中国工程院院士沈忠厚

    能源是支撑人类社会发展的支柱，也是影响世界经济发展的关键因素。在世界能源结构中，常规能源的地位不容置疑，同时又因其稀缺性和不可再生性，在未来面临能源紧张的时代，全球能源资源正在迅速进行重新分配，非常规油气资源的勘探开发已成为世界能源发展的必然战略选择。因此，非常规油气将在未来满足世界能源需求方面发挥关键作用，并对能源格局产生重大影响。日前，本刊记者就非常规油气产业及钻井技术等相关问题采访了中国工程院院士沈忠厚和他的助手王海柱博士。

    非常规油气产业将唱大戏

    《石油与装备》：在当前非常规油气开发已成为全球共识的背景下，非常规油气开发的现状如何？未来发展趋势是什么？

    沈忠厚：在低碳经济、绿色能源的大背景下，非常规油气藏的勘探开发已是能源发展的新热点，这将在弥补常规油气产量短缺中，扮演日益重要的角色。一直以来，能源结构以常规油气藏的勘探开发为主导，但进入21世纪，我们发现的能源大多是致密砂岩气藏、煤层气藏、页岩气藏，还有低渗透、稠油、高含水油气藏等，非常规油气藏储量远远大于常规油气藏储量。

    如果说20世纪是石油资源的舞台，那么21世纪或许是天然气资源的舞台，尤其是非常规油气藏的大舞台，这不只是简单的能源接替问题，而是在全球化、现代化和信息化过程中，世界经济变革的重要标志。

    资源的潜力是资源勘探开发的动力。虽然我国非常规油气藏储量非常丰富，开发潜力巨大，但是我们短期内能实现开发的非常规油气藏主要是煤层气、页岩气、致密砂岩气及稠油。我们煤层气的勘探开发比较早，现在初显成效。页岩气的开发仅仅处于发展的初级阶段，离大规模商业开发阶段还有较大的距离。

    总之，非常规油气藏的勘探开发将在21世纪能源大舞台上唱“大戏”，其中，页岩气是“大戏”的“主角儿”，也是国内天然气能源新的增长点。

    非常规技术创新势在必行

   《石油与装备》：在您看来，非常规油气钻井技术发展情况如何？有哪些创新？

    沈忠厚：新技术是开发利用非常规油气藏的关键。目前我们在勘探开发非常规油气藏上仍然使用常规油气藏的开采方法，事实上，采用传统的常规油气藏开发技术是不能满足非常规油气藏开发需求的。

    近两年，美国页岩气的开采取得了重大突破，主要是源于长期积累探索出水平井技术、多层压裂技术等技术，然而，这些技术也只是开发常规油气藏经常使用的技术。

    对于国内的非常规油气开采技术而言，在煤层气开发方面，我们通过引进、消化、吸收及创新水平井技术、分支井技术等，取得了一定的成效；在页岩气开发方面，采用的开采技术也仅仅停留于常规油气藏的开采技术阶段。

    利用常规钻井技术总是在打完井后开始实施压裂，压裂不可行时，接着就实施大型压裂，这需要很高的成本，并且效率比较低。值得注意的是，在压裂过程中最担心遇见水，由于页岩含有较高的粘土，一旦有水，就会发生膨胀，堵塞岩石孔道，降低储层渗透率，因此天然气的产量也会大大降低。

    实际上，我们也一直在低渗透中寻找高渗透，并没有找到我们真正需要的东西，这就好比在一堆“瘦肉”中寻找“肥肉”，没有找到“肥肉”，找到的却是一堆“骨头”。

    因此，在非常规油气藏得开发过程中，我们在引进先进的技术及工艺的同时，更要创新自己的钻井技术。与国际相比，我们的低渗透技术水平在世界上是居于前列的。由于各国非常规气藏条件的不同，对国际上不成熟的技术我们不敢轻易使用，我们必须创新，别人有的技术我们要有，他们没有的，我们也要有。

    《石油与装备》：非常规油气开采利用中最突出的问题是什么？又如何解决这些问题？

    沈忠厚：在油气勘探开发中，钻井速度快、成本低和采收率高是最突出的三个问题。油气钻井最关键的问题是成本效益问题，因为钻井费用主要体现在钻井上，钻井速度快可以降低钻井成本，从而缩短油气井的经济开采价值周期。对于非常规油气藏的开采来说，钻井速度比较慢，建井周期较长，钻井成本高；孔隙度和渗透率极低，储层极易受污染，且污染后难以恢复；单井产量和采收率均较低，须经过压裂才能投产，开发成本高，这三方面的难题在很大程度上制约着非常规油气藏开发的进展。开发非常规油气藏更需要解决好钻井速度、开发成本及采收率问题，迫切需要寻求一种低成本、高效率的钻完井及开发方法。

    因此，要实现这些非常规油气藏更好地开采需从技术等各方面做出更大的努力，加大技术研发力度，加快装备自主化将是未来非常规能源大发展的战略选择。

    超临界CO2技术优势突出

    《石油与装备》：请您谈谈超临界CO2对页岩气开发有哪些作用和意义？从技术装备方面讲，推动非常规油气藏开发需要做好哪些工作？

    沈忠厚：目前，利用超临界CO2开采页岩气是一种最新的技术，超临界CO2流体具有气体的低黏、高扩散性和液体的高密度特性，在页岩气开发方面具有很强的技术优势及经济优势。

    利用超临界CO2射流能够破碎坚硬的页岩、大理岩以及花岗岩，提高钻井速度、缩短建井周期及降低开发初期的钻井成本，且降低对设备的压力要求，采用超临界CO2喷射压裂代替常规大型水力压裂，可以效保护储层不受损害，节约了钻井液，最大限度地提高裂缝的导流能力。同时，超临界CO2流体中不含水，在提高钻井速度的同时，降低了缩颈、卡钻等风险，强化采气，提高了油气井单井产量及采收率。更重要的是，超临界CO2欠平衡钻井技术具有一定的促进作用。这主要是因为超临界CO2射流，可以大幅降低钻头以及钻具温度，延长钻头、钻具使用寿命；超临界CO2密度可调范围较大，保证为井下马达提供足够动力的同时还能保证井筒的欠平衡。

    超临界CO2与连续油管技术结合进行钻井，可以大大延长连续油管的使用寿命。当连续油管使用水射流破岩时所需要的系统压力较高（水射流破岩门限压力高），而超临
界CO2射流破岩能够降低整个钻井系统的压力，因此可以延长连续油管的使用寿命，这相当于给连续油管插上“一双翅膀”。

    《石油与装备》：非常规油气钻采工艺的现状和未来发展趋势是什么？作为钻井专家，对于油气藏的进一步开发您有哪些建议?

    沈忠厚：与常规天然气藏开发相比较，非常规油气藏的勘探开发对钻采技术提出更高的要求。对于油气藏钻井而言，未来的大趋势是自动化、智能化和信息化，从常规钻井到小井眼钻井再到微型井眼钻井，井眼越小，钻井速度越快，也就越稳定。采用超临界CO2钻井将是小井眼、微小井眼钻井的主要手段，将促使钻井向小型化、轻便化方向发展。

    因此，我们要积极开展超临界CO2钻井、压裂理论研究，并加快研制与其相配套的工具，对CO2与页岩的吸附能力进行室内实验研究，深入了解影响其吸附能力的各种因素及吸附规律。同时，我们还要积极推进超临界CO2开发页岩气相关技术的现场试验，使其尽快成为开发页岩气的现实技术打好基础。

    面临低碳能源的大趋势，利用CO2进行强化采气，不仅获得清洁能源，而且还可以将大量CO2注入储层，实现永久封存，在保护环境的同时进一步降低页岩气开发成本，可谓一举两得。 [复制 收藏 ]