用自己的技術開發自己的頁巖氣
——石化油服服務頁巖氣勘探開發系列報道之一

○ 文／蔡廷永 李泰豫 丁劍北

經過八年探索,中國石化石油工程公司用科技創新強力支撐著涪陵頁巖氣勘探開發工程技術的發展。

1月8日，2017年度國家科學技術獎勵大會在北京隆重召開，中國石化“涪陵大型海相頁巖氣田高效勘探開發”項目榮獲2017年度國家科學技術進步一等獎。該項目標志著我國頁巖氣開發核心技術從成功走向成熟，走出了中國頁巖氣自主創新的發展之路。

“零”起點的技術革命

早晨七點，家住重慶涪陵珍溪鎮杉樹灣村的肖保國像往常一樣，擰開燃氣爐，開始做飯。2015年5月，他們村用上了從涪陵開采出的頁巖氣，改變了祖祖輩輩用柴火做飯的習慣。如今，涪陵頁巖氣田已累計供氣突破百億立方米，惠及長江沿線6省2市的上千家企業、2億多居民。

或許肖保國他們并不知曉，為了讓更多的人早日用上天然氣，中國石化高層在八年前就開始部署頁巖氣勘探開發技術的攻關。

2009年，美國憑借如火如荼的頁巖氣革命，以6240億立方米的產量首次超過俄羅斯，成為世界第一天然氣生產國。美國頁巖氣革命的成功，中國豐富的頁巖氣儲量，以及我國對天然氣的強勁需求，使得中國石化高層將目光投向頁巖氣勘探開發。

“如果把開采常規天然氣比作在靜脈中采血，那么開發頁巖氣就如同直接從毛細血管中采血。”中國石化鉆井技術專家劉汝山說，“這意味著它的獲取，必須要依靠石油工程技術的巨大突破”。

當時，頁巖氣的核心技術和關鍵技術裝備一直被國外公司控制，而國內許多石油工程專家對頁巖氣的了解程度幾乎是“零”。中國石化測錄井技術專家廖勇回憶說：“當時我們整個行業對它一無所知，我們第一次從領導口中聽到‘頁巖氣’這個詞，都不知道是什么樣的東西”。

盡管如此，中國石化高層深刻意識到，“中國作為一個頁巖氣大國，它和北美的頁巖氣開采條件有很大差異，如果沒有自己的技術，不走自主研發這條路，而是依靠外國公司、照搬國外技術，使用進口裝備，將永遠無法擺脫跟跑者之困、水土不服之困和開發成本之困”。

2009年，中國石化決定開展頁巖氣自有技術攻關，確立了《非常規水平井分級射孔工藝》等20多項科研先導項目，開始了長水平段鉆完井、大規模壓裂試氣等核心技術的攻關之路。

(2)展臺的照明。展臺的照明方式常用的設置方式為：展臺的上方裝軌道射燈、聚光燈等具有良好聚光效果的燈具，展臺照明忌諱平均，要有強弱主次之分，用以突出強調展品的展示效果。

為了不再被外國公司“卡”脖子

“現在每次到焦石鎮，就想去焦頁42號平臺轉轉、看看。”對于干了半輩子測錄井研發的廖勇而言，焦頁42號平臺意義非同尋常，“2014年8月25日，我們就是在這里第一次將國產橋塞及配套技術成功應用于頁巖氣商業開采，完成了中國頁巖氣工程技術自主化的‘最后一塊拼圖’!”

由于頁巖氣大多以游離或吸附狀態存在于在頁巖層，為保證盡可能多地開采出頁巖氣，水平井長度通常在2000米左右，技術難度大增。最初，頁巖氣開采技術、裝備基本都依賴于進口。

“記得2012年剛開始打頁巖氣水平井時，好多技術掌握不了、裝備造不出來，被外國公司卡著脖子要錢！”廖勇回憶，“找外國公司來服務，用牽引器測一口井要100萬元！我們說100萬元太貴。老外想了想說，那好，99萬元！我們不得已簽下了99萬元的屈辱之單！”

“什么是‘為美好生活加油’？”廖勇說，對當時的他而言，只有一個理解：“依靠創新求獨立，盡可能多地降低開采成本。”

自主技術裝備的工業化應用，可以使涪陵頁巖氣田開發綜合成本下降20%以上，而全程開采技術裝備的國產化才是我國頁巖氣實現大規模商業開發的基礎。

為了不再被外國公司“卡”著脖子要錢，石化油服的專家們在外國公司全面實行技術封鎖、關鍵裝備只租不賣、技術服務完全保密的“圍攻”下，開啟了自主創新之路。

長水平段分段壓裂技術被稱為頁巖氣開采的“命門”，橋塞是用于分段壓裂的“分割器”，它既要能承受住井底的高溫高壓，又要容易被鉆頭鉆通以便氣體匯集，研發、制造難度極大。石化油服的技術專家們通過分析組成橋塞零部件的材料特性，經歷成百上千的材料試驗，最終找到適合的材料，設計出了科學有效的部件結構。

如今的橋塞已經升級迭代數次，成為達到世界先進水平的關鍵設備。不僅攻克國產化難題，還大幅降低了開采成本。當初廖勇負責的牽引器技術服務項目，也從99萬人民幣一下降到54萬元。

2012年至2015年，石化油服相繼實現了頁巖氣鉆井、壓裂、測錄井技術的國產化道路，發明創造獲得專利授權104項。

●裝備的國產化是我國頁巖氣大規模商業化開發的基礎。 供圖 /程 星

2015年1月27日，美國埃克森美孚的一位專家在參觀涪陵頁巖氣田后，對以石化油服為代表的頁巖氣工程技術給出了這樣的評價：“中國石化川東南海相頁巖氣勘探開發技術是一流的，無論是水平井鉆井，還是分段壓裂試氣技術，都已經走在世界前列。”

用“創新+”啃好“硬骨頭”

“如果說涪陵頁巖氣田一期開發像是在大快朵頤地吃肥肉，那么二期的開發就是在啃骨頭。”中國石化鉆井技術專家張良萬說。

2015年12月29日，中國石化宣布正式啟動涪陵頁巖氣田二期50億方建設。當石化油服的將士們準備繼續一展拳腳時，挑戰接踵而來。

“如果說涪陵一期的地層像比較平整的紙張，那么二期的地層就像被折皺的紙，容易導致鉆進過程中導向不準，錯過主力氣層。”張良萬形容道，“鉆頭每鉆進1米，都是在走鋼絲”。

為卡準地層，石化油服創新提出“定向+錄井+地質導向”聯合工作模式，引導鉆頭在主力氣層中穿行。

2017年5月，焦頁182-4HF井因為找不到“甜點區”，甲方準備填井報廢。石化油服的工作人員建議調整方案，采用“定錄導一體”聯合工作模式繼續鉆探，成功穿越1500米主力氣層，為甲方節約人民幣2000萬元。目前，石化油服使用“定錄導一體”聯合工作模式，優質儲層穿行率達到98.78%。

如果說“定錄導一體”聯合工作模式是“工程與地質”結合的創新，那么“一趟鉆”技術則是“工程與機械”結合的創新。

針對長水平段鉆井施工中多次換鉆、費時費力成本高等難題，石化油服就“涪陵氣田1500米水平段一趟鉆鉆井關鍵技術研究”展開攻關，通過優選國產高效工具、優化鉆具組合、優化鉆井液性能以及加大水平段防漏堵漏技術的研究，提高了鉆頭在不同層位、不同巖性之間穿行效率。運用這些技術改進成果，公司2017年在焦頁29-S2HF、焦頁84-1井實現了三開造斜段和水平段“一趟鉆”，節約幾十萬元。

“我們自主研發頁巖氣開采技術，不僅僅是為了打破國外壟斷，更重要的是降低開采成本，最終利國利民！我想這才是頁巖氣技術國產化的真正意義。”中國石化鉆井技術專家周世良說。

石化油服對頁巖氣技術體系的探索與實踐仍在繼續：在湖北宜昌，石化油服承建的中國地質調查局鄂宜頁1HF井試氣獲高產頁巖氣流，實現了頁巖氣藏的重大發現；在四川彭水，石化油服施工的隆頁1HF井試氣產量理想，實現了四川盆地頁巖氣勘探突破。

未來，石化油服仍將在頁巖氣開發的道路上砥礪前行，用自有技術利器挖掘更多的“地下寶藏”，推動我國頁巖氣發展實現新跨越。