○ 文/李長開 邊建強
趕走煤層氣開發(fā)的攔路虎
○ 文/李長開 邊建強
解放思想,創(chuàng)新思維,有氣無力的雞肋氣變成效益氣,成為華北油田發(fā)展的半壁江山。
砥礪創(chuàng)新,書寫傳奇。入冬時節(jié),華北油田煤層氣產(chǎn)能建設(shè)正如火如荼進行。
● 華北油田技術(shù)人員正在進行鉆前準備工作。 攝影/宋學(xué)功
“光靠國家補貼才能生存,這樣的路走不長;只有通過創(chuàng)新,讓口口井都有經(jīng)濟氣,煤層氣產(chǎn)業(yè)才有出路?!痹谡麄€行業(yè)低迷、踟躕不前的時刻,華北油田的煤層氣人為自己劃定了這樣一條底線。
“復(fù)雜技術(shù)用不起、簡單技術(shù)不管用。”面對煤層氣的技術(shù)窘境,華北油田煤層氣人以功成不必在我的勇氣,2013年下半年開始,以問題為導(dǎo)向、以效益為主題,確定4個方面23個課題,向國內(nèi)國際企業(yè)都鮮有涉足的行業(yè)難題發(fā)起挑戰(zhàn)。
從“滿盆皆氣”到“貧富不均”的地質(zhì)認識,從“升壓造縫”到“排水降壓”的改造思路,從“穩(wěn)定緩慢”到“變速提效”的排采方式,煤層氣人從源頭深入研究煤層氣分布特征和開發(fā)規(guī)律,分析出煤層氣的“可壓縮儲層機理、非均質(zhì)吸附性特征以及需降壓開采”的不同于常規(guī)氣田的特性,形成了以“三大理論”和“五項技術(shù)”為內(nèi)容的重要創(chuàng)新成果。
“三大理論”包括,高煤階煤層氣協(xié)同、互補、共存成藏的理論認識,高階煤儲層固流耦合控產(chǎn)作用機理,以疏通理論為主體的工程設(shè)計新理念。“五項技術(shù)”包括,煤層氣勘探評價、鉆井完井、儲層改造、排采管控以及地面集輸?shù)任宕蠹夹g(shù)系列。
以這一創(chuàng)新科研體系為依據(jù),煤層氣人在中高階煤的二類區(qū),1000立方米以上評價井比例由50%上升到80%;在中低煤階勘探領(lǐng)域,于二連盆地吉爾嘎朗圖褐煤煤層氣井獲日產(chǎn)2000立方米高產(chǎn)氣流,于冀中大城深層煤層氣井獲日產(chǎn)2900立方米工業(yè)氣流。
許多人在直覺上,認為煤層氣都是“傻瓜氣”,有煤的地方戳個窟窿就出氣,而山西沁水縣樊莊、潘莊等區(qū)域日產(chǎn)直逼常規(guī)天然氣的萬方氣井,更讓人堅定了這一認識。
但2011年華北油田走出高效建產(chǎn)的樊莊區(qū)域,開發(fā)鄭莊、沁南、夏店等區(qū)域時,卻沒有這么幸運,新開發(fā)井產(chǎn)量明顯下降。
樊莊經(jīng)驗為啥難以“復(fù)制”?2013年開始,煤層氣系統(tǒng)暫停了大規(guī)模建設(shè),依托2012年成立的煤層氣研究中心以及各方面技術(shù)專家,集中力量找問題。
通過認真分析與思考,并逐步認識到影響單井產(chǎn)量高低的因素,除了地面排采外,還有地質(zhì)物性差異、勘探開發(fā)理論的不完善以及工程技術(shù)適用性差等更重要的原因。
地質(zhì)物性差異,決定著氣田底子的厚薄和資源的優(yōu)劣。
“高階煤就像烤焦了的干饅頭,一壓就碎;中低階煤則像松軟的蒸饅頭,一壓就扁,越壓越瓷實?!敝鞈c忠說,以高階煤為主的樊莊“過火煤”(經(jīng)過火山悶烤)煤質(zhì)較硬,更利于鉆井、壓裂和井筒支撐,鄭村和成莊區(qū)塊緊挨樊莊地質(zhì)情況類似,而長治區(qū)域的中低階煤煤質(zhì)較軟不利于井筒支撐。
煤層氣人的“饅頭論”,形象地說明了不同煤階煤巖對開發(fā)的利弊。而國內(nèi)最主要煤層氣企業(yè)的示范工程,都集中在山西沁水縣樊莊周邊十幾公里范圍內(nèi)并非偶然。
“我們過去看待煤層氣都認為很簡單,沒有意識到它的復(fù)雜性和高難度;要讓這種邊際資源實現(xiàn)效益開發(fā),需要更高水平的理論和技術(shù)支撐?!敝鞈c忠認為,煤層氣科研應(yīng)尋找一條適合煤層氣勘探開發(fā)特點的技術(shù)新路。
早在2014年解決井壁坍塌問題的新型水平井試驗初步成功時,技術(shù)人員就發(fā)現(xiàn),在鄭莊以及長治區(qū)域所打的井,即使煤層支撐較好的區(qū)域,也常常出現(xiàn)煤層壓裂改造后氣量不高或穩(wěn)不住的情況。一次次“有氣難出”的壓裂現(xiàn)實,讓人們開始思考煤層是否真的適合壓裂造縫這種開發(fā)方式?
通過深入分析與現(xiàn)場實踐驗證,技術(shù)人員達成初步共識。這就是,煤層改造要由原來的“增壓造縫”變?yōu)橐浴笆柰ń祲骸睘橹?,盡量減緩地層壓力抬升和水體進入。依據(jù)這一指導(dǎo)思想,他們提出了改善直井的低傷害增產(chǎn)改造技術(shù)。
針對原生高階煤,他們試驗“低前置比快速返排”水力壓裂方法,在壓裂階段改“悶井”為“快速返排、多級加砂”,在排水階段改“慢排”為“分段變速快排”,減少無效液體大量進入煤層,縮短壓裂液在煤層的滯留時間、降低煤層污染。
隨后,他們又針對碎裂煤及中低階煤,試驗“水力造穴復(fù)合壓裂”改造方法,通過造穴疏通煤層、誘導(dǎo)裂隙并清除煤粉,通過復(fù)合壓裂溝通縫網(wǎng)、擴大改造范圍,改變過去單純依靠壓裂的改造模式。
2014年提出新認識并于2015年現(xiàn)場試驗后,截至2017年下半年,新的壓裂改進方法成功率達到90%以上。即使地質(zhì)條件較差的安澤區(qū)域,直井日產(chǎn)也達2000多立方米。
不唯上、不唯書、只唯實,秉承這種科學(xué)求實精神,煤層氣人一通百通,找到了解決煤層氣產(chǎn)量“瓶頸”難題的“新鑰匙”,開辟了一片全新的思維天地。
2017年3月,華北油田煤層氣事業(yè)部在山西臨汾安澤區(qū)域,啟動馬必東4億立方米產(chǎn)能建設(shè)項目。這個項目,是國內(nèi)煤層氣二三類區(qū)能否有效開發(fā)的“風(fēng)向標”。
盡管投資計劃已經(jīng)獲批,但在原材料上漲、工程補償提高、安全環(huán)保投入加大的背景下,仍然存在5000多萬元的投資缺口。
煤層氣井建設(shè)投入,同其他油氣井相比,已處于較低水平,還能一減再減嗎?他們將希望寄托在新型的工廠化施工作業(yè)上。
傳統(tǒng)投資取費方式對照的是一般直井的標準,但如果將直井傾斜聚集形成叢式井組,就可以省去許多重復(fù)的建設(shè)投入或提高施工效率。
基于這一思路,他們將600多口直井統(tǒng)一規(guī)劃為65個叢式井組,采取工廠化鉆井、工廠化作業(yè)方式,減少單井動遷費用支出;采取市場化招標方式,口井可節(jié)約7萬元左右的鉆井、固井、測井以及作業(yè)費用。
他們還采取“減少泥漿池數(shù)量和占地、泥漿無害化集中處理、閑置設(shè)備利用”等措施,預(yù)計可以完全消化投資缺口問題。
規(guī)劃的科學(xué),是最大的節(jié)約。如果按照傳統(tǒng)油氣田的管理模式,馬必東4億立方米產(chǎn)能建設(shè)項目的后期管理需要數(shù)百甚至上千人,光人工成本一項就能讓其扭虧無望。能否從源頭上減員增效?煤層氣人創(chuàng)新思維,在頂層設(shè)計時就提出要建設(shè)智慧氣田,用“物聯(lián)網(wǎng)”信息化手段實現(xiàn)自動化管控。
本著“無人值守、全天監(jiān)控、重點巡視、組織運維、安全平穩(wěn)、層級簡化”的原則,結(jié)合樊莊區(qū)域已形成的自動化成熟經(jīng)驗,他們設(shè)計了一整套適用于馬必東4億立方米產(chǎn)建項目的自動化系統(tǒng),力求達到“五化”目標,即“處置及時化、辦公遠程化、經(jīng)營市場化、運行高效化、管控智能化”。
“安澤的馬必東區(qū)域,是我們創(chuàng)新技術(shù)集束應(yīng)用的試驗場。”華北油田公司煤層氣事業(yè)部經(jīng)理姚紅星表示,要把這一區(qū)域做成煤層氣二三類區(qū)開發(fā)的示范區(qū)、技術(shù)領(lǐng)先的示范區(qū)、高效管理的示范區(qū)。
穿著紅工衣的采氣工坐在寬敞的監(jiān)控室里,用鼠標巡查著幾十公里外數(shù)百口氣井;抽油機在無人操控下,根據(jù)井筒水量自動抽排水;無人機巡航在崇山峻嶺間,不間斷地發(fā)回巡線數(shù)據(jù)。借助創(chuàng)新的翅膀,中國最高端的智能化煤層氣示范區(qū), 不久的將來必定在馬必東精彩亮相。
陳爾東
znchenerdong@163.com