为推动我国石油和化工行业高质量发展,充分发挥科技创新对行业经济发展的支撑和引领作用,12月10日,中国石油和化学工业联合会在北京组织召开了全国石油和化工科技创新大会,对荣获2019年度行业科技奖的245项成果进行表彰。本版选取其中的部分成果进行展示,以飨读者。
2018年,我国原油对外依存度已高达69.8%、天然气对外依存度达到45.3%。在国家油气安全形势极其严峻的当前,页岩气,从中国能源科技工作者都颇感陌生的词汇发展到商业化开采、从“一片空白”到“一抹亮色”的非凡发展历程,成为激动人心的“中国故事”。在页岩气开采中立下汗马功劳的“杀手锏”——页岩气水平井缝网压裂技术及应用成果,也因此荣获2019年度石化联合会技术发明特等奖。
“该项目创建了我国3500米以浅页岩气水平井缝网压裂理论方法和技术体系,实现了我国页岩气压裂技术从无到有、从跟跑到并跑的重大跨越,丰富了我国压裂理论技术体系,为我国页岩气年产量从2012年0.25亿立方米增长到2018年的108.8亿立方米并成为仅次于美国的全球第二大页岩气产量国作出重大贡献,使我国成为少数几个掌握页岩气开发核心技术的国家。”该项目主要完成人、西南石油大学赵金洲教授的一番话,铿锵有力。
资源量大产量小
据介绍,全球页岩气技术可采资源量约214万亿立方米,其中我国约31.6万亿立方米,美国约32.9万亿立方米。目前,全球开展页岩气商业化开发的国家有美国、中国、阿根廷和加拿大。
美国在页岩气勘探开发上起步很早,他们率先开展了页岩气开发理论创新与技术实践,页岩气产量迅猛增长,2016年就已突破5000亿立方米,天然气出口量首次超过进口量。“可以说,美国页岩气的开发改变了世界能源格局。”赵金洲介绍说。
虽然从2006年开始,我国已成为第二大页岩气生产国。但与美国相比,我国页岩气开发起步较晚,2012年产量仅为0.25亿立方米,占当年天然气总产量的0.02%,2018年产量达108.8亿立方米,占比提升至6.79%。“中美两国页岩气资源量相差不大,但产量却相去甚远。”赵金洲坦言。
空白起步攻压裂
页岩气压裂技术分为直井压裂与水平井压裂两种,其中水平井分段分簇压裂技术在美国页岩气开发中取得巨大成功,促进美国页岩气产量迅猛增长。
“然而十年前我国页岩气压裂技术尚属空白。”在赵金洲看来,虽然美国页岩气革命的成功经验为我国页岩气开发提供了有益借鉴,但中美页岩气压裂存在巨大差异,美国的压裂技术并不适用于我国。比如,美国的页岩气埋藏浅,多处于平原地区,开采成本低,而我国的页岩气资源埋藏深,多处于山区丘陵,开采成本高;美国水资源丰富,工业区人口少,可以承受高水耗,而我国水资源匮乏;美国只要采用长水平井+分段压裂形成分段缝网,就可实现多井高产,而我国则要采用长水平井+分段压裂形成全井段缝网,才能实现少井高产。
针对中美页岩气压裂条件的差异,2008年项目组提出了水平井全井段缝网压裂设想,并联合全国优势力量系统开展研究,创建了我国3500米以浅页岩气水平井缝网压裂理论方法和技术体系,研发成功具有自主知识产权的页岩气水平井缝网压裂技术,使我国成为少数几个掌握页岩气开发核心技术的国家。
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