开创中国式页岩气发展之路

本刊记者 张海霞

2500型压裂机组助力非常规油气开发。刘铁 摄

在美国页岩气勘探开发取得的巨大成功中，钻井、完井与增产技术的突破和广泛运用起着极其重要的作用。就技术在页岩气勘探开发中的作用、如何搞好技术创新推动我国页岩气开发等问题，记者采访了中国石化石油勘探开发研究院副院长郑和荣。

技术进步推动美国页岩气革命

郑和荣表示，页岩气的发展与科技进步紧密相连，勘探开发技术的创新与推广是页岩气开发取得成功的引擎，技术进步推动了并将继续推动页岩气的持续快速发展。

美国20世纪20年代开始页岩气工业生产，70年代中期步入规模化发展阶段。1981年，Barnett页岩区在按计划钻探过程中偶然发现显示良好的页岩层段。自1981年第一口发现井到1992年历经10年生产井仅99口，开发缓慢。1997年后，清水压裂开始取代凝胶压裂成为页岩气主要的增产措施，Barnett页岩气的开发也随之加快了步伐。随着1999年重复压裂、2003年水平钻井，以及2005年水平井分段压裂等一系列新技术的广泛运用，推动了Barnett页岩气的快速发展。

郑和荣认为，开发技术的创新尤其是压裂技术、水平井钻井技术的进步与广泛运用，在推动沃斯堡盆地Barnett页岩气藏的快速发展中起着至关重要的作用。

水平井是页岩气开发的主要钻井方式。与直井相比，水平井在页岩气勘探开发中具有无可比拟的优势：一是水平井的成本是直井的1.5～2.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的3～4倍。二是水平井遇钻页岩层中裂缝（主要为垂直裂缝）机会大，明显改善储层流体的流动状况。三是在直井收效甚微的地区，水平井开采效果良好。如在Barnett页岩气外围开采区内，水平井克服了Barnett组页岩上、下石灰岩层的限制，避免了Ellenburger组白云岩层的水侵，降低了压裂风险，增产效果明显，在外围生产区得到广泛的运用。四是减少了地面设施，开采延伸范围大，避免地面不利条件的干扰。

压裂增产技术的进步显著提高了页岩气的产量。郑和荣介绍说，含气页岩储层基质孔隙度和渗透率总体上非常低，除少数裂缝发育带可能具有较高的自然产能外，一般页岩气藏均需人工压裂改造之后，才具有商业价值。进入21世纪后，随着清水压裂、水平井分段压裂和重复压裂等新水力压裂技术的应用和推广，极大地改善了页岩气井的生产动态和增产作业效果，页岩气单井产量增长显著，极大地促进了页岩气的快速发展。

水平井分段压裂技术是目前美国页岩气快速发展最关键的技术。在水平井段采用分段压裂，能有效产生裂缝网络，尽可能提高最终采收率，同时节约成本。最初水平井的压裂分段一般采用单段或两段，目前已增至12段甚至更多。

重复压裂是一种低成本增产的方法。当页岩气井初始压裂处理已经无效或者现有的支撑剂因时间关系质量下降，导致气体产量大幅下降时，重复压裂能重建储层到井眼的线流性，恢复或增加生产产能。

同步压裂是一种在页岩气井短期内增产非常明显的技术。它采用的是使压力液及支撑剂在高压下从一口井向另一口井运移距离最短的方法，来增加水力压裂裂缝网络的密度及表面积。

走出中国式的页岩气发展之路

郑和荣告诉记者，我国能源需求快速增长，能源结构急需优化和调整，应抓住页岩气找矿前景良好的契机，加快突破。我们既要学美国之经验，又不能简单地采取“拿来主义”，要加强理论和技术创新，走出一条中国式的页岩气革命道路。

江汉油田测录井公司科技人员正在用建111井电成像测井资料进行页岩气解释培训。陈孝平 摄

一是扎实推进调查评价。我国与美国沉积岩分布面积大体相当，但油气地质条件要复杂得多。尽管美国能源信息署评价我国页岩气资源非常丰富，但我国页岩气家底到底有多少，还需要做大量细致而又客观的评价工作。从美国页岩气的资源量看，是依据8万多口井和大量动态资料计算获得的，而其对我国基础资料的掌握显然要薄弱得多。郑和荣认为，在我国新一轮油气资源评价和动态评价的基础上，需要再进一步开展深入的评价工作，并把页岩气的专项评价和油气综合评价结合起来，把页岩气的家底真正摸清，为统筹规划和有序勘探开发提出依据。

二是大力开展基础研究。从国外的经验来看，页岩气的突破是建立在大量基础研究、重大的技术突破等基础上取得的。针对我国目前的页岩气勘探开发现状，应加大科技投入，深入研究页岩气聚集规律、成藏机理、储层特征等基础性理论。采取引进与自主创新相结合，加强页岩气资源评价与区块优选、页岩气产能评价和数值模拟、“井工厂”开发技术、水平井分段压裂及其配套技术等关键技术研发，逐步形成适合我国页岩气特点和地质特征的勘探开发核心技术体系。页岩气开发是一项系统工程，在现阶段，应尝试建立页岩气开发试验区，以便对全国页岩气的开发起到引导作用，为大规模开发奠定基础和积累经验。

三是推进开发技术攻关。国土资源部已批准页岩气作为独立矿种，主要在于其勘探开发技术与常规油气有很大的区别，比如勘探常规油气一般要找构造，而页岩气要找“甜点”。不同类型的页岩气区，开发井网、井型、井数部署的原则、技术要求也不一样。页岩气一般采取井工厂建井，集中打一批水平井，建成永久性的天然气生产“工厂”，而不是常规天然气“田”的概念。水平井的工艺要求也有很大差别。页岩气的水平井一般都要经过多段压裂改造，不同地区的页岩气井，压裂工程施工设计不同，压裂参数的选择、支撑剂、压裂液的技术要求也不一样。

郑和荣最后强调说，借鉴国外的技术，自主创新，坚持不懈地开展技术创新和先导性应用试验，研发出适合我国页岩气开发的关键技术，才能使我国页岩气开发又好又快地发展起来。