吸收再创新页岩气发展必经路

□ 文/青岛市页岩油气增产地质与开采工程技术重点实验室主任 王展旭

纵观美国页岩油气开采技术、新材料和工程装备，对中国石油工业来讲并不是前所未闻的高新技术，甚至从某个单向技术来讲，我国并不落后于美国。但是整体与美国相比，开采页岩油气我国尚缺少自主知识产权的“金刚钻”，即关键工程装备，主要指大型压裂泵车组、随钻地震（核磁成像、井壁摄像、陀螺导航）测试、井下三相分离装置、智能采油树、封隔器、“滑溜水”压裂液体系配方、微地震监测和压裂返排液处理设备。这些工程装备需要我们在开发页岩油气生产过程中，通过“引进、消化、吸收再创新”的新机制下完成设计和制造的研究工作。

目前，中国页岩油气勘探开发正处于起步阶段，没有掌握页岩油气勘探开发相关的关键技术，既在勘探理论上需要提高陆相页岩油气成藏地质认识，又在开发工程实施上面临着地处缺水和地表地形复杂的山区难以实施大规模水力压裂的现实问题。我国是一个水资源相对缺乏的国家，目前国内发现的页岩油气藏基本上都处在生态极为脆弱的缺水地区，例如云贵川、陕西延长和鄂尔多斯地区，页岩气开采出的污水将产生对环境的破坏，因此考虑开采页岩气与民用和农业生产争水问题，考虑环境保护和水处理等问题，需要开发出适合我国地质与地面条件的低成本、环境友好的开采技术。

历史经验教育我们，中国想通过购买或者市场换技术等方式，基本上不可能获得这些页岩油气工程应用高新技术，我们只有立足于开展“页岩油气增产地质与开采关键技术和成套工程装备”方面的研究课题，才能尽快掌握页岩油气勘探开发具有自主知识产权的核心技术。

依托青岛科技大学、青岛金王集团、山东科技大学和青岛瑞信石油装备有限公司，青岛市政府建立的“青岛市页岩油气增产地质与开采工程技术重点实验室”属于我国省级校企“产学研”技术联盟重点实验室，主要针对我国致密性特低渗透油气藏和页岩油气开采技术的需求，开展无水压裂油气井增产与稳产技术研究。自2012年起，实验室在金王集团的资金支持下，进行“环境友好型无水压裂增产”和“注气稳产”开发技术的工程技术模拟实验，旨在为我国即将迎来的大规模页岩油气开发工程，和今后所面临的开发页岩油气产量的大幅度递减问题，积极做好前期工程技术研发的储备工作。

为了彻底搞清中美页岩油气开采技术上的差距，2012年实验室相关人员作为兰州海默公司高级工程技术顾问，参与海默公司购买美国Carrizo上市公司在丹佛地区Niobrar页岩油气田资源，学习Carrizo公司页岩油气水平井的钻井设计和多级分段压裂工程施工相关技术，掌握了页岩油气开发工程经验。2012年底，兰州海默公司完成购买美国Carrizo上市公司在丹佛地区的Niobrar页岩油气田开发工作权益的股份交割，并且成功地将美国Carrizo上市公司引进国内页岩气开发市场，引起了国土资源部的高度重视。同时实验室与金王集团一道参与国土资源部第二轮页岩气勘探开发招投标工作，通过这些工作积累页岩油气勘探开发工程经验。

虽然中国在低渗透、特低渗透和致密气的开采历史悠久，钻井和压裂增产的工程经验丰富，熟悉水平井和水力压裂增产技术，但是在开发页岩油气方面还需要通过较长的时间进行工程实践而积累经验。对照美国页岩油气的开采技术，固然美国的技术装备比我国先进，但是本文认为美国开采页岩油气的成功经验主要有以下三个方面对我国有所启迪。

1．地质认识理论的创新和集成技术高水平的系统工程应用造就了美国页岩油气开发成功的神话

实验室相关技术人员在美国页岩油气钻井地质监督服务中，曾经遭遇过一口正钻的水平井丢失了目的层的事故，虽然经过随钻工程师上井服务得以顺利解决，但企业损失了几百万美金的钻井工程费用。通过此事，实验室相关技术人员学习并且认识到了美国开采页岩油气的高新技术的所在：（1）MWD随钻测控技术。20米长的随钻工具能够完成数据传输、旋转导向、测井甚至随钻地震，美国的MWD随钻测控仪上的传感器远比我国先进，其中随钻地震和随钻成像技术，我国目前还没有。（2）泥浆脉冲发生器。这是美国专利，传输速率能够达到25个比特以上，而我国同类仪器的传输速率平均只有1到2个比特，致使我国的随钻不能达到实时钻进控制和信息资料传输。

美国页岩油气开采技术先进性的具体体现应该在软件、材料和成套工程装备上。虽然我国可以购买到美国开采页岩油气的设备，但是无法获知“滑溜水”压裂液配方、封隔器胶筒材料、压缩往复泵缸体材料，更无法得到压裂设计和微地震监控裂缝等软件技术。而这些软技术才是美国页岩油气勘探开发工程创新技术的具体体现。因此，我们说，美国页岩油气开采成功的神话，是通过集成许多高新技术，在正确的地质创新认识的指导下，通过具体高水平系统工程的实施而实现技术成果应用的结果。

2. 科学务实的系统工程管理水平和工程技术实施评估体系确保了美国开采页岩油气的成功

美国油气田开发工程的管理水平较高，科学务实，真正体现了“管理出业绩、管理出效益”的管理水平，这主要体现在工程事前评估和事后评价上。例如压裂增产，事前要做设计和模拟预测，事后要通过微地震评价压裂增产效果，这不但确保了投资方的经济效益，还避免了开采的盲目性，而且甲乙双方的结算有依据。这套评估体系应该是美国开采页岩油气成功的管理经验。

3. 激励中小企业创业热情机制和体制的创新助推并且缩短了美国开发页岩油气成功历程

美国为了推动中小企业开发页岩油气的热情，在税收、技术创新和土地出售上，多次进行体制和机制上的创新，并且政府投资帮助中小企业实现技术应用的经济效益，因此美国企业“都喜欢吃螃蟹，并且都喜欢吃第一只螃蟹”。

在美国政府的许可和支持下，企业只要潜心科技进步来推动公司经济效益的发展，今后都可以与其他公司分享技术应用的红利。因此在美国，最早投资页岩油气成功的中小企业，目前都获得了巨大的经济回报，即便是世界垄断性大石油公司想分享页岩油气开发技术上的红利，也只能通过高价并购和市场购买才能获取技术专利。

在美国，页岩油气开采企业只要做好交税和降低成本，通过增产增效，企业即可获得很好的可持续发展。在近10年多的时间里，美国开采页岩油气的中小企业通过不断创新并且完善自有的关键技术，使单井建井成本从上千万美元降至不足500万美元，采油成本从每桶逾100美元降至不足30美元，单井平均日产量不足100桶上升至逾700桶，企业的经济效益得到了大幅度的提升。

在页岩油气的开发技术上，我国与美国相比还存在以下不足：在软技术上虽有存在成藏地质认识的差别，但没有成藏反演软件、地震解释精细描述技术，没有开发模拟优化技术、压裂增产设计软件，没有TOC、“脆点”和“甜点”等有力勘探开发评价体系；在硬件上没有工程装备，缺乏必要的新材料。因此，我们实验室将以国家能源结构调整为战略发展契机，瞄准国家在页岩气开发亟待解决的技术难题，与各类企业和有志人士携手共进，共同谋求具有中国特色的“页岩气开采成功”之路，愿携手业内同行做好中国页岩气的开发，让清洁能源早日造福中国。

今后，实验室将通过进一步“优化资源，凝练方向”，发挥优势，提升科技创新能力，通过开放实验，将美国技术与中国页岩油气具体实践相结合，“消化、吸收，再创新”，研究开发出适合国内页岩油气地质特征的开采技术，研究开发出具有中国特色的页岩油气开采成套工程装备，为我国页岩油气开发提供技术服务，让中国在页岩气勘探开发方面少走弯路，促进我国页岩油气开采工程技术的发展，促进我国页岩油气开采行业的科学技术进步，提升我国石油工程装备制造技术水平，将研发的技术尽早应用于我国页岩油气田的开发和世界油气资源的开采领域。