中國工程院院士沈忠厚

    能源是支撐人類社會發展的支柱，也是影響世界經濟發展的關鍵因素。在世界能源結構中，常規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行重新分配，非常規油氣資源的勘探開發已成為世界能源發展的必然戰略選擇。因此，非常規油氣將在未來滿足世界能源需求方面發揮關鍵作用，并對能源格局產生重大影響。日前，本刊記者就非常規油氣產業及鉆井技術等相關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。

    非常規油氣產業將唱大戲

    《石油與裝備》：在當前非常規油氣開發已成為全球共識的背景下，非常規油氣開發的現狀如何？未來發展趨勢是什么？

    沈忠厚：在低碳經濟、綠色能源的大背景下，非常規油氣藏的勘探開發已是能源發展的新熱點，這將在彌補常規油氣產量短缺中，扮演日益重要的角色。一直以來，能源結構以常規油氣藏的勘探開發為主導，但進入21世紀，我們發現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，非常規油氣藏儲量遠遠大于常規油氣藏儲量。

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

    資源的潛力是資源勘探開發的動力。雖然我國非常規油氣藏儲量非常豐富，開發潛力巨大，但是我們短期內能實現開發的非常規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比較早，現在初顯成效。頁巖氣的開發僅僅處于發展的初級階段，離大規模商業開發階段還有較大的距離。

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

    非常規技術創新勢在必行

   《石油與裝備》：在您看來，非常規油氣鉆井技術發展情況如何？有哪些創新？

    沈忠厚：新技術是開發利用非常規油氣藏的關鍵。目前我們在勘探開發非常規油氣藏上仍然使用常規油氣藏的開采方法，事實上，采用傳統的常規油氣藏開發技術是不能滿足非常規油氣藏開發需求的。

    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、多層壓裂技術等技術，然而，這些技術也只是開發常規油氣藏經常使用的技術。

    對于國內的非常規油氣開采技術而言，在煤層氣開發方面，我們通過引進、消化、吸收及創新水平井技術、分支井技術等，取得了一定的成效；在頁巖氣開發方面，采用的開采技術也僅僅停留于常規油氣藏的開采技術階段。

    利用常規鉆井技術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，在壓裂過程中最擔心遇見水，由于頁巖含有較高的粘土，一旦有水，就會發生膨脹，堵塞巖石孔道，降低儲層滲透率，因此天然氣的產量也會大大降低。

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

    《石油與裝備》：非常規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。油氣鉆井最關鍵的問題是成本效益問題，因為鉆井費用主要體現在鉆井上，鉆井速度快可以降低鉆井成本，從而縮短油氣井的經濟開采價值周期。對于非常規油氣藏的開采來說，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；單井產量和采收率均較低，須經過壓裂才能投產，開發成本高，這三方面的難題在很大程度上制約著非常規油氣藏開發的進展。開發非常規油氣藏更需要解決好鉆井速度、開發成本及采收率問題，迫切需要尋求一種低成本、高效率的鉆完井及開發方法。

    因此，要實現這些非常規油氣藏更好地開采需從技術等各方面做出更大的努力，加大技術研發力度，加快裝備自主化將是未來非常規能源大發展的戰略選擇。

    超臨界CO2技術優勢突出

    《石油與裝備》：請您談談超臨界CO2對頁巖氣開發有哪些作用和意義？從技術裝備方面講，推動非常規油氣藏開發需要做好哪些工作？

    沈忠厚：目前，利用超臨界CO2開采頁巖氣是一種最新的技術，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，在頁巖氣開發方面具有很強的技術優勢及經濟優勢。

    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初期的鉆井成本，且降低對設備的壓力要求，采用超臨界CO2噴射壓裂代替常規大型水力壓裂，可以效保護儲層不受損害，節約了鉆井液，最大限度地提高裂縫的導流能力。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、卡鉆等風險，強化采氣，提高了油氣井單井產量及采收率。更重要的是，超臨界CO2欠平衡鉆井技術具有一定的促進作用。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密度可調范圍較大，保證為井下馬達提供足夠動力的同時還能保證井筒的欠平衡。

    超臨界CO2與連續油管技術結合進行鉆井，可以大大延長連續油管的使用壽命。當連續油管使用水射流破巖時所需要的系統壓力較高（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的壓力，因此可以延長連續油管的使用壽命，這相當于給連續油管插上“一雙翅膀”。

    《石油與裝備》：非常規油氣鉆采工藝的現狀和未來發展趨勢是什么？作為鉆井專家，對于油氣藏的進一步開發您有哪些建議?

    沈忠厚：與常規天然氣藏開發相比較，非常規油氣藏的勘探開發對鉆采技術提出更高的要求。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行室內實驗研究，深入了解影響其吸附能力的各種因素及吸附規律。同時，我們還要積極推進超臨界CO2開發頁巖氣相關技術的現場試驗，使其盡快成為開發頁巖氣的現實技術打好基礎。

    面臨低碳能源的大趨勢，利用CO2進行強化采氣，不僅獲得清潔能源，而且還可以將大量CO2注入儲層，實現永久封存，在保護環境的同時進一步降低頁巖氣開發成本，可謂一舉兩得。 [復制 收藏 ]