○ 文／李長開 邊建強(qiáng)

趕走煤層氣開發(fā)的攔路虎

○ 文／李長開 邊建強(qiáng)

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(shí)節(jié)，華北油田煤層氣產(chǎn)能建設(shè)正如火如荼進(jìn)行。

● 華北油田技術(shù)人員正在進(jìn)行鉆前準(zhǔn)備工作。 攝影/宋學(xué)功

敢為人先的戰(zhàn)略思維

“光靠國家補(bǔ)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(jì)氣，煤層氣產(chǎn)業(yè)才有出路。”在整個(gè)行業(yè)低迷、踟躕不前的時(shí)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(jiǎn)單技術(shù)不管用?！泵鎸?duì)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(gè)方面23個(gè)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(rèn)識(shí)，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(chǔ)層機(jī)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(xiàng)技術(shù)”為內(nèi)容的重要?jiǎng)?chuàng)新成果。

“三大理論”包括，高煤階煤層氣協(xié)同、互補(bǔ)、共存成藏的理論認(rèn)識(shí)，高階煤儲(chǔ)層固流耦合控產(chǎn)作用機(jī)理，以疏通理論為主體的工程設(shè)計(jì)新理念?！拔屙?xiàng)技術(shù)”包括，煤層氣勘探評(píng)價(jià)、鉆井完井、儲(chǔ)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(píng)價(jià)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。

嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的工作態(tài)度

許多人在直覺上，認(rèn)為煤層氣都是“傻瓜氣”，有煤的地方戳個(gè)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(jiān)定了這一認(rèn)識(shí)。

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(shí)，卻沒有這么幸運(yùn)，新開發(fā)井產(chǎn)量明顯下降。

樊莊經(jīng)驗(yàn)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(rèn)真分析與思考，并逐步認(rèn)識(shí)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(shí)?！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(duì)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(rèn)為很簡(jiǎn)單，沒有意識(shí)到它的復(fù)雜性和高難度；要讓這種邊際資源實(shí)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(rèn)為，煤層氣科研應(yīng)尋找一條適合煤層氣勘探開發(fā)特點(diǎn)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(yàn)初步成功時(shí)，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(shí)，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(chǎng)實(shí)踐驗(yàn)證，技術(shù)人員達(dá)成初步共識(shí)。這就是，煤層改造要由原來的“增壓造縫”變?yōu)橐浴笆柰ń祲骸睘橹鳎M量減緩地層壓力抬升和水體進(jìn)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(duì)原生高階煤，他們?cè)囼?yàn)“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(jí)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(jìn)入煤層，縮短壓裂液在煤層的滯留時(shí)間、降低煤層污染。

隨后，他們又針對(duì)碎裂煤及中低階煤，試驗(yàn)“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(kuò)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(rèn)識(shí)并于2015年現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后，截至2017年下半年，新的壓裂改進(jìn)方法成功率達(dá)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(dá)2000多立方米。

不唯上、不唯書、只唯實(shí)，秉承這種科學(xué)求實(shí)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。

百尺竿頭的不懈追求

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(dòng)馬必東4億立方米產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)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(biāo)”。

盡管投資計(jì)劃已經(jīng)獲批，但在原材料上漲、工程補(bǔ)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(fèi)方式對(duì)照的是一般直井的標(biāo)準(zhǔn)，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(gè)叢式井組，采取工廠化鉆井、工廠化作業(yè)方式，減少單井動(dòng)遷費(fèi)用支出；采取市場(chǎng)化招標(biāo)方式，口井可節(jié)約7萬元左右的鉆井、固井、測(cè)井以及作業(yè)費(fèi)用。

他們還采取“減少泥漿池?cái)?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(jì)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(xiàng)目的后期管理需要數(shù)百甚至上千人，光人工成本一項(xiàng)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(jì)時(shí)就提出要建設(shè)智慧氣田，用“物聯(lián)網(wǎng)”信息化手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管控。

本著“無人值守、全天監(jiān)控、重點(diǎn)巡視、組織運(yùn)維、安全平穩(wěn)、層級(jí)簡(jiǎn)化”的原則，結(jié)合樊莊區(qū)域已形成的自動(dòng)化成熟經(jīng)驗(yàn)，他們?cè)O(shè)計(jì)了一整套適用于馬必東4億立方米產(chǎn)建項(xiàng)目的自動(dòng)化系統(tǒng)，力求達(dá)到“五化”目標(biāo)，即“處置及時(shí)化、辦公遠(yuǎn)程化、經(jīng)營市場(chǎng)化、運(yùn)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(yàn)場(chǎng)。”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(biāo)巡查著幾十公里外數(shù)百口氣井；抽油機(jī)在無人操控下，根據(jù)井筒水量自動(dòng)抽排水；無人機(jī)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