石油也会引发经济危机?我国有页岩油气革命,突破致密油技术难关

你是否能想象,日常被人们忽略的石油,居然引发了美国的经济危机?而面对石油短缺的窘境,我国又是怎么做的呢?

石油也会引发经济危机?我国有页岩油气革命,突破致密油技术难关

中东于美国的石油战争:

1973年10月,动荡的中东进行了第四次内部战争,以埃及、叙利亚为主的阿拉伯军队惨败给以色列。这让参战的阿拉伯国家感到颜面扫地。

而阿拉伯国家的战败,是由于美国对以色列进行了暗中支持。于是这些阿拉伯主要产油国心生一计,对美国发起了禁运石油的复仇者联盟,最终发展成对整个西方国家停止石油供应。

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这么做的后果直接让美国油价飙升了三倍多,从原来的3美元/每桶提升到10.6美元/每桶,连带美国的GDP下降了4.7%。这也意味着美国将迎来物价飞涨,大量人口失业,严重的经济衰退甚至还会引发经济危机。

美国政府终于意识到,石油能源是国家发展的大动脉,谁控制了能源,谁就抓住了经济的命脉。

当然不仅是美国,油价的暴涨暴跌对于任何一个国家都是致命的打击。

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1993年,我国由于经济飞速增长,油气进口量急剧增加,直接从原油出口国转变为原油进口国,大庆油田明显供应不起国内嗷嗷待哺的产业。直到2018年,我国对石油的进口依赖程度已经达到了70%,能源安全的严峻形势不言而喻。

为了不重复美国的历史轮回,中国石油工程师们又是如何应对能源短缺的呢?

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开发页岩油气——致密油

当传统油气开采满足不了基本需求时,我国石油工程师们做了这么一个举动——开采致密油。

致密油属于石油的一种,由于是在页岩中开采出来的,也叫页岩油气。那么致密油到底是如何演化而来的呢?

这就不得不提到4亿多年前,陆地上还尚未演化出动植物,只有原始笔石动物在海洋里称王称霸。这些笔石动物的尸体沉积在海底,经过海底火山喷发,高温高压,以及亿万年的地质变化,形成了像书本一样的岩石,得名页岩。而页岩中储存了大量的石油和天然气,就被人们致密油和致密气。

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在我国陕甘宁交界处的鄂尔多斯盆地,就有这么一座致密油贮藏量极其丰富的油田——长庆油田。

然而早在一百多年前,人们就发现了长庆油田拥有丰富的致密油气能源。却一直没有开发它,这又是为什么呢?

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长庆油田

首先,因为常规石油储存在孔洞较大的石头里,这种石油易于流动可以直接开采。而贮藏致密油的页岩,孔洞已经细小到纳米级别了,这种岩石针扎不进去,水泼不进去,肉眼看不见的油气就藏在这些坚硬的石头里,导致开采难度极大。

其次,长庆油田公司研究院副院长张矿生说:“致密油气在世界范围内属于高度集成技术,但是由于种种原因,我国受制于技术封锁,我们国家一直不具备这样的技术条件。”

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顽石的坚硬和技术上的捉襟见肘,导致有着几十年开采历史的长庆老油田,每年的实际产量只在几百万吨左右,这让它和家喻户晓的大庆油田相比,显得默默无闻。

然而出人预料的是,在新世纪之后长庆油田就像吃了加速包,以每年1000万吨的惊人速度增加产油量。到了2013年,长庆油田的产量更是突破了5000万吨。目前长庆油田已经悄悄取代大庆油田,成为中国的第一大油田。

到底是什么样的魔法,让这个油田变成了“西部大庆”,缓解我国能源紧缺的问题呢?

答案就在中国石油工程师们创新的致密油开采技术里。

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突破致密油技术封锁:

想要开发致密油,技术上是一大难题。

除了页岩油气本身坚固难以开采以外,也有人对中国的页岩做过这样的比喻:如果说国外页岩层是一大片平原,那么我们中国长庆油田的页岩层就像瓦片,凹凸不平,上下起伏。

由此可见,在地域差异下,即使我们学到了国外先进的开采致密油技术,依然会因为不适合我国的地质状况而无从下手。

所以为了开发致密油,我国石油工程师们把大脑智慧调动到极致,先后克服了几大技术难题。

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第一大技术难题,打井:

如果是普通的液体石油,直接打一口竖直井,抽取油层的石油就好了。然而致密油气藏在页岩石里,页岩石不会动又密度大,常规方法根本抽不出石油液体。

所以长庆油田的打井方式,一般是打到油层后需要拐一个大弯,变成水平方向,敲破石头油层让井尽可能多接触到含油区域。

因为岩层在地下是大波浪一样的水平层状分布,所以工程师们脑洞大开,采用了像“贪吃蛇”游戏一样的打井方式。先给打井钻头装上千里眼和顺风耳,方便掌控在地下穿行的动态和数据;再让钻头下潜到2000米油层处,精准的顺着1500-2000米的油层平行波动,打出一条水平的油井。

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当然地下的情况复杂多变,有很多情形难以预料,所以打井队伍一旦开井只能24小时毫不停歇的工作,这样才能时刻处理意外情况,防止打井失败的风险,毕竟打一口井的成本相当高昂。

第二大技术难题:开采

打完井之后,就要想办法把石头里的油气开采出来了。这时候需要的办法就是压裂。

具体流程就是通过能够产生巨大压力的压裂车,把强劲高压的水流精准地注入到岩层中,然后高速喷射,把坚硬的岩层喷出一个裂缝,让石油从裂缝里流出来。

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而页岩岩石非常坚硬,仅仅一个小拇指大小的页岩,就能承受80万吨的重量,这相当于20头大象的重量。为了能让压裂车打碎这些岩石,工程师们采用了分段水力压裂的方法,这也是整个油气开发过程中,最为关键的一步。

第三大技术难题:取油

如果把页岩放在电子显微镜下,我们可以看到它纳米级别的微小气孔,直径相当于头发丝的五万分之一,而油气就藏在这些气孔当中。为了让油气主动流出来,在压裂注水步骤中工程师们还会混入一种特殊的化学溶液——聚合物微球。

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聚合物微球是一种新型的纳米材料溶液,能够堵住页岩微小的细孔,把石油从页岩里赶出来,流到开采井里,提高石油的产量。

而取油的过程中,裂缝由于地心引力和岩层压力,很快就会重新闭合,因此为了保证长时间的采油工作,还要在裂缝中注入沙子,这样既能保证岩石撑住不被压碎,还能有一定的空隙让石油流出来,不至于在里面堵塞。

石油也会引发经济危机?我国有页岩油气革命,突破致密油技术难关

而以上技术难题所需要的设备,在此之前中国由于没有核心技术,不得不付出高昂的价格购买国外的设备。对此中国工程师们只能在实验室中自主研发,对各种材料,各种形态的设备进行了无数测验和反馈,最终实现了致密油气开发设备的国产化。

比如为了缩短钻井时间,我国自主研发使用了一批高耐磨PDC钻头和水力振荡器等等,可以减少钻井时遇到的阻碍,提高钻井到储油层的几率。

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而为了适应本土油田油层,我国也根据本土地质力学,开发出一整套分段压裂工具:可钻桥塞分段、裸眼/套管封隔器+滑套头球分段、连续油管水力喷砂分段等等。这些工具可以更适应我国油田的岩石情况,能够做到最大化开采油气

写在最后:

各国油价波动一直是一场没有硝烟的战争,轻则影响人们日常的出行质量,重则冲击金融市场,引发经济泡沫。然而对于新技术致密油,我国守着巨大的地下宝藏却一直无法利用。这也侧面告诉我们,在科技兴国的今天,高新技术是抢占工业革命浪潮的根本,打铁还需自身硬。

参考资料:

[1] 星球研究所. 油价暴跌对我们意味着什么?[J].虎嗅.2020.03

[2] 国泰君安证券研究所.为什么中国难以复制美国的“页岩气革命”[J].虎嗅.2019.10

[3] 美国7亿桶,中国2.4亿桶,战略石油储备够用吗?[J].虎嗅.2019.11

[4] 走近科学.地下宝藏开采记.2019.08.01

作者:小羊 校稿编辑:李子

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作者: baikepai02

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