中石油頁巖氣技術(shù)新突破 試油投產(chǎn)裝備國(guó)產(chǎn)化

隨著幾處勘探開發(fā)連獲重大突破，頁巖氣最近又火熱起來。中國(guó)作為儲(chǔ)量大國(guó)，頁巖氣可采資源量達(dá)21.8萬億立方米，目前探明率卻僅有4.79%，資源潛力巨大。在中國(guó)天然氣對(duì)外依存度不斷攀升之際，非常規(guī)天然氣頁巖氣開采的價(jià)值不言而喻。

中國(guó)頁巖氣面臨的問題

頁巖氣資源開發(fā)效益差。與北美相比，中國(guó)頁巖氣地質(zhì)成藏條件價(jià)差，客觀上降低了中國(guó)頁巖氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)效益。中國(guó)頁巖氣資源多分布在山區(qū)，地表?xiàng)l件復(fù)雜造成鉆探前工作量和后續(xù)地面工程的投資大幅增加，鉆機(jī)連續(xù)工作的能力差；油藏埋深在3500米以下，造成鉆井機(jī)械和液壓壓裂機(jī)械成本上升，以及相應(yīng)的鉆井液、壓裂液、支撐劑等鉆化產(chǎn)品投入大幅增加；開發(fā)區(qū)域水資源缺乏，造成額外工作量增加，開發(fā)成本高等問題。

頁巖氣試油投產(chǎn)作業(yè)挑戰(zhàn)眾多。根據(jù)中國(guó)石油川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研究院副院長(zhǎng)韓烈祥的介紹：試油投產(chǎn)作業(yè)是頁巖氣勘探與商業(yè)開發(fā)的橋梁，主要用于對(duì)產(chǎn)出流體安全控制、分離計(jì)量和處理等。由于頁巖氣勘探開發(fā)特殊性，試油投產(chǎn)作業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)：（1）試油投產(chǎn)期間大量注入的液體會(huì)從井筒返出，頁巖氣液體處理量大；（2）傳統(tǒng)“一井一組”的試油裝備無法滿足“工廠化”作業(yè)；（3）試油投產(chǎn)裝備破壞嚴(yán)重，影響改造效果；（4）頁巖氣開發(fā)需要及時(shí)回收。

面對(duì)諸多問題與挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)裝備已不適用于頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)，亟需突破技術(shù)瓶頸、研制核心裝備。為此，川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研究院項(xiàng)目組開展了頁巖氣試油投產(chǎn)裝備的持續(xù)攻關(guān)。

頁巖氣試油投產(chǎn)裝備發(fā)展歷程

很早以前川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研究院項(xiàng)目組就通過國(guó)家863項(xiàng)目與中國(guó)石油大學(xué)柳貢慧團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研究氣體分離及回收技術(shù)并成功應(yīng)用與氣體鉆井，從鉆井移植到開采不斷顯示出良好的經(jīng)濟(jì)性，還可以大量減少天然氣放空或二氧化碳排放，環(huán)保貢獻(xiàn)更為明顯，社會(huì)效益巨大。

通過近年來的努力，形成了頁巖氣試油投產(chǎn)3大系列裝備共計(jì)12套裝置，實(shí)現(xiàn)了水資源重復(fù)利用、天然氣見氣回收投產(chǎn)，支撐了四川省頁巖氣產(chǎn)能建設(shè)。大大縮短了頁巖氣開發(fā)投資回報(bào)周期，其成果獲得了北京市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

頁巖氣試油投產(chǎn)裝備關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)及應(yīng)用

關(guān)鍵創(chuàng)新技術(shù)

1、天然氣凈化裝備實(shí)現(xiàn)了頁巖氣開發(fā)“見氣回收投產(chǎn)”

針對(duì)頁巖氣開發(fā)面臨產(chǎn)出流體成分復(fù)雜，凈化難度大；傳統(tǒng)濾網(wǎng)方式砂處理能力有限等問題，形成五級(jí)過濾天然氣凈化裝備，成功研制了105MPa旋流除砂器，實(shí)現(xiàn)了頁巖氣開發(fā)“見氣回收投產(chǎn)”。

2、自動(dòng)化液體回收裝備助力水資源循環(huán)利用針對(duì)頁巖氣試油投產(chǎn)期間排出流體時(shí)間長(zhǎng)，流量大，研制了自動(dòng)一體化控壓分離計(jì)量裝置和袋式精細(xì)化過濾裝置，實(shí)現(xiàn)了水資源循環(huán)利用。

3、安全控制裝備為試油投產(chǎn)安全作業(yè)鋪平道路

針對(duì)頁巖氣試油投產(chǎn)期間高速流體下設(shè)備沖蝕嚴(yán)重，天然氣緊急處理等問題，研制了高抗沖蝕節(jié)流閥和密閉燃燒器，確保了作業(yè)安全。

4、技術(shù)先進(jìn)性

試油投產(chǎn)裝備解決了頁巖氣開發(fā)中面臨的水資源消耗量大、無法及時(shí)投產(chǎn)、無法滿足頁巖氣高效開發(fā)等技術(shù)難題，通過國(guó)內(nèi)外對(duì)標(biāo)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平，部分指標(biāo)高于國(guó)外產(chǎn)品。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該研究成果在現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用，保障了頁巖氣的規(guī)模開發(fā)。在長(zhǎng)寧威遠(yuǎn)2017年已實(shí)現(xiàn)22億方天然氣產(chǎn)量，2018年預(yù)計(jì)可達(dá)到30億方產(chǎn)量，為下一步四川300和500億方產(chǎn)能建設(shè)提供了技術(shù)保障。截至目前，該試油投產(chǎn)裝備共在207口井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，回收水1.25萬方，回收輸氣1.5億方。