隨著幾處勘探開發(fā)連獲重大突破，頁巖氣最近又火熱起來。中國作為儲量大國，頁巖氣可采資源量達21.8萬億立方米，目前探明率卻僅有4.79%，資源潛力巨大。在中國天然氣對外依存度不斷攀升之際，非常規(guī)天然氣頁巖氣開采的價值不言而喻。

中國頁巖氣面臨的問題

頁巖氣資源開發(fā)效益差。與北美相比，中國頁巖氣地質(zhì)成藏條件價差，客觀上降低了中國頁巖氣開發(fā)的經(jīng)濟效益。中國頁巖氣資源多分布在山區(qū)，地表條件復雜造成鉆探前工作量和后續(xù)地面工程的投資大幅增加，鉆機連續(xù)工作的能力差;油藏埋深在3500米以下，造成鉆井機械和液壓壓裂機械成本上升，以及相應的鉆井液、壓裂液、支撐劑等鉆化產(chǎn)品投入大幅增加;開發(fā)區(qū)域水資源缺乏，造成額外工作量增加，開發(fā)成本高等問題。

頁巖氣試油投產(chǎn)作業(yè)挑戰(zhàn)眾多。根據(jù)中國石油川慶鉆探鉆采工程技術研究院副院長韓烈祥的介紹：試油投產(chǎn)作業(yè)是頁巖氣勘探與商業(yè)開發(fā)的橋梁，主要用于對產(chǎn)出流體安全控制、分離計量和處理等。由于頁巖氣勘探開發(fā)特殊性，試油投產(chǎn)作業(yè)面臨諸多挑戰(zhàn)：(1)試油投產(chǎn)期間大量注入的液體會從井筒返出，頁巖氣液體處理量大;(2)傳統(tǒng)“一井一組”的試油裝備無法滿足“工廠化”作業(yè);(3)試油投產(chǎn)裝備破壞嚴重，影響改造效果;(4)頁巖氣開發(fā)需要及時回收。

面對諸多問題與挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)裝備已不適用于頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)，亟需突破技術瓶頸、研制核心裝備。為此，川慶鉆探鉆采工程技術研究院項目組開展了頁巖氣試油投產(chǎn)裝備的持續(xù)攻關。

頁巖氣試油投產(chǎn)裝備發(fā)展歷程

很早以前川慶鉆探鉆采工程技術研究院項目組就通過國家863項目與中國石油大學柳貢慧團隊聯(lián)合研究氣體分離及回收技術并成功應用與氣體鉆井，從鉆井移植到開采不斷顯示出良好的經(jīng)濟性，還可以大量減少天然氣放空或二氧化碳排放，環(huán)保貢獻更為明顯，社會效益巨大。

通過近年來的努力，形成了頁巖氣試油投產(chǎn)3大系列裝備共計12套裝置，實現(xiàn)了水資源重復利用、天然氣見氣回收投產(chǎn)，支撐了四川省頁巖氣產(chǎn)能建設。大大縮短了頁巖氣開發(fā)投資回報周期，其成果獲得了北京市科學技術一等獎。

頁巖氣試油投產(chǎn)裝備關鍵創(chuàng)新技術及應用

關鍵創(chuàng)新技術

1、天然氣凈化裝備實現(xiàn)了頁巖氣開發(fā)“見氣回收投產(chǎn)”

針對頁巖氣開發(fā)面臨產(chǎn)出流體成分復雜，凈化難度大;傳統(tǒng)濾網(wǎng)方式砂處理能力有限等問題，形成五級過濾天然氣凈化裝備，成功研制了105MPa旋流除砂器，實現(xiàn)了頁巖氣開發(fā)“見氣回收投產(chǎn)”。

2、自動化液體回收裝備助力水資源循環(huán)利用針對頁巖氣試油投產(chǎn)期間排出流體時間長，流量大，研制了自動一體化控壓分離計量裝置和袋式精細化過濾裝置，實現(xiàn)了水資源循環(huán)利用。

3、安全控制裝備為試油投產(chǎn)安全作業(yè)鋪平道路

針對頁巖氣試油投產(chǎn)期間高速流體下設備沖蝕嚴重，天然氣緊急處理等問題，研制了高抗沖蝕節(jié)流閥和密閉燃燒器，確保了作業(yè)安全。

4、技術先進性

試油投產(chǎn)裝備解決了頁巖氣開發(fā)中面臨的水資源消耗量大、無法及時投產(chǎn)、無法滿足頁巖氣高效開發(fā)等技術難題，通過國內(nèi)外對標，填補了國內(nèi)空白，主要技術指標達到國際同類產(chǎn)品水平，部分指標高于國外產(chǎn)品。

現(xiàn)場應用

該研究成果在現(xiàn)場廣泛應用，保障了頁巖氣的規(guī)模開發(fā)。在長寧威遠2017年已實現(xiàn)22億方天然氣產(chǎn)量，2018年預計可達到30億方產(chǎn)量，為下一步四川300和500億方產(chǎn)能建設提供了技術保障。截至目前，該試油投產(chǎn)裝備共在207口井進行現(xiàn)場應用，回收水1.25萬方，回收輸氣1.5億方。