培育中国的页岩气开发技术——访江汉石油工程公司总经理杨国圣

□ 本刊记者 李泰豫

如果没有自己的技术，不走自主研发这条路，而是依靠外国公司，使用进口设备，将永远无法摆脱跟跑者之困、水土不服之困和开发成本之困。

今年8月25日，我国页岩气开发关键技术——国产桥塞及配套技术在重庆涪陵页岩气田焦页42号平台成功应用。这是该技术首次大规模应用于页岩气商业开采，它的成功应用标志着页岩气工程技术全部实现国产化。

作为页岩气工程技术应用国产化领域“吃螃蟹第一人”的江汉石油工程公司，用五年时间走完了美国三十多年的技术攻关之路。在通往“里程碑”的道路上，遇到了哪些艰难坎坷？记者采访了江汉石油工程公司总经理杨国圣。

页岩气开采技术必须国产化

记者：杨总您好，据我所知，美国的页岩气开发技术已经非常成熟，我们为什么不跟美国合作？装备也可以购买进口的。江汉工程公司为什么一定要坚持走国产化之路呢？

杨国圣：页岩气开发技术的国产化是中国石化领导层在2009年提出来的，江汉工程是按照集团公司的部署来做这件事的。可以说，没有集团公司和石油工程公司的大力支持，江汉工程的页岩气开发技术国产化攻关不会取得今天的成绩。

中国页岩气资源量在世界上位居前列，开发潜力巨大。而页岩气要转化为现实的产量，有赖于石油工程技术的突破。如果没有自己的技术，不走自主研发这条路，而是依靠外国公司，照搬美国技术，使用进口装备，将永远无法摆脱跟跑者之困、水土不服之困和开发成本之困。国外公司的技术不会让你白白使用，他们用很高的价格来为你服务，从成本、从效益上讲我们是承受不了的。当然，我认为页岩气技术国产化的真正意义除了打破国外技术垄断外，最主要的还是要降低开发成本，最终惠及于民。

记者：为什么说外国技术有水土不服之困？

杨国圣：页岩气开发除了受地表条件影响外，更重要的是地质条件，不同的地形和地质条件，决定了开发页岩气工程技术、工艺和装备的差异。

记者：您刚才提到，江汉工程开发页岩气国产化技术得到了一些制度上的支持？

杨国圣：2010年，中国石化针对页岩气开发启动多项联合技术攻关。江汉工程在集团公司的支持下，确立了“川东南深层页岩气钻完井及压裂技术研究”“非常规水平井分级射孔工艺”等17个科研先导项目，整合公司技术资源，进行钻井、测录井、压裂试气等方面核心技术和国产化攻关。

据我所知，2011年经国务院批准，页岩气正式成为我国油气资源家族中的第172位成员，成为独立新矿种。“页岩气勘探开发关键技术”也被国家列为科技重大专项，页岩气开发技术的国产化在国家层面得到重视。

记者：页岩气开采到底有多难，与常规油气开采究竟有什么不同？

杨国圣：我打个比方你就明白了，如果把开采常规天然气比作在静脉中采血，那么开发页岩气就如同直接从毛细血管中采血。开采页岩气也是这样，要从肉眼完全看不出任何空隙、致密不透水的黑石头里采出吸附气体。并且，页岩气大部分被埋藏于地下2000多米甚至4000多米，有时候它还会“变身”，不一定以气体的形态存在。因此，业内把页岩气称为“带刺的玫瑰”。

□ 江汉石油工程公司生产的固井、压裂装备等产品全力服务页岩气勘探开发。马玲 摄

具体到石油工程技术层面，主要有两大关键技术系列与常规油气开采有很大的不同，一个是长段水平井钻井技术系列，另一个是长水平段分段压裂技术系列。

记者：能给我们详细解释一下这两大技术系列吗？

杨国圣：长段水平井钻井，就是钻机先要从地面钻向地下2000米深的页岩气层，再在页岩气层内水平穿行1000至2000米甚至更长，完成“百步穿杨”。在打常规油井时，水平段穿行距离相对较短，再加上焦石坝地区地下溶洞多、暗河多、裂缝多，页岩气层易塌陷，钻头要在如此复杂的地层中“命中靶心”，难度可想而知。

长水平段分段压裂技术被称为页岩气开采的“命门”。为什么这样讲呢？页岩气深藏于密不透风的页岩中，必须通过大规模水力压裂，使岩壁碎裂，释放油气。为获得持续高产气量，需要采取分段压裂技术对地层进行体积破碎，就像击碎一块巨大的玻璃。而桥塞就是用于分段压裂的“分割器”。通过分割，把整段井分成若干小段，便于压裂设备对每一小段进行压裂，从而使得整口井取得最佳压裂效果，获得持续高产气量。桥塞既要能承受住井底的高温高压，又要容易被钻头钻通以便气体汇集，研发、制造难度极大。而常规油气开采是不需要大规模分段压裂的。所以说，要实现页岩气的规模开采，石油工程技术必须先取得突破。

“零”起步的技术攻关之路

记者：在攻关过程中遇到了哪些困难？我们是怎么克服的呢？

杨国圣：江汉石油工程2010年就开始页岩气工程技术国产化的探索。先后承担中国石化第一口页岩气参数井、第一口页岩气水平井以及涪陵大安寨区块页岩气井施工和技术服务工作。在中国石化第一口页岩气水平井施工中，提供油基钻井液、水平段测井、桥塞和分级射孔技术服务的均为国际知名油服公司。由于技术封锁，价格昂贵，且效果不理想，更坚定了我们加快国产化步伐的决心。

俗话说，钻井是龙头。我们首先要对长段水平井钻井技术进行攻关。在钻井工艺上，主要突破了“三大瓶颈”。一是在上部易漏井段采用清水钻进方式，成功解决了空气钻风险大、泡沫钻有环境污染等难题，一开井段机械钻速提高4～5倍。二是优选钻具组合，研制出定向PDC钻头，代替牙轮钻头，较好解决了二开大井眼井段定向及水平段牙轮钻头费用高、速度慢的难题，在水平段实现一只钻头一根螺杆一趟钻钻完。三是优选油基泥浆和水泥浆体系，突破长水平段钻井、固井技术瓶颈，完井时间大幅缩短，固井质量明显提高。

还有就是长水平段分段压裂技术。虽然这项技术不仅仅江汉工程一家在攻关，但桥塞的国产化研发、应用一直是由我们负责的。这项课题从2010年开始立项，到前不久首次成功应用于页岩气商业开发，经历了4年。从桥塞复合材料的研发到结构设计，都是我们独立攻关完成的。先后在湖北荆州、陕西坪北、山东东营等油区进行井下试验，多次改进，国产桥塞的性能逐步稳定、完善，最终得以在涪陵应用，走完了从研制成功到成熟应用的过程。

通过艰苦努力，江汉工程初步形成3大专业（钻井、测录井、井下作业）9大体系57项技术系列，成为国内唯一拥有完整自主页岩气工程技术的石油工程企业；复合材料桥塞、多级射孔与桥塞联作、大功率牵引器生产测井、连续油管光纤产气剖面测试等工艺技术填补了国内空白。实现了从钻完井、测录井到压裂试气整个页岩气石油工程技术的成龙配套，具备了从工具到工艺，从施工到技术服务的国产化能力，总体达到国内领先水平。

“国字号”技术服务涪陵页岩气开发

记者：我们自主攻关的技术在涪陵页岩气示范区应用效果如何？

杨国圣：可以说页岩气技术的国产化、系列化是在涪陵页岩气开发过程中不断摸索、逐渐形成的，有成功的喜悦，也有失败的教训。整个探索过程和取得的成果，对中国特别是整个南方页岩气的有效开发提供了重要经验，具有指导意义。从目前的情况看，应用效果比较理想。

首先，钻井提速提效的成果鼓舞人心。2013年平均钻井周期90天，比第一轮井（主要是探井）下降43.7%；2014年上半年平均钻井周期70天左右，又比2013年降低21.2%，钻井工程技术取得长足进步，施工工期成倍缩短，为国家级页岩气示范区建设提供了有力保障。

其次，新技术在降本增效方面的表现也比较突出。应用自主研发的桥塞和多级射孔技术、国产油基泥浆等，成本大幅降低。应用“井工厂”钻井技术，118天完成进尺1万米，大幅缩短了建井周期，节约了钻井成本，为国家级页岩气示范区高效建设提供了强有力支撑。

在服务气田开发的过程中，还有一个我们与国外公司同台竞技的故事，给我的触动很大。今年4月，焦页9号平台，焦页9-3HF井，我们江汉工程用自有技术对1611米水平段进行18层54簇泵送桥塞多级射孔施工。10米开外，某国外知名石油工程技术服务公司也在进行多级射孔操作。施工结束时，负责该口井施工的外方技术负责人用了“两个没想到”：没想到江汉工程的泵送桥塞多级射孔技术进步得这么快，没想到能与我们同步完成！

记者：江汉工程作为涪陵页岩气示范区建设的主力军，确实做了大量的工作。

杨国圣：是的。2013年初，江汉石油工程公司组建运行伊始，就担负起保障涪陵页岩气示范区的重任，举全公司之力开展了焦石坝石油工程会战。一年多来，公司将建设示范石油工程作为头号工程，精心组织，精细设计，精准操作，精打细算，发挥了石油工程主力军作用，组织3000余人80余支钻井、测录井、压裂、试气、测试、连续油管、泵送桥塞和分级射孔技术服务队伍，开展了页岩气石油工程会战，页岩气开采技术不断发展，大型作业施工能力和经验不断提升，队伍和人员得到了很好锻炼，打响了江汉石油工程品牌。

记者：接下来江汉工程在页岩气技术国产化方面有什么规划？

杨国圣：从成功到成熟需要一个过程。接下来，我们一是要开展页岩气石油工程技术标准的建设；二是要开展页岩气开发前瞻性技术的研究与攻关；三是要加大推广应用力度，推动国内页岩气安全、快速、低成本高效开发，依靠自主技术成为国内页岩气开发的领跑者。