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中外巨头联手破解页岩气“中国式难题”破局

2014年09月10日 17:51
来源:凤凰创新

 

自国家能源局领导人在全国“十三五”能源规划工作会议上调低未来中国页岩气目标产量以来,中国页岩气此前突飞猛进的发展步伐似乎已经放慢。不过,这在专业从事页岩气开发的人们眼中,并不是一个坏消息。

“一开始大家关注中国页岩气丰富储量,但可能没想到开采的难度。不过通过这三四年的勘探,相关方面对气层、水资源等各要素的了解有了一个更理性的认识。目前定的计划更理性,趋势也是向好的。” GE天然气集团页岩气项目工程经理殷彦军对记者表示。

页岩气,是从页岩层中开采出来的一种非常重要的非常规天然气资源,对国家的能源结构和能源安全具有重大战略作用。不过,即使从2020年产量300亿立方米的国家规划来看,依然任重道远。

“依据测算300亿立方米的年产量,大约需要数千口页岩气开采井。如此庞大的井口数,只有短短六年的开发时间,对于尚在探测和摸索过程中的中国页岩气行业来说,难度并不小。” 殷彦军说。

据悉,一口井的综合成本,高达8000万至12000万,成本和耗时都是美国的2到3倍。这在业内人士看来,目前页岩气破局的关键是迅速提高效率、建立标准,并且探寻出适合中国地质状况的开采技术。

“中国页岩气尚处在初级阶段,国家还没有明确的标准出台,用户需求也不是很明显。但随着页岩气的大规模开发,未来需求会比较大,亟待一个稳定的、规模化、可操作的标准体系。”行业观察者胡津铭接受记者采访说。

此外,能源专家林伯强也对媒体说, 由于自然条件的相对劣势及制度上的不足,中国页岩气开发的商业应用前景广阔,但发展仍然有不确定性。推进页岩气的大规模商业开发应用,需要做的事情还有很多,不但要处理好页岩气开发的水资源保护问题,而且要明晰页岩气开发的产权和保护民间私人资本的投资,建设管网,推动市场竞争,加强监督管理。

中国地质需要中国标准

9月6日,彭博社报道,在中国签署首份页岩气生产分成合同的荷兰皇家壳牌公司,因为受到地质构造问题和当地人口密集因素影响,将缩减在四川的页岩气项目规模。

市场人士对此分析道,已经在美国等地区取得成功的页岩气开采技术,需要在中国适应全新的地质条件,并调整技术手段。而壳牌公司是中石油、中石化的重点合作伙伴,这也意味着中国页岩气整体开发变得更为稳健。

目前中国初步勘探的页岩气,储量超过美国,四川盆地是储量较为集中的地区之一。根据国土资源部页岩气资源调查,仅四川省页岩气资源量就为27.5万亿立方米,占全国的20.46%;可采资源量可达4.42万亿立方米,占全国的17.67%,均居全国第一。

但GE成都创新中心油气部门负责人孙智民却指出,虽然四川是页岩气建产核心区域之一,但经过勘测和开采,发现和优质页岩气资源,存在一定差异。“四川盆地页岩气的储藏深度比较深,山区岩层深达4000米以下,岩石硬度也更高,压力更大。而美国页岩气深度在1000-2000米左右,深度、硬度和压力,都比我们更为容易。”

他还向记者表示,“美国页岩气产品,已经比较标准化。中国页岩气开采,存在技术,成本和环境方面的挑战,多数区块处于勘探阶段,离大规模开发还有一定距离。”

此外,在实际开采中,还发现四川盆地页岩气的硫化氢含量偏高,这意味着对设备抗腐蚀性要求也比较高。而由于页岩气的技术手段是把水注入地下,页岩气沿着裂缝压出来,也对水资源提出了更多的要求。如何在开采同时达成环保、节约资源的诉求,也是公众与行业领导者关注的重点。

媒体观察到,目前GE积极配合中石油、中石化和壳牌石油等企业,为页岩气勘探、开采提供专业的设备和安全服务。为此,GE仅在成都一地就配置了近百人的专业油气团队。

而拥有标准化平台的GE很快进入了国内油老大的视野。“所谓标准化机制就是随着打井经验多了以后,管串等尺寸都逐渐形成了定式,在后期的项目里,GE就会从标准化平台上选择其中一种,再比如材料尽量考虑到既有条件环境下的费用平衡,形成标准,追求尽量把产品做得适用性更广。”GE页岩气技术工程师这样介绍。

中外联手剑指标准化开采平台

作为中国页岩气开发的先导者之一壳牌公司,很早就携手中石油、中石化勘测开采。而后,GE公司也加入这一团队。壳牌公司拥有丰富的北美页岩气的勘探开发经验,中石油、中石化等巨头比较了解四川气层和地质情况,而GE公司则在井口、压力阀、采油树等关键设备上,具有比较成熟的产品和经验。各方均有优势,合作沟通。

而早在上世纪80年代,GE的井口设备工厂就已经漂洋过海落户上海,只不过当年国内还没有页岩气的概念。

“压力环境的差异令中国在压裂方面的投入成本就比美国高得多,因为气藏比较深,开采的周期又长,在地面钻井后一般要花八九个月时间才能知道到底有多少出气量,投资的风险比美国更大。”GE天然气集团页岩气项目工程经理殷彦军分析说。

严苛的地质条件,造成了能源企业在钻井作业的实际设计过程中,必须考量更多针对性能和安全的要求。2012年起,GE就与中石油、壳牌合作深耕页岩气开采,经受着本土化创新的洗礼。

未来,三家合作将致力于提高开采质量、稳定设备平台、降低生产成本和提升施工安全等诸多方面,“定制化”与“设备标准化”相结合,尽量符合客户的需求,以期实现稳定、高效的工业化生产体系。

“工业标准化平台,主要是根据中石油的生产需求、结合壳牌多年来的勘探开采经验、GE参与并合作做出的标准化技术体系,并增加产品的通用性,互换性、稳定性,能够大规模复制、推广。” 殷彦军说:“在目前重点试点的30多口气井中,已经有10多口非常接近理想中的标准化、稳定化的技术平台。”

据悉,目前中石油在四川拥有的三个页岩气田:富顺、梓潼、金秋,钻井和生产都是和壳牌合作, 而GE则提供在钻采过程中使用的采油井口和采油树等专业设备。

而无论是陆上还是海底钻井,都需要井口控制设备,其中最为关键的是密封性能。由于中国的页岩气开发,技术上属于高温高压,还有较高的抗腐蚀性要求,这就给整个页岩气开采,带来了极大困难。

“举个简单的例子,常规的井口设备是钢圈连接的方式,所以我们第一期产品就是从外部设计锁紧装置,有很多压力通道,但壳牌担心安全隐患,就提出设备尽量要减少漏点,我们最后是从GE既有的深海钻井设备上得到一些启发,修改成了整体式的井口,并在内部安装锁紧装置。” GE天然气集团页岩气项目工程经理殷彦军说。

在四川几个页岩气重点产区,开采企业大多吃了不少苦头。在目前的合作阶段,中石油、中石化、壳牌、康菲、GE、雪佛龙等诸多中外知名企业,都在强化技术合作,探索出一条适合大多数环境的标准化开采平台。

技术进步解决环境问题

页岩气是一个新兴产业,但受其开采技术局限,也像硅晶产业一样,引发了公众担心或者反对。反对者认为,页岩气成本高昂,甚至指责这是美国的一场阴谋。此外,页岩气开采所需要的大量水资源和随之产生的环境污染问题,也的确是迫待解决的技术难题。

业内人士甚至认为,要实现国家300亿立方米的产量规划,对于人口稠密的四川盆地来说,可能是个关系全社会的公共事件。

受地理环境限制,四川很多页岩气开发现场与农田很近,与农业生产、生活存在水源竞争问题。另外,对于使用后污染水的处理,会不会造成环境污染,成为媒体与公众关注的重要问题。

但由于页岩气勘测开采还处于最初阶段,国家有关部门尚未出台相关的具体政策。但压裂页岩气的用水,是需要添加化学成分的,这些添加剂都会导致环境污染。

对此,包括GE在内的设备制造商,展现了积极的市场态度,也提出了诸多解决方案。目前,包括国内科研企业、中石油、中石化、壳牌公司等,都在水处理配套技术和设备上付诸较大精力。

“不管石油公司还是设备公司,都会有更切实更具体的计划来推进,现在除了壳牌和‘两桶油’,康菲、雪佛龙也开始有具体的勘探计划,参与范围在逐渐扩大,将来的油气开采可能会更符合预期。” GE天然气集团页岩气项目工程经理殷彦军说。

而据GE页岩气团队相关负责人介绍,目前GE对于页岩气产生的水污染问题,大概有超滤技术、移动蒸发技术、热蒸发技术、过滤膜技术等多种解决方案,而且这些技术都在美国有过成功应用。但受到使用环境、标准和成本限制,未来采取何种解决方案,尚且处于探索之中。但总体来说,标准化、模块化、可移动,始终是页岩气技术研发的未来方向。

此外,除了大量消耗水资源、带来水污染问题之外,他认为开采页岩气还需要解决能源动力与页岩气液化问题。“页岩气钻井,与常规钻井有很大的不同,除了钻井技术之外,还要钻特别多的井,比普通常规油气多得多。”

相对于气态天然气,LNG(液化天然气)体积大约可缩小为其的1/625。占地少、储存效率高、灵活方便运输等优点,加上环保、安全的特性,一直以来都为业内人士备受推崇。而LNG工厂的建设,则被视为发展LNG的关键。GE研发的可移动的、模块式小型LNG液化厂最先在美国得到广泛应用。

此外,钻井施工和气体开采,本身也都需要耗费能源动力,而目前大量采用的,是“井工厂”模式,利用柴油发电成本较高且造成环境污染。而目前GE已经研制的“以气养气”新模式在美国已经推行。在中国,GE也已经找到合作伙伴,用以气养气的模式,将开采出来的可燃气,直接用于燃气发电机,给钻机供电。下一步将通过建立分布式燃气发电站,届时将更好解决钻采现场动力来源问题。

不久之前,中国政府刚刚和俄罗斯政府签订了高达数百亿美元的天然气购销合同,这也表明了快速发展的中国,未来存在的巨大能源缺口。而号称“新能源革命”的页岩气,也将在中国获得蓬勃发展。

行业观察员胡津铭乐观的认为,根据中国地质特征去开发产品,就能找到合适中国地质的最佳设备和最佳标准平台,随着未来的技术进步,页岩气开发成本肯定会大幅下降。

标签:页岩 GE 骑士

[责任编辑:王小萱]

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