近10個(gè)月來(lái)，四川威遠(yuǎn)縣新場(chǎng)鎮(zhèn)老場(chǎng)村2800多米深的地下，縱橫交錯(cuò)的管道和機(jī)器不斷收集著一種被稱為頁(yè)巖氣的新型天然氣。這個(gè)垂直挖了2823米又水平挖了1079米的頁(yè)巖氣井，被命名為威201-H1井，是中國(guó)第一口頁(yè)巖氣水平井。
距這口頁(yè)巖氣井約200余公里的成都市新都區(qū)，正在為蓬勃興起的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，并已開(kāi)建一個(gè)至少百億元年產(chǎn)值的裝備研發(fā)制造及服務(wù)基地。因?yàn)轫?yè)巖氣多蘊(yùn)藏在地下數(shù)千米的巖層中，是名副其實(shí)的石頭縫中的天然氣，其開(kāi)發(fā)需要新的技術(shù)和設(shè)備支撐。
“要在幾千米地下把巖石壓裂開(kāi)，需要打水平井，才能把其中更多的頁(yè)巖氣匯集，再開(kāi)采上來(lái)。”西南石油大學(xué)教授張鵬說(shuō)，水平鉆井和壓裂技術(shù)因此成為開(kāi)采頁(yè)巖氣的兩個(gè)關(guān)鍵，目前成都市新都區(qū)和西南石油大學(xué)等有關(guān)方面正在合作，新都頁(yè)巖氣能源裝備研發(fā)制造及技術(shù)服務(wù)基地已開(kāi)建，未來(lái)更多的頁(yè)巖氣開(kāi)采設(shè)備有望是“成都造”。
數(shù)千米地下 石頭縫中藏天然氣
頁(yè)巖氣與目前廣泛使用的天然氣一樣，主要成分都是甲烷。它們多是數(shù)百萬(wàn)甚至上億年前，古生物死亡后的有機(jī)質(zhì)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程后形成的。不同的是，常規(guī)的天然氣成規(guī)模地蘊(yùn)藏在氣田中。而頁(yè)巖氣則以吸附或游離狀態(tài)，存在于地下數(shù)千米處的頁(yè)巖層中。
頁(yè)巖是由粒徑小于0.0039毫米的細(xì)粒碎屑、黏土、有機(jī)質(zhì)等組成，具頁(yè)狀或薄片狀層理、易碎裂的一類(lèi)沉積巖。由于頁(yè)巖氣的特殊性，中國(guó)已將其作為區(qū)別于煤、石油和天然氣的獨(dú)立礦種。
早在1821年，美國(guó)東部泥盆系頁(yè)巖中便鉆成了第1口頁(yè)巖氣井。不過(guò)，人類(lèi)對(duì)頁(yè)巖氣的勘探和開(kāi)發(fā)，直到1980年代才在美國(guó)取得關(guān)鍵技術(shù)的突破，進(jìn)入21世紀(jì)才開(kāi)始大規(guī)模開(kāi)發(fā)。目前，美國(guó)和加拿大等國(guó)家開(kāi)采頁(yè)巖氣的技術(shù)已較成熟，但中國(guó)尚處于起步階段。
據(jù)美國(guó)能源署2011年對(duì)32個(gè)國(guó)家的48個(gè)盆地首次進(jìn)行的頁(yè)巖氣技術(shù)可采量評(píng)估，這些地區(qū)頁(yè)巖氣總儲(chǔ)量達(dá)187.5萬(wàn)億立方米。其中，中國(guó)頁(yè)巖氣技術(shù)可采儲(chǔ)量達(dá)36.1萬(wàn)億立方米，位居世界第一。
多份研究資料稱，四川頁(yè)巖氣儲(chǔ)量居全國(guó)第一位。有專家預(yù)測(cè)，僅四川內(nèi)江威遠(yuǎn)地區(qū)的九老洞頁(yè)巖和瀘州地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪頁(yè)巖的資源潛力，就有6.8萬(wàn)億至8.4萬(wàn)億立方米，相當(dāng)于盆地常規(guī)天然氣資源總量。
鉆石取氣 全球興起頁(yè)巖氣革命
由于頁(yè)巖氣“躲”在地下數(shù)千米的巖層中，要開(kāi)采就需要打井到幾千米的地下，把儲(chǔ)存頁(yè)巖氣的頁(yè)巖層壓裂開(kāi)，讓儲(chǔ)存其中的頁(yè)巖氣匯集，最終收集并輸送到地面。
與常規(guī)氣田中的天然氣不同，頁(yè)巖氣在頁(yè)巖中并不能遠(yuǎn)距離大規(guī)模的流動(dòng)，如果只垂直挖一口井到地下，將只有該井附近少量的氣體溢出，開(kāi)采出來(lái)的頁(yè)巖氣將非常有限。要大規(guī)模開(kāi)采，需要打很多井，同時(shí)還需要打水平井———垂直打到幾千米后，再向水平方向掘進(jìn)，保證更多的氣能匯集。
西南石油大學(xué)教授張鵬預(yù)計(jì)，開(kāi)采頁(yè)巖氣所需井的密度，大約是常規(guī)天然氣開(kāi)采井密度的10倍以上，才能滿足正常開(kāi)發(fā)需求。不僅如此，頁(yè)巖氣開(kāi)采需要將頁(yè)巖層壓裂釋放出氣體實(shí)現(xiàn)開(kāi)采，是在石頭縫中鉆井取氣，其鉆井的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通天然氣井。
“要在幾千米地下壓裂頁(yè)巖層，至少需要100多個(gè)兆帕的壓力，有時(shí)達(dá)到兩三百兆帕才能壓裂開(kāi)。”張鵬介紹說(shuō)，1兆帕相當(dāng)于9.8個(gè)大氣壓，兩百兆帕相當(dāng)于近2000個(gè)大氣壓。對(duì)巖層的壓裂，是用以泥漿為主的液體即壓裂液注入井下，再采用專業(yè)技術(shù)將巖層壓裂開(kāi)。
盡管在幾千米地下巖層中開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的難度和成本，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)天然氣的開(kāi)采，但在能源緊張的背景和技術(shù)逐漸成熟的推動(dòng)下，一場(chǎng)被稱為“頁(yè)巖氣革命”的開(kāi)發(fā)活動(dòng)正在全球興起。
至2009年底，北美已發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣盆地30個(gè)，開(kāi)發(fā)井50000余口。2011年，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)1800億立方米，占美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的34%，改變了美國(guó)天然氣供應(yīng)格局。
成都開(kāi)建頁(yè)巖氣裝備制造基地
“根據(jù)西南石油大學(xué)的研究，四川頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)將帶來(lái)巨大商機(jī)，上下游產(chǎn)業(yè)在2015年到2020年間，每年將帶來(lái)至少萬(wàn)億元以上的產(chǎn)值。”成都市新都區(qū)投資促進(jìn)局局長(zhǎng)張謹(jǐn)用手比劃著產(chǎn)業(yè)蛋糕之大。
因有能源裝備制造基礎(chǔ)和西南石油大學(xué)的技術(shù)支撐，張謹(jǐn)對(duì)新都的頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常樂(lè)觀。目前，斯倫貝謝、哈里伯頓、威德福已與新都展開(kāi)合作，意味著全球油氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的四大巨頭已有三個(gè)落子新都。新都工業(yè)區(qū)已聚集了20多家石油裝備企業(yè)，該區(qū)也已規(guī)劃2000畝土地作為頁(yè)巖氣裝備研發(fā)制造及技術(shù)服務(wù)基地，其中600畝左右的起步區(qū)已開(kāi)建。這個(gè)基地將包括三大板塊，其一為研發(fā)基地，其二為孵化園，其三為裝備制造及技術(shù)服務(wù)。張謹(jǐn)稱，基地預(yù)計(jì)五年內(nèi)年產(chǎn)值將達(dá)百億元以上。
與此同時(shí)，位于新都區(qū)的西南石油大學(xué)正與貝克休斯公司、廣漢宏華公司一起，籌劃在四川共建四川頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)研究院。屆時(shí)，四川頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)將獲得強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也有望進(jìn)入快車(chē)道。
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