頁巖氣鉆探開發(fā)技術(shù)研究進展綜述

張軍偉

(中石化國際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100029）

隨著近年我國傳統(tǒng)能源對外依存度逐漸上升，國民經(jīng)濟對天然氣的消費需求已遠遠超過煤炭與石油的增長速度，數(shù)據(jù)顯示，我國天然氣對外依存度在2010年已經(jīng)達到了11.7%。天然氣供需矛盾日益凸顯。在煤炭、油氣、核電及傳統(tǒng)新能源面臨環(huán)保、安全、風險等發(fā)展阻力的大環(huán)境下，清潔、高效的頁巖氣成為了改變國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)、擺脫常規(guī)油氣高依存度的一大開發(fā)熱點。

根據(jù)國家能源局日前公布的《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015）》，我國頁巖氣勘探開采將向外資和民營資本全面開放，提出在2020年頁巖氣開采總量要達到600億-1000億立方米的目標。但由于目前我國頁巖氣的鉆探開發(fā)技術(shù)還未形成核心技術(shù)體系，關(guān)鍵核心專利技術(shù)也基本掌握在美國企業(yè)手中，能源專家指出，頁巖氣面臨技術(shù)難題將是其國內(nèi)多元化開發(fā)將面臨的最大瓶頸。本文通過分析當下我國頁巖氣鉆探開發(fā)技術(shù)研究中存在的困難與難題，探討頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)的策略，明確未來開發(fā)技術(shù)的研究方向。

一、我國頁巖氣研究開發(fā)現(xiàn)狀

頁巖氣作為一種清潔、高效的新能源存在于有機質(zhì)泥頁巖及其夾層之中，常以吸附的方式或者游離狀態(tài)存在的一種非常規(guī)的天然氣資源，由于頁巖本身孔隙度和滲透率都很低，所以具有采收率低、投入高、單井產(chǎn)量低、產(chǎn)量降速快、生產(chǎn)周期長等開采特征。

頁巖氣的上述特征使得其勘探開發(fā)需要大量水平氣井，并且對壓裂技術(shù)和壓裂液提出了更高的要求，如多級分段壓裂；水力噴射壓裂等。壓裂液選用上有傳統(tǒng)的滑水，目前也有用含KCL鹽水及氮氣壓裂，工藝復(fù)雜，而且需要長線投資形成規(guī)模化開發(fā)。

因此，有別于常規(guī)天然氣的開發(fā)規(guī)律，頁巖氣在核心技術(shù)、投資需求、風險特性等方面具有明顯的自身特點，尤其是對關(guān)鍵勘探技術(shù)的要求。

我國頁巖氣資源儲量豐富，適合大規(guī)模開發(fā)，但由于頁巖氣資源集中分布在地質(zhì)條件復(fù)雜的四川盆地，渤海灣盆地，塔里木盆地等以及內(nèi)地人口稀少地區(qū)，給開采帶來了較大難度。另一方面，相對發(fā)達國家，我國頁巖氣勘探開發(fā)還處于起步階段，頁巖氣鉆探開采技術(shù)依然落后，開發(fā)中的部分關(guān)鍵技術(shù)有待突破，核心專利技術(shù)更基本掌握在美國企業(yè)手中。研究出高效、適合的勘探開采技術(shù)，降低頁巖氣的開采成本，最大程度減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，是當下我國頁巖氣行業(yè)發(fā)展所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。

二、頁巖氣勘探開發(fā)策略

面對頁巖氣資源豐富而勘探“尚在起步”這一發(fā)展現(xiàn)狀，綜合國外鉆探經(jīng)驗，我國亟需在定向水平技術(shù)、洞穴完井技術(shù)、低成本空氣鉆井技術(shù)以及頁巖儲層保護技術(shù)、壓裂技術(shù)等方面加大投入力度，實現(xiàn)我國頁巖氣開發(fā)的持續(xù)高效發(fā)展。具體而言，頁巖氣勘探開發(fā)主要有以下技術(shù)策略：

加強頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查。建立頁巖氣資源潛力調(diào)查評價系統(tǒng)，確立具有工業(yè)開采價值的評判標準，目前國際上比較通用的是根據(jù)總有機碳含量TOC，干酪根成熟度和頁巖厚度來綜合確定。另外一些廢棄的油氣井可能具有頁巖氣的開采價值，其資料可參考過去的測錄井數(shù)據(jù)，但考慮壓裂等因素，頁巖的埋深也是必須要考慮的）。再就是全面熟悉我國頁巖氣資源特點與分布特征，并在全國范圍內(nèi)優(yōu)選出富集有利目標區(qū)，獲取各區(qū)域主要氣層的頁巖基本參數(shù)，對其資源潛力作出初步評價，確定開發(fā)優(yōu)勢區(qū)，進而制定出科學、有效的頁巖氣中長期發(fā)展規(guī)劃與宏觀管理決策，推動我國頁巖氣鉆探開發(fā)的良性發(fā)展。

開放頁巖氣開發(fā)的資本投入渠道。引入市場投入機制，推進頁巖氣鉆探開發(fā)投資主體的多元化，鼓勵中小企業(yè)及民營資本參與投資，創(chuàng)造一個開放競爭的頁巖氣投資環(huán)境。其中，包括賦予頁巖氣和煤層氣勘發(fā)同樣的投資地位，允許符合條件的企業(yè)、民營資本。同時，應(yīng)加強市場監(jiān)管力度，建立頁巖氣勘發(fā)的良性競爭格局。

提高頁巖氣鉆探開發(fā)技術(shù)水平。中央和地方要加大對頁巖氣的科技投入，促進相關(guān)科學技術(shù)創(chuàng)新。包括增加頁巖氣的財政投入與人力投入，集中國內(nèi)優(yōu)勢科技力量，加大對頁巖氣開發(fā)核心技術(shù)研究的攻關(guān)力度，鼓勵企業(yè)和民間力量研發(fā)、推廣新技術(shù)與新工藝。

增加頁巖氣開發(fā)對外合作力度。在發(fā)展技術(shù)、優(yōu)化管理的同時，應(yīng)加強頁巖氣的國際合作與交流，不斷學習國外發(fā)展經(jīng)驗，積極引進國外先進頁巖氣開發(fā)技術(shù)。在頁巖氣開發(fā)初期，可考慮與國外經(jīng)驗豐富的大公司合作，如近期中石化已進軍美國頁巖氣勘探開發(fā)市場，在過程中學習、引進國外優(yōu)勢技術(shù)，如實驗測試、水平鉆井、測井固井以及壓裂。

促進頁巖氣開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展。在注重頁巖氣開發(fā)經(jīng)濟效益的同時，應(yīng)實時評估頁巖氣勘發(fā)所造成的環(huán)境影響，尤其是對地下水污染與地表破壞等。勘探開發(fā)過程中，必須嚴格遵守我國現(xiàn)有的環(huán)境保護法律法規(guī)，并研究新技術(shù)最大程度減少或消除頁巖氣開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的破壞。

三、未來頁巖氣開發(fā)技術(shù)的發(fā)展趨勢

雖然我國頁巖氣開發(fā)還未形成核心技術(shù)體系，一些關(guān)鍵技術(shù)也還有待突破，大規(guī)模、多元化的投資機制需進一步形成，但總體而言，頁巖氣在我國能源政策的戰(zhàn)略地位毋庸置疑，目前國內(nèi)頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查已進入全面實施階段，加快頁巖氣資源勘探開發(fā)，已成為世界主要頁巖氣資源國家的共同選擇。

隨著全球?qū)η鍧嵞茉葱枨笕諠u擴大，天然氣價格不斷上漲，以及頁巖氣鉆探技術(shù)水平的不斷進步，未來頁巖氣開發(fā)技術(shù)將逐漸趨向綠色、安全、高效。

參考資料

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