周榮學(xué) 劉慶昌

中國(guó)石油華北油田公司

中國(guó)石油數(shù)字化規(guī)模化煤層氣田示范工程

周榮學(xué) 劉慶昌

中國(guó)石油華北油田公司

周榮學(xué)等.中國(guó)石油數(shù)字化規(guī)?；簩託馓锸痉豆こ?天然氣工業(yè),2010,30(6):7-10.

中國(guó)石油華北油田公司1991年開始涉足煤層氣勘探開發(fā)業(yè)務(wù),經(jīng)歷了煤層氣地質(zhì)研究選區(qū)、直井小井組開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)、羽狀水平井開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)和數(shù)字化規(guī)?；_發(fā)4個(gè)階段,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不懈努力和大規(guī)模投入,率先在國(guó)內(nèi)建成了數(shù)字化規(guī)模化煤層氣田示范工程。該示范工程以復(fù)雜山地、全覆蓋和全過(guò)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)為主要特征,實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)和商業(yè)化運(yùn)營(yíng),所產(chǎn)煤層氣通過(guò)處理中心和外輸管道進(jìn)入“西氣東輸”干網(wǎng)。該公司在煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)、地面工程低成本優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn),在踐行采煤采氣一體化、解決礦權(quán)重疊問(wèn)題等方面創(chuàng)造了多種有效模式;編制了煤層氣業(yè)務(wù)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃,在勘探開發(fā)、科技攻關(guān)、市場(chǎng)利用、對(duì)外合作等方面確立了發(fā)展目標(biāo);不斷擴(kuò)大現(xiàn)有煤層氣田生產(chǎn)規(guī)模、積極開拓下游市場(chǎng)建設(shè),促進(jìn)了山西省地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了互利雙贏。

煤層氣田 數(shù)字化 規(guī)?；?示范工程 中國(guó)石油華北油田公司 山西省

中國(guó)石油華北油田公司(以下簡(jiǎn)稱華北油田)從1991年起涉足煤層氣業(yè)務(wù),參與原中國(guó)石油天然氣總公司的煤層氣資源評(píng)價(jià)和區(qū)塊優(yōu)選,在河北省大城縣開辟了煤層氣開采試驗(yàn)區(qū),為下一步擴(kuò)展煤層氣業(yè)務(wù)積累了地質(zhì)研究經(jīng)驗(yàn)、儲(chǔ)備了勘探開發(fā)技術(shù)。2004年,華北油田接手晉東南沁水煤層氣田的勘探開發(fā)工作,積極貫徹中國(guó)石油天然氣股份有限公司建設(shè)綜合性國(guó)際能源公司發(fā)展戰(zhàn)略,把加快煤層氣、地?zé)岬刃履茉撮_發(fā)列入油田持續(xù)穩(wěn)健發(fā)展的主要措施之一。2006年成立了沁南煤層氣勘探開發(fā)指揮部,并在山西晉城市注冊(cè)成立了煤層氣勘探開發(fā)分公司,以華北油田勘探開發(fā)研究院、物探研究院、采油工藝研究院為技術(shù)支撐,集中了華北油田各專業(yè)400余名員工實(shí)施大規(guī)?？碧介_發(fā)。

1 示范工程概況

華北油田在沁水盆地南部的煤層氣區(qū)塊包括鄭莊、樊莊、沁南、馬必、成莊、鄭村和夏店7個(gè)區(qū)塊,跨晉城、長(zhǎng)治和臨汾3市,礦權(quán)總面積達(dá)5646km2,探明地質(zhì)儲(chǔ)量為844×108m3,控制和預(yù)測(cè)地質(zhì)儲(chǔ)量為4967×108m3,具備了建成年產(chǎn)量50×108m3的資源基礎(chǔ)(圖1)。經(jīng)過(guò)3年的勘探開發(fā)建設(shè),2009年建成中國(guó)第一個(gè)數(shù)字化規(guī)?；簩託馓锸痉豆こ?取得了下述6個(gè)方面的成績(jī)。

1.1 勘探開發(fā)成效顯著

在樊莊—鄭莊區(qū)塊實(shí)施二維地震勘探測(cè)線124條計(jì)1285km,至2009年,累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量844×108m3。2010年底,樊莊—鄭莊區(qū)塊累計(jì)探明煤層氣儲(chǔ)量將超過(guò)1000×108m3,邁進(jìn)世界級(jí)(千億立方米)商業(yè)性大型煤層氣田行列。樊莊區(qū)塊6×108m3產(chǎn)能建設(shè)全面完成,累計(jì)鉆直井454口,壓裂投產(chǎn)437口;羽狀水平井鉆井、投產(chǎn)45口;建成6座集氣站、43km集氣干線、483口單井采氣管線、2座35kV變電站、23km35kV電力線路。目前日產(chǎn)煤層氣超過(guò)70×104m3(圖2)。

1.2 以煤層氣處理中心為標(biāo)志的系統(tǒng)工程投產(chǎn),外輸管網(wǎng)與“西氣東輸”干網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接

以煤層氣處理中心為標(biāo)志的配套工程建成投產(chǎn)(圖3),從根本上解決了制約煤層氣外輸和利用的瓶頸問(wèn)題,依托“西氣東輸”干網(wǎng)可以順利實(shí)現(xiàn)煤層氣上輸和下載,將為“氣化山西”發(fā)揮積極作用。自2009年9月10日處理中心向“西氣東輸”干網(wǎng)供氣,目前累計(jì)完成商品量在1.2×108m3,日外輸氣量在100×104m3以上。

圖1 礦權(quán)區(qū)塊圖

圖2 煤層氣生產(chǎn)曲線圖

圖3 煤層氣處理中心全景圖

1.3 建成復(fù)雜山地、全覆蓋、全過(guò)程自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng),運(yùn)行平穩(wěn)正常

自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)于2008年5月開工建設(shè),2009年10月主體工程完工。完成了51km通訊光纜、10座通信基站建設(shè),實(shí)現(xiàn)了重點(diǎn)井、集氣站、處理中心系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、圖像監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制;實(shí)現(xiàn)了35kV變電站及其供配電線路,10kV開閉所遙視、遙測(cè)、遙調(diào);實(shí)現(xiàn)變電所單井、集氣站無(wú)人值守。通過(guò)設(shè)在晉城的遠(yuǎn)程調(diào)度中心可實(shí)現(xiàn)單井、集氣站、變電所、處理中心的生產(chǎn)參數(shù)監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)指揮。

1.4 勘探開發(fā)技術(shù)認(rèn)識(shí)不斷深化

建立了沁水氣田煤層氣成藏模式,認(rèn)為本區(qū)煤層氣藏為受巖漿熱成因形成的承壓水封堵煤層氣藏,其富集程度主要受儲(chǔ)層條件和保存條件的影響;形成了區(qū)塊尺度煤層氣富集高滲地質(zhì)控制理論(圖4),認(rèn)為沁南煤層原生孔隙割理系統(tǒng)決定了煤層滲透性的大小,構(gòu)造背景和斷層發(fā)育程度明顯控制煤層含氣性;形成了5項(xiàng)配套工藝技術(shù),包括山地淺層二維地震采集和精細(xì)解釋、富集高滲區(qū)地質(zhì)預(yù)測(cè)與井位部署、羽狀水平井及配套工藝、適用性舉升工藝和智能排采控制。

圖4 區(qū)塊尺度煤層氣富集高滲地質(zhì)理論圖

1.5 積極推進(jìn)對(duì)外合作,努力實(shí)現(xiàn)互利雙贏

華北油田在建設(shè)數(shù)字化規(guī)模化煤層氣田過(guò)程中,嚴(yán)格遵守國(guó)家和山西省的有關(guān)法律、法規(guī)和政策規(guī)定,主動(dòng)向省、市、縣三級(jí)政府匯報(bào)工作,將企業(yè)發(fā)展自覺(jué)融入地方經(jīng)濟(jì),積極履行社會(huì)責(zé)任,營(yíng)造企地和諧環(huán)境。同時(shí),積極主動(dòng)尋求與業(yè)內(nèi)其他企業(yè)開展合作,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、和諧共贏。先后與山西能源集團(tuán)、潞安集團(tuán)、蘭花集團(tuán)、晉煤集團(tuán)、山西省煤運(yùn)總公司、國(guó)投晉城公司等煤炭企業(yè)簽訂了合作協(xié)議,形成了多種各具特色的合作模式,有效解決了礦權(quán)重疊問(wèn)題,采氣采煤更為科學(xué)合理,避免了無(wú)序競(jìng)爭(zhēng),實(shí)現(xiàn)了合作共贏。

1.6 安全環(huán)保工作卓有成效

華北油田以創(chuàng)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型企業(yè)為目標(biāo),在沁南煤層氣勘探開發(fā)過(guò)程中,以“環(huán)境美學(xué)”為目標(biāo),加大投資力度,把保障安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、節(jié)約自然資源,作為各項(xiàng)工作的重中之重,堅(jiān)持不懈地走安全發(fā)展、清潔發(fā)展、節(jié)約發(fā)展之路。在項(xiàng)目可研、設(shè)計(jì)、施工各階段均委托國(guó)家和當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)單位進(jìn)行安全評(píng)估和環(huán)保評(píng)估工作,采取措施,杜絕了安全環(huán)保事故的發(fā)生。

2 經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)識(shí)

在國(guó)家新能源扶持政策創(chuàng)造的良好環(huán)境和各級(jí)政府以及相關(guān)能源企業(yè)的支持和推動(dòng)下,華北油田集中各方資源,匯聚各界力量,發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不懈努力和大規(guī)模投入,綜合研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并舉,常規(guī)作業(yè)與風(fēng)險(xiǎn)探索兼顧,在晉東南建成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)數(shù)字化、規(guī)?；簩託馓铩?/p>

2.1 煤層氣開發(fā)既可取得經(jīng)濟(jì)效益,又能降低碳排放,減少煤礦安全事故

煤層氣地面抽排既可減少烴排放,又可減少碳排放,每抽采1×108m3煤層氣,可減少碳排放120×104t。此外,煤層氣地面抽采是降低高瓦斯煤礦安全事故的有效預(yù)防措施。國(guó)家規(guī)定,只有煤層氣含量低于6m3/t煤時(shí)才能開采煤礦,要將沁水煤田煤層氣含量由15～20m3/t降低到國(guó)家規(guī)定指標(biāo),只有依靠地面抽采。

2.2 石油公司開發(fā)煤層氣具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

實(shí)踐證明,石油公司在開發(fā)煤層氣方面具備獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。煤層氣地面抽采方式與天然氣開發(fā)類似,所用的鉆井、壓裂、排采、管輸?shù)认盗屑夹g(shù)均來(lái)自石油天然氣行業(yè)的主體勘探開發(fā)技術(shù)。石油公司以強(qiáng)大的人才、資金、技術(shù)、市場(chǎng)和裝備優(yōu)勢(shì),可以在較短時(shí)間內(nèi)完成煤層氣勘探開發(fā)技術(shù)的儲(chǔ)備和創(chuàng)新,開創(chuàng)煤層氣產(chǎn)業(yè)科研與生產(chǎn)有機(jī)融合、上下游一體化的蓬勃發(fā)展局面,成為中國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)跑者。

2.3 煤層氣開發(fā)應(yīng)重視基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新

華北油田重視煤層氣地質(zhì)條件的基礎(chǔ)研究工作,重視工藝改進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新,不斷深化地質(zhì)認(rèn)識(shí),認(rèn)真研究生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題與矛盾,積極尋找應(yīng)對(duì)措施,初步掌握了煤層氣勘探開發(fā)配套技術(shù);在生產(chǎn)實(shí)踐中提升了高滲富集區(qū)優(yōu)選、井筒工藝應(yīng)用、羽狀水平井井位優(yōu)選、煤層鉆井液保護(hù)、煤層適應(yīng)性壓裂改造、地面工程集約化建設(shè)等方面的能力。能力的提升促進(jìn)了勘探開發(fā)建設(shè)的有效開展。

2.4 煤層氣開發(fā)建設(shè)必須嚴(yán)格按程序辦事,規(guī)范運(yùn)作

在煤層氣開發(fā)過(guò)程中,認(rèn)真進(jìn)行各種評(píng)價(jià)和辦理審核手續(xù),不僅是遵守國(guó)家和地方政府法律法規(guī)、依法進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的具體表現(xiàn),也是創(chuàng)造順利的施工環(huán)境、保證工程質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)清潔安全生產(chǎn)的必由之路。要熟悉相關(guān)法律法規(guī)和有關(guān)機(jī)構(gòu)的辦事程序,照章辦理。要加強(qiáng)項(xiàng)目前期工作,超前規(guī)劃、早定方案,統(tǒng)籌考慮各種審批手續(xù),全面系統(tǒng)準(zhǔn)備有關(guān)材料。華北油田在樊莊產(chǎn)能建設(shè)前期及過(guò)程中辦理了安全、環(huán)境保護(hù)、水土保持、防洪、選址等共計(jì)20余項(xiàng)評(píng)價(jià)和審核。

2.5 煤層氣行業(yè)的健康有序發(fā)展需要合作雙贏

煤層氣是煤炭的伴生氣,國(guó)務(wù)院要求“先采氣后采煤、采煤采氣一體化”。應(yīng)按照科學(xué)發(fā)展觀與建立和諧礦區(qū)的思維,處理煤層氣企業(yè)與煤炭企業(yè)在發(fā)展中的矛盾,共同履行大型國(guó)有企業(yè)所承擔(dān)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、政治責(zé)任。煤層氣產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展需要石油、煤炭?jī)蓚€(gè)行業(yè)與社會(huì)各界的共同努力。華北油田沁水煤層氣礦權(quán)與眾多煤炭企業(yè)礦權(quán)重疊,只有真誠(chéng)合作、統(tǒng)籌規(guī)劃、科學(xué)部署、規(guī)范實(shí)施,才能建立起良好的合作環(huán)境,才能實(shí)現(xiàn)建設(shè)大型、整裝煤層氣田的發(fā)展規(guī)劃。

3 華北油田煤層氣業(yè)務(wù)中長(zhǎng)期規(guī)劃

據(jù)中國(guó)石油沁水盆地煤層氣業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃和華北油田發(fā)展要求,結(jié)合山西沁水盆地煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì),華北油田編制了煤層氣業(yè)務(wù)發(fā)展“十二五”規(guī)劃,在勘探開發(fā)、科技攻關(guān)、市場(chǎng)利用、對(duì)外合作等方面確立了發(fā)展目標(biāo),明確了工作思路,制定了具體措施。

3.1 勘探與評(píng)價(jià)

計(jì)劃部署精細(xì)二維地震測(cè)線3500km,鉆井388口,探明煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量3065×108m3,夯實(shí)50×108m3年產(chǎn)量的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 產(chǎn)能建設(shè)

計(jì)劃部署羽狀水平井371口,配套建設(shè)集輸管網(wǎng)和電力系統(tǒng),新建產(chǎn)能19×108m3,加上樊莊已建產(chǎn)能6×108m3,累計(jì)建產(chǎn)能25×108m3。

3.3 科技攻關(guān)

以國(guó)家煤層氣科技重大專項(xiàng)和中石油示范工程為平臺(tái),加強(qiáng)公司內(nèi)部研究力量,同時(shí),擴(kuò)大和深化外部科研協(xié)作,在煤層氣富集規(guī)律、高中階煤層滲透性改造、低成本鉆井工藝、集成化模塊式地面工程設(shè)計(jì)等方面開展深度研究和項(xiàng)目攻關(guān),力爭(zhēng)在“十二五”末,形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤層氣地質(zhì)研究成果和先進(jìn)適用的低成本開發(fā)技術(shù)系列。

3.4 下游市場(chǎng)開發(fā)

計(jì)劃2015年煤層氣產(chǎn)量達(dá)到20×108m3,在滿足當(dāng)?shù)赜脷獾那闆r下,余氣進(jìn)入“西氣東輸”管道。在沁南所產(chǎn)煤層氣不能滿足當(dāng)?shù)毓I(yè)及民用需求時(shí),可以在中石油的統(tǒng)一調(diào)度下,利用“西氣東輸”聯(lián)絡(luò)線,以管道天然氣向當(dāng)?shù)胤递?。華北油田長(zhǎng)期穩(wěn)定向北京市、天津市、河北省等供應(yīng)城市燃?xì)?具備了豐富的燃?xì)夤芫W(wǎng)經(jīng)營(yíng)經(jīng)驗(yàn),和中油(香港)聯(lián)合成立了華港燃?xì)夤?并已在香港掛牌上市,愿意在互利共贏的基礎(chǔ)上,依托已建天然氣和煤層氣輸送管網(wǎng),參與山西燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng),為山西省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出積極貢獻(xiàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

華北油田在較短時(shí)間內(nèi),優(yōu)質(zhì)高效建成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)數(shù)字化規(guī)?；簩託馓?并與國(guó)家“西氣東輸”管道對(duì)接,成功實(shí)現(xiàn)了煤層氣上下游一體化商業(yè)運(yùn)營(yíng)。可以說(shuō),數(shù)字化規(guī)?；簩託馓锏慕ǔ?既是中國(guó)石油天然氣股份有限公司國(guó)際化綜合性能源公司發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)里程碑,也是中國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)日趨壯大、進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)啟動(dòng)階段的一個(gè)重要標(biāo)志。

山西沁水盆地煤層氣資源豐富,省內(nèi)以及周邊地區(qū)能源需求旺盛。華北油田將長(zhǎng)期立足山西,發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),繼續(xù)加大投入,擴(kuò)大現(xiàn)有煤層氣田生產(chǎn)規(guī)模,開拓下游市場(chǎng)建設(shè),為山西省當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。同時(shí),華北油田將繼續(xù)堅(jiān)持互利共贏,不斷拓展與相關(guān)能源企業(yè)的合作領(lǐng)域,創(chuàng)新合作方式,加大合作力度,深入貫徹國(guó)家采煤采氣一體化政策,促進(jìn)煤層氣行業(yè)的健康有序發(fā)展。

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.06.002

Zhou Rongxue,senior engineer,was born in1964.He holds an M.Sc.degree,being engaged in coalbed methane services,multipurpose development services,oil&gas transportation and sales,domestic&foreign gas market,etc.

Add:Renqiu,Hebei062552,P.R.China

Tel:+86-317-2755757 E-mail:zhourx@petrochina.com.cn

A demonstration project of PetroChina’s digitalized scale coalbed methane gas fields

Zhou Rongxue,Liu Qingchang
(North China Oilf ield Company,PetroChina,Renqiu,Hebei062552,China)

Since starting E&P of coalbed methane in1991,the PetroChina’s North China Oilfield Company has experienced four periods of CBM project development,including geological study of the selected area,pilot tests by small vertical wells,pilot tests by pinnate horizontal multilateral wells,and digitalized scale exploitation.Having made longstanding and unremitting efforts,this company has taken the lead in completing the demonstration project of a digitalized scale CBM gas field in China.In this project,a special automatic monitoring system,which can be used in complex mountainous regions with a full-area coverage during the whole development process,is adopted to achieve scale production and commercialized operation,and the produced CBM gas has entered into the West-East gas arterial pipelines through the processing centre and multi-purpose station pipelines.This company has gained a wealth of experience in E&P technologies and optimized design of low-cost ground engineering work,etc.from this CBM project,and has made achievements in coal and gas co-exploitation and solution of the overlapping mining rights.Moreover,this company has made medium-and long-term planning of CBM projects,setting goals in many aspects of E&P,scientific&technological problem tackling,market utilization,and external cooperation,etc.Following this developing trend,this company takes its advantage to increase its input,expand the production scale of the present CBM gas field,and develop the downstream markets.In this way,it will promote the development of local economy and society in Shanxi province.

coalbed methane gas field,digitalization,large scale,demonstration project,Shanxi

book=7,ebook=213

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.06.002

2010-06-02 編輯 趙 勤)

周榮學(xué),1964年生,高級(jí)工程師,工程碩士,全國(guó)設(shè)備管理優(yōu)秀工作者;現(xiàn)任中國(guó)石油華北油田公司副總經(jīng)理,負(fù)責(zé)華北油田煤層氣業(yè)務(wù)、多元開發(fā)業(yè)務(wù)、油氣運(yùn)銷和國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)等工作;兼任山西省煤層氣行業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)。地址:(062552)河北省任丘市會(huì)戰(zhàn)道中國(guó)石油華北油田公司。電話:(0317)2755757。E-mail:zhourx@petrochina.com.cn

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE6,pp.7-10,6/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)