開創中國式頁巖氣發展之路

本刊記者 張海霞

2500型壓裂機組助力非常規油氣開發。劉鐵 攝

在美國頁巖氣勘探開發取得的巨大成功中，鉆井、完井與增產技術的突破和廣泛運用起著極其重要的作用。就技術在頁巖氣勘探開發中的作用、如何搞好技術創新推動我國頁巖氣開發等問題，記者采訪了中國石化石油勘探開發研究院副院長鄭和榮。

技術進步推動美國頁巖氣革命

鄭和榮表示，頁巖氣的發展與科技進步緊密相連，勘探開發技術的創新與推廣是頁巖氣開發取得成功的引擎，技術進步推動了并將繼續推動頁巖氣的持續快速發展。

美國20世紀20年代開始頁巖氣工業生產，70年代中期步入規模化發展階段。1981年，Barnett頁巖區在按計劃鉆探過程中偶然發現顯示良好的頁巖層段。自1981年第一口發現井到1992年歷經10年生產井僅99口，開發緩慢。1997年后，清水壓裂開始取代凝膠壓裂成為頁巖氣主要的增產措施，Barnett頁巖氣的開發也隨之加快了步伐。隨著1999年重復壓裂、2003年水平鉆井，以及2005年水平井分段壓裂等一系列新技術的廣泛運用，推動了Barnett頁巖氣的快速發展。

鄭和榮認為，開發技術的創新尤其是壓裂技術、水平井鉆井技術的進步與廣泛運用，在推動沃斯堡盆地Barnett頁巖氣藏的快速發展中起著至關重要的作用。

水平井是頁巖氣開發的主要鉆井方式。與直井相比，水平井在頁巖氣勘探開發中具有無可比擬的優勢：一是水平井的成本是直井的1.5～2.5倍，但初始開采速度、控制儲量和最終評價可采儲量卻是直井的3～4倍。二是水平井遇鉆頁巖層中裂縫（主要為垂直裂縫）機會大，明顯改善儲層流體的流動狀況。三是在直井收效甚微的地區，水平井開采效果良好。如在Barnett頁巖氣外圍開采區內，水平井克服了Barnett組頁巖上、下石灰巖層的限制，避免了Ellenburger組白云巖層的水侵，降低了壓裂風險，增產效果明顯，在外圍生產區得到廣泛的運用。四是減少了地面設施，開采延伸范圍大，避免地面不利條件的干擾。

壓裂增產技術的進步顯著提高了頁巖氣的產量。鄭和榮介紹說，含氣頁巖儲層基質孔隙度和滲透率總體上非常低，除少數裂縫發育帶可能具有較高的自然產能外，一般頁巖氣藏均需人工壓裂改造之后，才具有商業價值。進入21世紀后，隨著清水壓裂、水平井分段壓裂和重復壓裂等新水力壓裂技術的應用和推廣，極大地改善了頁巖氣井的生產動態和增產作業效果，頁巖氣單井產量增長顯著，極大地促進了頁巖氣的快速發展。

水平井分段壓裂技術是目前美國頁巖氣快速發展最關鍵的技術。在水平井段采用分段壓裂，能有效產生裂縫網絡，盡可能提高最終采收率，同時節約成本。最初水平井的壓裂分段一般采用單段或兩段，目前已增至12段甚至更多。

重復壓裂是一種低成本增產的方法。當頁巖氣井初始壓裂處理已經無效或者現有的支撐劑因時間關系質量下降，導致氣體產量大幅下降時，重復壓裂能重建儲層到井眼的線流性，恢復或增加生產產能。

同步壓裂是一種在頁巖氣井短期內增產非常明顯的技術。它采用的是使壓力液及支撐劑在高壓下從一口井向另一口井運移距離最短的方法，來增加水力壓裂裂縫網絡的密度及表面積。

走出中國式的頁巖氣發展之路

鄭和榮告訴記者，我國能源需求快速增長，能源結構急需優化和調整，應抓住頁巖氣找礦前景良好的契機，加快突破。我們既要學美國之經驗，又不能簡單地采取“拿來主義”，要加強理論和技術創新，走出一條中國式的頁巖氣革命道路。

江漢油田測錄井公司科技人員正在用建111井電成像測井資料進行頁巖氣解釋培訓。陳孝平 攝

一是扎實推進調查評價。我國與美國沉積巖分布面積大體相當，但油氣地質條件要復雜得多。盡管美國能源信息署評價我國頁巖氣資源非常豐富，但我國頁巖氣家底到底有多少，還需要做大量細致而又客觀的評價工作。從美國頁巖氣的資源量看，是依據8萬多口井和大量動態資料計算獲得的，而其對我國基礎資料的掌握顯然要薄弱得多。鄭和榮認為，在我國新一輪油氣資源評價和動態評價的基礎上，需要再進一步開展深入的評價工作，并把頁巖氣的專項評價和油氣綜合評價結合起來，把頁巖氣的家底真正摸清，為統籌規劃和有序勘探開發提出依據。

二是大力開展基礎研究。從國外的經驗來看，頁巖氣的突破是建立在大量基礎研究、重大的技術突破等基礎上取得的。針對我國目前的頁巖氣勘探開發現狀，應加大科技投入，深入研究頁巖氣聚集規律、成藏機理、儲層特征等基礎性理論。采取引進與自主創新相結合，加強頁巖氣資源評價與區塊優選、頁巖氣產能評價和數值模擬、“井工廠”開發技術、水平井分段壓裂及其配套技術等關鍵技術研發，逐步形成適合我國頁巖氣特點和地質特征的勘探開發核心技術體系。頁巖氣開發是一項系統工程，在現階段，應嘗試建立頁巖氣開發試驗區，以便對全國頁巖氣的開發起到引導作用，為大規模開發奠定基礎和積累經驗。

三是推進開發技術攻關。國土資源部已批準頁巖氣作為獨立礦種，主要在于其勘探開發技術與常規油氣有很大的區別，比如勘探常規油氣一般要找構造，而頁巖氣要找“甜點”。不同類型的頁巖氣區，開發井網、井型、井數部署的原則、技術要求也不一樣。頁巖氣一般采取井工廠建井，集中打一批水平井，建成永久性的天然氣生產“工廠”，而不是常規天然氣“田”的概念。水平井的工藝要求也有很大差別。頁巖氣的水平井一般都要經過多段壓裂改造，不同地區的頁巖氣井，壓裂工程施工設計不同，壓裂參數的選擇、支撐劑、壓裂液的技術要求也不一樣。

鄭和榮最后強調說，借鑒國外的技術，自主創新，堅持不懈地開展技術創新和先導性應用試驗，研發出適合我國頁巖氣開發的關鍵技術，才能使我國頁巖氣開發又好又快地發展起來。