打造壓裂“綠鑰匙”

本刊記者 郭 望 通訊員 王立英 馮愛民

這里是天府之國的核心區(qū)，川西平原人口稠密、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，一年四季，滿眼綠色蔥蘢。這里也是西南油氣田天然氣主產(chǎn)區(qū)，川西氣田的一個個井架、一座座井站、一條條管道，常年掩映在綠色中。

四川盆地增儲上產(chǎn)會戰(zhàn)2011年11月打響以來，西南油氣田在川西地區(qū)實施的100多口開發(fā)井使用水平井分段壓裂技術(shù)，取得一系列重大進(jìn)展和突破，已獲近10項實用新型專利授權(quán)，申報國家發(fā)明專利兩項，成為四川會戰(zhàn)的主體工程技術(shù)。

“不環(huán)保的事情一件不干?！蔽髂鲜途志珠L、西南油氣分公司總經(jīng)理甘振維告訴記者。在這片常年綠色的天府之國核心區(qū)，面對壓裂次數(shù)越來越多、壓裂液量越來越大、壓裂級數(shù)越來越多的挑戰(zhàn)，西南油氣田始終將安全環(huán)保放首位，在壓裂技術(shù)和管理上雙管齊下，實現(xiàn)綠色壓裂和低成本壓裂，成為建設(shè)綠色氣田、美麗氣田的典范。

壓裂這把增儲上產(chǎn)的“金鑰匙”，正逐漸成為一把“綠鑰匙”。

西南石油局井下作業(yè)公司酸化壓裂大隊成功實施回龍1井的大型酸壓施工。唐文強(qiáng) 攝

技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)綠色壓裂

要進(jìn)行壓裂施工，自然離不開壓裂液。壓裂液稠化劑原材料胍膠片國際市場價格由2011年的每噸不到2000美元，升至2012年的2萬美元以上。常規(guī)壓裂液不僅胍膠用量高，而且壓裂液含殘渣較多，對地層有一定傷害。西南油氣田工程技術(shù)研究院通過新工藝革新，不斷研發(fā)對環(huán)境更友好的新型壓裂液，同時大幅降低了壓裂液的成本，實現(xiàn)了一箭雙雕。

他們從降低壓裂液稠化劑加量濃度入手，根據(jù)川西低品位難動用儲量儲層特征，研發(fā)“液氮＋纖維”低傷害壓裂工藝，有效降低壓裂液對攜砂性能的依賴度，壓裂液稠化劑濃度降低10%～35%。按壓裂用液200立方米計算，單井節(jié)約壓裂原材料成本5萬～10萬元，儲層傷害降低率在20%左右，實現(xiàn)了更環(huán)保的壓裂、更經(jīng)濟(jì)的壓裂。

他們還探索研發(fā)對環(huán)境更友好、價格更低廉的新型壓裂液，用新型香豆膠作為替代稠化劑，在減輕壓裂液環(huán)保壓力的同時，預(yù)計每噸可節(jié)約成本3萬元左右。目前，該新型壓裂液正處于室內(nèi)評價階段。

在川西氣田，水平井大規(guī)模壓裂平均單井用液量在2500立方米以上，壓裂返排廢液給污水處理帶來了環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的雙重壓力。壓裂返排廢液如果能重復(fù)利用，不僅大大減輕環(huán)保壓力，又能使壓裂返排廢液變廢為寶，降低壓裂液購置費用。西南油氣田工程技術(shù)研究院的科技人員抓住這一核心課題，經(jīng)過多年深入研究，形成了壓裂返排廢液循環(huán)重復(fù)利用技術(shù)，使壓裂返排廢液再獲新生。

這一技術(shù)的關(guān)鍵是研發(fā)了新型高分子二次重構(gòu)交聯(lián)劑。壓裂返排廢液是高分子聚合物材料在破膠劑作用下分子化學(xué)鍵斷裂后形成的低黏度液體。研發(fā)新型的具有“黏合”功能的交聯(lián)劑，讓斷開的“鏈條”重新連接上，從而實現(xiàn)了壓裂返排廢液循環(huán)利用。

西南石油局井下作業(yè)公司酸化壓裂大隊正在進(jìn)行元壩11井大型酸化施工。唐文強(qiáng) 攝

這一技術(shù)的亮點是低成本。它的核心優(yōu)勢在于首創(chuàng)性地采用補(bǔ)充添加劑法，回收重復(fù)利用壓裂液，既能大幅度降低同類添加劑的用量，節(jié)約壓裂液配制費用和污水處理費用，同時不改變現(xiàn)有施工工藝。如今，這一技術(shù)配套處理工藝已十分完善。根據(jù)壓裂返排過程及配液水質(zhì)要求，西南油氣田研究配套了返排液回收、凈化處理設(shè)備及流程，并在川西氣田作為低碳環(huán)保開發(fā)新工藝和降本增效新手段推廣應(yīng)用。按每口井回收重復(fù)利用500立方米壓裂液計算，單井可節(jié)約廢液處理費用和添加劑成本費用約30萬元，具有極好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

優(yōu)化管理實施環(huán)保壓裂

施工管理是實施環(huán)保壓裂的重要保障，西南石油工程公司井下作業(yè)公司通過健全管理機(jī)制、嚴(yán)格現(xiàn)場監(jiān)管、優(yōu)化壓裂工藝等措施，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)零污染。

井下作業(yè)公司成立清潔生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組，形成了公司-壓裂大隊-基層隊-班組-崗位五級責(zé)任體系，將責(zé)任層層落實到人，明確各層級的職責(zé)，理清了管理思路和管理體系。同時，實行“誰污染，誰負(fù)責(zé)”的問責(zé)制管理，強(qiáng)化清潔生產(chǎn)執(zhí)行力，將清潔生產(chǎn)納入日常和年終考核，嚴(yán)格落實獎懲。他們還結(jié)合酸化壓裂工作需求，制定了包含3大類32條的《清潔生產(chǎn)管理規(guī)定》，將清潔生產(chǎn)進(jìn)一步規(guī)范化系統(tǒng)化。

壓裂現(xiàn)場涉及含硫、含酸、油料等易污染品，為了確保清潔生產(chǎn)，該公司實行了“三步走”施工措施。在施工前，對施工材料準(zhǔn)備階段實施安全員全程參與跟蹤，從液體材料的運送到液體材料現(xiàn)場配置，都全程參與并記錄，確保在配液過程中不出現(xiàn)隨意灑落的情況。在施工中，現(xiàn)場工業(yè)垃圾和生活垃圾分開回收，避免造成二次污染。在所有的施工設(shè)備下鋪設(shè)條布，為現(xiàn)場生產(chǎn)穿上了一件“保護(hù)罩”，預(yù)防油料和液體滴落地面造成生態(tài)污染。同時，現(xiàn)場實行施工前“現(xiàn)場工程師巡檢-安全員巡檢-操作者巡檢”，施工中專人負(fù)責(zé)監(jiān)督的“三巡一監(jiān)”制度，確保施工途中不出現(xiàn)安全環(huán)保事件。施工結(jié)束后，利用專業(yè)車輛，對剩余的液體進(jìn)行回收，運往指定地點進(jìn)行處理，確保不讓一滴廢液落到地面。

為優(yōu)化施工工藝，進(jìn)一步提高壓裂實效，他們研制了自動配酸機(jī)，將以往人工攪拌、循環(huán)施工液體的環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)化為全機(jī)械化運作，并將原來的多道工藝，整合成一套流水作業(yè)線，不僅規(guī)范了流程，提高了施工效率，而且實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。同時，他們以研制新型配酸機(jī)為契機(jī)，開展了“大型酸壓配套技術(shù)應(yīng)用研究”等研究，形成了一套成熟的配酸新工藝，創(chuàng)新使用了“氣吹走泵”清潔工藝，在施工結(jié)束后不停泵，通過氣吹的方式，將管線內(nèi)殘余液體排放至排污池或回收罐。清空之后，再進(jìn)行拆卸管線，避免在拆除過程中化學(xué)液體滴漏產(chǎn)生污染，實現(xiàn)現(xiàn)場施工液體準(zhǔn)備自動化、規(guī)范化和環(huán)保化。

2012年，西南油氣田在川西氣田完成1000多層次壓裂施工，配置液量19萬立方米，使用工業(yè)酸近1萬立方米，液氮4600多立方米，未發(fā)生一起環(huán)保事故，使壓裂這把“綠鑰匙”熠熠生輝。