賀健(延長氣田采氣五廠，陜西 延安 716000)

0 引言

在近年來的能源消費(fèi)和供給中，由于生態(tài)環(huán)境污染、全球氣候變暖、能源消費(fèi)需求增大以及石油價格上漲等多種因素的影響，使得作為一種重要清潔能源的天然氣受到了日益廣泛關(guān)注和重視。由于天然氣在低碳環(huán)保以及綠色潔凈和低污染等方面具有的顯著優(yōu)勢，使天然氣已經(jīng)成為了非常重要的一種能源。從實際的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益來看，天然氣的廣泛使用在社會經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)等方面都顯示了重大意義，因而目前在全球范圍內(nèi)已經(jīng)掀起了開發(fā)和利用天然氣的熱潮[1]。我國擁有非常豐富的天然氣資源，在天然氣的開發(fā)和利用方面具有很大的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的前景。在這種情況下，近年來我國天然氣的開發(fā)量也呈現(xiàn)出了逐年上漲的良好發(fā)展態(tài)勢。從充分滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能源需求和人民大眾日常能源消費(fèi)需求的角度來講，為了更好地保障天然氣的穩(wěn)定和不間斷供應(yīng)，不斷推進(jìn)天然氣的高效開發(fā)已經(jīng)刻不容緩。同時，隨著天然氣在社會資源中應(yīng)用比重的不斷提升，我國天然氣開發(fā)技術(shù)也在不斷實現(xiàn)提升和取得突破[2]。通過不斷推動當(dāng)前天然氣開發(fā)技術(shù)發(fā)展創(chuàng)新和優(yōu)化升級，來不斷提升天然氣的開發(fā)效率和降低天然氣的開發(fā)成本，日益成為當(dāng)前和今后天然氣開發(fā)利用的重要發(fā)展方向。

1 當(dāng)前主要的天然氣開發(fā)技術(shù)

作為存在于自然界當(dāng)中的一種天然性氣體，天然氣是儲藏于地層中的烴類和非烴類的氣體混合物。從我國天然氣開發(fā)技術(shù)的發(fā)展歷程來看，主要形成了以碳酸鹽巖氣藏開發(fā)、高含硫氣藏開發(fā)、致密砂巖氣藏開發(fā)、低滲透氣藏開發(fā)為代表的一系列開發(fā)技術(shù)，這些技術(shù)均在一定條件下天然氣的開發(fā)中發(fā)揮了重要作用[3]。

1.1 碳酸鹽巖氣藏開發(fā)技術(shù)

早在20世紀(jì)五六十年代的時候，我國就已經(jīng)開始了對三疊系和二疊系小型氣田的開發(fā)工作。到了20世紀(jì)70年代左右，一些中型和大型的油田也逐步開始進(jìn)行開發(fā)，在此帶動下我國的天然氣產(chǎn)量在2004年突破100億立方米。碳酸巖石裂縫性氣藏開發(fā)配套技術(shù)，就是在這個長期的天然氣開發(fā)開采過程中形成的。在碳酸鹽氣藏開發(fā)過程中，其天然氣開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用是通過兩個方面實現(xiàn)的：首先是基于對地下碳酸鹽分布情況的充分勘察，從而實現(xiàn)對地下天然氣的開采和綜合利用；其次是借助進(jìn)行碳酸鹽層的局部覆蓋調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)對地下天然氣層的開發(fā)利用[4]。

1.2 高含硫氣藏開發(fā)技術(shù)

我國高含硫氣藏資源的儲量是非常豐富的，目前在這方面已經(jīng)探明的高含硫天然氣儲量累計已經(jīng)超過10 000 億立方米。從2000年開始，我國圍繞四川盆地川東北地區(qū)羅家寨、龍崗等高含硫氣田以及海外阿姆河右岸高含硫氣藏的開發(fā)，在技術(shù)研發(fā)平臺建設(shè)以及技術(shù)攻關(guān)和實踐生產(chǎn)等方面進(jìn)行了大量工作，并于2010年建成了國內(nèi)首個高含硫氣藏開采先導(dǎo)試驗基地，該基地的建設(shè)達(dá)到了國際先進(jìn)水平[5]。在隨后的2013年，我國又組建了國家能源高含硫氣藏開采研發(fā)中心，進(jìn)一步發(fā)展和完善了我國高含硫氣藏開發(fā)配套的技術(shù)系列。從我國高含硫氣藏開發(fā)技術(shù)的發(fā)展歷程來看，它是在四川盆地多年開發(fā)中低含硫氣田技術(shù)集成和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過學(xué)習(xí)和借鑒國外對高含硫氣藏開發(fā)的先進(jìn)技術(shù)，并通過不斷的生產(chǎn)實踐和持續(xù)的技術(shù)攻關(guān)而逐漸發(fā)展起來的，基本形成了能夠充分滿足我國高含硫氣藏開發(fā)需要的氣藏工程技術(shù)、鉆完井工程技術(shù)、采氣工程技術(shù)以及天然氣凈化技術(shù)和安全環(huán)保技術(shù)等開發(fā)配套技術(shù)系列。

1.3 致密砂巖氣藏開發(fā)技術(shù)

目前，在我國天然氣的總年產(chǎn)量中，致密砂巖氣藏天然氣的產(chǎn)量已經(jīng)占到了20%左右?？梢哉f，在我國的天然氣供應(yīng)中，致密砂巖氣藏天然氣已經(jīng)成為一支重要力量，并將繼續(xù)成為我國今后天然氣儲量和產(chǎn)量增長的重要亮點(diǎn)。而且從目前探明的儲量和現(xiàn)有技術(shù)實力來說，致密砂巖氣藏也是今后我國最具開發(fā)意義和現(xiàn)實價值的非常規(guī)天然氣領(lǐng)域[6]。在川西坳陷致密砂巖氣藏的開發(fā)中，在鉆井、完井中采取有效的措施保護(hù)天然裂縫，以屏蔽式暫堵技術(shù)思想為指導(dǎo)對地下裂縫參數(shù)變化規(guī)律進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上建立了適用于裂縫性儲集層特點(diǎn)的鉆井、完井保護(hù)技術(shù)方案，促進(jìn)了川西深層致密砂巖氣藏、鄂爾多斯盆地大牛地氣田的天然氣開發(fā)，在實踐運(yùn)用中取得了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1.4 低滲透氣藏開發(fā)技術(shù)

在對低滲透類天然氣部分進(jìn)行開發(fā)的過程中，主要需要關(guān)注的是要注重結(jié)合低層氣體滲透的實際狀況，將地下蘊(yùn)藏的天然氣通過使用大傾斜井下開發(fā)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)開采[7]。然后對所獲得的天然氣，再運(yùn)用逐層運(yùn)輸?shù)姆椒▽⒅\(yùn)輸?shù)降孛嫔蟻怼＿@是在低滲透氣藏天然氣實際開發(fā)和應(yīng)用過程中，比較便捷和得到廣泛應(yīng)用的一種天然氣開發(fā)技術(shù)。通過這方面的技術(shù)的成功應(yīng)用，我國相繼實現(xiàn)了以靖邊氣田為代表的低滲透碳酸鹽巖氣藏，以及以榆林氣田為代表的低滲透砂巖氣藏的開發(fā)。近年來，相關(guān)技術(shù)部門通過不斷轉(zhuǎn)變發(fā)展方式和著力推進(jìn)技術(shù)攻關(guān)，不斷推動鄂爾多斯盆地低滲透氣藏開發(fā)水平的發(fā)展提升。

2 天然氣高效開發(fā)技術(shù)的發(fā)展方向探析

對于天然氣的開發(fā)來說，需要針對不同的天然氣藏具體特征和實際條件，選擇使用適合的開采技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，才能夠真正實現(xiàn)對天然氣的高效開發(fā)[8]。因此，在天然氣實際開發(fā)中需要對氣藏的具體狀況有充分的認(rèn)識，在此基礎(chǔ)上采用適合的高效開發(fā)技術(shù)才能夠更好地實現(xiàn)天然氣開發(fā)的高產(chǎn)。從目前天然氣高效開發(fā)技術(shù)的發(fā)展情況來看，根據(jù)不同的天然氣藏而發(fā)展起來的注入二氧化碳技術(shù)、天然氣噴射引流技術(shù)以及水平井改造技術(shù)，將成為今后實現(xiàn)天然氣高效開發(fā)的技術(shù)發(fā)展方向。

2.1 注入二氧化碳提高天然氣采收率的技術(shù)

在天然氣藏中注入二氧化碳，并通過封存二氧化碳來對氣藏中的天然氣進(jìn)行采收的技術(shù)，被稱為注入二氧化碳技術(shù)。注入二氧化碳技術(shù)的主要工作原理，首先就是將發(fā)電廠或者工廠氣體排放煙道中的CO2氣體進(jìn)行壓縮后，然后將壓縮后的CO2氣體輸入到天然氣田注入到氣藏之中，這樣既能夠達(dá)到封存CO2的目的，也能夠達(dá)到提升氣藏中地層壓力的效果，從而以此來驅(qū)動其中的天然氣而實現(xiàn)開發(fā)利用，這樣可以在很大程度上提高天然氣的采收率。從天然氣藏的開發(fā)程度方面來說，驅(qū)動天然氣氣藏的方式通常主要有自然應(yīng)力驅(qū)動和水驅(qū)動兩種驅(qū)動方式。其中，對于使用水驅(qū)動天然氣藏的方式來說，能夠通過保持一定的氣藏壓力實現(xiàn)天然氣產(chǎn)量的穩(wěn)定，而且還可以有效控制底水和邊水的入侵。但是對于臨近衰竭的氣藏來說，由于它相比于油藏有更大的儲存空間，因而能夠通過注入二氧化碳技術(shù)的應(yīng)用存儲更多的CO2氣體。這是因為天然氣氣藏具有較為完整的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及圈閉，這使得它能夠很好地阻止CO2氣體的外溢。同時，由于這樣的氣藏通常具有較完整的天然氣生產(chǎn)記錄，所以其在表征和理解地質(zhì)儲層結(jié)構(gòu)方面也具有一定的優(yōu)勢，這都為注入二氧化碳提高天然氣采收率提供了很好的使用條件。

2.2 低壓天然氣井的噴射引流提高天然氣采收率的技術(shù)

通過天然氣田的高壓氣井來帶動低壓氣井，以不利用外界能源的方式實現(xiàn)天然氣生產(chǎn)的技術(shù)，被稱為天然氣井噴射引流技術(shù)。從這項技術(shù)的運(yùn)行原理來看，在高壓氣井的作用下低壓天然氣會被吸入到混合段，低壓天然氣和高壓天然氣混合到一起之后會具有一定的運(yùn)動速度而能夠產(chǎn)生流動，最后在進(jìn)入擴(kuò)壓段完成升壓之后實現(xiàn)天然氣的生產(chǎn)運(yùn)輸作業(yè)[9]。由于在低壓天然氣井的噴射引流技術(shù)運(yùn)作過程中不需要由外界提高動力，因此在這些技術(shù)運(yùn)行過程中不需要動力裝置，所以其噴射裝置也比較穩(wěn)定，整體上的結(jié)構(gòu)比較簡單，整個過程操作起來也非常方便，而且加工成本也比較低，因而在實踐運(yùn)用上具有很大的可行性。從大量的現(xiàn)場實踐生產(chǎn)中的實際應(yīng)用證明，利用天然氣噴射裝置所實現(xiàn)的低壓天然氣井噴射引流技術(shù)，能夠利用高壓井的自身能量實現(xiàn)低壓井的生產(chǎn)，這個技術(shù)方案具有現(xiàn)實可行性。這項技術(shù)具有成本較低和綜合效益較好的顯著優(yōu)勢，在實踐生產(chǎn)中具有很好的推廣應(yīng)用價值。

2.3 水平井改造提高天然氣采收率的技術(shù)

在儲集層中呈水平狀態(tài)軌跡的井通常被稱為水平井。在水平井技術(shù)實施的過程中，主要采用鉆井地質(zhì)導(dǎo)向追蹤法，并在對儲集層進(jìn)行預(yù)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)地層構(gòu)造和相關(guān)隨鉆資料對施工區(qū)域情況有一個全面的認(rèn)識。然后，對水平井井眼軌跡通過準(zhǔn)確計算進(jìn)行密切監(jiān)控，定向方案和施工措施根據(jù)檢測信息進(jìn)行及時調(diào)整和優(yōu)化，最終達(dá)到天然氣生產(chǎn)量的高效開發(fā)。對于適合用進(jìn)行水平井開發(fā)的天然氣氣田，可以采用水平井改造技術(shù)來實現(xiàn)對天然氣進(jìn)行高效開發(fā)的目的。為了確保儲層鉆遇率，在水平井技術(shù)的實施過程中，可以采用鉆井地質(zhì)導(dǎo)向跟蹤的方法。同時，在技術(shù)應(yīng)用中對天然氣儲層以及儲量分布情況，可以通過應(yīng)用三維地震資料來進(jìn)行準(zhǔn)確的刻畫，從而在此基礎(chǔ)上能夠進(jìn)一步實現(xiàn)對水平井井位、入靶點(diǎn)以及水平井段長度和軌跡長度等方面的優(yōu)化設(shè)計[10]。在水平井技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用過程中，通過以上這些優(yōu)化措施能夠在很大程度上實現(xiàn)天然氣水平井產(chǎn)量的提升，從而達(dá)到對天然氣實現(xiàn)高效開發(fā)的目的。

3 天然氣高效開發(fā)技術(shù)進(jìn)展與展望

當(dāng)前，社會發(fā)展對于天然氣需求持續(xù)旺盛，逐步呈現(xiàn)出以發(fā)電氣、工業(yè)燃料氣、城市燃?xì)饧敖煌ㄟ\(yùn)輸氣為主體的消費(fèi)結(jié)構(gòu)多元化。在這種背景和天然氣高效開發(fā)的需求下，深層碳酸鹽巖氣藏開發(fā)技術(shù)、深層致密砂巖氣藏群開發(fā)技術(shù)、大面積低豐度氣藏開發(fā)井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、致密氣藏提高采收率配套技術(shù)等技術(shù)不斷取得進(jìn)展。在深層碳酸鹽巖氣藏開發(fā)技術(shù)發(fā)展方面，目前針對四川盆地龍王廟組、燈影組氣藏巖溶儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、氣水分布復(fù)雜的特點(diǎn)，形成了高產(chǎn)井布井技術(shù)、裂縫-孔洞型有水氣藏開發(fā)優(yōu)化技術(shù)、大斜度井/水平井叢式井組開發(fā)技術(shù)等多項主體開發(fā)技術(shù)。在深層致密砂巖氣藏群開發(fā)技術(shù)發(fā)展方面，針對塔里木盆地大北—克深多斷塊氣藏儲層，發(fā)展了以構(gòu)造建模為核心的氣藏描述技術(shù)、以垂直鉆井系統(tǒng)國產(chǎn)化為核心的快速鉆井技術(shù)、以縫網(wǎng)壓裂為核心的儲層改造技術(shù)、以超高壓壓力測試為核心的開發(fā)優(yōu)化技術(shù)、突破超高壓氣井投撈式壓力測試技術(shù)等多項主體開發(fā)技術(shù)。在致密氣藏提高天然氣采收率的配套技術(shù)發(fā)展方面，目前結(jié)合地質(zhì)條件、氣藏工程和改造工藝形成了一系列配套技術(shù)，可以將天然氣的采收率在井網(wǎng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升5%～8%。

從目前我國天然氣開發(fā)現(xiàn)狀來看，隨著新增探明儲量結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致開發(fā)的難度不斷加大。同時，隨著主力氣田相繼進(jìn)入穩(wěn)產(chǎn)期，技術(shù)攻關(guān)的一個主要方向?qū)⑹欠€(wěn)產(chǎn)和提高采收率，也就是要不斷追求實現(xiàn)天然氣的高效開發(fā)。因此，相關(guān)人員在開展天然氣開發(fā)工作的過程中，要重視加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和攻關(guān)來不斷進(jìn)行開發(fā)技術(shù)的優(yōu)化升級，不斷提高天然氣開發(fā)質(zhì)量實現(xiàn)天然氣的高效開發(fā)。