作者 / 孫一凡
來源 / 能源新媒
在四川盆地東北部的大巴山深處,亞洲最大的天然氣凈化廠隱沒在一片翠綠中,這是中國石化開發(fā)的普光天然氣凈化工廠,也是川氣東送工程的主氣源地和我國最大的硫黃生產(chǎn)基地。
凈化廠對面坐落著國家管網(wǎng)管理的“川氣東送第一站”,天然氣被送往長江經(jīng)濟(jì)帶的80多個城市、上千家企業(yè)和2億多居民;全國將近三分之一的硫黃在這里生產(chǎn),廠區(qū)排產(chǎn)牽動全國硫黃價格。
隨著全球?qū)夂蛭C(jī)的關(guān)注,天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的地位越來越重要。它被視為一種“過渡燃料”,在全球從依賴煤炭和石油向更潔凈能源來源轉(zhuǎn)變的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
而我國能源稟賦是“富煤貧油少氣”,天然氣需求量高增但產(chǎn)量仍然不足,對外依存度高達(dá)40%。川氣東送工程是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、緩解東部地區(qū)能源供應(yīng)緊張局面、推動區(qū)域經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展、改善環(huán)境質(zhì)量、降低國際天然氣價格沖擊的重要壓艙石。
作為川渝天然氣開發(fā)的主角,中國石化在四川盆地探明天然氣地質(zhì)儲量近3萬億立方米,年產(chǎn)達(dá)到260億立方米,累計生產(chǎn)天然氣超2000億立方米,惠及億萬民生。
近日,筆者跟隨中國石化記者團(tuán)穿越涪陵、達(dá)州和閬中的崇山峻嶺,解剖川氣東送的心臟“四川盆地”,考察四川天然氣生產(chǎn)的細(xì)微之處,去體驗它的習(xí)慣和實際的運行、它的成就和不足。
國產(chǎn)智能化浪潮涌起
雙碳目標(biāo)提出后的2021年,時任中國石化總經(jīng)理馬永生公開表示:在碳中和約束下,到2050年前后天然氣將成為我國第一大化石能源。
他預(yù)測中國能源需求高漲的背景下化石燃料不會在短時間內(nèi)退出,但強(qiáng)調(diào)須打造綠色油氣田,提升勘探開發(fā)技術(shù)和裝備水平,降低能耗避免甲烷等溫室氣體排放實現(xiàn)降碳。這一論斷將更為潔凈的天然氣視作重中之重,也為公司油氣開采的綠色和數(shù)智化轉(zhuǎn)型定下了基調(diào)。
天然氣開發(fā)可分為勘探、鉆井、生產(chǎn)和加工(凈化)和運輸五個階段;勘探公司尋找地下氣源,石油工程公司使用鉆井技術(shù)打深井直達(dá)天然氣藏層,安裝輸氣管和填充物以確保井下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全,然后通過壓裂技術(shù)擴(kuò)大出氣空間,天然氣從氣藏層被自然壓至管道逸散至地面,最后在凈化廠脫去雜質(zhì)確保天然氣的質(zhì)量符合輸送和使用標(biāo)準(zhǔn)。
記者現(xiàn)場參觀了焦頁22號鉆井平臺和焦頁34號電驅(qū)壓裂平臺的生產(chǎn)日常,這兩個平臺都由石油工程公司提供技術(shù)服務(wù)。兩個平臺位于涪陵頁巖氣田,這是我國首個投入商業(yè)開發(fā)的大型頁巖氣田,累計探明儲量近9000億立方米,累計產(chǎn)量已突破650億立方米,日產(chǎn)頁巖氣約2300萬立方米,可以供約4600萬個家庭一天的用氣需求。
據(jù)石油工程公司鉆井工程管理部副經(jīng)理任立偉介紹,經(jīng)過多年的理論攻關(guān)和技術(shù)革新,焦頁22號鉆井平臺鉆機(jī)的數(shù)字化和自動化水平已達(dá)到國際一流水平,員工在司控房內(nèi)通過“一指一鍵”操作,便可完成排管、上扣、下鉆等鉆井作業(yè),實現(xiàn)了全智能電動鉆機(jī)自動運行。
“如起鉆環(huán)節(jié),傳統(tǒng)鉆機(jī)配置需要大約5個人操作,現(xiàn)在的國產(chǎn)智能鉆機(jī)只需要2個人完成,既減少了人力成本又提高了鉆探效率。”中國石化江漢石油工程鉆井一公司70562JH隊經(jīng)理李鵬超告訴記者。
“十四五”以來,石油工程公司持續(xù)大規(guī)模投入,升級電動化自動化鉆機(jī)、電動壓裂橇等核心裝備,加大旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)等“卡脖子”工具攻關(guān),為保障國家能源安全貢獻(xiàn)更多“硬核”利器。
與外國不同的是,我國四川盆地油氣資源特別是頁巖氣埋藏深、開發(fā)難度大,壓裂和鉆探技術(shù)裝備尤為關(guān)鍵,現(xiàn)在取得的技術(shù)成功背后是中石化在國產(chǎn)技術(shù)裝備研發(fā)上的皓首窮經(jīng)。
目前,焦頁34號電驅(qū)壓裂平臺運行所用的電驅(qū)壓裂撬、電驅(qū)混砂撬、大通徑壓裂管匯、電壓裂平臺等電驅(qū)裝備均為中石化自主研發(fā)生產(chǎn),為我國在頁巖氣綜合利用、配套建設(shè)以及科技研發(fā)、裝備制造領(lǐng)域作出了突出貢獻(xiàn)。
“過去,鉆井等主要依賴昂貴的進(jìn)口設(shè)備,如今,中石化在天然氣開采技術(shù)方面已取得了顯著進(jìn)步,除了少數(shù)零部件仍需進(jìn)口,幾乎所有設(shè)備和技術(shù)均由國內(nèi)自主研發(fā)和生產(chǎn),這不僅大幅降低了成本,也增強(qiáng)了我國在天然氣開采領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力”。任立偉感慨道。
在涪陵頁巖氣田,石油工程公司在打破國外技術(shù)壟斷的同時,實現(xiàn)了頁巖氣鉆探提速降本。相較2014年產(chǎn)建之初,鉆井周期降幅75%以上,單口井開發(fā)投資下降60%。
求解產(chǎn)量衰減
在天然氣開發(fā)過程中,氣井“自然衰老”是難以違背的物理規(guī)律,對于中國石化來說,增儲上產(chǎn)、保供穩(wěn)供是企業(yè)生存發(fā)展的資源基礎(chǔ),也對我國的能源安全至關(guān)重要。
“所有的工程、工藝和基礎(chǔ)研究,都必須回答好三個問題,通過解放思想、改進(jìn)措施,在現(xiàn)有基礎(chǔ)上能增加多少儲量,增加多少產(chǎn)量,還能穩(wěn)產(chǎn)多久。”去年六月,馬永生視察四川盆地天然氣生產(chǎn)時撂下這條鐵律。
以中國石化中原油田旗下的普光氣田為例,老井產(chǎn)量占比高達(dá)80%—90%,生產(chǎn)逐漸進(jìn)入中后期。
現(xiàn)場工作人員稱:“為穩(wěn)定生產(chǎn),氣田常采取流程清洗、機(jī)械刮硫、排水采氣等措施疏通采氣管道,讓老井煥發(fā)新活力。”普光氣田通過系列舉措成功將綜合遞減率控制在8.6%。
同時,普光通過部署新井,充分利用被水“淹沒”、位于“犄角旮旯”或“深鎖”在先天物性較差儲層內(nèi)的儲量從而增產(chǎn)增收。今年普光氣田新投入的調(diào)整井?dāng)?shù)量超過近五年總和,老君7011—4H井、普光103-1側(cè)井等5口新井日增氣量達(dá)84萬立方米。
在涪陵頁巖氣田,江漢油田選擇使用“立體開發(fā)”模式,充分利用以往壓裂沒有改造的地方的剩余資源,以應(yīng)對產(chǎn)量下降。所謂“立體開發(fā)”,即在精準(zhǔn)定位剩余氣藏分布的情況下,氣藏層上部、中部和下部氣層同時動用,從開發(fā)“一層”,變成立體開發(fā)“三層”。
中國石化提供的數(shù)據(jù)顯示:截至目前,該模式應(yīng)用于涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊和白馬等新區(qū)塊,立體開發(fā)調(diào)整井產(chǎn)量占?xì)馓锂a(chǎn)量近60%,三層立體開發(fā)區(qū)塊最高采收率近50%。氣田開發(fā)以來,累計產(chǎn)氣650億立方米,今年以來產(chǎn)氣超30億立方米。
打造新質(zhì)生產(chǎn)力
2023年,習(xí)近平在黑龍江考察調(diào)研期間提出加快形成“新質(zhì)生產(chǎn)力”。新質(zhì)生產(chǎn)力不僅是高科技、智能化生產(chǎn)力,也是擺脫高度消耗資源能源的綠色低碳生產(chǎn)力,作為油氣巨頭,中國石化迎來了更為嚴(yán)苛的發(fā)展要求。
四川盆地兩大氣源普光氣田和元壩氣田均為高含硫氣田,前者是我國已發(fā)現(xiàn)的最大規(guī)模海相整裝高含硫氣田、中國第一個年產(chǎn)超百億立方米高含硫大氣田,后者是全球首個埋深超7000米的高含硫生物礁大氣田。硫化氫是一種劇毒且腐蝕性的氣體,因此高含硫天然氣的開采和處理需要特別的防護(hù)和處理措施,以確保安全和環(huán)境保護(hù),在水網(wǎng)密布、人口稠密的川渝更是如此。
因此這兩大氣田需要對高含硫化氫的原料氣進(jìn)行脫硫、脫碳、脫水處理,讓二氧化硫逼近“近零排放”,同時99.9%硫都進(jìn)行回收,加工生成“硫黃”,為磷肥產(chǎn)業(yè)及農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了重要原料支撐。涪陵頁巖氣無硫但需要處理開發(fā)過程中產(chǎn)生的廢水。中國石化建有全國首個頁巖氣產(chǎn)出水處理站該站采用先進(jìn)的回收和處理技術(shù),能夠?qū)㈨搸r氣產(chǎn)出水凈化至國家一級污水排放標(biāo)準(zhǔn),隨后排入烏江進(jìn)入自然循環(huán)。處理過程中分離出的氯化物被濃縮為工業(yè)鹽,作為副產(chǎn)品進(jìn)入市場銷售。
為防止硫化氫泄露,記者在普光301集氣站了解到,氣田建立“四級關(guān)斷”連鎖技術(shù),能夠在5秒內(nèi)發(fā)現(xiàn)異常,在20秒內(nèi)根據(jù)事態(tài)緊急程度,實現(xiàn)從單井,到單站,到單線,再到全氣田的不同等級的關(guān)斷控制。
此外,作為八大控排行業(yè)之一,石化行業(yè)在能耗雙控即碳市場擴(kuò)容背景下面臨著越來越大的減排降耗壓力。
針對油氣開采過程中的二氧化碳排放問題,中國石化中原油田氣藏綜合研究研究高級專家彭鑫嶺對記者說,中原油田在參與國家十三五重大專項計劃時進(jìn)行了二氧化碳驅(qū)水實驗,利用二氧化碳?xì)怏w注入地下氣藏中,從而提高天然氣流動性并驅(qū)動其向生產(chǎn)井移動,同時封存二氧化碳,實現(xiàn)提高采收率和環(huán)境保護(hù)的雙重目標(biāo)。
“為實現(xiàn)雙碳目標(biāo),中原油田建有華北地區(qū)最大的地下儲氣庫調(diào)控中心,原有氣場枯竭時將新氣注入,華北冬季用氣高峰時取出,保證民生用氣的同時減少大氣污染。”中原油田黨委宣傳部部長李鵬補(bǔ)充道。
記者從現(xiàn)場觀察到,在鉆井、壓裂現(xiàn)場及周圍的山巒間,建有完備的輸變電設(shè)施,幫助氣田開發(fā)供能實現(xiàn)了由柴油發(fā)電到電網(wǎng)供電的轉(zhuǎn)變。一位在焦頁34號壓裂平臺工作的專業(yè)人士表示:“壓裂設(shè)備總功率非常大,原來使用柴油發(fā)電的轟鳴聲震耳欲聾,電氣化改造后已經(jīng)大為改觀。”
清潔能源革命浪潮勢不可擋,中國石化已經(jīng)邁出了堅定的一步。