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投身能源主战场 打造科技增长极

2021-11-17 10:27:21    来源: 中国自然资源报    作者: 陈立德 钟明洋 罗喜林 曾春林

近日,重庆地质矿产研究院页岩气绿色勘探开发科技创新团队获评全国专业技术人才先进集体。这个人均年龄35岁的科技创新团队,十余年集中攻坚,依靠自主创新突破了一系列页岩气勘探开发“卡脖子”关键技术,助推我国成为完全掌握页岩气开发成套技术并实现页岩气商业开发的国家。

从无到有

摸清家底,开辟重庆页岩气勘探开发主战场

页岩气是储存于富有机质泥页岩及其夹层的非常规天然气,是一种清洁、高效的能源资源。美国就是通过页岩气革命,从天然气进口国变成出口国,实现了“能源独立”。相较而言,我国页岩气资源丰富,但地质条件复杂。摸清家底,明确页岩气储存情况、可采性是推进开发的第一步。

2009年8月,重庆市致信国家相关部委,申请开展重庆页岩气资源调查评价和勘探开发工作并得到支持,由此拉开了重庆页岩气勘探开发的序幕——

2009年9月,原重庆市国土资源和房屋管理局成立了页岩气工作领导小组,积极组织协调推进全市页岩气勘探开发工作,并确定重庆地质矿产研究院作为参与页岩气工作推进的技术支撑单位。同时,页岩气绿色勘探开发科技创新团队也在该院成立。

2010年5月,我国在重庆及其周边地区设立“川渝黔鄂页岩气战略调查先导试验区”,开展了页岩气资源战略调查与选区工作。在相关主管单位的支持下,项目管理办公室落户重庆地质矿产研究院。2011年10月,重庆市科学技术委员会批准该院成立“重庆市页岩气资源与勘查工程技术研究中心”。2012年,该团队在重庆黔江册山实施了全国首个获得工业气流的页岩气井。

2015年,是中国页岩气开发史上的重要一年。这一年,重庆地质矿产研究院页岩气绿色勘探开发科技创新团队应用创建的页岩气资源勘查与核心区综合评价技术体系,首次估算重庆页岩气资源量为13.7万亿立方米,位居全国前列。

2017年,《重庆市页岩气资源调查评价》项目成果通过评审验收,不仅摸清了全市页岩气资源家底,还优选出重庆地区页岩气有利区29个、目标区5个,探索形成了重庆地区页岩气经济及管理体系等。

与此同时,该团队还利用技术优势,吸引中石油、中国化工和国家开发投资集团有限公司等大型企业,组建了合资公司共同开发重庆页岩气。

这一系列工作,为重庆成为全国页岩气勘探开发主战场奠定了坚实基础。

从有到优

突破难点,用技术领跑页岩气开发

摸清家底后,如何实现高效开发却成了难题:国内技术、标准均属空白,且重庆的地质条件复杂,国外技术又难以复制,寻求国外合作还将面临技术服务、设备维修等特别高昂的费用。

其实,在做好勘探的同时,该团队早已瞄准国际开采一流水平,从页岩气的全面勘探、可采性评价、持续安全高效开采技术、专业人才队伍培养等重要关键点展开工作,全面推动重庆页岩气开发工作。

该团队联合中国石油大学,共建了自然资源部页岩气资源勘查重点实验室,联合相关企业共建页岩气勘探开发国家地方联合工程研究中心,开展页岩气开发关键共性技术研发与转化应用。他们还联合申报非常规油气开发国家重点实验室,获重庆市政府3.2亿元资金支持,为融入中国西部(重庆)科学城建设打下基础;参与自然资源部、中石化、重庆市三方共建的重庆涪陵国家级页岩气示范区建设,联合重庆市科技局、涪陵区政府、涪陵页岩气公司四方共建页岩气产业技术研究院,推动示范区协同创新。

2015年,重庆市政府发布《重庆市页岩气产业发展规划(2015~2020年)》。“十三五”期间,重庆以勘探开发、管网建设和综合利用的纵向一体化,带动装备制造在纵向产业链各环节上的配套,形成横向“一张网”,从而实现页岩气全产业链集群式发展。

然而,当时开发的页岩气埋深普遍在3000米以内。超过3500米的深层页岩气,由于地质、工程条件更加复杂,常用的水平井压裂技术难以实现有效开发。这也成为我国页岩气规模开发的主要技术瓶颈。

在长期的理论研究和实践探索基础上,该团队提出“三元三控”深层页岩气富集高产新理论,即“古水深控储、高压控富、优质储层连续厚度控产”,从3个重要关键点发力,提升页岩气商业开发的可行性。经过不断的探索,该团队逐渐构建了深层页岩气勘探开发技术,在渝西区块探获地质资源量1.8万亿立方米,为2025年50亿立方米产能建设规划提供了资源基础。

此外,该团队还创新研发了密切割、高强度压裂技术,助推渝西区块单井初始日产量大幅上升,由以前的15万立方米提升至现在的46万立方米,引领了我国深层页岩气技术创新。同步系统研发的页岩气现场含气量测试系统、复杂山地压裂微地震实时监测装备及大通径可溶桥塞,被广泛应用于页岩气、煤层气开发。目前,页岩气现场含气量测试系统已远销山东、四川、贵州等页岩气开发省市,得到行业广泛认可。

从优到强

生态优先,推动页岩气持续安全绿色开发

随着页岩气开发的深入,该团队又瞄准破解页岩气开发安全风险目标,建立起了国内第一个页岩气勘探开发固定地震监测台网,构筑了集地震、地下水、场地环境为一体的页岩气开发环境安全动态监测平台,与相关主管部门实现了监测信息和观测数据的实时共享,获得国家有关部委的好评,成为油气监管的典范。

为深入贯彻“生态优先,绿色发展”理念,该团队还研发了页岩气开采作业废水重复利用与达标排放深度处理技术、页岩气钻井含油固体废物资源化高效利用技术和污染土壤修复治理技术,广泛应用于重庆、四川等省市的页岩气勘查开发区,累计处理含油废弃物44万吨,节约危险废物处理费2750万元。

在深耕页岩气绿色勘探开发关键技术的过程中,他们特别注重技术融合和协同创新,率先建成“政—产—学—研—用”行业模式,利用大数据建立融合地质评价、油田工程、环境工程、监测工程、民生工程为一体的综合决策平台,架设政府与企业之间的桥梁,服务页岩气绿色开发,形成工业化产业链条。

聚焦“产、学、研”,该团队取得了一项又一项成果:建立的评价与核心区优选技术系列,达到国内先进水平;形成的分析测试技术,达到国际先进水平;研发的水平井压裂支撑剂运移和展布评价体系,达到国内领先水平;首次基于颗粒元和有限元方法,研发了复杂裂缝扩展模拟软件;形成的常压页岩储层钻完井、压裂等关键技术,达到国内领先水平……

此外,他们还十分注重学术交流和拓展。2019年,该团队率先在重庆武隆建成了全国首个页岩气典型地层剖面。该剖面囊括了奥陶系五峰组到志留系龙马溪组,具有露头好、产层完整等特点,为国内外学者认识中国典型页岩气产层提供了直观实物资料,成为国内外页岩气勘探开发、页岩气知识普及和学术交流的重要平台。截至目前,该典型剖面已接待了美国犹他大学、中国石油大学、中石油等国内外知名院校、企业等近百场2000余人次观摩学习、考察研讨。

从无到有、从有到优、从优到强,不是简单的推进,而是创新力量的裂变发展。页岩气绿色勘探开发科技创新团队依靠自主创新突破关键“卡脖子”技术,掌握了中国自己的页岩气成套开发技术,累计培养博士、博士后等各类高层次人才40余名,获省部级科技奖励13项,SCI/EI期刊收录论文35篇,出版专著3部,获得国际/国家发明专利21项、软件著作权30项,制定国家/行业标准9项。

页岩气绿色勘探开发科技创新团队成员表示,为了使命、为了责任,创新路上,他们将继续保持团结拼搏、执着追求、潜心钻研的精神品质,向着超越国际一流水平的更高目标迈进。

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