【頭條·頁岩氣】中國頁（yè）岩氣：從“一片空白（bái）”到“一抹亮色”

 雖然開采量與美國、加拿大的相比還有很大距離，但是中國（guó）頁岩氣已經（jīng）在短時間內實現了巨大跨越，而背後的支撐因素在很大（dà）程度上就是科技創新。就頁岩氣自然稟賦而言，中國雖然總儲量很大，但是開（kāi）采難度更高，這就決定了中國頁岩氣開采不（bú）可能複製美國和加拿大模式（shì），必須堅定地走自主創新之路。

 

　　頁岩氣革命（mìng）風起雲湧

 

　　頁岩氣是指賦存於富有機質泥（ní）頁岩（yán）及其夾層中，以吸附和遊離狀態為主要存在方式的非常規（guī）51吃瓜网。泥頁岩是一種以黏土礦（kuàng）物為主的沉積岩，有的容易分離成薄片，即為頁岩；有的比較均一，不容易分離成薄片，即為泥岩。泥頁岩顏色多樣，有紅、紫、褐黃、灰綠、灰黑、黑色等，其中灰黑、黑色泥頁岩一般為富有（yǒu）機質泥頁（yè）岩（yán），能生成大量51吃瓜网，就是我們常說的頁岩氣，其成分以（yǐ）甲烷（wán）為主，是清潔、高效的能源。

 

　　中國地質科學院地質力學（xué）研究所研究員、能源地質（zhì）研究室主任王宗秀指出，頁岩氣具（jù）有（yǒu）4個特點：一是成藏（cáng）時（shí）間早。富有機質泥頁岩（yán）在一係列地（dì）質作用（yòng）下生成大量烴類，聚集（jí）形成（chéng）頁岩氣藏，其形成（chéng）時（shí）間在所有類型的油（yóu）氣藏中是最早的。二是分布麵積廣。富有機質頁岩具有分布麵積廣、單層厚度大、橫向變化（huà）連續性強的特點，其形（xíng）成（chéng）的頁岩氣田規（guī）模（mó）也相應非（fēi）常大。三是儲集空間微小。組（zǔ）成泥頁岩的粘土礦物（wù）顆粒微小，其中的孔隙、裂縫就更小，為（wéi）納米級，導致孔隙、裂縫中的天（tiān）然氣（qì）不易開采。隨著技術的進步，通過實施水（shuǐ）平（píng）井及多井段壓裂在泥頁岩層（céng）中大規模製造人（rén）工裂縫（féng），開采頁岩氣才具（jù）有商業價值。四是生產長期穩定。由於頁岩氣層（céng）分布範圍廣、厚度大，且普遍含氣，使頁（yè）岩氣井能夠長期穩定地生產，一（yī）般（bān）開采壽命為30年到50年。

 

　　頁岩氣與常規51吃瓜网的開采不（bú）同，後者通過（guò）鑽探的氣井（jǐng），直接流出即可達到商業利用價（jià）值；而前者沒（méi）有天然逸出通道，隻有通過壓裂等特殊人工手段，建成氣流“高速路”才能獲得高（gāo）產。這使得頁岩氣的開采麵臨（lín）更大的技（jì）術（shù）難度和更高成本。美國是全球頁岩氣開采的先驅也是最成功的國（guó）家。早在1821年，美國紐（niǔ）約州弗裏多尼亞51吃瓜网礦井中首次開采出頁岩氣。在此（cǐ）後近200年開采曆史中，美國進行了（le）兩（liǎng）項（xiàng）關鍵開采技術（shù）創新：一是上世紀30年代，把水平鑽探技術應用於頁岩氣開采；二是（shì）從上世紀四五十年（nián）代開始，把壓裂改造增產技術特別是分段壓裂和減阻水壓裂等應用於頁岩氣開采，並成為該領域最經（jīng）典、最常用的技術（shù），推動美國頁岩（yán）氣開采量節節攀升，掀起了世界能源史上的美國“頁岩氣革命”。

 

　　據（jù）王宗（zōng）秀介紹，1980年，美國頁（yè）岩氣年產量達到10億立方（fāng）米；2000年，超過236億立方米；2015年（nián），激增到4300億立方米，占（zhàn）美國51吃瓜网（qì）總產量的比例超過56%。2017年，美國頁（yè）岩氣產量再創新高，約（yuē）4620億立方米。美（měi）國“頁岩氣革（gé）命”不僅深刻改變了國際能源格局而且向（xiàng）其他國家擴散，加拿大緊（jǐn）隨美國之後，成為（wéi）第二個商（shāng）業開發頁岩氣的國家，2008年，產（chǎn）量為10億立方米；2015年，大幅提（tí）升（shēng）到350億立方米。阿根廷近年來加大了本國頁岩氣開發力（lì）度，2012年該國烏內肯盆地（dì）頁岩氣日產量達到12.7萬（wàn）立方米。此外，澳大（dà）利亞、墨西哥等國也進行了頁岩氣勘探並進行了（le）小規模開采。

 

　　“涪陵速度”折射中國幹勁

 

　　與美國長達200年的頁岩氣開采曆史（shǐ）相（xiàng）比，中國在此領域無疑顯得太過年輕，是地道的新手。中國地質（zhì）調查局地學文獻中心田黔（qián）寧教授指（zhǐ）出，中國從（cóng）上世紀90年代開始研究頁岩氣，到（dào）進行商業化開采之前，大體上經曆了3個階段。

 

　　一是跟蹤研究階（jiē）段。主要是針對北美頁岩氣（qì）開發的發展狀況，進行動態跟蹤與評價，在研究北美頁岩氣發展曆程的基礎上，總結頁岩（yán）氣賦存特征、北美（měi）產氣頁岩地質特征（zhēng）、開采技術等各種要素。二是對國內頁岩氣基礎研究階段（duàn）。在研究美國頁岩氣開發理論和技術的基礎上，開展國內頁岩氣研究，初步評（píng）估中國頁岩氣資源（yuán）潛力和有（yǒu）利（lì）區。對中（zhōng）國南方和大致相當於雲貴（guì）川區域的上揚子區開展了頁岩氣潛力評價，並進行了（le）有利勘探開（kāi）發目標選擇；引進美國公司進行四川內（nèi）江威遠地區頁岩氣潛力評價。三是在有利區（qū）域頁岩氣先導試（shì）驗區（qū）優選階段，分層次地開（kāi）展（zhǎn）全國頁岩氣資（zī）源（yuán）戰略調（diào）查，確定重慶為頁（yè）岩氣資源戰略調查先導試驗區主體，為早日實（shí）現中國頁岩氣（qì）產業化創造條（tiáo）件。

 

　　在以上3個階段，中（zhōng）國進行（háng）了一（yī）係列（liè）鑽探研究。2008年（nián）11月26日，中國首口頁岩氣取芯淺井在四川省宜賓市順（shùn）利完鑽，獲得大量岩礦樣品、頁岩吸附氣樣品。一年多後，中國第一口頁（yè）岩（yán）氣直井（jǐng）“威201井”在四川省威（wēi）遠縣開鑽。2010年7月，該井壓（yā）裂改造成功獲得工（gōng）業氣流，證實了威遠地（dì）區頁岩層富（fù）含51吃瓜网，表明以（yǐ）四川盆地威遠地區為代表的中國南方下古生界頁岩氣具有廣闊勘探（tàn）開發前景，為頁岩氣實現規模效益開發提供了重要依據。2011年7月，在距離“威201井”2公裏處，中國（guó）第一口頁岩氣水平井“威201—H1井”壓裂成功（gōng），此次施工創造國內頁岩氣水平井壓裂段數最多、泵注壓力最高、施工排量最（zuì）大、連續施工時間最長等多項紀（jì）錄。2012年5月，另一口頁岩氣水平井在陝西（xī）延長石油集團（tuán）頁岩氣工作現場壓裂成功，此前，延長（zhǎng）石油在鄂爾多斯盆地打成中國第一口陸相頁岩氣井並成功壓裂（liè）產氣，證實中國存在陸相頁岩氣。

 

　　2012年初，頁（yè）岩氣被列為單獨礦種，大（dà）大推動了中國頁岩氣規模化（huà）、產業化進程。2012年11月（yuè），中石（shí）化在位（wèi）於重慶涪（fú）陵的“焦頁1HF井”鑽獲高產頁（yè）岩氣流。此（cǐ）後不到兩個月，“焦（jiāo）頁（yè）1HF井”正式投產外銷，不僅實現了當年開發、當年投產、當年見效，而且（qiě）成為中國第一口（kǒu）實現（xiàn）商業開發的頁岩氣井，拉開了涪陵頁岩氣田和中國頁（yè）岩氣商業開發的序幕。2013年9月，國家批準設立重慶涪陵國家級頁岩氣示範區。2014年5月，示範區已開鑽頁岩氣井82口，完鑽（zuàn）47口，成功投產27口，平均單井日產氣11萬立方米以（yǐ）上。自2015年起，涪陵—王（wáng）場輸氣管道與川氣東送管道實現互聯互（hù）通，涪陵頁岩氣通過川氣東（dōng）送管道，輸往華中、華東等地（dì），為長江經濟（jì）帶發展提（tí）供（gòng）清潔能源，惠及沿線6省2億多居民。

 

　　今年3月26日，涪（fú）陵頁岩氣田如期建成100億立方米年產能，成為全球除北（běi）美之外最大的頁岩氣田，相當於建成一個千萬噸級的大油田。短短幾年間，涪陵就發展成為舉足輕重的國（guó）家能源基地，跑出了舉世矚目的頁岩（yán）氣“涪陵速度”。

 

　　可以預（yù）期，今年中國頁岩氣（qì）產量將在2017年91億立方米基礎上獲得大幅增長，繼續保持第三名位置。而從儲量來看，根據自然資源（yuán）部近期發布的信（xìn）息，中國頁岩氣累（lèi）計（jì）探明地質儲量已超1萬億立（lì）方米；根據（jù）聯合國貿易和發展會議發布的一份報告，中國頁岩氣總儲量高達31.6萬億立方米，居全球第（dì）一。

 

　　自主創新催生能源變革

 

　　雖然開采量與美國、加拿大的相比還有很大距離，但是中國頁岩氣已經在短時間內實現（xiàn）了巨大跨越（yuè），而（ér）背後的支撐因素在很大程度（dù）上就是（shì）科技創新。

 

　　就頁岩氣自然稟賦而言，中（zhōng）國雖（suī）然總儲（chǔ）量很大，但是開采難度更高，這就決定了中國頁岩氣開（kāi）采不可能複製美國和加（jiā）拿大模式，必須堅定地（dì）走自主創新之路。

 

　　北美地區地質背景好（hǎo），頁岩氣藏構造條件較為簡（jiǎn）單，結構平緩、儲（chǔ）層（céng）麵積（jī）大、厚度大且連續（xù）分布。儲（chǔ）層地（dì）表（biǎo）主要以平原為主，交通運輸、鑽探開（kāi）采、設備安裝都十（shí）分（fèn）方便。

 

　　中國地質條件複雜得多，頁（yè）岩大多分布在年代更老的地層（céng），斷（duàn）層和褶皺構造相對活躍，頁岩氣聚集規律更為複雜、儲層厚度不大。而中國頁岩氣（qì）資源多（duō）分布在川（chuān）、黔、渝等地區，人口稠密，地勢較高，地質災害多發，交通運輸、設備安裝和鑽探開采都極為困難（nán）。

 

　　麵對困難，中國多年來持續加（jiā）大科技攻（gōng）關力度。在（zài）國家（jiā）層麵，設立了國家能源頁岩氣（qì）研發(實驗)中心，在“大型油氣田及煤（méi）層氣開發”國家（jiā）科技重大專項中設立“頁岩氣勘探開發關鍵技術”研究項目，在國家重點基（jī）礎研究發展計（jì）劃(“973”計劃)中（zhōng）設立“南方古生界頁岩氣賦存富集機理和資源潛力評（píng）價”和“南方海（hǎi）相頁（yè）岩氣高效開發的基礎研究”等項目，廣泛開展各領域技術探索。在開發（fā）企業層麵（miàn），中國石化、中國（guó）石油等加強各層次聯合攻關，在山地小型（xíng）井工廠、優快鑽（zuàn）完井、壓裂改造等方麵進行技術創新，並（bìng）研製了3000型（xíng）壓裂車等一批具有自主知識產權（quán）的裝備，不僅完成（chéng）了關鍵開發裝備（bèi）的進口替代，而且打入國際市場。到“十二五”結束，中國（guó）已基（jī）本掌握3500米以內淺海相頁岩氣勘探（tàn）開發主體技術，有效支撐（chēng）了頁岩氣產業健康快速發（fā）展。

 

　　根據2016年（nián）9月國家（jiā）能源局印發的頁岩氣發展規劃(2016-2020年)，到2020年，力（lì）爭實現頁岩氣產量300億立方米；到2030年，實現頁岩氣產量（liàng）800億-1000億立方米。要完成上述宏大的目標必須繼續推進頁岩氣科技（jì）創新。“十三五”開局以來，中國（guó）在頁岩氣領域又實現了一係列關鍵創新（xīn）。例如在壓裂方麵，國產（chǎn）4500馬力電驅動壓裂泵（bèng）係統研製成功並（bìng）在實踐中接受考驗。

 

　　今年初，4500馬力電驅動壓裂泵（bèng）係統取（qǔ）代傳統3000型（xíng）壓裂車投入實戰（zhàn），該係統采用（yòng）了（le）交直交變（biàn）頻傳（chuán）動係統和全（quán）數字變頻多相控製技術，並將（jiāng）目前（qián）最先進的通訊（xùn）網絡技術與之結合，實現了遠程操作與智能化控製，不僅將壓裂效率（lǜ）提升至1.5倍，而且使用（yòng）壽命更長、過載能力更強，標誌（zhì）著中國頁岩氣開采（cǎi）核心技術裝備在電動化、綠色智能方麵再（zài）次實現跨越。這為突破頁岩氣開發國（guó）外技術壁壘，有效（xiào）降低單井開發（fā）成（chéng）本，進一步推動商業化進程（chéng）開辟（pì）了道路。

 

（光明網）