培育中國的頁巖氣開發技術——訪江漢石油工程公司總經理楊國圣

□ 本刊記者 李泰豫

如果沒有自己的技術，不走自主研發這條路，而是依靠外國公司，使用進口設備，將永遠無法擺脫跟跑者之困、水土不服之困和開發成本之困。

今年8月25日，我國頁巖氣開發關鍵技術——國產橋塞及配套技術在重慶涪陵頁巖氣田焦頁42號平臺成功應用。這是該技術首次大規模應用于頁巖氣商業開采，它的成功應用標志著頁巖氣工程技術全部實現國產化。

作為頁巖氣工程技術應用國產化領域“吃螃蟹第一人”的江漢石油工程公司，用五年時間走完了美國三十多年的技術攻關之路。在通往“里程碑”的道路上，遇到了哪些艱難坎坷？記者采訪了江漢石油工程公司總經理楊國圣。

頁巖氣開采技術必須國產化

記者：楊總您好，據我所知，美國的頁巖氣開發技術已經非常成熟，我們為什么不跟美國合作？裝備也可以購買進口的。江漢工程公司為什么一定要堅持走國產化之路呢？

楊國圣：頁巖氣開發技術的國產化是中國石化領導層在2009年提出來的，江漢工程是按照集團公司的部署來做這件事的?？梢哉f，沒有集團公司和石油工程公司的大力支持，江漢工程的頁巖氣開發技術國產化攻關不會取得今天的成績。

中國頁巖氣資源量在世界上位居前列，開發潛力巨大。而頁巖氣要轉化為現實的產量，有賴于石油工程技術的突破。如果沒有自己的技術，不走自主研發這條路，而是依靠外國公司，照搬美國技術，使用進口裝備，將永遠無法擺脫跟跑者之困、水土不服之困和開發成本之困。國外公司的技術不會讓你白白使用，他們用很高的價格來為你服務，從成本、從效益上講我們是承受不了的。當然，我認為頁巖氣技術國產化的真正意義除了打破國外技術壟斷外，最主要的還是要降低開發成本，最終惠及于民。

記者：為什么說外國技術有水土不服之困？

楊國圣：頁巖氣開發除了受地表條件影響外，更重要的是地質條件，不同的地形和地質條件，決定了開發頁巖氣工程技術、工藝和裝備的差異。

記者：您剛才提到，江漢工程開發頁巖氣國產化技術得到了一些制度上的支持？

楊國圣：2010年，中國石化針對頁巖氣開發啟動多項聯合技術攻關。江漢工程在集團公司的支持下，確立了“川東南深層頁巖氣鉆完井及壓裂技術研究”“非常規水平井分級射孔工藝”等17個科研先導項目，整合公司技術資源，進行鉆井、測錄井、壓裂試氣等方面核心技術和國產化攻關。

據我所知，2011年經國務院批準，頁巖氣正式成為我國油氣資源家族中的第172位成員，成為獨立新礦種。“頁巖氣勘探開發關鍵技術”也被國家列為科技重大專項，頁巖氣開發技術的國產化在國家層面得到重視。

記者：頁巖氣開采到底有多難，與常規油氣開采究竟有什么不同？

楊國圣：我打個比方你就明白了，如果把開采常規天然氣比作在靜脈中采血，那么開發頁巖氣就如同直接從毛細血管中采血。開采頁巖氣也是這樣，要從肉眼完全看不出任何空隙、致密不透水的黑石頭里采出吸附氣體。并且，頁巖氣大部分被埋藏于地下2000多米甚至4000多米，有時候它還會“變身”，不一定以氣體的形態存在。因此，業內把頁巖氣稱為“帶刺的玫瑰”。

□ 江漢石油工程公司生產的固井、壓裂裝備等產品全力服務頁巖氣勘探開發。馬玲 攝

具體到石油工程技術層面，主要有兩大關鍵技術系列與常規油氣開采有很大的不同，一個是長段水平井鉆井技術系列，另一個是長水平段分段壓裂技術系列。

記者：能給我們詳細解釋一下這兩大技術系列嗎？

楊國圣：長段水平井鉆井，就是鉆機先要從地面鉆向地下2000米深的頁巖氣層，再在頁巖氣層內水平穿行1000至2000米甚至更長，完成“百步穿楊”。在打常規油井時，水平段穿行距離相對較短，再加上焦石壩地區地下溶洞多、暗河多、裂縫多，頁巖氣層易塌陷，鉆頭要在如此復雜的地層中“命中靶心”，難度可想而知。

長水平段分段壓裂技術被稱為頁巖氣開采的“命門”。為什么這樣講呢？頁巖氣深藏于密不透風的頁巖中，必須通過大規模水力壓裂，使巖壁碎裂，釋放油氣。為獲得持續高產氣量，需要采取分段壓裂技術對地層進行體積破碎，就像擊碎一塊巨大的玻璃。而橋塞就是用于分段壓裂的“分割器”。通過分割，把整段井分成若干小段，便于壓裂設備對每一小段進行壓裂，從而使得整口井取得最佳壓裂效果，獲得持續高產氣量。橋塞既要能承受住井底的高溫高壓，又要容易被鉆頭鉆通以便氣體匯集，研發、制造難度極大。而常規油氣開采是不需要大規模分段壓裂的。所以說，要實現頁巖氣的規模開采，石油工程技術必須先取得突破。

“零”起步的技術攻關之路

記者：在攻關過程中遇到了哪些困難？我們是怎么克服的呢？

楊國圣：江漢石油工程2010年就開始頁巖氣工程技術國產化的探索。先后承擔中國石化第一口頁巖氣參數井、第一口頁巖氣水平井以及涪陵大安寨區塊頁巖氣井施工和技術服務工作。在中國石化第一口頁巖氣水平井施工中，提供油基鉆井液、水平段測井、橋塞和分級射孔技術服務的均為國際知名油服公司。由于技術封鎖，價格昂貴，且效果不理想，更堅定了我們加快國產化步伐的決心。

俗話說，鉆井是龍頭。我們首先要對長段水平井鉆井技術進行攻關。在鉆井工藝上，主要突破了“三大瓶頸”。一是在上部易漏井段采用清水鉆進方式，成功解決了空氣鉆風險大、泡沫鉆有環境污染等難題，一開井段機械鉆速提高4～5倍。二是優選鉆具組合，研制出定向PDC鉆頭，代替牙輪鉆頭，較好解決了二開大井眼井段定向及水平段牙輪鉆頭費用高、速度慢的難題，在水平段實現一只鉆頭一根螺桿一趟鉆鉆完。三是優選油基泥漿和水泥漿體系，突破長水平段鉆井、固井技術瓶頸，完井時間大幅縮短，固井質量明顯提高。

還有就是長水平段分段壓裂技術。雖然這項技術不僅僅江漢工程一家在攻關，但橋塞的國產化研發、應用一直是由我們負責的。這項課題從2010年開始立項，到前不久首次成功應用于頁巖氣商業開發，經歷了4年。從橋塞復合材料的研發到結構設計，都是我們獨立攻關完成的。先后在湖北荊州、陜西坪北、山東東營等油區進行井下試驗，多次改進，國產橋塞的性能逐步穩定、完善，最終得以在涪陵應用，走完了從研制成功到成熟應用的過程。

通過艱苦努力，江漢工程初步形成3大專業（鉆井、測錄井、井下作業）9大體系57項技術系列，成為國內唯一擁有完整自主頁巖氣工程技術的石油工程企業；復合材料橋塞、多級射孔與橋塞聯作、大功率牽引器生產測井、連續油管光纖產氣剖面測試等工藝技術填補了國內空白。實現了從鉆完井、測錄井到壓裂試氣整個頁巖氣石油工程技術的成龍配套，具備了從工具到工藝，從施工到技術服務的國產化能力，總體達到國內領先水平。

“國字號”技術服務涪陵頁巖氣開發

記者：我們自主攻關的技術在涪陵頁巖氣示范區應用效果如何？

楊國圣：可以說頁巖氣技術的國產化、系列化是在涪陵頁巖氣開發過程中不斷摸索、逐漸形成的，有成功的喜悅，也有失敗的教訓。整個探索過程和取得的成果，對中國特別是整個南方頁巖氣的有效開發提供了重要經驗，具有指導意義。從目前的情況看，應用效果比較理想。

首先，鉆井提速提效的成果鼓舞人心。2013年平均鉆井周期90天，比第一輪井（主要是探井）下降43.7%；2014年上半年平均鉆井周期70天左右，又比2013年降低21.2%，鉆井工程技術取得長足進步，施工工期成倍縮短，為國家級頁巖氣示范區建設提供了有力保障。

其次，新技術在降本增效方面的表現也比較突出。應用自主研發的橋塞和多級射孔技術、國產油基泥漿等，成本大幅降低。應用“井工廠”鉆井技術，118天完成進尺1萬米，大幅縮短了建井周期，節約了鉆井成本，為國家級頁巖氣示范區高效建設提供了強有力支撐。

在服務氣田開發的過程中，還有一個我們與國外公司同臺競技的故事，給我的觸動很大。今年4月，焦頁9號平臺，焦頁9-3HF井，我們江漢工程用自有技術對1611米水平段進行18層54簇泵送橋塞多級射孔施工。10米開外，某國外知名石油工程技術服務公司也在進行多級射孔操作。施工結束時，負責該口井施工的外方技術負責人用了“兩個沒想到”：沒想到江漢工程的泵送橋塞多級射孔技術進步得這么快，沒想到能與我們同步完成！

記者：江漢工程作為涪陵頁巖氣示范區建設的主力軍，確實做了大量的工作。

楊國圣：是的。2013年初，江漢石油工程公司組建運行伊始，就擔負起保障涪陵頁巖氣示范區的重任，舉全公司之力開展了焦石壩石油工程會戰。一年多來，公司將建設示范石油工程作為頭號工程，精心組織，精細設計，精準操作，精打細算，發揮了石油工程主力軍作用，組織3000余人80余支鉆井、測錄井、壓裂、試氣、測試、連續油管、泵送橋塞和分級射孔技術服務隊伍，開展了頁巖氣石油工程會戰，頁巖氣開采技術不斷發展，大型作業施工能力和經驗不斷提升，隊伍和人員得到了很好鍛煉，打響了江漢石油工程品牌。

記者：接下來江漢工程在頁巖氣技術國產化方面有什么規劃？

楊國圣：從成功到成熟需要一個過程。接下來，我們一是要開展頁巖氣石油工程技術標準的建設；二是要開展頁巖氣開發前瞻性技術的研究與攻關；三是要加大推廣應用力度，推動國內頁巖氣安全、快速、低成本高效開發，依靠自主技術成為國內頁巖氣開發的領跑者。