【科技】自主革新为我国页岩气开发提供支撑——记中国石化石油工程技术研究

本篇文章2754字，读完约7分钟

页岩气产业链的开发

页岩岩层中可埋藏开采的天然气资源，其形成和富集具有自身独特的优势，多分布在盆地内厚度大、分布广泛的页岩烃源岩地层中。 与通常的天然气相比，页岩气的开发具有开采寿命长、生产周期长的优点，大部分产气页岩气的分布范围宽、厚度大，而且普遍含有气体，因此页岩气的气井以长时间稳定的速度产生气体

目前页岩气经济发展比较有效，很大程度上依赖于以水平井钻井完井和阶段性压裂为主体的工程技术。 与北美相比，中国页岩气地表特征、储层埋深和储层多，复杂程度有很大差异，勘探开发难度更大，美国页岩气工程技术不容易复制，需要形成适合中国页岩气优势的工程技术体系

从年开始，中国石化集团企业在页岩油气开发中，中国石化应成为中国的代表，技术和评价提出了最先进的战术要求，中国石化石油工程技术研究院(以下称为工程院)做出了重大决定，以页岩油气工程技术为核心技术 在多项核心技术中取得突破，申请专利150多项，基本形成了水平井长2000米的钻井完井和具有20段压裂能力的页岩气工程辅助技术，中国石化页岩气开发为走在国内最前列做出了重要贡献。

我国页岩气可开采储量居世界前列

研究表明，新常态下的中国经济反映在能源消费和能源结构中，天然气成为近中期能源结构调整的主力。 到2030年，中国天然气的诉求超过5500亿方，国内常规天然气开发潜力有限，这给煤层气、页岩气等非常有规律的天然气的迅速发展带来了契机。 按照国家十五计划的要求，中国的天然气开采量每年将达到65亿立方米。 中国石化预计每年开采100亿立方米，中国石油预计每年开采26亿立方米的天然气。 除了其他天然气开采企业的开采量外，我国每年100%将超过十二五计划的要求完成。

以中国石化为代表，目前中国页岩气开采已经进入自主技术阶段，初步形成了长水平井优速钻井技术和压裂试气工程技术等一系列自主技术和规范。 技术成熟意味着为中国页岩气的商业开采开辟广阔的蓝图，中国将成为继美国和加拿大之后第三个可以采用自主技术装备进行页岩气商业开采的国家。

突破要点，为页岩气开发提供扎实的技术储备

2009年10月，国土资源部在重庆市画江县启动了中国第一个页岩气资源调查项目。 这标志着继美国和加拿大之后，中国正式开始了这种新能源页岩气资源的勘探开发。 在中国新型能源建设中发挥积极的示范作用，在中国油气行业具有里程碑意义。

在页岩油气开发系列工程技术攻关过程中，中国石化工程院以中国石化涪陵地区页岩气开发工程技术突破为要点，将技术研发与现场服务紧密结合，为涪陵页岩气的规模开发铺平道路，为其他地区页岩气开发铺平道路

工程院认真贯彻创新驱动的快速发展战术，围绕页岩气勘探开发技术的诉求，承担了中国石化约70%页岩气重要工程技术的攻关任务。 通过加强自主创新，强调协同难关，以一体化工程设计、水平井优快钻井、油基钻井液、弹塑性水泥浆、滑溜水压裂液、压裂工具、网络压裂及生产能力评价等为主要复印件的具有自主知识产权的辅助技术切 已经建立了具备2000m水平井钻井完井及20级以上阶段压裂技术支持和服务能力、具有自主知识产权的油气工程技术链，面向中国石化。

共同攻克难关，使页岩气勘探开发始终处于领先地位

在研发过程中，工程院通过深入分析诉求，建立确定目标任务的专业组织，优化统一管理的科技资源，增加构建强大研发团队的科研投资，加强保证研发需要的国际合作， 建立加快成果转化的特殊机制，推进技术快速发展等多项措施，在页岩气工程技术方面取得了系列突破，使中国石化页岩气勘探开发在中国公司面前得以推进。

据介绍，工程院在中国石化集团企业党群的统一指导和各油田公司的大力支持和援助下，完全利用集团企业勘探开发和工程服务的一体化特征，克服困难，一步一步脚印，实现了页岩气工程技术的高速发展 工程院在十二五期间大力培育非常规油气工程技术的五项核心技术关键中，努力突破难关，打破了海外技术垄断。

应该说中国石化的充分投资保证和下属各油田公司的大力支持是页岩气工程技术快速发展的保障。 继续加大科研经费、设备配套和人才引进等支持力度，为科技攻关提供了保证。 油田公司、石油工程地区企业等兄弟机构积极合作，加快了技术成果的验证和转化。

勇敢着力、组织、有效运行的科技创新管理是页岩气工程技术创新快速发展的关键。 工程院以服务勘探开发、石油工程技术进步为己任，承担了集团企业75%以上页岩气工程技术的难关任务。 他们建立了上下联动的科技攻关机制，激发了创新热情，推进了科技创新，提高了创新质量。

自主创新、资源优化、协同攻势是实现页岩气工程技术高速发展的强大推动力。 逐一发挥自己的特点，他们立即追踪世界技术前沿，完全利用社会科技资源，与国内外知名大学、研发机构建立协同创新联盟，加快自主创新步伐，保证了创新成果的先进性和理论做法的提高。

近四年来，工程院累计承担各类页岩气工程技术科研项目36个项目，通过持续攻关，突破了一些重要的技术课题，申请了国家专利151件，注册了软件著作权5套，发表了论文150多篇 形成全井筒技术链的技术系列具备2000m水平段水平井钻井完井和20级以上阶段压裂技术支持能力，整体达到国际先进水平，为中国石化页岩油气勘探开发提供了支持。

突破难题，为页岩油气勘探开发提供支持

(1)重要的工具和助剂实现了工业化

一、自主开发的多级滑套、泵输送桥、水力喷射、裸眼封隔器等阶段性压裂辅助工具，实现工业化、系列化，应用成功率100%，价格比国外同类产品下降三分之一以上。 二是开发的油基钻井液系的性能优于国外同类产品的先进水平。 三是开发的弹塑性水泥浆体系，水泥石弹塑性提高了一倍以上。 四、开发的滑溜水压裂液系统，下降电阻率达到70%以上，价格比国外同类产品下降了40%以上。

(二)构建完善的页岩气工程技术链

工程院继续展开页岩气工程技术系列攻关，进行页岩气工程地质评价、优快钻井、井厂、油基钻井液、弹塑性水泥浆、压裂工具、压裂液、互联网压裂设计、裂缝监测及压后判断和生产能力评价等

年以来，为了进一步满足深层页岩气勘探开发的诉求，工程院提出了深层(垂深&ge； 3500m )页岩气勘探开发工程的探索包括甜点评价、快速钻井和井厂技术、低油水比油基钻井液、发泡水泥浆固井、新型滑套工具、低价高效滑水系统、精细化互联网压裂技术、生产能力评价和测试等 克服了低油水比油基钻井液、弹韧性和逐步压裂技术完善的地层评价和地质导向、井厂轻快钻井完井、页岩水基钻井液、页岩气产液断面测试和压裂液回排利用等重要技术课题，开发了第二代滑水压裂液和固井滑套。

(3)工程技术实现了规范化标准化

形成了以页岩气水平井钻井完井和阶段性压裂为主体的页岩气工程技术系列。 一是开发的页岩气工程一体化设计技术，现场钻头精加工成功率100%，压裂准确率90%以上。 二是许多复杂的地形井工厂形成了优良的高速钻井技术，比较有效地降低了钻井价格。 三是开发的互联网压裂技术应用了28口井，作业成功率为100%。 四、建立页岩气水平井产能评价方法，试井应用误差在10%以内。 五、制定了中国石化页岩气工程技术标准9项，编制了作业规范6项，推动了中国石化页岩气工程技术的迅速发展。

(四)建设了国内一流的页岩气工程技术实验室

高水平的实验室是技术开发的基础和保障，工程院一直重视页岩油气钻完井和压裂实验室的建设。 经过近年来的建设，基本设施先进，人才完善，要点突出，特色鲜明，国内具有领先水平的油气建成了完井和压裂实验室。 年1月30日，工程院作为核心成员单位之一参与并批准了国家能源页岩油研究开发中心的申报工作，具体负责工程技术研究开发工作。 年5月末，工程院与参与申报的页岩油气富集机制比较有效地开发了国家要点实验室，现在通过了答辩。

(五)支持中国石化页岩气勘探开发和生产能力建设

在集团总部统一组织下，工程院与中国石化勘探分企业、江汉油田、华东分企业等油田公司和地区石油工程企业合作，应用自主页岩气工程技术，成立技术支持集团，井厂、低油水比油基钻井液、钻井地层评价、体 全面支持涪陵、丁山、彭水、南川等地区页岩气勘探开发和涪陵焦石坝ⅰ期50亿方天然气产能建设，为集团企业页岩气勘探突破、产能建设和业务快速发展提供了全面的工程技术支持。

到年底，涪陵页岩气田累计钻井页岩水平井170多口井，平均钻井周期逐年大幅下降，从去年151日下降到去年58.1日，下降了61.52%。 片井生产费用从去年的9500万元下降到每年7600万元，下降了20%左右。 其中，焦点页1hf井首次生产20万方，实现了页岩气勘探的重大突破，被评为中国页岩气功勋井。 焦点页30号平台试验井厂技术效果显著，平均钻井周期缩短30.5%，在6个平台20口井进行宣传。

随着深层页岩气开发流程的不断推进，工程院集中了特征兵力，展开了技术攻关，为多口深层页岩气井提供了全面的技术支持，实现了深层页岩气工程技术的突破。 丁页2hf井创年当年页岩气井压裂单段规模最大，钻井深度最大(垂深4416m； 井深5667m )记录显示，压后初期生产气体量达到10.5万方/日，首次实现了中国深层页岩气的重大勘探突破。 南页1hf井钻完井和压裂，完成钻井深度5820m (垂直深度4627m )，压裂15段，为当时最深的页岩气井，创造了国内深层页岩气层阶段性压裂施工的许多记录，金页hf1井为寒武系竹寺集团

页岩气工程技术系列的成果得到了国内行业的充分肯定。 中国石化集团领导人曾经评价工程院:你们在页岩气工程技术中的系列突破，是对中国石化勘探发现的页岩气储量进行经济有效的开发，使中国石化的大规模开发成为可能，对中国石化进行页岩气勘探 &hellip； 国内油气行业院士和专家认为，中国石化工程院在页岩气水平井钻井完井和阶段性压裂关键技术方面有重大创新，成果形成完善的技术链，实现产业化，在焦石坝等区块应用， 为该地区页岩气的重大突破和涪陵I期50亿方天然气生产能力建设提供了主导技术，对推进页岩气勘探开发有重要参考意义，评价中国石化页岩气工程技术走在中国前列。 美国能源行业的院士和专家也认为，中国石化在页岩气工程技术研究方面做了很多开创性的工作，川东南海相页岩气勘探开发技术一流，页岩气综合评价技术、水平井钻井、阶段性压裂试验技术，都已经成为世界的 （