第一性原理思維法在頁巖氣革命中的實踐與啟示

張金成

（1.頁巖油氣富集機理與有效開發國家重點實驗室，北京 102206；2.中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院，北京 102206）

2020 年，我國石油對外依存度達73%，天然氣對外依存度達43%，為保障我國能源安全，亟待開展一場適合中國油氣資源安全高效開發的技術革命，助推中國夢的偉大征程［1］。第一性原理思維法是一種演繹法思維方式，不同于橫向比較的歸納法思維方式，通過“溯源、拆解、重構、迭代”的過程進行分析，對于激發顛覆性創新能力具有重要意義［2］。特斯拉的創始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）借助第一性原理思維法，開創了電動汽車的新時代，提出并實施了SpaceX 可回收火箭、真空管道高鐵、星艦客運、空天互聯網等顛覆性創新項目［3］。頁巖氣是賦存于以富有機質頁巖為主的儲集巖系中的非常規天然氣，國土資源部調查評估結果顯示，我國頁巖氣可 采 儲 量 超 過 25×1012m3（EIA 預 測 為 31.57×1012m3）［1］，極具開采潛力。但僅靠常規的技術優化，難以滿足大幅提產降本的需求，必須有革命性、顛覆性的創新來破困突圍。在我國頁巖氣革命中，基于第一性原理思維法，圍繞大幅度提高控制儲量和降低開發成本兩大目標，研發出井工廠鉆井、一趟鉆鉆井、超長水平段水平井鉆井等顛覆性創新技術，使鉆井周期降低50%以上，單井作業成本降低70%以上，成功實現了我國首個大型頁巖氣——涪陵頁巖氣田的效益開發［4］。筆者將第一性原理思維法推廣至縫洞型碳酸鹽巖儲藏和干熱巖地熱能開發領域，對開發縫洞型碳酸鹽巖儲藏，提出了采用長水平段聯通多個儲集體或采用多分支井聯通多個儲集體，從而大幅度節約超深直井段作業成本的思路；……