中石油页岩气技术新突破 试油投产装备国产化

随着几处勘探开发连获重大突破，页岩气最近又火热起来。我国作为储量大国，页岩气可采资源量达21.8万亿立方米，目前探明率却仅有4.79%，资源潜力巨大。在我国天然气对外依存度不断攀升之际，非常规天然气页岩气开采的价值不言而喻。

　　我国页岩气面临的问题

　　页岩气资源开发效益差。与北美相比，我国页岩气地质成藏条件价差，客观上降低了我国页岩气开发的经济效益。我国页岩气资源多分布在山区，地表条件复杂造成钻探前工作量和后续地面工程的投资大幅增加，钻机连续工作的能力差；油藏埋深在3500米以下，造成钻井机械和液压压裂机械成本上升，以及相应的钻井液、压裂液、支撑剂等钻化产品投入大幅增加；开发区域水资源缺乏，造成额外工作量增加，开发成本高等问题。

页岩气试油投产作业挑战众多。根据中国石油川庆钻探钻采工程技术研究院副院长韩烈祥的介绍：试油投产作业是页岩气勘探与商业开发的桥梁，主要用于对产出流体安全控制、分离计量和处理等。由于页岩气勘探开发特殊性，试油投产作业面临诸多挑战：(1)试油投产期间大量注入的液体会从井筒返出，页岩气液体处理量大；(2)传统“一井一组”的试油装备无法满足“工厂化”作业；(3)试油投产装备破坏严重，影响改造效果；(4)页岩气开发需要及时回收。

常规试油装备

“工厂化”作业试油装备

面对诸多问题与挑战，传统装备已不适用于页岩气规模效益开发，亟需突破技术瓶颈、研制核心装备。为此，川庆钻探钻采工程技术研究院项目组开展了页岩气试油投产装备的持续攻关。

　　页岩气试油投产装备发展历程

很早以前川庆钻探钻采工程技术研究院项目组就通过国家863项目与中国石油大学柳贡慧团队联合研究气体分离及回收技术并成功应用与气体钻井，从钻井移植到开采不断显示出良好的经济性，还可以大量减少天然气放空或二氧化碳排放，环保贡献更为明显，社会效益巨大。

通过近年来的努力，形成了页岩气试油投产3大系列装备共计12套装置，实现了水资源重复利用、天然气见气回收投产，支撑了四川省页岩气产能建设。大大缩短了页岩气开发投资回报周期，其成果获得了北京市科学技术一等奖。

　　页岩气试油投产装备关键创新技术及应用

　　关键创新技术

1、天然气净化装备实现了页岩气开发“见气回收投产”

针对页岩气开发面临产出流体成分复杂，净化难度大；传统滤网方式砂处理能力有限等问题，形成五级过滤天然气净化装备，成功研制了105MPa旋流除砂器，实现了页岩气开发“见气回收投产”。

2、自动化液体回收装备助力水资源循环利用针对页岩气试油投产期间排出流体时间长，流量大，研制了自动一体化控压分离计量装置和袋式精细化过滤装置，实现了水资源循环利用。

3、安全控制装备为试油投产安全作业铺平道路

针对页岩气试油投产期间高速流体下设备冲蚀严重，天然气紧急处理等问题，研制了高抗冲蚀节流阀和密闭燃烧器，确保了作业安全。

图为钻井队正在安装封井器。 张建义 孙海忠 井楠 摄

4、技术先进性

试油投产装备解决了页岩气开发中面临的水资源消耗量大、无法及时投产、无法满足页岩气高效开发等技术难题，通过国内外对标，填补了国内空白，主要技术指标达到国际同类产品水平，部分指标高于国外产品。

现场应用

该研究成果在现场广泛应用，保障了页岩气的规模开发。在长宁威远2017年已实现22亿方天然气产量，2018年预计可达到30亿方产量，为下一步四川300和500亿方产能建设提供了技术保障。截至目前，该试油投产装备共在207口井进行现场应用，回收水1.25万方，回收输气1.5亿方。