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匹夫乱谈

天下兴亡 匹夫有责

 
 
 

日志

 
 

【转载】重庆山区玉米地里打出来的大庆  

2014-12-26 15:57:55|  分类: 新能源、石油 |  标签: |举报 |字号 订阅

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上世纪60年代,美国人开始研究页岩气。中国在2006年,也开始对全国各地的山区进行了地毯式的搜索。两个石油巨头,出动了庞大的探测大军,经历了无数次失败以后,于2012年11月28日,在重庆市区东面200多公里远的涪(Fu)陵地区,成功地打出了中国第一口页岩气井,最大出气量每天20多万立方米。

第一口井的成功,迅速揭开了中国页岩气商业性大开发的序幕。在短短不到两年的时间里,涪陵地区近300平方公里的玉米地里,已经打出了100多口页岩气井,40口开始正常生产,日产量高达330万立方米,等于一个江汉油田的年产油量。

按照计划,涪陵页岩气开发区的页岩气年产量到2017年,将突破100亿立方米大关,等于年产石油1000万吨,跻身于特大型油田的行列,可以与大庆油田媲美。

九月的重庆天气,小雨,有点闷热。路上交通依然拥堵,重庆大学经济与工商管理学院经济系的10多位老师,利用周末的时间,不辞劳苦,坐着中巴车,从早上不到8点就开始出发,到了中午时分才靠近目的地。

本地的一位校友是负责页岩气开发的区委领导老夏,他到半路迎接我们,一同坐车进入页岩气开发区。老夏谈起页岩气,就情不自禁的跟车上的老师聊了起来。我当时有点晕车,刚开始还没有注意他是谁,后来,一听到他大谈页岩气,我的精神也上来了。

这位领导对页岩气的开发已经非常“内行”,他所使用的专业术语,加上重庆的口音,使我很难听清楚。因而,我不时要求他用能够听懂的言语,来表达他所要说的技术问题。在没有见到页岩气井之前,老夏已经让我们对页岩气的开采,有了比较全面的了解。

汽车终于到达页岩气开采指挥部,我们肚子饿了。根据八项规定,我们先吃了便餐,与中石化江汉油田属下的涪陵页岩气开发公司的党委书记老余,以及负责钻井和机械装置的两位副总工程师一起交谈。

在初步的交流中,我们把一些基本的技术问题搞清楚了。首先,在涪陵地区,页岩气的埋藏深度一般在2400-6000米的地下岩体里面。而在美国,由于地貌和页岩气的形成规律不同,那里的页岩气一般埋在600米深的岩体里。因而,美国的页岩气开采成本大约5毛钱一立方米,而中国涪陵的开采成本可能要2块钱。中石化定出来的页岩气“出产”价格是2.46块钱。这个价格高于工业用气价格,相当于目前的民用价格。所以,涪陵的页岩气,可以卖给重庆市燃气公司、涪陵区燃气公司和重庆市的一个大型化工厂。

那么,页岩气的钻井原理又是如何呢?当我们参观中国第一号页岩气井的时候,眼见一个足球场那么大,从原来的玉米地改变而成的,用水泥和砖头打造出来的平坦地面上,一共出现了4个页岩气井的地面出气装置,其中一个就是第一号。如果没有人帮你解释这是什么东西,你跟本不可能知道在这些表面非常简单的“井盖”地下,有多么令人惊叹的奥妙。

原来,在形成这样一个“井头”之前,工程技术人员要先打一个纵向2400米深,横向1900米长的“L”型井。上面的井壁有三层钢管,里面的直径为215毫米,横向管的直径为100毫米。所有钢管的抗压能力是1000个以上的大气压。

在井的底部,是有数十亿年前形成的“泥岩”。所谓“泥”,就是颗粒直径小于0.03微米。这些颗粒,通过这么长时间的挤压,所形成的岩体,其刚硬度就像钢铁一样。要是在10年前,中国的钻井技术,不可能在2400米的深度以后,还可以横向再钻1900米。

另外,如何在硬如刚铁的岩石里,把分布在无数毛细管大小缝隙里的页岩气,变成气流,从地下深处,流出地面?

如果说钻横向井是采页岩气的第一难关的话,那么,下面的环节,更是让我们这些“外行”,感到五脏六腑的震撼。

工程师们,把上面说的水平管道分成90厘米长为一段的若干个节段,从最后的节段开始,打开许多直径数厘米的小孔。在地面,10台水压车同时工作,每台水压车的发动机3000马力,发动机的所有功率,用于抽水,然后10台机子同步打向一个直径只有215毫米的钢管,直接打入上面说的纵向井的钢管里面。这个时候的压力达到了900个大气压,水的力量,完全可以击穿任何普通的钢管。大家想像,在215毫米的管道,要每分钟压流14吨水,是个什么样的概念?

超高压下的水,自然被打到了横向管的最末端。因为前面的那90厘米的钢管已经被提前打了许多小孔,高压水流从无数的小孔被挤出,由于压力巨大,水强行“挤”入了岩体!在水里面,加上三种不同直径的石英细沙,还有一些润滑剂以减少石英沙深入岩体的阻力。在很短的时间内,2000多吨水,60多吨沙,就被10台压水机给打到了岩体里,形成了左右300多米,上下60多米的“粉碎性”岩体,这个岩体,是被水给震裂,然后被塞进了细砂,使岩体里面的页岩气,能够沿着细砂所支撑的微细管而流入管道。

打完了第一个90厘米的横向钢管,就必须把这个节段的管道堵住,否则,页岩气就开始外冒了。堵住第一节段钢管的东西,就像一个陶瓷的“火花塞”。工程师才可以如法泡制,对第二个节段进行打洞、压水、压沙,从而“击碎”第二节段的岩体。不断重复,直到横向管1900米周围的岩体都被“击碎”、“渗水渗砂”,再把里面的所有“陶瓷火花塞”全部击碎,因此,所有的页岩气就大量的涌入原来的横向-纵向管道而流出了地面。

页岩气的流量可以通过阀门调节。由于目前的管道系统还没有建设完备,涪陵地区的页岩气出气量,不仅每个井要受到控制,而且,所有的井加起来,总流量也要受到控制。一般一口井的日流量是10万立方米,大的多达30万立方米,小的6万立方米。第一口井每天都控制在6万立方米,到目前为止,该井的总产量已经超过4千万立方米。

最后一道工序就是页岩气的“过滤”。从井里流出来的气体,有1%左右的水份。为了把水脱掉,让最后卖给产家的气体是干净的,所有的气体都要集中在净化工场进行净化。我们参观的一个净化工场,净化能力是每年10亿立方米,刚好是目前的页岩气产量。随着页岩气产量的迅速提高,旁边正在建设一个年处理能力30亿立方米的净化场。

我们看到的所有设备,包括钻井机、抗1000个大气压的钢管、压水车、输气管、净化器、页岩气出气阀门,等等,我们都要问,“这是国产的吗?”

那些老总们总是笑嘻嘻的,说“这不仅是国产的。以前,美国控制向中国出口那些钢管,因为中国造不出来。现在,美国人搞反倾销,不让中国产的钢管出口到美国,因为国产的钢管太便宜了。”

参观快结束了。我问余书记,“你在江汉油田战斗了30多年,你认为我国这30年来在勘探、采掘方面,最让你难忘的技术进步的前三个重要领域是什么?”

余书记说,“10年前我国的一口井,如果是一年才能钻下来的话,现在2个月,就轻松的拿下。10年前,横向钻井,最多就是300米,现在可以超过2000米。那些压水车,以前也有,可是马力只有300匹,现在3000匹出来了。这里的许多技术,是因为开采页岩气的需要,我们才发展出来的。工艺过程是美国人发明的,可是,我们很快就学会,而且,所有的设备,我们都能制造,所有的工序,我们都能自己完成。”

中国的工业化革命,需要大量的能源。我到了敦煌,那里大力发展光伏和风能,到了重庆,这里大力发展页岩气。这些都是为了寻找弥补石油的短缺,为了降低对煤炭的过度依赖。

然而,在短期内,中国的石油进口依赖度超过60%,每年近3亿吨的进口。全国5万多亿度的发电量,依然有80%还要靠煤炭。

化石能源不但会枯竭,而且还造成巨大的污染。光伏、风能、水电、核电的数量都是非常有限的。页岩气到目前为止,只有涪陵是开始规模化的生产,可是就算到了2017年,年产达到100亿立方米,相对于中国巨大的能源市场来说,依然是沧海一粟。

也就是说,没有一种可替代的能源可以解决中国中短期内的能源饥渴。然而,我看到页岩气和太阳能的技术进步,却为中国未来的发展充满了一种希望和想象力。希望未来数十年的社会经济发展,在技术不断进步的推动下,能源问题不再是一个纠结的问题。

当然,在未来没有确定之前,我们不仅要开发生产,更重要的是,要改变消费理念,提高生产能耗效率。

从地方的角度考虑问题,涪陵的页岩气生产,可以给重庆市带来巨大的经济效益,也为解决局部的能源需求,做出巨大的贡献。

最后,让下面的打油诗来结束这个博文。

渝州玉米地,遍布涪陵丘;钻机纵横入,井工创奇迹;沙水穿岩体,页气净归流。

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