邱愛慈：多渠道保障油氣能源供應安全的思考
2019-12-09 14:54:36
摘要：西安交通大學電氣工程學院院長、中國工程院院士邱愛慈女士在“能源技術創新與產業新生態”分論壇上作了《多渠道保障油氣能源供應安全的思考》的主題分享。
以下為邱愛慈主題分享文字實錄：
邱愛慈：各位嘉賓下午好，我今天的題目是多渠道保障油氣能源供應安全的思考。我首先講一下背景。我國石油對外依賴度高達70%，進口來源比較集中，進口通道單一。多渠道尋求補充油氣資源的手段和方法勢在必行，我們認為有三個主要的渠道，從長遠看提高非常規油氣的采出程度是補充油氣資源的主渠道。從直接快速看，提高已開油井的采出程度是補充油氣資源的重要補充渠道。從尋找替代資源看，開發清潔高效的富油煤是補充油氣資源的重要渠道。我們國家在863等國家項目的支持下，發展了以脈沖功率為基礎的可控沖擊波技術和設備，形成了三代可控沖擊波技術?？煽貨_擊波技術的是幅值、沖量可控，作業區域可控，重復次數可控，可精準控制作業位置和作業強度，較低強度，多次多點均衡作業。而且很節能。
裝備組成有三部分，通過電能轉換成沖擊波，要能量轉換器，儲存和推送結構。我們研發了一套脈沖波能源驅動五種不同的能量轉換器。我們可控沖擊波的技術裝備，在非常規油氣的運用情況，也是我們能源對外依賴度主要的手段。美國由于多年技術發展和積累，完成了頁巖油和頁巖氣的開發能力，美國的油氣工藝出現了第二個春天，徹底改變了美國的安全形勢。明年美國可能會宣布能源獨立。深刻改變全球能源供給格局，LNG出口正在重塑全球天然氣貿易格局。水平井+體積壓裂，經過改造以后，單井產量下降很快，同時我們再進行水力壓裂二次改造的話，是存在很多問題的。所以缺少這種技術。
我國非常規油氣資源從頁巖氣、頁巖油、致密氣，儲量是很豐富，但是埋深大，壓力強，地表條件差，缺乏水資源，單井開發成本高。壓裂投產工藝復雜，費用高。大量壓裂液進入地層深部，污染儲層。井筒復雜，氣井后期作業難度大，從煤層氣來講，我國的資源很豐富，占全球資源量11.2%到13.7%，但是我們國內直井我們有1.8萬口，經水力壓裂措施后的煤層氣井，其中有近萬口是低產，甚至不產氣的直井，期待新技術。煤礦瓦斯開發現狀，目前采用的是密集鉆孔，穿層鉆孔抽采瓦斯。也需要新的技術。
我們可控沖擊波技術在非常規油氣中的應用。我們可控沖擊波技術在延長國家級陸相頁巖氣示范基地開展2口探井的現場試驗，實施作業后產量分別提高了130%和300%。我們通過測量說明沖擊波可以致裂油頁巖。隨著次數的增加，波出現變化，作用范圍可以達到20米。
下面講一下可控沖擊波在煤層氣開發中的應用；放一個視頻大家看一下；經過我們的作業效果可以提高到3000方。對于我們今后可控沖擊波我們有幾個設想，一個是可控沖擊波的技術與水力壓裂串聯工作，再進行水力壓裂，也可以同時負荷工作，更有利于降低成本。第二，可以用在水力壓裂以后，很難進行二次壓裂，我們用水力壓裂孔二次作業。頁巖油采用原位開采，用這種超臨界的氣體注入進去，更加容易開采。通過我們看到的礦井下面的作業情況，這是非常有效的。如果說這個技術進一步的發展，一旦突破了以后，將為我國非常規油氣開發提供新的技術途徑。
提高已開油井采出程度是重要補充。我國的常規油氣資源，到了2028年以前，我們儲存是可以的，但是我們采出程度很低，我們累計采油69.5億噸，采出程度17.4%，對天然氣來講，我們采出程度13.8%，老油井進一步提高它的產收率的話，發展的潛力是很大的。四大石油公司有30.9萬口井，我按照2018年統計，我們總共的產油量是1.89億噸，達到了我們2億噸的標準，單產在全國來講平均領先1.7噸，不算中海油的話，陸上的油田每天采油1.3噸，這些老井進入開發后期，低產低效井比例逐年升高。根據我們這樣的情況，我們有上百口的油水井進行作業，注水有效率達到85%，綜合油井和水井的效果，平均單井生產率可以提高到67%。按照這樣一個實驗的結果，我們預測一下，因為我們海油單井產量比較高，我們統計了中石油、中石化、延長石油這些油井，按照30、40、50%來看，對于我們延長石油單井可以提高50%，按照中石油和中石化的單井可以提高30%，這么預算的話，對于開采20%的油井年產可以達到800多萬噸。對于30%的作業可以超過1000萬噸，如果說我們的技術推廣應用以后，每年增加的產量是非?？陀^的。對于降低我國石油對依賴度意義重大的。
講一下富油煤資源現狀，焦油產率在7—12%的低煤階煤炭資源，富油煤通過熱解，每噸煤可以得到10%左右的油。資源量這塊來說，富油煤資源豐富，僅陜西省資源總量就129億噸，其中油的資源量可達12.9億噸。利用現狀比較低，常規的開采技術浪費嚴重，嚴重污染，常規煤制油技術，資源轉化效率低。新技術富油煤高效提油新技術，引用CCSI的技術，以粉煤為原料，在9.5秒內獲得15%的優質中低溫煤焦油，CCSI技術在工程化層面同步實現了煤利用效率，能源轉化效率和煤炭附加值的最大化。因為新的集油技術跟傳統的有很大的優勢，首先碳利用效率提高16.2%，投資回收年限減少5.95年。噸油生產成本下降約45%，CO2排放強度下降42%，噸油煤耗下降約30%。我們計劃2020年以前，搞一個單系統的轉化原煤100萬噸，可以轉化為油氣45萬噸，到2020年的時候，可以把原煤提高大每年160萬噸的原煤，油氣總當量可以達到每年75萬噸。單系統的基礎上，希望能夠實現多系統的并聯運行。希望能夠在2027年的時候轉化煤的原料達到每年3300萬噸，油氣總產量達到1500萬噸。2030年以后，轉化原料煤一億噸一年以上，油氣總產量可以達到5000萬噸，可以造一個新的大慶。
可控沖擊波在富油煤中的作用是什么？可以破解多項難題，比如說弱化煤層、預裂頂煤、預裂夾矸等技術。煤的提油是加熱以后在地下開采出來的，這個也需要用我們可控沖擊波技術。最后講一下結論；從上面來看，我們可控沖擊波技術裝備，在常規石油開采和煤層氣開采中已經得到了成功應用，目前急需工程化的工程示范，如果盡快推廣應用的話，有望在2025年前使常規原油生產達到1000萬噸量級，煤層氣可以生產300億方?？煽貨_擊波技術是CCSI富油煤提油技術的重要支撐，若能加大支持力度，進一步攻克工程化技術，實現工業化應用，可望在2030年建成并投產運行5000萬噸一年的煤提油工程?？煽貨_擊波技術在非常規油氣開發中展示了誘人的前景，若能加大科研投入，從基礎理論、關鍵技術和裝備各方面加以突破，我們現在可沖擊波設備只能用在20兆帕以下的井下環境，頁巖油可能會達到50兆帕的環境，應該在這方面進行突破，從根本上改變我國油氣供應的安全問題。
感謝中石油的各位院士和研究員等。謝謝大家！
注：本文系能源新聞網整理自邱愛慈在2019年全球能源轉型高層論壇上演講文字實錄，未經本人審閱。
