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國(guó)資報(bào)告：中國(guó)石化科技創(chuàng)新為能源變革“爭(zhēng)氣”
當(dāng)前，由于氣候變化、環(huán)境保護(hù)等引發(fā)的一系列全球性問(wèn)題日益凸顯，天然氣作為清潔能源，在能源結(jié)構(gòu)中的地位被一再提升。大力開(kāi)發(fā)、利用天然氣是我國(guó)能源發(fā)展的緊迫需求，也是國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要方向。
能源轉(zhuǎn)型步伐在不斷加快，中國(guó)天然氣供應(yīng)面臨的現(xiàn)實(shí)卻難以回避：據(jù)自然資源部發(fā)布的《全國(guó)石油天然氣資源勘查開(kāi)采情況通報(bào)（2018年度）》顯示，2018年我國(guó)天然氣新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量8311.57億立方米，同比增長(zhǎng)49.7%。與豐富儲(chǔ)量形成對(duì)比，2018年全國(guó)天然氣進(jìn)口量1254億立方米，同比增長(zhǎng)31.7%，對(duì)外依存度升至45.3%。據(jù)預(yù)測(cè)，2019年中國(guó)天然氣對(duì)外依存度還將繼續(xù)上升，達(dá)到46.4%。對(duì)外依存度居高不下，使得中國(guó)能源安全問(wèn)題十分凸顯。
確立國(guó)內(nèi)勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)“優(yōu)先發(fā)展”戰(zhàn)略定位，加大油氣資源勘探開(kāi)發(fā)投資力度，加快油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)步伐，已經(jīng)成為石油央企轉(zhuǎn)型的重中之重。近年來(lái)，中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司（下稱(chēng)中國(guó)石化）依托普光氣田、西南油氣田、大牛地氣田、西北油田、涪陵頁(yè)巖氣田等油氣勘探開(kāi)發(fā)陣地，不斷加碼天然氣發(fā)展。以科技創(chuàng)新為中國(guó)能源變革“爭(zhēng)氣”助力，中國(guó)石化打造出了多張高產(chǎn)名片。
勘探開(kāi)發(fā)突破超深禁區(qū)
2019年9月26日，中國(guó)石化西南石油局傳來(lái)捷報(bào)：元壩氣田累計(jì)生產(chǎn)天然氣突破150億立方米，外輸商品氣125億立方米，生產(chǎn)硫磺116萬(wàn)噸。元壩氣田日產(chǎn)原料氣1100萬(wàn)立方米，相當(dāng)于每天能滿(mǎn)足2000多萬(wàn)戶(hù)居民用氣需求，持續(xù)為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展輸送優(yōu)質(zhì)清潔能源，為進(jìn)一步推動(dòng)天然氣大發(fā)展，保障能源供應(yīng)做出重要貢獻(xiàn)。
元壩氣田位于我國(guó)天然氣的主要儲(chǔ)藏地——四川盆地，天然氣海相地層埋藏較深，具有超深、高溫、高含硫、多壓力系統(tǒng)、氣水關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)，是世界上罕見(jiàn)的超深高含硫生物礁氣田，也是世界上建設(shè)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高的氣田之一。7000多米的井深，井下溫度達(dá)160攝氏度，哪怕一個(gè)手指甲蓋大小的地方，也要頂著700公斤的壓力，勘探的難度非常大。
為了突破這一超深層勘探開(kāi)發(fā)禁區(qū)，中國(guó)石化以“元壩超深層生物礁大氣田高效勘探及關(guān)鍵技術(shù)”作為一整套完整的超深層天然氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，分別在油氣的生、儲(chǔ)、鉆井開(kāi)采等方面均取得了突破性成就。
首先，在超深層是否有天然氣生成方面，前人認(rèn)為，埋深超過(guò)5500米的超深層儲(chǔ)層致密，物性差，不具備天然氣生成的外部條件。對(duì)此，中國(guó)石化研究人員往前大膽地邁出了一步，通過(guò)大量地采集研究工作，認(rèn)為這一區(qū)域極具形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的沉積背景，通過(guò)建立 “早灘晚礁、多期疊置、成排成帶”的發(fā)育模式，突破了“元壩地區(qū)處于深水沉積”的觀點(diǎn)。
其次，在超深層天然氣儲(chǔ)藏方面，打破一貫的“水往低出走，氣往高處走”的探測(cè)規(guī)律，提出超深層油氣成藏富集機(jī)理新認(rèn)識(shí)，從而創(chuàng)建“三微疏導(dǎo)、近源富集、持續(xù)保存”的超深層油氣成藏模式。
第三，攻克超深層鉆井事故多、周期長(zhǎng)、成本高、效率低等難題，創(chuàng)新形成復(fù)雜地層超深層地震勘探技術(shù)系列。對(duì)于高溫、高壓、高含硫和超深的“三高一超”特點(diǎn)，中國(guó)石化創(chuàng)新形成特種井身結(jié)構(gòu)、非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)及氣體鉆、復(fù)合鉆等鉆井新技術(shù)和新工藝。
作為世界首個(gè)近7000余超深高含硫生物礁大氣田，元壩氣田的成功建設(shè)鞏固了中國(guó)石化在特大型超深高含硫氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)上的領(lǐng)先地位。自2016年底全面投產(chǎn)以來(lái)，建成年產(chǎn)40億立方米原料氣、34億立方米凈化氣、30萬(wàn)噸硫磺生產(chǎn)能力。
按元壩氣田年產(chǎn)凈化天然氣34億立方米計(jì)算，可每年減排二氧化碳408萬(wàn)噸，相當(dāng)于植樹(shù)3740萬(wàn)棵、270萬(wàn)輛經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)停開(kāi)一年，同時(shí)減排二氧化硫10萬(wàn)噸、氮氧化物近4萬(wàn)噸。元壩氣田成為“川氣東送”持續(xù)發(fā)展的又一重要生產(chǎn)地，對(duì)促進(jìn)中西部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和沿江區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大，被評(píng)為國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程。
高效開(kāi)發(fā)促氣田增產(chǎn)
鉆井工藝、適用的鉆井技術(shù)和完井方法是提高油氣田產(chǎn)量、提高采收率，推動(dòng)并實(shí)現(xiàn)油氣田勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)的重要保證。這一技術(shù)的創(chuàng)新和成熟度，對(duì)于中石化順北油田增產(chǎn)來(lái)說(shuō)尤為重要。
位于盆地內(nèi)塔克拉瑪干沙漠的北緣的順北油氣田，是中石化西北油田發(fā)現(xiàn)并推進(jìn)建設(shè)的又一個(gè)億噸級(jí)碳酸鹽巖大油氣田。順北油氣田面積達(dá)1.99萬(wàn)平方公里，相當(dāng)于1.2個(gè)北京市，儲(chǔ)層平均深度超過(guò)7500米，最深達(dá)9000米，是世界上最深的油氣藏之一。
面對(duì)七八千米埋深的油氣藏，既要有“找得到”的本事，也要有“拿到手”的本事。超深井鉆井技術(shù)如何突破，成為了西北油田勘探開(kāi)發(fā)順北油氣田的最大難題。
“順北油氣埋藏超深，鉆井成本較高，該區(qū)塊要實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益開(kāi)發(fā)，必須來(lái)一次革命性的攻關(guān)研究，縮短鉆井周期，大幅度降低鉆井成本?！蔽鞅庇吞锓止靖笨偣こ處熂婀こ碳夹g(shù)管理部主任何偉國(guó)說(shuō)。
科研攻關(guān)始終堅(jiān)持以問(wèn)題為導(dǎo)向，目標(biāo)是將作業(yè)各環(huán)節(jié)的薄弱點(diǎn)打造成為降本增效的支撐點(diǎn)。
通過(guò)技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，順北桑塔木組火成巖侵入體覆蓋區(qū)面積達(dá)117平方公里，因侵入體坍塌應(yīng)力高，導(dǎo)致順北1井井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、周期長(zhǎng)。因此，技術(shù)人員針對(duì)順北1井開(kāi)展提出了“減肥”研究。通過(guò)多輪次論證，基于地層壓力和地質(zhì)工程必封點(diǎn)的研究，火成巖侵入體覆蓋區(qū)井身結(jié)構(gòu)由六級(jí)優(yōu)化為四級(jí)，單井減少兩個(gè)中完共縮短36天，節(jié)約套管、固井費(fèi)用679.7萬(wàn)元，節(jié)約鉆頭費(fèi)用260萬(wàn)元。
井身結(jié)構(gòu)從一個(gè)“胖子”變成了“瘦子”后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)還必須解決二疊系漏失問(wèn)題、長(zhǎng)裸眼井壁失穩(wěn)問(wèn)題、長(zhǎng)裸眼固井質(zhì)量差和超深小井眼定向鉆井困難等世界級(jí)難題，才能確保新結(jié)構(gòu)順利實(shí)施和鉆井安全。為此，技術(shù)人員開(kāi)展了鉆井配套技術(shù)研究，通過(guò)攻關(guān)研究形成了超深井鉆井五項(xiàng)配套技術(shù)。
新技術(shù)的綜合應(yīng)用有力推動(dòng)了順北油氣田建設(shè)提速。順北的鉆井周期由三年打兩口井縮短至一年打兩口井，含火成巖等侵入體的井鉆井周期由順北1井的461天降至173天，無(wú)侵入體井的鉆井周期也縮短至162天。
2019年2月19日，中國(guó)石化西北油田所屬的順北油氣田順北鷹1井完鉆井深8588米，相當(dāng)于珠穆朗瑪峰的高度，創(chuàng)當(dāng)時(shí)亞洲陸上鉆井最深紀(jì)錄，這是順北油氣田第六次刷新亞洲陸上第一深井紀(jì)錄。同時(shí)，這標(biāo)志著中國(guó)石化西北油田已掌握世界先進(jìn)的超深井鉆井技術(shù)，為我國(guó)探索超深層油氣提供了重要的技術(shù)儲(chǔ)備。
以順北速度引領(lǐng)油田增產(chǎn)創(chuàng)效，如今的順北特深油田已經(jīng)成為中國(guó)石化在大漠深處的100萬(wàn)噸產(chǎn)能陣地。
精益求精管出效益
在川東北的崇山峻嶺中，有一個(gè)響亮的名字——普光，國(guó)內(nèi)第一個(gè)年產(chǎn)能超百億立方米的高含硫大氣田普光氣田就誕生于此。從這里開(kāi)始，普光氣田源源不斷生產(chǎn)的天然氣正沿著川氣東送管道穿山越嶺、順江而下，為國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)最為活躍的長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的綠色發(fā)展提供綠色動(dòng)能。至今已經(jīng)向沿線的六省二市逾80座城市、數(shù)千家企業(yè)、近2億居民供應(yīng)了560億立方米天然氣。
普光氣田高效開(kāi)發(fā)的秘訣，除了有高含硫氣田開(kāi)采技術(shù)為支撐外，精細(xì)化管理不可或缺。
不同于以往的油氣田形成模式，普光氣田從生產(chǎn)建設(shè)到投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，一直是靠吃“百家飯”長(zhǎng)大的。按照“油公司”模式建立起來(lái)的普光氣田，除了核心業(yè)務(wù)上的管理和操作崗1400多名人員外，與主營(yíng)業(yè)務(wù)相關(guān)的工程技術(shù)及后勤保障服務(wù)，都是通過(guò)市場(chǎng)化運(yùn)作從分公司外獲得。
為提升公司管理水平，普光氣田不斷強(qiáng)化“嚴(yán)細(xì)準(zhǔn)確，爭(zhēng)創(chuàng)一流”的經(jīng)營(yíng)管理理念，有計(jì)劃地制訂和實(shí)施管理提升計(jì)劃，建立健全管理體制機(jī)制，逐步創(chuàng)建高含硫氣田管理制度和標(biāo)準(zhǔn)體系。
近年來(lái)，普光氣田按照制度標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)信息化的原則，將所有管理事項(xiàng)劃分為13個(gè)專(zhuān)項(xiàng)，形成了55項(xiàng)管理標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋了普光氣田管理部門(mén)主要的管理事項(xiàng)和活動(dòng)，明確劃分了“能否做”“誰(shuí)來(lái)做”“怎么做”等范圍界限，使得職責(zé)劃分由“以部門(mén)為中心”向“以業(yè)務(wù)為中心”的轉(zhuǎn)變，業(yè)務(wù)流程由“按習(xí)慣辦完事”向“按程序辦好事”的轉(zhuǎn)變。
普光氣田從制度入手，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)狀況，建立了一系列成本管理制度，將氣田全部成本項(xiàng)目分成400余項(xiàng)，橫向分解到各機(jī)關(guān)部室，縱向分解到各單位，將成本考核具體到單位和個(gè)人，提高了全員成本目標(biāo)管理的積極性。
制度之外，普光氣田更是將“高效”二字貫穿于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程。氣田建設(shè)初期，打一口井的費(fèi)用是常規(guī)氣藏開(kāi)發(fā)的幾倍甚至十幾倍。為減少投資，普光氣田堅(jiān)持走“少打井、打高產(chǎn)井”的路子，將方案中的開(kāi)發(fā)井?dāng)?shù)由最初的52口優(yōu)化為40口，僅此一項(xiàng)就減少各項(xiàng)投資34.1億元。
高效管理帶動(dòng)高效開(kāi)發(fā)，普光氣田投資回收僅用了5.3年，比方案設(shè)計(jì)提前了兩年，是國(guó)家“十一五”投資項(xiàng)目中較早收回投資的項(xiàng)目之一。
管理出效益，科技促發(fā)展。除了將精益管理的理念引入氣田開(kāi)發(fā)，現(xiàn)代化、智能化的科技手段也成為了中石化氣田高產(chǎn)的關(guān)鍵。
“只需輕點(diǎn)鼠標(biāo)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員的數(shù)量、移動(dòng)位置等動(dòng)態(tài)信息就能一目了然。如果有人闖入危險(xiǎn)場(chǎng)所，電腦監(jiān)控屏幕上紅色警示燈就會(huì)亮起，我們會(huì)第一時(shí)間進(jìn)行處理?！币淮笤?，中原油田普光分公司天然氣凈化廠HSE管理辦公室主任胡文明就打開(kāi)電腦，登錄智能化門(mén)禁管理系統(tǒng)。
針對(duì)普光氣田安全環(huán)保和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)難題，普光分公司將信息化、數(shù)字化作為提高管理效能、降低成本的重要手段，積極推進(jìn)智能化氣田建設(shè)，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)氣田安全高效經(jīng)營(yíng)。
早在氣田建設(shè)之初，普光分公司就以“數(shù)字化氣田”為目標(biāo)，建立了全覆蓋的光傳輸網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與自動(dòng)化控制。2013年7月，普光智能氣田建設(shè)正式啟動(dòng)。普光智能氣田建設(shè)以一體化應(yīng)用為平臺(tái)，建設(shè)數(shù)據(jù)資源共享服務(wù)和智能決策支持兩個(gè)中心，打造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和信息安全體系，全面提升實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)操控、全面感知、一體協(xié)作、優(yōu)化預(yù)警、決策指揮等能力。
得益于普光分公司智能決策指揮中心的建設(shè)，只要在有網(wǎng)絡(luò)的地方，普光分公司生產(chǎn)管理者、技術(shù)人員都可以通過(guò)手機(jī)登錄“普光移動(dòng)應(yīng)用”APP實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)信息、查看現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控、審批處理待辦事務(wù)。
如今，以普光氣田開(kāi)發(fā)管理運(yùn)營(yíng)為依托逐漸形成的“中原普光”，已經(jīng)成為中國(guó)石化放眼國(guó)際市場(chǎng)的一塊金字招牌。近些年，隨著國(guó)家“一帶一路”倡議的落地，我國(guó)與“一帶一路”沿線各國(guó)能源合作的巨大潛力正在顯現(xiàn)。伊拉克、土耳其、阿根廷、美國(guó)等國(guó)的能源公司已相繼到普光氣田參觀考察，中國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)正走出國(guó)門(mén)走向海外。（《國(guó)資報(bào)告》記者 王倩倩）
