张英俊　吴捷　孙文慧

摘 要：页岩气是一种清洁、高效的能源，全球页岩气总资源量相当于常规天然气的1.4倍，其作为一种非常规天然气，已成为全球油气资源勘探开发的新宠。美国是页岩气研究开发最早、最成功的国家，目前页岩气产业已至快速发展阶段。而加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气进行勘探开发的国家，其页岩气勘探初步形成规模。我国页岩气勘探开发还处于探索起步阶段，北美地区页岩气开发为中国页岩气展示了良好的前景，为加快中国页岩气发展提供了先进的经验和有益的技术借鉴。我国也正在大力推动页岩气勘探开发，增加天然气资源供应，缓解我国天然气供需矛盾，调整能源结构，促进节能减排，但同时不应忽视页岩气勘探开发过程中对环境的影响。

关键词：页岩气技术；开发；现状

1 页岩气开发钻完井工艺技术概况

与常规天然气关键在“找气”不同的是，页岩气开发的关键在“采气”，但是由于勘探开发理论和技术上还不够成熟，我国页岩气开发仍处于研究开发的初级阶段[1]，在技术开发上还有许多难关需要攻克，如机理分析研究、实验测试与分析、含气特点与模拟、精确导向与储层改造、压裂技术与压裂液等。

水平井是页岩气藏成功开发的关键因素，水平井的推广应用加速了页岩气的开发进程。在页岩气层钻水平井，可以获得更大的储层泄流面积，更高的天然气产量。根据美国页岩气开发的经验，水平井的日均产气量及最终产气量是垂直井的3～5倍，产气速率则提高10倍，而水平井的成本则仅为垂直井的25%～50%。然而页岩气水平井钻井中，水平段较长，摩阻、携岩及地层污染问题非常突出[1]，因此钻井效率、工程事故的发生率及储层保护效果等问题也亟待解决改善。

页岩气开发水力压裂原理就是利用储层的天然或诱导裂缝系统，使用含有各种添加剂的压裂液在高压下注入地层，是储层裂缝网络扩大，并依靠支撑剂支撑裂缝，从而改善储层裂缝网络系统，达到增产目的。页岩气水力压裂的关键因素是裂缝系统和压裂液的配置。而裂缝的发育程度又是影响页岩气产量的重要因素，获得更多的裂缝是压裂设计首先考虑的问题。另外合理配置压裂液是页岩储层钻井及压裂面临的主要问题。页岩储层开发采用不同的压裂方式，压裂液配置成分也不同。

页岩气井的完井方式主要包括套管射孔完井、尾管固井后射孔完井、裸眼射孔完井、组合式桥塞完井、机械式组合完井等。美国大多数页岩气水平井均采用套管射孔完井，其优点是免去下封隔器或桥塞，縮短完井时间，工艺相对成熟简单，有利于后期多段压裂，缺点是有可能造成水泥浆对储层的伤害；尾管固井后射孔完井优点是有利于多级射孔分段压裂，成本适中，但工艺相对复杂，固井难度较大，可能造成水泥浆对储层伤害；裸眼射孔完井能够有效避免水泥对储层的伤害，避免注水泥时压裂地层，避免水泥浸入地层的原有孔隙中，工艺相对简单，成本相对较低，缺点是后期多级射孔分段压裂难度较大，不易控制，后期完井措施难度加大。尾管固井后射孔完井及裸眼射孔完井在页岩气钻完井中不常用[1]。组合式桥塞完井[2]是页岩气水平井最常用的完井方法，但因需要在施工中射孔、坐封桥塞、钻桥塞，也是最耗时的一种方法；机械式组合完井是目前国外采用的一种新技术，采用特殊的滑套机构和膨胀封隔器，适用于水平裸眼井段限流压裂，一趟管柱即可完成固井和分段压裂施工。

2 中国页岩气勘探开发面临的主要问题

2.1 页岩气资源分布尚不明确。调查研究还处于选调阶段，尽管通过类比法选出一些有利区块，但全面系统的勘探调查还未开展，资源总量和分布尚未完全掌握。

2.2 页岩气勘探开发理论研究不够全面。对于页岩气的机理分析研究还不够全面深入，其中海相和陆相页岩气成藏机理、富集规律，为查明页岩气资源情况提供技术支持。

2.3 缺乏页岩气勘探开发的关键技术。当前美国的页岩气开发技术最为成熟，水平钻井和水力压裂已经成为其核心技术，中国尚未完全掌握其核心技术。

2.4 页岩气市场未完全放开。目前中国只有六家企业从事页岩气勘探开发，其他国有企业、民营企业虽有很大积极性[3]，但尚未进入页岩气市场。

2.5 国家缺乏支持鼓励政策。由于页岩气开发具有开发技术不成熟、初期投入高、产出周期长、资金回笼慢等特点，相应的对于页岩气开发的风险比较高，因此需要国家制定相应的支持鼓励政策，以促进其产业化进程。

3 结束语

国民经济和社会发展“十二五”规划明确要求“推进页岩气等非常规油气资源开发利用”，以大力推动页岩气勘探开发，增加天然气资源供应，缓解我国天然气供需矛盾，调整能源结构，促进节能减排。

然而在大力发展页岩气产业，促进改善能源结构，带动基础设施建设，拉动国民经济发展的同时，不应忽视页岩气勘探开发过程中对环境的影响，地表植被破坏、压裂液对于水资源的消耗以及压裂液对地下水和土壤的污染等问题也应得到重视。

参考文献

[1]崔思华等.页岩气钻完井技术现状及难点分析[J].天然气工业，2011，31.4

[2]LOHOEFER D， ATHANS J， SEALE R. New Barnett shale horizontal completion lowers cost and improves efficiency[C]//paper 103046-MS presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition in San Antonio， Texas， USA， 24-27 September 2006. New York： SPE， 2006.

[3]页岩气发展规划（2011-2015年）.国家发展和改革委员会，国土资源部，财政部，国家能源局，2012.