本刊記者 張海霞

2500型壓裂機(jī)組助力非常規(guī)油氣開發(fā)。劉鐵 攝

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

技術(shù)進(jìn)步推動美國頁巖氣革命

鄭和榮表示，頁巖氣的發(fā)展與科技進(jìn)步緊密相連，勘探開發(fā)技術(shù)的創(chuàng)新與推廣是頁巖氣開發(fā)取得成功的引擎，技術(shù)進(jìn)步推動了并將繼續(xù)推動頁巖氣的持續(xù)快速發(fā)展。

美國20世紀(jì)20年代開始頁巖氣工業(yè)生產(chǎn)，70年代中期步入規(guī)?；l(fā)展階段。1981年，Barnett頁巖區(qū)在按計劃鉆探過程中偶然發(fā)現(xiàn)顯示良好的頁巖層段。自1981年第一口發(fā)現(xiàn)井到1992年歷經(jīng)10年生產(chǎn)井僅99口，開發(fā)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(chǎn)措施，Barnett頁巖氣的開發(fā)也隨之加快了步伐。隨著1999年重復(fù)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(shù)的廣泛運用，推動了Barnett頁巖氣的快速發(fā)展。

鄭和榮認(rèn)為，開發(fā)技術(shù)的創(chuàng)新尤其是壓裂技術(shù)、水平井鉆井技術(shù)的進(jìn)步與廣泛運用，在推動沃斯堡盆地Barnett頁巖氣藏的快速發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。

水平井是頁巖氣開發(fā)的主要鉆井方式。與直井相比，水平井在頁巖氣勘探開發(fā)中具有無可比擬的優(yōu)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(jī)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(qū)，水平井開采效果良好。如在Barnett頁巖氣外圍開采區(qū)內(nèi)，水平井克服了Barnett組頁巖上、下石灰?guī)r層的限制，避免了Ellenburger組白云巖層的水侵，降低了壓裂風(fēng)險，增產(chǎn)效果明顯，在外圍生產(chǎn)區(qū)得到廣泛的運用。四是減少了地面設(shè)施，開采延伸范圍大，避免地面不利條件的干擾。

壓裂增產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步顯著提高了頁巖氣的產(chǎn)量。鄭和榮介紹說，含氣頁巖儲層基質(zhì)孔隙度和滲透率總體上非常低，除少數(shù)裂縫發(fā)育帶可能具有較高的自然產(chǎn)能外，一般頁巖氣藏均需人工壓裂改造之后，才具有商業(yè)價值。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著清水壓裂、水平井分段壓裂和重復(fù)壓裂等新水力壓裂技術(shù)的應(yīng)用和推廣，極大地改善了頁巖氣井的生產(chǎn)動態(tài)和增產(chǎn)作業(yè)效果，頁巖氣單井產(chǎn)量增長顯著，極大地促進(jìn)了頁巖氣的快速發(fā)展。

水平井分段壓裂技術(shù)是目前美國頁巖氣快速發(fā)展最關(guān)鍵的技術(shù)。在水平井段采用分段壓裂，能有效產(chǎn)生裂縫網(wǎng)絡(luò)，盡可能提高最終采收率，同時節(jié)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(fù)壓裂是一種低成本增產(chǎn)的方法。當(dāng)頁巖氣井初始壓裂處理已經(jīng)無效或者現(xiàn)有的支撐劑因時間關(guān)系質(zhì)量下降，導(dǎo)致氣體產(chǎn)量大幅下降時，重復(fù)壓裂能重建儲層到井眼的線流性，恢復(fù)或增加生產(chǎn)產(chǎn)能。

同步壓裂是一種在頁巖氣井短期內(nèi)增產(chǎn)非常明顯的技術(shù)。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(wǎng)絡(luò)的密度及表面積。

走出中國式的頁巖氣發(fā)展之路

鄭和榮告訴記者，我國能源需求快速增長，能源結(jié)構(gòu)急需優(yōu)化和調(diào)整，應(yīng)抓住頁巖氣找礦前景良好的契機(jī)，加快突破。我們既要學(xué)美國之經(jīng)驗，又不能簡單地采取“拿來主義”，要加強理論和技術(shù)創(chuàng)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(jìn)行頁巖氣解釋培訓(xùn)。陳孝平 攝

一是扎實推進(jìn)調(diào)查評價。我國與美國沉積巖分布面積大體相當(dāng)，但油氣地質(zhì)條件要復(fù)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(xì)致而又客觀的評價工作。從美國頁巖氣的資源量看，是依據(jù)8萬多口井和大量動態(tài)資料計算獲得的，而其對我國基礎(chǔ)資料的掌握顯然要薄弱得多。鄭和榮認(rèn)為，在我國新一輪油氣資源評價和動態(tài)評價的基礎(chǔ)上，需要再進(jìn)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(jié)合起來，把頁巖氣的家底真正摸清，為統(tǒng)籌規(guī)劃和有序勘探開發(fā)提出依據(jù)。

二是大力開展基礎(chǔ)研究。從國外的經(jīng)驗來看，頁巖氣的突破是建立在大量基礎(chǔ)研究、重大的技術(shù)突破等基礎(chǔ)上取得的。針對我國目前的頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀，應(yīng)加大科技投入，深入研究頁巖氣聚集規(guī)律、成藏機(jī)理、儲層特征等基礎(chǔ)性理論。采取引進(jìn)與自主創(chuàng)新相結(jié)合，加強頁巖氣資源評價與區(qū)塊優(yōu)選、頁巖氣產(chǎn)能評價和數(shù)值模擬、“井工廠”開發(fā)技術(shù)、水平井分段壓裂及其配套技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，逐步形成適合我國頁巖氣特點和地質(zhì)特征的勘探開發(fā)核心技術(shù)體系。頁巖氣開發(fā)是一項系統(tǒng)工程，在現(xiàn)階段，應(yīng)嘗試建立頁巖氣開發(fā)試驗區(qū)，以便對全國頁巖氣的開發(fā)起到引導(dǎo)作用，為大規(guī)模開發(fā)奠定基礎(chǔ)和積累經(jīng)驗。

三是推進(jìn)開發(fā)技術(shù)攻關(guān)。國土資源部已批準(zhǔn)頁巖氣作為獨立礦種，主要在于其勘探開發(fā)技術(shù)與常規(guī)油氣有很大的區(qū)別，比如勘探常規(guī)油氣一般要找構(gòu)造，而頁巖氣要找“甜點”。不同類型的頁巖氣區(qū)，開發(fā)井網(wǎng)、井型、井?dāng)?shù)部署的原則、技術(shù)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(chǎn)“工廠”，而不是常規(guī)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(jīng)過多段壓裂改造，不同地區(qū)的頁巖氣井，壓裂工程施工設(shè)計不同，壓裂參數(shù)的選擇、支撐劑、壓裂液的技術(shù)要求也不一樣。

鄭和榮最后強調(diào)說，借鑒國外的技術(shù)，自主創(chuàng)新，堅持不懈地開展技術(shù)創(chuàng)新和先導(dǎo)性應(yīng)用試驗，研發(fā)出適合我國頁巖氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，才能使我國頁巖氣開發(fā)又好又快地發(fā)展起來。