的成功实践。重庆市常务副市长翁杰明表示，未来重庆市将重点发展页岩气勘探开发、综合利用全产业链，计划到2020年实现300亿方产能，全产业链产值1440亿元。
“涪气”更深远的意义体现在，中国不仅拥有丰富的页岩气资源，而且涪陵页岩气田创新形成的海相页岩气勘探理论、关键技术装备和可复制、可推广的开发模式，使中国页岩气开发在低油价的“新常态”下更具市场竞争力。
比预想的提早了十年
页岩气的开发起源于北美，页岩气虽然早已被学界认知和研究，但其开采难度大大超过常规油气，在很长时间内都被公认为没有开采价值，是几个“头脑发热”的美国能源个体户固执地认为能够从坚硬的页岩缝隙中开采出石油和天然气，才使得“页岩气革命”成为能源史上“美丽的偶然”。2006年后，以水力压裂致密岩石的压裂技术成熟，美国由此开始了页岩气大规模商业开发，深刻改变了自身的能源供给结构。到2012年，美国页岩气产量达到2653亿方，占天然气总产量的37%。一直是能源进口国的美国实现了能源独立，并重写了世界能源格局。2000年，页岩气产量尚不足美国天然气供应的1%，而如今已经占到30%。2009年，美国取代俄罗斯成为世界第一大天然气生产国，这都得益于页岩气的大规模开发。
学界普遍认为，中国的页岩气储量超过其他任何一个国家。按当前的消耗水平，这些储量足够中国使用300年。但中国页岩气勘探开发的难度很大，与北美相比，中国的页岩气埋藏深、岩层厚，其开发属于世界性难题。美国的页岩气层浅的只有800米，而中国条件最好的四川盆地页岩气层深度已经达到3500米。储层深度的增加，从设备和技术上对石油工程来说无疑是巨大的挑战。中国的页岩气开发在2014年之前并没有取得突破性进展，根本原因是核心技术无法突破，开采页岩气“是一桩赔钱的买卖”。“当时，在美国，打一口页岩气井，只需要600万至800万美元，而在中国，单井成本往往是1亿元人民币。”中国石化油田勘探开发事业部副主任冯建辉对本刊记者介绍说。2014年底，《华尔街日报》的资深专栏作家格雷戈里·祖克曼在他的畅销书《页岩革命》（The Frackers）中文版序言中就曾经预测：中国在页岩气开采方面有巨大的进展至少将在十年以后。
中国著名的能源企业领导者傅成玉评价说，涪陵页岩气田成功商业化开发比预想的提早了十年。
油价低潮中的逆势突围
作为中国西部直辖市重庆的一个区，涪陵地处长江、乌江交汇处的群山峻岭之间。半个世纪前，为生产原子弹服务的816地下核工厂就建在这里，这个号称“世界第一人工洞体”的神秘地下设施近年来才重现天日，足见涪陵的偏、险与远。地处涪陵山区的焦石镇多深灰色的岩石坝，岩面风化后呈黑色，似烧焦状，故命名为“焦石”。中石化涪陵页岩气就落定于此。
2015年12月28日，记者在焦页1井采气现场看到，这个已经生产三年之久的页岩气井，目前的日产量仍然高达6万立方米/天。“这口气井可以满足12万户家庭每天的用气量。”焦方正告诉记者，“一期和二期的建产方案预期是6万立方米/天，实际目前单井的平均日产能达到10万立方米/天，涪陵页岩气的资源情况大大好于预期。”
记者了解到，在国内常规油气领域，中石油一直领先于中石化与中海油。中石油股份公司年报显示，2014年天然气产量954亿立方米，占全国天然气总产量的75%，中石化仅占全国天然气总产量的15%左右。近年来，中石化“押宝”在非常规油气领域。2012年11月，焦页1井钻获高产页岩气。2014年3月24日，中石化宣布页岩气勘探开发取得重大突破，中国第一个大型页岩气田诞生。当涪陵页岩气进入商业化开发，重庆涪陵将建成国家首个百亿方页岩气示范区的消息传开，世界排名前十的油服巨头都把目光投向了中国的大西南。哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢等国际油服大腕都跃跃欲试，想从中分一杯羹。然而，世界油气市场近年来正面临着最近二三十年来最具有破坏力的下跌，国际油价从每桶100美元断崖式下跌至37美元，油价持续低迷且一路下探改变了这些巨头的初衷。冯建辉介绍说，康菲石油去年已经停止在华所有页岩气合作项目，其他美国石油公司也都宣布退出中国页岩气上游产业。壳牌、雪佛龙等也传出在华页岩气项目受阻的消息。国内油企中，中海油宣布暂停国内页岩气项目，中石油也只完成了预定目标26亿产量的一半。而中石化却逆势而上，从页岩气开发之初的无技术、无经验、无装备、无人才的“四大皆空”一直到取得今天的成就。
“尽管页岩气发展面临一定困难，但是从长远来讲潜力巨大，所以涪陵页岩气田的建设会按照计划推进。”中国石化新闻发言人吕大鹏表示，这不仅是因为涪陵页岩气的资源储量远远好于预期，而且通过技术创新大大降低了成本。更重要的是，“中石化上游资源匮乏，页岩气作为资源战略的重要增长点，这是我们未来的发展方向，是实现逆势突围的绝佳机会。” “贪吃蛇”钻进地下两千米
深达数千米的地下页岩气是如何被发现的？在涪陵页岩气产能示范区，工程人员告诉记者，他们把身长4000多米、体重上百吨的由国产随钻测井系统和钻具组成的装置形象地比喻为“贪吃蛇”，使用它可以曲线作战，绕过其它岩层，在深达几千米的地下页岩气富集区域“吃”到一个又一个气层。
记者了解到，这条“贪吃蛇”装备有“千里眼”和“导航仪”，工程师可以在地面操控系统控制，通过在距离“蛇头”0.5米处的“千里眼”记录下钻探沿途的地质信息并反馈回地面，通过“导航仪”确定具体方位，在哪儿转弯、在哪儿加速，由工程师整体操控。据介绍，“贪吃蛇”在2015年所完成的最远一次“过山车式远征”堪称经典，在地下2000米来了个110度的大转身，然后横向跑了2130米，一口气揭穿了20多个气层。据中国石化钻井专家张良万介绍，国外采用的旋转导向钻井技术成本高达400万元人民币以上，而中石化研制的金刚石钻头与厚壁螺杆组合，同样实现了地下2000米的过山车式扭转，费用仅为国外技术设备的50%，“别看这种组合成本低，却更适合涪陵山区的地层情况。旋转导向系统由于旋转动力太强，容易造成井壁垮塌，影响钻井时效。”
在页岩气开发过程中，要想把找到的气“放”出来，水平分段压裂是核心技术和关键工序。要通过特殊装置将压力传递到地下3000多米的深处，“挤”开坚硬的页岩，将隐藏在孔隙中的页岩气释放出来，这个装置的核心就是压裂车。记者在压裂现场看到的正在轰隆隆作业的中石化机械公司四机厂研发的3000型压裂机组，因为成功解决了我国难动用油气资源商业开发难题，不久前刚刚获得国家科技进步二等奖。
焦方正向本刊记者介绍说，2014年8月以来，中国石化旗下石化油服（SSC）边探索、边创新、边集成，逐步实现了国产化页岩气工程核心技术装备的系列化、标准化、配套化和产业化，效益优势、成本优势不断凸显。2014年以来，中石化的页岩气开采技术突飞猛进，核心装备桥塞国产化完成升级版，多级射孔技术一次成功率提升至100%，3000型压裂机组在涪陵工业化应用，井工厂钻井、压裂模式得以大面积推广……冯建辉在涪陵页岩气田现场给本刊记者算了一笔账，过去涪陵页岩气田主要使用美国哈里伯顿和贝克休斯生产的桥塞，单只价格15万元，每口井需要约15个，购置费用高达220万元。而如今的国产化复合桥塞，单只价格只需2万多元，一口井的装备购置费因此减少近200万元；多级射孔技术一次成功率的提高使得技术服务成本骤降50%以上；井工厂模式的应用以及大型压力机组的使用使得钻井时间大大缩短，而钻井周期少一天就能节省7万至8万元的成本……通过核心技术装备的国产化、井工厂生产模式等一系列创新，“一口页岩气井的综合成本从当初的1亿元降到了现在的7000万元以下。”
“页岩气革命”的意义何在
从商业的角度，中国页岩气的经济性目前还远没有常规能源那么有吸引力。尽管如此，中国依然非常需要页岩气。
比之煤炭、石油，天然气是相对更为低碳且清洁的优质能源。记者了解到，发达经济体天然气占一次能源中的比重至少在30%以上，很多国家甚至超过60%。即使从全世界范围来看，天然气占一次能源的比重平均为24%，而中国最新的数据是6%。相较常规天然气，产自涪陵的页岩气更为优质清洁：甲烷含量超过98%，不含硫化氢等有毒气体。
而且，中国目前的油气对外依存度连年增高，石油已经超过60%，天然气超过30%。增加国内页岩气的产量，也是保证国家能源供给安全的重要手段。
在雾霾已经成为国人心头之痛的今天，环境压力迫使国家必须调整“以煤为主”的能源结构。在未来中国的能源体系中，页岩气将扮演越来越重要的角色。据中国石油大学教授董秀成介绍，在以“互联网 ”为概念的全新能源体系中，将以清洁可再生能源为主体，以分布式为形式，以互联网技术为解决方案。在风、光等清洁可再生能源的间歇性尚未彻底解决、成本居高不下的情况下，流动性良好的气体能源——天然气尤其是页岩气，就成为削峰填谷的最好补充。
此外，页岩气开采使用的是人为压裂地下岩层的方法，环保问题不容忽视。对此，中国石化在涪陵采取了大量的措施，减少页岩气开发过程中的生态破坏。中国石化涪陵页岩气公司副总经理黄仲尧介绍说，钻井中1500米以内直井段一律采取清水砖工艺，不用任何添加剂；钻井压裂废水回用率达100%。在中国石化涪陵焦页67-3HF井现场，记者看到，由于钻井动力来自电网的电力，这里并没有柴油机的巨大轰鸣，也没有柴油燃烧后产生的浓烟和呛鼻的味道，工人们的衣服和面容都很干净，没有想象中的柴油钻井工人身上的那层油泥。中国石化自主研发的压裂液也都无毒无害，不含重金属，渗漏到地层中也不会造成污染。
董秀成对本刊记者说，中国的“页岩气革命”需要更为长远的战略性规划，需要强力执行环境法规，营造有利于页岩气的环境，还需要更多的基础设施建设，“开采页岩气为的就是能源的持续安全供给和减少碳排放保护环境，所以一定要避免因页岩气开采而导致环境的再次破坏，真正让页岩气为人民造福。”
天远地险，蜀道难行。除了榨菜远近闻名，重庆涪陵似乎再也找不出值得外界关注的话题，甚至“涪”字让很多人念起来都感觉为难。然而，正是“涪气”的横空出世让中国的“页岩气革命”曙光初现。
在2015年的末尾，中国石油化工集团公司宣布涪陵页岩气田如期完成50亿立方米的一期产能建设，相当于建成一座500万吨的中型油田。而涪陵页岩气田将在2017年建成百亿方产能，相当于建成一座1000万吨的大型油田。2014年，中国第九大油田——辽河油田的油气当量为1076万吨。
中国石化副总经理焦方正指出，涪陵页岩气田资源量达到2.1万亿方，探明储量超过3800亿方。50亿方产能的建成，标志着中国成为世界上第三个实现页岩气商业开发的国家。涪陵页岩气田一举跃居全球除北美外最大的页岩气田，使原本难以企及的国家“十二五”页岩气产量65亿方目标轻而易举地实现。这是全球页岩气行业进入“寒冬”之后，“页岩气革命”在中国作为全球能源新高地意义更为深远的成功实践。重庆市常务副市长翁杰明表示，未来重庆市将重点发展页岩气勘探开发、综合利用全产业链，计划到2020年实现300亿方产能，全产业链产值1440亿元。
“涪气”更深远的意义体现在，中国不仅拥有丰富的页岩气资源，而且涪陵页岩气田创新形成的海相页岩气勘探理论、关键技术装备和可复制、可推广的开发模式，使中国页岩气开发在低油价的“新常态”下更具市场竞争力。
比预想的提早了十年
页岩气的开发起源于北美，页岩气虽然早已被学界认知和研究，但其开采难度大大超过常规油气，在很长时间内都被公认为没有开采价值，是几个“头脑发热”的美国能源个体户固执地认为能够从坚硬的页岩缝隙中开采出石油和天然气，才使得“页岩气革命”成为能源史上“美丽的偶然”。2006年后，以水力压裂致密岩石的压裂技术成熟，美国由此开始了页岩气大规模商业开发，深刻改变了自身的能源供给结构。到2012年，美国页岩气产量达到2653亿方，占天然气总产量的37%。一直是能源进口国的美国实现了能源独立，并重写了世界能源格局。2000年，页岩气产量尚不足美国天然气供应的1%，而如今已经占到30%。2009年，美国取代俄罗斯成为世界第一大天然气生产国，这都得益于页岩气的大规模开发。
学界普遍认为，中国的页岩气储量超过其他任何一个国家。按当前的消耗水平，这些储量足够中国使用300年。但中国页岩气勘探开发的难度很大，与北美相比，中国的页岩气埋藏深、岩层厚，其开发属于世界性难题。美国的页岩气层浅的只有800米，而中国条件最好的四川盆地页岩气层深度已经达到3500米。储层深度的增加，从设备和技术上对石油工程来说无疑是巨大的挑战。中国的页岩气开发在2014年之前并没有取得突破性进展，根本原因是核心技术无法突破，开采页岩气“是一桩赔钱的买卖”。“当时，在美国，打一口页岩气井，只需要600万至800万美元，而在中国，单井成本往往是1亿元人民币。”中国石化油田勘探开发事业部副主任冯建辉对本刊记者介绍说。2014年底，《华尔街日报》的资深专栏作家格雷戈里·祖克曼在他的畅销书《页岩革命》（The Frackers）中文版序言中就曾经预测：中国在页岩气开采方面有巨大的进展至少将在十年以后。
中国著名的能源企业领导者傅成玉评价说，涪陵页岩气田成功商业化开发比预想的提早了十年。
油价低潮中的逆势突围
作为中国西部直辖市重庆的一个区，涪陵地处长江、乌江交汇处的群山峻岭之间。半个世纪前，为生产原子弹服务的816地下核工厂就建在这里，这个号称“世界第一人工洞体”的神秘地下设施近年来才重现天日，足见涪陵的偏、险与远。地处涪陵山区的焦石镇多深灰色的岩石坝，岩面风化后呈黑色，似烧焦状，故命名为“焦石”。中石化涪陵页岩气就落定于此。
2015年12月28日，记者在焦页1井采气现场看到，这个已经生产三年之久的页岩气井，目前的日产量仍然高达6万立方米/天。“这口气井可以满足12万户家庭每天的用气量。”焦方正告诉记者，“一期和二期的建产方案预期是6万立方米/天，实际目前单井的平均日产能达到10万立方米/天，涪陵页岩气的资源情况大大好于预期。”
记者了解到，在国内常规油气领域，中石油一直领先于中石化与中海油。中石油股份公司年报显示，2014年天然气产量954亿立方米，占全国天然气总产量的75%，中石化仅占全国天然气总产量的15%左右。近年来，中石化“押宝”在非常规油气领域。2012年11月，焦页1井钻获高产页岩气。2014年3月24日，中石化宣布页岩气勘探开发取得重大突破，中国第一个大型页岩气田诞生。当涪陵页岩气进入商业化开发，重庆涪陵将建成国家首个百亿方页岩气示范区的消息传开，世界排名前十的油服巨头都把目光投向了中国的大西南。哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢等国际油服大腕都跃跃欲试，想从中分一杯羹。然而，世界油气市场近年来正面临着最近二三十年来最具有破坏力的下跌，国际油价从每桶100美元断崖式下跌至37美元，油价持续低迷且一路下探改变了这些巨头的初衷。冯建辉介绍说，康菲石油去年已经停止在华所有页岩气合作项目，其他美国石油公司也都宣布退出中国页岩气上游产业。壳牌、雪佛龙等也传出在华页岩气项目受阻的消息。国内油企中，中海油宣布暂停国内页岩气项目，中石油也只完成了预定目标26亿产量的一半。而中石化却逆势而上，从页岩气开发之初的无技术、无经验、无装备、无人才的“四大皆空”一直到取得今天的成就。
“尽管页岩气发展面临一定困难，但是从长远来讲潜力巨大，所以涪陵页岩气田的建设会按照计划推进。”中国石化新闻发言人吕大鹏表示，这不仅是因为涪陵页岩气的资源储量远远好于预期，而且通过技术创新大大降低了成本。更重要的是，“中石化上游资源匮乏，页岩气作为资源战略的重要增长点，这是我们未来的发展方向，是实现逆势突围的绝佳机会。” “贪吃蛇”钻进地下两千米
深达数千米的地下页岩气是如何被发现的？在涪陵页岩气产能示范区，工程人员告诉记者，他们把身长4000多米、体重上百吨的由国产随钻测井系统和钻具组成的装置形象地比喻为“贪吃蛇”，使用它可以曲线作战，绕过其它岩层，在深达几千米的地下页岩气富集区域“吃”到一个又一个气层。
记者了解到，这条“贪吃蛇”装备有“千里眼”和“导航仪”，工程师可以在地面操控系统控制，通过在距离“蛇头”0.5米处的“千里眼”记录下钻探沿途的地质信息并反馈回地面，通过“导航仪”确定具体方位，在哪儿转弯、在哪儿加速，由工程师整体操控。据介绍，“贪吃蛇”在2015年所完成的最远一次“过山车式远征”堪称经典，在地下2000米来了个110度的大转身，然后横向跑了2130米，一口气揭穿了20多个气层。据中国石化钻井专家张良万介绍，国外采用的旋转导向钻井技术成本高达400万元人民币以上，而中石化研制的金刚石钻头与厚壁螺杆组合，同样实现了地下2000米的过山车式扭转，费用仅为国外技术设备的50%，“别看这种组合成本低，却更适合涪陵山区的地层情况。旋转导向系统由于旋转动力太强，容易造成井壁垮塌，影响钻井时效。”
在页岩气开发过程中，要想把找到的气“放”出来，水平分段压裂是核心技术和关键工序。要通过特殊装置将压力传递到地下3000多米的深处，“挤”开坚硬的页岩，将隐藏在孔隙中的页岩气释放出来，这个装置的核心就是压裂车。记者在压裂现场看到的正在轰隆隆作业的中石化机械公司四机厂研发的3000型压裂机组，因为成功解决了我国难动用油气资源商业开发难题，不久前刚刚获得国家科技进步二等奖。
焦方正向本刊记者介绍说，2014年8月以来，中国石化旗下石化油服（SSC）边探索、边创新、边集成，逐步实现了国产化页岩气工程核心技术装备的系列化、标准化、配套化和产业化，效益优势、成本优势不断凸显。2014年以来，中石化的页岩气开采技术突飞猛进，核心装备桥塞国产化完成升级版，多级射孔技术一次成功率提升至100%，3000型压裂机组在涪陵工业化应用，井工厂钻井、压裂模式得以大面积推广……冯建辉在涪陵页岩气田现场给本刊记者算了一笔账，过去涪陵页岩气田主要使用美国哈里伯顿和贝克休斯生产的桥塞，单只价格15万元，每口井需要约15个，购置费用高达220万元。而如今的国产化复合桥塞，单只价格只需2万多元，一口井的装备购置费因此减少近200万元；多级射孔技术一次成功率的提高使得技术服务成本骤降50%以上；井工厂模式的应用以及大型压力机组的使用使得钻井时间大大缩短，而钻井周期少一天就能节省7万至8万元的成本……通过核心技术装备的国产化、井工厂生产模式等一系列创新，“一口页岩气井的综合成本从当初的1亿元降到了现在的7000万元以下。”
“页岩气革命”的意义何在
从商业的角度，中国页岩气的经济性目前还远没有常规能源那么有吸引力。尽管如此，中国依然非常需要页岩气。
比之煤炭、石油，天然气是相对更为低碳且清洁的优质能源。记者了解到，发达经济体天然气占一次能源中的比重至少在30%以上，很多国家甚至超过60%。即使从全世界范围来看，天然气占一次能源的比重平均为24%，而中国最新的数据是6%。相较常规天然气，产自涪陵的页岩气更为优质清洁：甲烷含量超过98%，不含硫化氢等有毒气体。
而且，中国目前的油气对外依存度连年增高，石油已经超过60%，天然气超过30%。增加国内页岩气的产量，也是保证国家能源供给安全的重要手段。
在雾霾已经成为国人心头之痛的今天，环境压力迫使国家必须调整“以煤为主”的能源结构。在未来中国的能源体系中，页岩气将扮演越来越重要的角色。据中国石油大学教授董秀成介绍，在以“互联网 ”为概念的全新能源体系中，将以清洁可再生能源为主体，以分布式为形式，以互联网技术为解决方案。在风、光等清洁可再生能源的间歇性尚未彻底解决、成本居高不下的情况下，流动性良好的气体能源——天然气尤其是页岩气，就成为削峰填谷的最好补充。
此外，页岩气开采使用的是人为压裂地下岩层的方法，环保问题不容忽视。对此，中国石化在涪陵采取了大量的措施，减少页岩气开发过程中的生态破坏。中国石化涪陵页岩气公司副总经理黄仲尧介绍说，钻井中1500米以内直井段一律采取清水砖工艺，不用任何添加剂；钻井压裂废水回用率达100%。在中国石化涪陵焦页67-3HF井现场，记者看到，由于钻井动力来自电网的电力，这里并没有柴油机的巨大轰鸣，也没有柴油燃烧后产生的浓烟和呛鼻的味道，工人们的衣服和面容都很干净，没有想象中的柴油钻井工人身上的那层油泥。中国石化自主研发的压裂液也都无毒无害，不含重金属，渗漏到地层中也不会造成污染。
董秀成对本刊记者说，中国的“页岩气革命”需要更为长远的战略性规划，需要强力执行环境法规，营造有利于页岩气的环境，还需要更多的基础设施建设，“开采页岩气为的就是能源的持续安全供给和减少碳排放保护环境，所以一定要避免因页岩气开采而导致环境的再次破坏，真正让页岩气为人民造福。”