中科院院士高德利：推进我国页岩革命的技术对策与建议
2019-12-09 14:40:11
摘要：中国石油大学（北京）、中国科学院院士高德利在“天然气高质量发展与清洁能源新业态”分论坛上作了《推进我国页岩革命的技术对策与建议》的主题分享。
以下为高德利主题分享文字实录：
高德利：各位嘉宾，各位代表，女士们先生们大家下午好！组委会让我讲讲钻探技术对页岩革命的对策与建议，石油与天然气工程在我们国家是一级学科，下面就跟大家讨论一下。刚才说到奥巴马，奥巴马是最重视新能源的，一个非常宏伟的新能源计划，当时我看了吓了一跳，用不了几十年就取代所有的化石能源。但奥巴马没有想到的是在他的任期发生了震惊全球的两个能源事件：一个是墨西哥湾漏油，在深水区，深水区在我们国家都是发现天然气或天然气水合物或者页岩冰的重要区域；再一个是北美的页岩革命，北美的页岩革命是美国的油气产量更大，美国的石油、天然气地位更强了。新能源计划应该说原来的那个计划是没有实现的，这好像是市场作用，总统也明白没有办法。当时漏油最后也是靠定向钻井、救援井，最后封死的。
当然北美的页岩革命，大家也公认了，刚才也说了，是一场技术革命，主要是钻井压力，大家都知道在原岩里面的油气，原来剩下的残渣没有开采价值，结果后来发现量比常规的石油天然气还要多，而且通过这样一个技术革命把这些原来的石油天然气经济有效的开采出来，这就是页岩革命，同时它有回报。当然页岩革命再延伸一点，就是把那些难开采的，原来认为不可开采的石油天然气就有望可以高效开采。刚才说了页岩革命为美国的能源独立奠定了坚实基础。除了技术因素以外，还有其它的因素，我们国家有些方面，我们本来就是国有企业，这个没什么问题，但对于我们小公司来说实现这个页岩革命可能比较难，小公司有没有勇气实现中国的页岩革命，当然中国的页岩革命已经取得了进展，虽然还不够理想。
从全球来看，不光是中国，可供人类开发利用的油气资源仍然是十分丰富的。但是以后全人类面临的石油天然气资源是难开采的，不是那么容易的，不像中东有个窟窿就往外冒，页岩油气难开采，可以说要长期面对这样一个问题，可以说对技术前沿工程的依赖度越来越高，我们国家更需要这场革命，需要一个全面的页面革命的大爆发。因为我们现在和美国相比，我们的产量还差的比较多，当然难开采还有其他的，今天就不说了。
实际上，要把这些原来不可开采的，难开采的石油天然气资源给经济有效的开采出来，高效的开采出来，说一千道一万，也就是在一些约束条件下，你的投资有回报，就是这么一个道理。北美的页岩革命告诉我们钻井的压力，当然它的钻井压力不是一般的压力，它的水平钻、定向钻、目标钻非常强。压力也不是一般的压力，是大型的体积型的压力，要把土层压碎，要把流动性很差的也流动起来，因为我们的石油天然气的开采法是让它流出来，通过高技术的工程改造变成流动性，要自己流出来，其实变成常规的油气那样，打个孔就出来，这个要求很高。为了达到这点，规模大、要求高，对环境方面的压力也是非常大，恰恰现在在我们国家，环境保护的约束条件越来越强，这对我们油气行业的压力是很大的。所以说我们怎么在保护环境，同时要节约土地。我们山区老百姓的土地是很少的，以后还要生产几十年，不光是钻井压力，投资生产那么长时间对企业来说是一个巨大的压力，对我们降本增效也是一个巨大的压力。我今天这个报告很重要的一个概念是在一个钻采平台上，钻更多的井，控制更大的面积，少一点作业平台，这个对企业也有好处，对后面的生产运营都会降本增效，当然这里面我们面临着挑战。
现在的页岩气国家级的示范区基本在四川盆地，我们都面临这样一个挑战，尽管我们也取得了一些突破，我们也有超过一百亿的产量，产能可能更高一些。但我们的技术、经济指标，和北美尤其和美国相比还差的很远，这个不是我说的，我们企业的老手在那调研回来之后说的，差别太大。那么以后，我们面临的挑战更大，因为刚才李院士也说了，深层页岩气的资源量占2/3，越来越深，过去一个井厂打四口、六口井，最多八口，我觉得还是比较少的，以后更深了，还要打多，怎么办？这是一个巨大的挑战。当然这个打多，从设计上，我们是显而易见的，这里核心技术也是很清楚的，就是你的钻井压力，到底能打多远、控制多大的面积，包括后续的压力，这个压力跟传统的压力不一样，是交井前的压力和完井压力，这也是需要企业高度重视的。根据这个我提出了八个设计工程理念，实际上是地质工程市场一体化的解决方案，有一个短板存在都会影响很大，大家一起齐心协力，地质工程市场一体化来填补。然后就是压力，这个压力的学问很高，而且以后越来越深，你的压力装备是不是做的越来越大，你能不能做得出来，用起来是不是可靠，这里面值得思考。还有一个很重要，就是一趟钻，现在因为我们的井都是不同的尺寸，井眼从大到小，一套钻井就可以。这个要求是很高的，这个就是降本增效。如果做不好，尽管你把页岩气、页岩油或者其它弄出来，但你成本很高，投资者没有成效，赔钱的，也是没用，所以打得准，打得快，打得远，打的省。总而言之，我觉得几个方面都需要，当然了我们提高单井产量，提高最终的采收率，就是要给我们油气一个通道，井型技术是很重要的，现在是水平井，我们的目标很复杂，就不细说了。这是一个复杂的油气藏地质和油气藏工程技术，这是很有学问的，如果你把目标选的准选的好，后面打不打得准是另外一个问题，这是最重要的第一步。当然我们的技术，很大程度上体现了一个国家的工业水平，材料、机电液一体化，盾构机被称之为国之重机，我们这个小的旋转导向工具，比那个还难，我们现在差距很大，实际上涉及到多学科，是挑战一个国家的综合工业水平，包括加工，精密材料、精细加工等等，测量控制，信息化、智能化，当然我们也一直很重视，从七五、八五，我这一辈子就一直在做，两个国家一等奖。可以说我们的理论，我们2017年国外的技术评价，在世界上发表了SCA文章我们是世界第一的，我和基金委做了一个调查规划，也是这样的，但我们的技术差距仍然很大。比如我们的大位移井技术，这个很重要，但也是一个巨大的挑战，我们这一方面的工作和发表的论文很多，也是高水平的，为什么能发？理论创新，但是怎么转化成技术，转化成公司作业的能力，恐怕还需要思考，我们的体制机制方面需要思考，这个不说了也是很复杂的问题，中国人的脑瓜还是勤于思考，创新能力还是比较强的。
全球作业能力当然也是有限的，也不是说所有国家都有能力满足，美国也有唉声叹气的地方，这是统计全球的，每个点都是创世界纪录的一些井，把井口放在原点，横轴是位移，纵轴是垂深，现在基本上12公里水平位移、12公里垂深，全世界的井也达不到一半，油气也是这样，钻头不到，油气不冒，它是个必要条件，当然我们国家也还在进步。
测量信息化，整个国家仪器仪表应该说是个软肋，都在加强，但是我们落地更难。落地难到什么程度？比如说我们的通讯，手机，上天很好，可电磁波一落地就不行了。我们现在的水钻还是机械脉冲，我们希望测量的数据越来越多，几何的、历史的、地质的，可我们现在传不上来，传上来的量和质都非常慢，解决这个问题非常难，当然全世界也没有解决很好。我带着一帮学生，现在正在做，这些测距技术，这些年做的还不错，但我们的传感器精度还不够，包括其他的加速度计这些。
后面再说一个概念，越来越深，压力越来越高，再做的更大，很不方便，所以我们在压力上也要引进一些新的技术，波动注入，强度不增加，我达到同样的效果，这一方面我的学生发了不少的文章国内外。我觉得将来把这套设备做出来，这个是可以期待有很好的效果。
最后，我就说新时代，我们能源消费向着清洁绿色发展，石油和天然气还是要分开的，石油还是个动态问题，我们第三次能源革命应该是向清洁绿色，天然气当之无愧，这是毫无疑问的。推进页岩革命，当然我们也需要页岩油，页岩油也是页岩革命的对象，甚至可燃冰甚至其他的能源都需要，我们应该加快建设创建特别是山区，当然其它的丘陵、黄土塬可能都需要大型丛式水平井高效开发模式及其工程技术支撑体系，随着信息材料、人工智能等相关学科的科技进步，我们肯定也要加大信息化智能化及自动化的方向。再一个是体制机制，特别是机制上，我们国家到现在还没有一个大家都知道的技术服务公司，有竞争力的，我们必须得建立这样一个公司，为什么？我们人多，我们人才也不少，我们人多人才优势变成技术优势，应该有竞争力的技术服务公司。谢谢。
注：本文系能源新闻网整理自高德利在2019年全球能源转型高层论坛上演讲文字实录，未经本人审阅。
