中科院院士高德利：推進我國頁巖革命的技術對策與建議
2019-12-09 14:40:11
摘要：中國石油大學（北京）、中國科學院院士高德利在“天然氣高質量發展與清潔能源新業態”分論壇上作了《推進我國頁巖革命的技術對策與建議》的主題分享。
以下為高德利主題分享文字實錄：
高德利：各位嘉賓，各位代表，女士們先生們大家下午好！組委會讓我講講鉆探技術對頁巖革命的對策與建議，石油與天然氣工程在我們國家是一級學科，下面就跟大家討論一下。剛才說到奧巴馬，奧巴馬是最重視新能源的，一個非常宏偉的新能源計劃，當時我看了嚇了一跳，用不了幾十年就取代所有的化石能源。但奧巴馬沒有想到的是在他的任期發生了震驚全球的兩個能源事件：一個是墨西哥灣漏油，在深水區，深水區在我們國家都是發現天然氣或天然氣水合物或者頁巖冰的重要區域；再一個是北美的頁巖革命，北美的頁巖革命是美國的油氣產量更大，美國的石油、天然氣地位更強了。新能源計劃應該說原來的那個計劃是沒有實現的，這好像是市場作用，總統也明白沒有辦法。當時漏油最后也是靠定向鉆井、救援井，最后封死的。
當然北美的頁巖革命，大家也公認了，剛才也說了，是一場技術革命，主要是鉆井壓力，大家都知道在原巖里面的油氣，原來剩下的殘渣沒有開采價值，結果后來發現量比常規的石油天然氣還要多，而且通過這樣一個技術革命把這些原來的石油天然氣經濟有效的開采出來，這就是頁巖革命，同時它有回報。當然頁巖革命再延伸一點，就是把那些難開采的，原來認為不可開采的石油天然氣就有望可以高效開采。剛才說了頁巖革命為美國的能源獨立奠定了堅實基礎。除了技術因素以外，還有其它的因素，我們國家有些方面，我們本來就是國有企業，這個沒什么問題，但對于我們小公司來說實現這個頁巖革命可能比較難，小公司有沒有勇氣實現中國的頁巖革命，當然中國的頁巖革命已經取得了進展，雖然還不夠理想。
從全球來看，不光是中國，可供人類開發利用的油氣資源仍然是十分豐富的。但是以后全人類面臨的石油天然氣資源是難開采的，不是那么容易的，不像中東有個窟窿就往外冒，頁巖油氣難開采，可以說要長期面對這樣一個問題，可以說對技術前沿工程的依賴度越來越高，我們國家更需要這場革命，需要一個全面的頁面革命的大爆發。因為我們現在和美國相比，我們的產量還差的比較多，當然難開采還有其他的，今天就不說了。
實際上，要把這些原來不可開采的，難開采的石油天然氣資源給經濟有效的開采出來，高效的開采出來，說一千道一萬，也就是在一些約束條件下，你的投資有回報，就是這么一個道理。北美的頁巖革命告訴我們鉆井的壓力，當然它的鉆井壓力不是一般的壓力，它的水平鉆、定向鉆、目標鉆非常強。壓力也不是一般的壓力，是大型的體積型的壓力，要把土層壓碎，要把流動性很差的也流動起來，因為我們的石油天然氣的開采法是讓它流出來，通過高技術的工程改造變成流動性，要自己流出來，其實變成常規的油氣那樣，打個孔就出來，這個要求很高。為了達到這點，規模大、要求高，對環境方面的壓力也是非常大，恰恰現在在我們國家，環境保護的約束條件越來越強，這對我們油氣行業的壓力是很大的。所以說我們怎么在保護環境，同時要節約土地。我們山區老百姓的土地是很少的，以后還要生產幾十年，不光是鉆井壓力，投資生產那么長時間對企業來說是一個巨大的壓力，對我們降本增效也是一個巨大的壓力。我今天這個報告很重要的一個概念是在一個鉆采平臺上，鉆更多的井，控制更大的面積，少一點作業平臺，這個對企業也有好處，對后面的生產運營都會降本增效，當然這里面我們面臨著挑戰。
現在的頁巖氣國家級的示范區基本在四川盆地，我們都面臨這樣一個挑戰，盡管我們也取得了一些突破，我們也有超過一百億的產量，產能可能更高一些。但我們的技術、經濟指標，和北美尤其和美國相比還差的很遠，這個不是我說的，我們企業的老手在那調研回來之后說的，差別太大。那么以后，我們面臨的挑戰更大，因為剛才李院士也說了，深層頁巖氣的資源量占2/3，越來越深，過去一個井廠打四口、六口井，最多八口，我覺得還是比較少的，以后更深了，還要打多，怎么辦？這是一個巨大的挑戰。當然這個打多，從設計上，我們是顯而易見的，這里核心技術也是很清楚的，就是你的鉆井壓力，到底能打多遠、控制多大的面積，包括后續的壓力，這個壓力跟傳統的壓力不一樣，是交井前的壓力和完井壓力，這也是需要企業高度重視的。根據這個我提出了八個設計工程理念，實際上是地質工程市場一體化的解決方案，有一個短板存在都會影響很大，大家一起齊心協力，地質工程市場一體化來填補。然后就是壓力，這個壓力的學問很高，而且以后越來越深，你的壓力裝備是不是做的越來越大，你能不能做得出來，用起來是不是可靠，這里面值得思考。還有一個很重要，就是一趟鉆，現在因為我們的井都是不同的尺寸，井眼從大到小，一套鉆井就可以。這個要求是很高的，這個就是降本增效。如果做不好，盡管你把頁巖氣、頁巖油或者其它弄出來，但你成本很高，投資者沒有成效，賠錢的，也是沒用，所以打得準，打得快，打得遠，打的省?？偠灾?，我覺得幾個方面都需要，當然了我們提高單井產量，提高最終的采收率，就是要給我們油氣一個通道，井型技術是很重要的，現在是水平井，我們的目標很復雜，就不細說了。這是一個復雜的油氣藏地質和油氣藏工程技術，這是很有學問的，如果你把目標選的準選的好，后面打不打得準是另外一個問題，這是最重要的第一步。當然我們的技術，很大程度上體現了一個國家的工業水平，材料、機電液一體化，盾構機被稱之為國之重機，我們這個小的旋轉導向工具，比那個還難，我們現在差距很大，實際上涉及到多學科，是挑戰一個國家的綜合工業水平，包括加工，精密材料、精細加工等等，測量控制，信息化、智能化，當然我們也一直很重視，從七五、八五，我這一輩子就一直在做，兩個國家一等獎?？梢哉f我們的理論，我們2017年國外的技術評價，在世界上發表了SCA文章我們是世界第一的，我和基金委做了一個調查規劃，也是這樣的，但我們的技術差距仍然很大。比如我們的大位移井技術，這個很重要，但也是一個巨大的挑戰，我們這一方面的工作和發表的論文很多，也是高水平的，為什么能發？理論創新，但是怎么轉化成技術，轉化成公司作業的能力，恐怕還需要思考，我們的體制機制方面需要思考，這個不說了也是很復雜的問題，中國人的腦瓜還是勤于思考，創新能力還是比較強的。
全球作業能力當然也是有限的，也不是說所有國家都有能力滿足，美國也有唉聲嘆氣的地方，這是統計全球的，每個點都是創世界紀錄的一些井，把井口放在原點，橫軸是位移，縱軸是垂深，現在基本上12公里水平位移、12公里垂深，全世界的井也達不到一半，油氣也是這樣，鉆頭不到，油氣不冒，它是個必要條件，當然我們國家也還在進步。
測量信息化，整個國家儀器儀表應該說是個軟肋，都在加強，但是我們落地更難。落地難到什么程度？比如說我們的通訊，手機，上天很好，可電磁波一落地就不行了。我們現在的水鉆還是機械脈沖，我們希望測量的數據越來越多，幾何的、歷史的、地質的，可我們現在傳不上來，傳上來的量和質都非常慢，解決這個問題非常難，當然全世界也沒有解決很好。我帶著一幫學生，現在正在做，這些測距技術，這些年做的還不錯，但我們的傳感器精度還不夠，包括其他的加速度計這些。
后面再說一個概念，越來越深，壓力越來越高，再做的更大，很不方便，所以我們在壓力上也要引進一些新的技術，波動注入，強度不增加，我達到同樣的效果，這一方面我的學生發了不少的文章國內外。我覺得將來把這套設備做出來，這個是可以期待有很好的效果。
最后，我就說新時代，我們能源消費向著清潔綠色發展，石油和天然氣還是要分開的，石油還是個動態問題，我們第三次能源革命應該是向清潔綠色，天然氣當之無愧，這是毫無疑問的。推進頁巖革命，當然我們也需要頁巖油，頁巖油也是頁巖革命的對象，甚至可燃冰甚至其他的能源都需要，我們應該加快建設創建特別是山區，當然其它的丘陵、黃土塬可能都需要大型叢式水平井高效開發模式及其工程技術支撐體系，隨著信息材料、人工智能等相關學科的科技進步，我們肯定也要加大信息化智能化及自動化的方向。再一個是體制機制，特別是機制上，我們國家到現在還沒有一個大家都知道的技術服務公司，有競爭力的，我們必須得建立這樣一個公司，為什么？我們人多，我們人才也不少，我們人多人才優勢變成技術優勢，應該有競爭力的技術服務公司。謝謝。
注：本文系能源新聞網整理自高德利在2019年全球能源轉型高層論壇上演講文字實錄，未經本人審閱。
