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钻探首井近乎完美
页岩气开发是一个高投入、高风险、高技术的产业,如岑巩地区的勘探费用就高达4.65亿元。高风险则是指勘探完成后,可能达不到预期的出气量,这就意味着前期的高额投入“打了水漂”。从高技术的角度,页岩气开发除了地质研究外,更为关键的是水平井钻井及压裂等技术,而这此技术在国内都是还需要重点突破的难点。
“整个勘探完成要打13口井,包括10口直井、3个水平井。在贵州这样的喀斯特地貌上钻井,很容易遇到溶洞或含水层,一旦出现渗漏,钻井工程将面临极大危险。”龚大建介绍,为了确保钻井质量,获得最准确的取心采样和相关数据,公司组成的专家组与钻井公司展开了艰苦的多轮谈判。
龚大建表示,他们的团队成员都是专业博士后、博士、硕士或在石油、石化行业有着几十年经验的资深专家,从理论、技术到实践层面,对每一个钻井指标都了如指掌,而且在确定井位时除了利用二维地震成果,经过精细的地质研究,对目的层的埋深、分布及断裂特征更有把握,“虽然负责岑巩页岩气区块钻井的公司具有国内一流的专业技能,尤其在云贵高原有着丰富的钻探经验,但我们这次提出的各项指标都普遍高于石油行业标准,对方当时说这简直是不可能完成的任务。最后一次谈判,对方的市场总监一个人一天就抽了6盒烟,所有人的感觉都是快要崩溃了。”龚大建说。
事实却是,从2013年12月5日开钻到2014年1月28日完井,从开钻、探井取心到固井作业完成,所有的指标几乎甚至比原设计都要好:原要求最大水平位移不能大于30米,实际是12米;原要求最大井斜角不大于3度,实际是2.1度;原设计工期75天,实际是54天21小时……
据了解,“天星1井”是全国第二轮中标区块中的第一口探井,“天星1井”开钻并成功,标志着岑巩页岩气区块进入实质性勘探开发阶段。而从目前的取心情况看,岩心含气丰度高、物性好、脆性矿物含量高,为下一步关键的压裂试采成功奠定了非常好的基础。
合理开发环保先行
“现在国内有一些负面的声音,说页岩气开发的压裂过程会频繁引发地震,还会严重破坏生态环境等,这些都是误区。”龚大建表示,首先压裂技术并非现在才有的,这么多年来,全世界范围内的常规油气开采普遍采取的都是这一技术。此外,如何在尽量少占用水资源等方面,他们也进行了有益的探索。
龚大建介绍,首先他们使用的钻井液为清水,特殊井使用的油基钻井液会回收重复利用;压裂液主要成份是水和砂,不足0.5%的添加剂体系中绝大部分是日常生活中常见的无毒无害物质。同时,在工程实施过程中,严格执行安全环保措施,尽量少占农田和耕地,保证不污染地表环境及地下水资源。
此外,为避免页岩气的勘探、开发和井场建设对地表和植被造成破坏,他们通过一些先进技术进行较准确的定位,采用丛式井组技术,大大减少了井场数量,能较好地解决占地多和地表植被破坏多的问题,开采结束后,将严格按照国家环保要求,恢复地表植被。
“第一口井的压裂试采预计将在今年4月初进行。压裂的过程是利用大型柱塞泵组向井筒高压注入压裂液把页岩层撑开,人工制造裂缝,压裂液携带的“砂子”进入裂缝起支撑作用,使气体顺着缝隙顺畅进入井筒。”龚大建介绍,“砂子”的主要成份都是石英砂或陶粒等环保天然材料。压裂时通过注入大量压裂液,将砂子携带送入页岩层缝网之中,最后,像“果冻”一样的压裂液在完成携砂以后破胶转换成清水,返排到地面以后还可以循环利用。在这一过程中,在1900多米的地下,可能会有一些轻微的震动,但这远远达不到地震的威力,更没有任何权威调查证明可能会诱发地震。
“前期钻井取心的样品目前正在实验室进行数据研究,参照这些指标,我们将完善压裂方案设计,优选环保压裂液进行试采。今后实现量产后,整个区块其实是一个非常大的井工厂,包括废水中央处理厂等等,反排的压裂液一部分经处理后回收利用,一部分废水进行无害化水处理,保证压裂液无害排放,防止土壤和地表水污染。”龚大建表示,影响人们生活的地下水一般存在于浅层地下几百米的深度,而页岩层基本都在一两千米以下,而且页岩气井抵达地下水层时,都进行了专业的隔离措施,因此,那种“压裂液对地下水具有一定污染”的说法实际上也是一个误区。
页岩气对于环境的影响,还涉及甲烷泄露。页岩气最基本、最重要的成分是甲烷。为了及时掌握钻探时的甲烷泄漏情况,铜仁中能天然气公司还将在生产现场配置页岩气泄漏的检测仪器,做好安全防护,防止页岩气泄漏。
“页岩气资源的开发利用将节约和替代大量煤炭和石油资源,显著减少污染物和温室气体的排放,改善铜仁市生态环境。按页岩气的年产量3.4亿立方米计算,与煤炭相比,如果用于发电,可减少二氧化碳年排放约10万吨、二氧化硫排放约2.5万吨、氮氧化合物排放约0.8万吨和烟尘排放约1.5万吨。”冷济高说。
(名词解释:水力压裂就是利用地面高压泵,通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时,则在井底油层上形成很高的压力,当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时,油层将被压开并产生裂缝。这时,继续不停地向油层挤注压裂液,裂缝就会继续向油层内部扩张。为了保持压开的裂缝处于张开状态,接着向油层挤入带有支撑剂(通常石英砂)的携砂液,携砂液进入裂缝之后,一方面可以使裂缝继续向前延伸,另一方面可以支撑已经压开的裂缝,使其不致于闭合。再接着注入顶替液,将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝,用石英砂将裂缝支撑起来。最后,注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外,在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝,使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道。压裂之后,油气井的产量一般会大幅度增长。)
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