在内蒙古毛乌素沙地的腹地,一场静默却深刻的变革正在地下数千米深处发生。这里是中国陆上最大的整装气田——长庆油田苏里格气田的核心区。地表之上,是年降水量不足300毫米、蒸发量却超过2000毫米的生态脆弱区,每一滴清水都堪比沙漠中的珍宝;地表之下,是储量丰富却“自己流不出来”的致密天然气,开采它需要消耗大量宝贵的水资源。长期以来,这个矛盾如同一个死结,紧紧束缚着能源开发与生态保护的双手。然而,随着一项名为“高耐盐砂液一体化全域支撑压裂技术”的突破,这个死结正在被解开。最近的一次作业中,入地液量1262.5立方米,其中980立方米来自气田自身产出的废水,清水替代率高达77.6%。这意味着,气田压裂作业正从“靠天喝水”转向“自产自用”,走出了一条“以水养气、以气护水”的全新开发之路。
01 水困:沙漠里的能源开发悖论
苏里格气田的天然气藏身于极其致密的岩石中,其孔隙直径仅有头发丝的百分之一。要想让这些“沉睡”的天然气流动起来,必须借助水力压裂技术——即向地下注入高压液体,在岩层中制造出无数微小的裂缝,形成气体流动的通道。传统上,这种压裂液必须以清洁的淡水为基础。在毛乌素沙地,这无疑是一个巨大的挑战。该区域属于黄河流域上游国家级水土流失重点治理区,植被覆盖率低,水资源极度稀缺。大规模开采地下水或远距离调运淡水,不仅成本高昂,更会对本就脆弱的沙漠生态系统造成难以估量的影响。能源保供的迫切需求与生态保护的刚性约束,在这里形成了尖锐的对立。如何破解这个“要气就不能要水,要水就难采气”的悖论,成为摆在长庆油田科技人员面前的一道必答题。
02 破局:给砂子穿上“智能水衣”
答案的钥匙,藏在对压裂液本身的革命性重构中。传统压裂液可以想象成一种“携砂水车”,它的主要任务是将支撑剂(通常是陶粒或石英砂)携带并填充到制造出的岩石裂缝中,防止裂缝重新闭合。这种“水车”对“水质”——即液体的清洁度和化学兼容性要求很高,气田开采过程中伴随产生的、含有大量盐分和杂质的“采出水”根本无法使用,往往只能处理后回注或排放,而压裂却要消耗新的清水。
长庆油田的技术团队决心改变这一逻辑。他们扎根现场,历经数百次试验,最终研发出了“高耐盐砂液一体化全域支撑压裂技术”。这项技术的核心创新,可以用一个形象的比喻来理解:不再是制造一辆更好的“水车”去运砂,而是直接给每一粒砂子穿上一件智能的“水衣”。
具体来说,科研人员将一种特殊的聚合物粉末预先、均匀地包裹在支撑剂颗粒的表面。当这些“穿着衣服”的砂子与气田的采出水混合时,聚合物遇水迅速伸展、增稠,在支撑剂周围形成一层牢固的、高粘度的液态包裹层。这层“水衣”牢牢地将砂子“镶嵌”在自己的分子链网络中。在高压注入地层的过程中,这层高粘“外衣”提供了强大的携砂能力,确保砂子能够被有效输送到裂缝深处;到达预定位置后,“水衣”又能顺利破胶,让砂子完美发挥支撑作用。
03 双赢:算清生态与经济的两笔账
这项技术的突破性,在于一举攻克了两个核心痛点。首先是“耐盐性拉满”。它彻底摆脱了对淡水的依赖,可以直接利用气田自身伴生的高盐度采出水作为压裂液基液,实现了废水资源化利用的闭环。其次是“携砂力升级”。现场实测砂比(支撑剂在液体中的浓度)最高可达41%,远高于传统体系,这意味着输送同等量的砂子所需的总液量大幅减少。据测算,整体减水效果达到19.6%,作业效率也显著提升。
苏里格气田开发分公司总工程师侯山算了一笔明白账:截至目前,应用该技术的6口井,累计入地液量超过7300立方米,其中近4500立方米是气田产出液替代的。与以往其他耐盐体系相比,清水替代率再提升15%。不仅如此,压裂液成本较传统的胍胶等体系降低了约9%。最关键的是,试气及投产效果与使用清水的常规压裂完全持平,证明了其可靠性与经济性的统一。
这不仅仅是技术的胜利,更是发展理念的升华。它意味着在毛乌素沙地,天然气开采不再是水资源的“索取者”,而可以通过内部循环,成为水资源“高效利用者”。将原本难以处理的废水转化为生产资源,大幅减少新鲜水取用量,这对保护黄河流域上游生态、守住沙漠绿水青山具有不可估量的价值。同时,成本的降低和效率的提升,也为大规模、可持续开发非常规天然气资源扫清了一个关键障碍。
从“水困气田”到“以水养气”,长庆油田在苏里格气田的实践,为中国乃至全球在生态脆弱区进行能源开发提供了一个可复制的中国方案。它生动诠释了“在保护中开发、在开发中保护”的深刻内涵,证明了科技创新是破解能源与环境矛盾、推动绿色发展的第一动力。在这片广袤的沙海之下,流淌的不再是稀缺的清水,而是中国能源工业迈向人与自然和谐共生的智慧清泉。