中國工程院院士沈忠厚

    能源是支撐人類社會發(fā)展的支柱，也是影響世界經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵因素。在世界能源結(jié)構(gòu)中，常規(guī)能源的地位不容置疑，同時又因其稀缺性和不可再生性，在未來面臨能源緊張的時代，全球能源資源正在迅速進(jìn)行重新分配，非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)已成為世界能源發(fā)展的必然戰(zhàn)略選擇。因此，非常規(guī)油氣將在未來滿足世界能源需求方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，并對能源格局產(chǎn)生重大影響。日前，本刊記者就非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)及鉆井技術(shù)等相關(guān)問題采訪了中國工程院院士沈忠厚和他的助手王海柱博士。

    非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)將唱大戲

    《石油與裝備》：在當(dāng)前非常規(guī)油氣開發(fā)已成為全球共識的背景下，非常規(guī)油氣開發(fā)的現(xiàn)狀如何？未來發(fā)展趨勢是什么？

    沈忠厚：在低碳經(jīng)濟、綠色能源的大背景下，非常規(guī)油氣藏的勘探開發(fā)已是能源發(fā)展的新熱點，這將在彌補常規(guī)油氣產(chǎn)量短缺中，扮演日益重要的角色。一直以來，能源結(jié)構(gòu)以常規(guī)油氣藏的勘探開發(fā)為主導(dǎo)，但進(jìn)入21世紀(jì)，我們發(fā)現(xiàn)的能源大多是致密砂巖氣藏、煤層氣藏、頁巖氣藏，還有低滲透、稠油、高含水油氣藏等，非常規(guī)油氣藏儲量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)油氣藏儲量。

    如果說20世紀(jì)是石油資源的舞臺，那么21世紀(jì)或許是天然氣資源的舞臺，尤其是非常規(guī)油氣藏的大舞臺，這不只是簡單的能源接替問題，而是在全球化、現(xiàn)代化和信息化過程中，世界經(jīng)濟變革的重要標(biāo)志。

    資源的潛力是資源勘探開發(fā)的動力。雖然我國非常規(guī)油氣藏儲量非常豐富，開發(fā)潛力巨大，但是我們短期內(nèi)能實現(xiàn)開發(fā)的非常規(guī)油氣藏主要是煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣及稠油。我們煤層氣的勘探開發(fā)比較早，現(xiàn)在初顯成效。頁巖氣的開發(fā)僅僅處于發(fā)展的初級階段，離大規(guī)模商業(yè)開發(fā)階段還有較大的距離。

    總之，非常規(guī)油氣藏的勘探開發(fā)將在21世紀(jì)能源大舞臺上唱“大戲”，其中，頁巖氣是“大戲”的“主角兒”，也是國內(nèi)天然氣能源新的增長點。

    非常規(guī)技術(shù)創(chuàng)新勢在必行

   《石油與裝備》：在您看來，非常規(guī)油氣鉆井技術(shù)發(fā)展情況如何？有哪些創(chuàng)新？

    沈忠厚：新技術(shù)是開發(fā)利用非常規(guī)油氣藏的關(guān)鍵。目前我們在勘探開發(fā)非常規(guī)油氣藏上仍然使用常規(guī)油氣藏的開采方法，事實上，采用傳統(tǒng)的常規(guī)油氣藏開發(fā)技術(shù)是不能滿足非常規(guī)油氣藏開發(fā)需求的。

    近兩年，美國頁巖氣的開采取得了重大突破，主要是源于長期積累探索出水平井技術(shù)、多層壓裂技術(shù)等技術(shù)，然而，這些技術(shù)也只是開發(fā)常規(guī)油氣藏經(jīng)常使用的技術(shù)。

    對于國內(nèi)的非常規(guī)油氣開采技術(shù)而言，在煤層氣開發(fā)方面，我們通過引進(jìn)、消化、吸收及創(chuàng)新水平井技術(shù)、分支井技術(shù)等，取得了一定的成效；在頁巖氣開發(fā)方面，采用的開采技術(shù)也僅僅停留于常規(guī)油氣藏的開采技術(shù)階段。

    利用常規(guī)鉆井技術(shù)總是在打完井后開始實施壓裂，壓裂不可行時，接著就實施大型壓裂，這需要很高的成本，并且效率比較低。值得注意的是，在壓裂過程中最擔(dān)心遇見水，由于頁巖含有較高的粘土，一旦有水，就會發(fā)生膨脹，堵塞巖石孔道，降低儲層滲透率，因此天然氣的產(chǎn)量也會大大降低。

    實際上，我們也一直在低滲透中尋找高滲透，并沒有找到我們真正需要的東西，這就好比在一堆“瘦肉”中尋找“肥肉”，沒有找到“肥肉”，找到的卻是一堆“骨頭”。

    因此，在非常規(guī)油氣藏得開發(fā)過程中，我們在引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)及工藝的同時，更要創(chuàng)新自己的鉆井技術(shù)。與國際相比，我們的低滲透技術(shù)水平在世界上是居于前列的。由于各國非常規(guī)氣藏條件的不同，對國際上不成熟的技術(shù)我們不敢輕易使用，我們必須創(chuàng)新，別人有的技術(shù)我們要有，他們沒有的，我們也要有。

    《石油與裝備》：非常規(guī)油氣開采利用中最突出的問題是什么？又如何解決這些問題？

    沈忠厚：在油氣勘探開發(fā)中，鉆井速度快、成本低和采收率高是最突出的三個問題。油氣鉆井最關(guān)鍵的問題是成本效益問題，因為鉆井費用主要體現(xiàn)在鉆井上，鉆井速度快可以降低鉆井成本，從而縮短油氣井的經(jīng)濟開采價值周期。對于非常規(guī)油氣藏的開采來說，鉆井速度比較慢，建井周期較長，鉆井成本高；孔隙度和滲透率極低，儲層極易受污染，且污染后難以恢復(fù)；單井產(chǎn)量和采收率均較低，須經(jīng)過壓裂才能投產(chǎn)，開發(fā)成本高，這三方面的難題在很大程度上制約著非常規(guī)油氣藏開發(fā)的進(jìn)展。開發(fā)非常規(guī)油氣藏更需要解決好鉆井速度、開發(fā)成本及采收率問題，迫切需要尋求一種低成本、高效率的鉆完井及開發(fā)方法。

    因此，要實現(xiàn)這些非常規(guī)油氣藏更好地開采需從技術(shù)等各方面做出更大的努力，加大技術(shù)研發(fā)力度，加快裝備自主化將是未來非常規(guī)能源大發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。

    超臨界CO2技術(shù)優(yōu)勢突出

    《石油與裝備》：請您談?wù)劤�臨界CO2對頁巖氣開發(fā)有哪些作用和意義？從技術(shù)裝備方面講，推動非常規(guī)油氣藏開發(fā)需要做好哪些工作？

    沈忠厚：目前，利用超臨界CO2開采頁巖氣是一種最新的技術(shù)，超臨界CO2流體具有氣體的低黏、高擴散性和液體的高密度特性，在頁巖氣開發(fā)方面具有很強的技術(shù)優(yōu)勢及經(jīng)濟優(yōu)勢。

    利用超臨界CO2射流能夠破碎堅硬的頁巖、大理巖以及花崗巖，提高鉆井速度、縮短建井周期及降低開發(fā)初期的鉆井成本，且降低對設(shè)備的壓力要求，采用超臨界CO2噴射壓裂代替常規(guī)大型水力壓裂，可以效保護(hù)儲層不受損害，節(jié)約了鉆井液，最大限度地提高裂縫的導(dǎo)流能力。同時，超臨界CO2流體中不含水，在提高鉆井速度的同時，降低了縮頸、卡鉆等風(fēng)險，強化采氣，提高了油氣井單井產(chǎn)量及采收率。更重要的是，超臨界CO2欠平衡鉆井技術(shù)具有一定的促進(jìn)作用。這主要是因為超臨界CO2射流，可以大幅降低鉆頭以及鉆具溫度，延長鉆頭、鉆具使用壽命；超臨界CO2密度可調(diào)范圍較大，保證為井下馬達(dá)提供足夠動力的同時還能保證井筒的欠平衡。

    超臨界CO2與連續(xù)油管技術(shù)結(jié)合進(jìn)行鉆井，可以大大延長連續(xù)油管的使用壽命。當(dāng)連續(xù)油管使用水射流破巖時所需要的系統(tǒng)壓力較高（水射流破巖門限壓力高），而超臨
界CO2射流破巖能夠降低整個鉆井系統(tǒng)的壓力，因此可以延長連續(xù)油管的使用壽命，這相當(dāng)于給連續(xù)油管插上“一雙翅膀”。

    《石油與裝備》：非常規(guī)油氣鉆采工藝的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢是什么？作為鉆井專家，對于油氣藏的進(jìn)一步開發(fā)您有哪些建議?

    沈忠厚：與常規(guī)天然氣藏開發(fā)相比較，非常規(guī)油氣藏的勘探開發(fā)對鉆采技術(shù)提出更高的要求。對于油氣藏鉆井而言，未來的大趨勢是自動化、智能化和信息化，從常規(guī)鉆井到小井眼鉆井再到微型井眼鉆井，井眼越小，鉆井速度越快，也就越穩(wěn)定。采用超臨界CO2鉆井將是小井眼、微小井眼鉆井的主要手段，將促使鉆井向小型化、輕便化方向發(fā)展。

    因此，我們要積極開展超臨界CO2鉆井、壓裂理論研究，并加快研制與其相配套的工具，對CO2與頁巖的吸附能力進(jìn)行室內(nèi)實驗研究，深入了解影響其吸附能力的各種因素及吸附規(guī)律。同時，我們還要積極推進(jìn)超臨界CO2開發(fā)頁巖氣相關(guān)技術(shù)的現(xiàn)場試驗，使其盡快成為開發(fā)頁巖氣的現(xiàn)實技術(shù)打好基礎(chǔ)。

    面臨低碳能源的大趨勢，利用CO2進(jìn)行強化采氣，不僅獲得清潔能源，而且還可以將大量CO2注入儲層，實現(xiàn)永久封存，在保護(hù)環(huán)境的同時進(jìn)一步降低頁巖氣開發(fā)成本，可謂一舉兩得。 [復(fù)制 收藏 ]