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关于涪陵页岩气成功经验的思考

发布时间:2019年07月03日
来源:ECF国际页岩气平台(2019-06-29) 作者:吴林强

要:从涪陵页岩气开发的成功经验来看,开展精细地质研究落实资源储量、建设勘查开发示范基地推广成功经验、坚持自主创新突破技术瓶颈、创新组织管理构建利益共享机制和落实环保主体责任保护生态环境等,是推动页岩气快速规模化和产业化开发的基础和前提。长江经济带是我未来国页岩气资源的主力产区,借鉴“涪陵样板”,建议尽早查明长江经济带中下游页岩气资源储量,因地制宜设立勘查示范基地,加强技术攻关,激发市场活力,实现绿色勘查开发,坚持海陆统筹,加快推进长江经济带页岩气勘查开发新格局。

 党的十九大以来,习近平总书记等多位党和国家领导人从保障国家能源安全战略高度,针对我国能源安全形势作出重要批示。据统计,2018年我国天然气进口持续高速增长,超过日本成为全球第一大天然气进口国,天然气对外依存度大幅攀升至45.3%,石油对外依存度上升至69.8%,预计2019年油气对外依存度还将继续攀升,我国能源发展正面临严峻的能源安全形势。保障我国能源安全,亟需加大国内天然气勘探开发力度。长江经济带是关系国家发展全局的经济带和生态文明建设的先行示范带,拥有广阔的页岩气开采前景,将成为我国页岩气开发的主力产区。加快构建我国长江经济带页岩气勘查开发从四川盆地内向盆地外、由长江上游向下游战略拓展的新格局,对保障国家能源安全和促进长江经济带生态文明建设具有重要的意义。

涪陵页岩气田作为我国首个国家级页岩气示范区,从2012年钻获高产页岩气流到2017年底成功建成100亿方年产能用了不到5年的时间,书写了“中国奇迹”。深入了解涪陵页岩气田发展路径,深刻剖析其典型经验和成功做法,对推进我国南方页岩气地质调查工作具有重要的参考意义。

 

涪陵页岩气田勘查开发历程

涪陵页岩气田是我国首个国家级页岩气示范区,隶属中石化江汉油田重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司。分布于重庆涪陵、南川、武隆等区县境内,主体位于涪陵区焦石坝镇。区块探矿权面积6731平方千米,采矿权面积576平方千米。该气田位于四川盆地东部隔挡式褶皱带、盆地边界断裂齐岳山断裂以西,主力目的层系为奥陶系五峰组—下志留系龙马溪组一段,含气页岩层厚55.489.1米。累计提交页岩气探明储量6008.14亿立方米,被原国土资源部评定为全球除北美之外最大的页岩气田。2017年底,涪陵页岩气田顺利建成百亿方年产能,当年产气达60.4亿立方米;截至2018106日,累计产气量达200亿立方米[4]

从涪陵页岩气田勘查开发历程来看,可分为以下4个阶段:

 

(一)1950-2009年,常规天然气勘查阶段

20世纪50年代到90年代,原地质矿产部开展了石油普查和地质详查,进行了地震、电法、重磁力普查,发现和落实了焦石坝、大耳山等背斜构造。2001年,中国石化相关单位开始在川东南涪陵、綦江、綦江南等区块开展油气地质条件方面的区带评价,评价认为包鸾—焦石坝背斜带—石门坎背斜带是该区海相地层油气勘探有利区。但由于勘探潜力不明确,区块内基本无实际工作量投入。

(二)2009-2012年,页岩气选区评价、优选目标钻探阶段

2009年,中国石化以四川盆地及周缘地区为重点开展页岩气勘探选区工作,通过对页岩层段的精细研究,确定了南方海相页岩气目标评价体系与标准,优选了焦石坝、丁山、屏边等一批有利勘探目标。20119月,在焦石坝区论证部署了第一口海相页岩气参数井—焦页1HF井。2012214日,焦页1HF井开钻,拉开了涪陵页岩气田勘探序幕。

(三)2012-2013年,页岩气勘探突破、开展评价阶段

20125月,作为焦页1HF井导眼井的焦页1井完钻,钻遇优质页岩气层,实施了水平井钻探并评价产能。201211月,焦页1HF井试获日产20.3万立方米的高产工业气流,宣告涪陵页岩气田成功发现。随后部署3口评价井,获中高产工业气流,实现了对焦石坝构造主体控制。

(四)2013年—至今,页岩气勘探开发一体化阶段

20131月,焦页1HF井正式投入试采,成为中国第一口实现商业开发的页岩气井。2013-2014年,国家能源局和国土资源部先后批准设立涪陵国家级页岩气示范区和涪陵页岩气勘查开发示范基地。2015年、2017年分别如期完成50亿和100亿立方米年产能建设目标,标志着我国页岩气开发实现战略性重大突破,提前进入规模化商业化发展阶段。

截至201810月,涪陵页岩气田累计开钻 438口,投产321口,全年累计产量60.2亿立方米。产出的页岩气通过川气东送管道,为长江经济带沿线6270多个大中型城市的发展提供了清洁能源,惠及上千家企业,为当地及沿线经济发展做出了巨大贡献。

 

2涪陵页岩气田勘查开发经验

2.1加强基础地质研究,查明资源储量,以新理论指导实现勘探突破

与北美页岩气主要形成于中生界-上古生界海相页岩不同,我国发育的海相页岩纵向上主要分布于下古生界寒武系和志留系,具有时代老、盆地内部埋深大、热演化程度高的特点。多年来,中国石化积极组织相关单位开展富页岩气层段[a1] 精细地质研究,对四川盆地页岩气富集模式及特点进行了重点研究,提出了海相页岩气“三元富集”等理论新认识;对页岩气资源分布规律、资源潜力和评价方法参数体系进行了系统研究,开展有利区评价,优选有利目标,查明资源储量,实现了焦石坝页岩气勘探的重大突破。

2.2 加强勘查开发示范基地建设,打造“涪陵样板”,加快推动长江经济带上游页岩气勘查开发

在设立“重庆涪陵页岩气勘查开发示范基地”和“重庆涪陵国家级页岩气示范区”后,原国土资源部和国家能源局给予大力支持和指导,为示范基地和示范区的建设提供政策和工作保障;重庆市政府高度重视,将页岩气列为全市十大战略新兴产业之一,在用地、用水和地方关系协调上给予大力支持,并创建了两江新区国家级页岩气产业基地,吸引国内外大型企业和资本投入页岩气勘查开发;中国石化在资金、技术和人才等方面举全集团之力保障基地建设[9]。几年来,经过各方的共同努力,示范基地在“完善海相页岩气勘探开发技术体系、形成高效开发产业化模式、实现勘探开发重要突破、实现页岩气绿色开发”四个方面打造了“涪陵样板”,在评价标准、开发技术体系、装备制造和管理体制等方面为我国页岩气大规模勘探开发奠定了理论和技术基础,形成高效开发产业化模式,对我国页岩气勘查开发提供了强有力的示范引领作用,快速推动了长江经济带上游页岩气勘查开发。

2.3坚持创新驱动和问题导向,实现关键技术装备国产化,为跨越式发展提供有力支撑

美国、加拿大在页岩气规模开发过程中形成了一套针对北美地区地质情况的先进有效的页岩气勘探开发模式和技术,但我国南方复杂地区海相泥页岩的特殊性,决定了我国的页岩气勘探不能照搬美国的成功经验。中国石化充分考虑中美两国页岩层和勘查开发环境的差异,坚持借鉴与创新相结合,集中优势力量开展关键技术和装备攻关。针对涪陵焦石坝地区钻遇地层的特点,形成了空气钻、泡沫钻、水平井组等配套工艺技术。针对涪陵页岩气田地处山地,环境复杂,井场面积受限,工程实施难度大、成本高,不适合单井开发的难题,经过3年的技术攻关和现场试验及应用,形成了一套适合复杂山地页岩气特点,包括山地“井工厂”布局优化设计、页岩气“井工厂”钻井作业模式、“井工厂”压裂作业模式以及撬装化建站等4个方面的“井工厂”技术,为涪陵页岩气田一期50亿立方米年产能建设目标的圆满完成提供了强有力的技术保障。在装备上,自主研制以3000型压裂车为代表的国产化关键装备和配套工具为深层页岩气勘查开发提供了压裂装备保障,为我国页岩气跨越式发展提供了有力支撑。

2.4 坚持企地共建,构建利益共享机制,充分调动各方参与积极性

中国石化优化创新组织管理模式,充分发挥地方政府和企业的积极性。与涪陵区政府共同出资成立中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司,定期与重庆市召开页岩气开发利用工作推进会,主动加强与重庆市委市政府、涉气区县党委政府及相关部门的沟通联络,与相关区县签订页岩气勘探开发利用战略合作协议,建立“双组长”协同推进工作机制,得到地方党委政府及相关部门对气田开发建设的大力支持[14]。引入竞争机制,采取市场化运作模式,吸引包括民营企业在内的300多家有技术优势企业参与涪陵页岩气田的开发。同时,积极履行社会责任,坚持资源就地转化利用,每年向涪陵区供应居民用气1.5亿立方米,向本土企业平价供气,支持地方经济发展。据当地政府统计,涪陵页岩气已拉动涪陵区GDP增长1.5个百分点。每开发一口页岩气井,就会给焦石镇带来20万~50万元收入。

2.5 坚持开发与保护并重,落实环保主体责任,建立最大限度保护环境优化管理模式

涪陵页岩气田位于长江上游,对整个长江经济带环境保护具有重要的影响。在勘查开发过程中,坚持资源开发与生态保护并重的原则,最大限度保护环境。一是水资源合理利用:针对页岩气开发压裂用水量较大的特点,利用当地工业园现有供水设施从乌江提水保障压裂施工,避免影响当地生活、生产;钻井液、压裂液等做到循环利用减少耗水量。二是最大限度降低污染:在井场建立油基钻井液回收中转站,实现了油基钻井液的完全回收、重复利用和无害化处理,有效保护环境;钻井岩屑、污水集中回收处理,工业“三废”零排放。三是最大限度减少环境影响:及时完成对环境敏感目标的影响评价,并注重对生态的保护和修复;增加导管下深,封隔浅层地下水;严格区分永久占地与临时占地,施工完成后临时占地全部恢复原貌,环境保护效果获得了当地政府和群众的认可,为顺利施工创造了良好的外部环境。

 

长江经济带页岩气资源勘查现状

长江经济带是党中央作出的重大决策部署,是关系国家发展全局的重大战略,也是生态文明建设的先行示范带。页岩气作为高效清洁能源,在长江经济带的发展中将作为主力军提升长江经济带的清洁能源供应水平。据统计,长江经济带11省市页岩气可采资源量15.5万亿立方米,占全国页岩气可采资源量的62%。为保障我国能源安全,拓展油气勘查开采的新领域,打造清洁低碳长江经济带,中央财政、各地政府,油气企业纷纷投入长江经济带页岩气主战场,取得了实质性突破,目前已初步实现我国页岩气勘查开发由长江上游向中下游的战略拓展。

3.1 深入推进探矿权改革,以勘探开发基地引导长江经济带页岩气勘查进程

     为引导长江经济带页岩气勘查开发进程,原国土资源部先后出台多项鼓励和扶持措施,推进页岩气矿业权改革,引导推动页岩气资源调查有序推进。2015年,国土资源部以12.9亿元价格首次以公开拍卖方式成功出让贵州省正安页岩气勘查区块探矿权,并实现商业勘查开发,这是国家启动的首个页岩气资源出让项目,将我国页岩气发展推入了新的历程。2017年,原国土资源部发布消息称,我国将建设长江经济带页岩气勘探开发基地,涵盖四川、贵州、湖北、湖南等整个长江流域省份,将进一步引导更多勘查力量和资金投入长江经济带页岩气主战场,推动页岩气勘查开发从点上突破向面上展开。

3.2 公益性地质调查率先突破,初步构建长江经济带页岩气勘查开发新格局

 

多年来,以中国地质调查局为代表的公益性地质调查机构积极响应中央关于长江经济带发展战略部署,高度重视长江经济带油气调查。针对长江经济带“缺煤、少油、乏气”的资源特点和能源结构不合理现状,设立了“长江经济带页岩气调查”科技攻坚战。以构建长江经济带页岩气勘查开发新格局、助推绿色发展为目标,在久攻未克的南方复杂地质构造区,累计投入资金超过13亿元,重点针对16万平方千米页岩气有利区开展专项地质调查,通过安页1井、鄂阳页2HF井、皖宣页1井等,相继在贵州遵义、湖北宜昌、安徽宣城等地区取得重大突破或重要进展。一是圈定了17个页岩气勘查有利区,5口井获得高产工业气流,16口井获得重要发现,初步形成了贵州正安、湖北宜昌两大页岩气资源基地,有序推进湖北宜昌(鄂西)页岩气勘查示范基地建设。二是建立了复杂构造区页岩气评价体系,完成南方地区6套层系资源评价。三是探索形成资源潜力、技术经济、环境影响综合评价方法。四是优选页岩气有利区块,支撑正安区块实现页岩气探矿权拍卖“第一槌”。实现了我国页岩气勘查由四川盆地内向盆地外、由长江上游向下游的战略拓展,初步构建了长江经济带页岩气勘查开发的新格局。

3.3 各地方政府纷纷“自摸家底”,助推区域评价多点推进

为加快页岩气勘查进程,抓住建设长江经济带页岩气勘探开发基地的新机遇,各地政府纷纷出台规划,明确发展目标,积极有序推进辖区内页岩气资源调查评价工作,摸清家底普查区域热点,力争找到新靶点。目前,四川省已率先启动全域页岩气调查,将用3年时间查明家底。贵州省完成了页岩气区块二维地震1.2万千米,三维地震605平方千米,页岩气调查井、探井、评价井46口,累计完成投资22.89亿元。湖南、湖北、安徽、江西等省份在2017年颁布各省的《能源发展“十三五”规划》,要求加大页岩气开发利用,并相继公布各省页岩气地质普查结果,结果显示长江经济带页岩气储量丰富,各省区域评价进程明显加快。

 

4“涪陵样板”的经验

4.1 优选有利区块,探明优质资源是页岩气规模开发的前提条件

涪陵页岩气田的快速发展与前期多年地质调查资源评价和精细地质研究工作密不可分,6008.14亿立方米的探明储量为其100亿方年产能和未来产业发展规划建设奠定了资源基础,对该区页岩气地质理论的研究指导了涪陵页岩气田勘查开发。加强油气基础地质调查,开展富页岩气层段精细地质研究,加快长江中下游页岩气资源评价,优选有利区,实施钻探验证,实现战略选区突破,查明长江经济带中下游页岩气资源分布规律、摸清资源潜力、确立评价方法参数体系,是推动区域页岩气勘查开发的基础和前提,也是国家科学编制经济社会发展规划和能源中长期发展规划的重要依据。

4.2 设立示范基地,推广“样板”经验是页岩气发展的成功捷径

目前,长江经济带上游页岩气的开采已基本实现产业化商业化,其成功的一个重要标志是以涪陵页岩气田为代表的国家级页岩气示范区、页岩气勘查示范基地的设立,为上扬子区域其他地区页岩气的勘查提供了有效的经验样板。随着我国南方页岩气勘查开发从长江经济带上游向中游、下游的进一步拓展,应结合经济带各省各地区的实际情况,加强勘查示范引领,有效利用社会资源,统筹建立新的页岩气勘查开发示范基地,形成可复制可推广的勘查开发体系;对省级油气管理新模式、页岩气勘查开发扶持政策、基础设施规划部署、环境保护等方面进行大胆探索试验。为优先突破长江下游,积极拓展中游,兼顾上游,探索滇黔桂的战略部署提供一套与区域页岩气勘查开发相配套的理论、技术和管理体系。

4.3 坚持自主创新,加强技术攻关是页岩气增储上产的保障支撑

在开发涪陵页岩气田的过程中,中石化充分借鉴了北美地区先进有效的页岩气勘探开发模式和技术,同时针对南方海相页岩特点,进行自主创新,聚焦关键技术难题,攻坚克难,走出了一条自主勘探开发页岩气的新路子。加快推进长江经济带中下游页岩气勘查开发必须在充分借鉴北美页岩气和涪陵、长宁—威远、延长页岩气勘查开发示范基地成功经验的基础上,进一步聚焦中、下扬子古老地层勘查开发所面临的新问题,联合国内外各石油企业、科研院所、生产单位的优势力量,组建攻关团队,承担科研任务,创新页岩气勘探新区新层系的富集理论和勘查评价方法,提升储层改造工程技术,实现关键装备国产化,破解制约我国页岩气产业发展的障碍,快速推动长江经济带中下游页岩气勘查开发。

4.4 创新体制机制,激发市场活力是页岩气产业蓬勃发展的动力源泉

长江经济带中下游新区新层系页岩气勘探程度较低,投资大风险高,中小企业投资积极性不高。应加大基础性、公益性地质调查工作的高强度稳定投入,完善公益性地质资料和信息共享机制,降低页岩气勘查成本;建立企业勘探风险补贴机制,对勘探阶段实行政策补贴,充分鼓励吸引符合条件的民营企业投资勘查开采页岩气,让市场在资源配置中发挥决定性作用;搭建“公益主导先行-企业勘探跟进-政府助力护航”的勘查开发[a2] 新体系,积极协调各地政府等利益相关方共同研究制定推进页岩气勘查开发的政策措施,开展页岩气勘查开采用地用水保障、生态环境保护试点,创造良好的勘查开发工作环境。

4.5 坚持生态优先,实现绿色勘查开发是页岩气可持续发展的必由之路

习近平总书记强调,“推动长江经济带发展必须从中华民族长远利益考虑,走生态优先、绿色发展之路,使绿水青山产生巨大生态效益、经济效益、社会效益,使母亲河永葆生机活力。”加快推进长江中下游页岩气的勘查开发,必须严格落实习近平总书记对长江经济带“共抓大保护、不搞大开发”的要求,实现资源勘查与生态保护协调发展。要充分借鉴吸收涪陵页岩气“绿色样板”经验,实施最严格的生态保护制度,坚守长江生态“红线”,着力构筑长江生态安全屏障。要以科技创新,促进绿色勘查,充分利用人工智能、大数据、云计算、环保物联网等最新技术,全流程、全产业链加强环境监测,推动建立一套适用于我国页岩气勘查开发的健康、安全、环保的技术体系,致力打造长江经济带清洁低碳能源产业。

4.6 坚持海陆统筹,开展海陆对比是破解资源难题的重要举措

加大海洋油气勘探开发力度是破解能源安全风险,保障国家能源安全的重要举措。作为扬子板块在海域的延伸和下扬子地块的主体,南黄海盆地具有良好的油气资源潜力。地震资料解释和钻井揭示,南黄海盆地海相中—古生界发育的3套完整的生储盖组合与处于同一大地构造单元的下扬子区苏北盆地周边及上扬子区四川盆地的中—古生代海相地层具有可比性,四川盆地在这几套组合中找到了普光、威远、元坝、焦石坝几个大型、特大型油气田。目前,中国地质调查局已开展高参1井钻探,应借此机会加强海陆对比研究,一方面利用南黄海钻探结果深化南方页岩气的地质认识,继续推进南方页岩气勘查;另一方面用南方页岩气的研究成果指引南黄海油气勘探,为油气突破创造条件。

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