八大胜代理平台_八大胜备用网址: 高德利院士:人类已经进入石油天然气难开采时代

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  出品 | 网易新闻

  采写 | 史文慧

  都说“工欲善其事,必先利其器”,对于石油、天然气的高效开采来说,钻井技术就是其中不可或缺的基本手段或“重器”,中国的钻井技术究竟怎么样?在钻井技术和设备方面有哪些卡脖子技术?油气开采会引发地震吗?网易新闻采访了油气钻探与开采专家、中国科学院院士、中国石油大学教授高德利。

  

  (一)只要经济和社会还在发展,对能源的需求就会不断增加

  网易新闻:对于一个国家来说,怎样的石油天然气进口、自产比重是合理的?

  高德利院士:这也不是特别绝对的,有人说超过60%就不得了,那要看你的掌控能力,看整个世界的和平稳定(程度),包括国际贸易,这些都有关系,比如你想进口,但人家不卖或运输通道受阻,那就麻烦了,所以这是相对而言的。

  当然,现在我国超过70%靠进口,如果世界安全形势出现不稳定,或是国际贸易有障碍,那就对我们不利了,所以相关底线应根据实际情况来考量。

  网易新闻:造成中国石油天然气长期依赖进口的原因有哪些?

  高德利院士:油气资源量(和)把它开采出来形成产能、产量不是一回事。

  我国油气资源还是比较丰富的,但要把地下的石油天然气资源探明还要不断做工作,即使探明了,也还有开采问题,常规油气资源比较容易开采,但更多的油气资源属于非常规、深层及海洋深水区等难开采油气储量。现在,我们已经进入了难开采油气时代,必须通过技术突破才能做到经济有效的开采。当然,全球油气行业也基本如此,普遍面临着难开采油气问题的困扰。

  另一方面,我们经济社会发展了,人民生活水平不断提高,对能源消费就必然有相应的增加。随着经济的发展,人民生活想要改善要提高,就会增加能源消费,比如你想要每天生活得好,要讲卫生、冬天暖和点儿、夏天凉快点儿,等等,这些都要消费能源。毫无疑问,我国未来能源消费仍保持有增无减的势头。

  (二)钻井技术就像体育比赛,需要不断突破极限

  网易新闻:国内开采油气使用的设备目前是国产的多还是进口的多?

  高德利院士:一般的钻采设备,尤其是地面设备,基本都国产化了,甚至有些设备还出口了,比如钻机、管材等。地面设备我们做的还是不错的,但到了井下的破岩、测量、控制等设备我们仍面临着不少的技术瓶颈问题。

  网易新闻:钻井技术的发展有哪些挑战?

  高德利院士: 石油和天然气都是流体,过去常规的石油和天然气,我们即使打一口直井,给它一个通道它就流出来了,这类油气藏的储层压力高、渗透率也高,地下的油气比较容易流到井里来。然而,对于非常规油气资源而言,就面临着难开采问题了,如页岩油、页岩气等,石油或天然气的流动性很差,甚至难以流动,必须要打水平井,还要对水平井进行大规模的分段压裂,也就是需要通过人为地工程改造让地下的油气流动起来,这样的技术要求就高了,工程作业的费用也高了,甚至后续还要进行类似的重复改造作业,这就增加了难度。

  通常说“上天”难,其实“入地”更难。钻井,一是要满足井眼轨迹的目标要求,怎么把它打中、打成,还能在它的生产使用过程中保持完整性,技术要求是很高的;同时还要打得好,能够大幅度提高油气田的单井产量及最终采收率,把地下找到的石油和天然气最大限度地开采出来,钻井是关键技术之一。

  同时,还要打得远,现在有些地方是生态核心保护区,底下有丰富的石油天然气,你怎么把它弄出来?在保护区那个地方是不允许工程作业的,而那么多石油天然气又是我们所需要的,怎么办?我们可以从距离保护区很远的地方(如10公里以外)进行钻采作业,使保护区底下的油气资源也可以得到开发利用,这就需要实施大位移钻井工程,它是挑战定向钻井极限的前沿技术。

  在大位移钻井作业极限方面,我国已超过8公里水平位移了,国际上超过11公里了甚至更远了。在海上油气田,或陆地上也有越来越多的油气田(如四川盆地的页岩气田),必须放射性地打丛式井,使基于同一个作业平台的油气田开发控制面积不断扩大;还可以采用多目标的复杂结构井,如多分支井等,也就是只有一个主井筒,而到了油气藏可以有多个分支井(就像多弹头导弹一样)。所有这些复杂油气井工程,都对大位移钻井技术提出了越来越多的重大需求。

  然而,我们要实现这种随心所欲的大位移钻井设计控制目标,还得继续努力,相应的技术难度很大。因为地下的钻井目标看不见摸不着,实际打成的所有井都看不见,我们看到的井眼轨迹图线都是通过测量与计算画出来的,具有不确定性,都存在测量和计算的误差,实际上入地工程的信息化与智能化是比较难的。

  我经常对搞机器人的专家学者调侃,你们什么时候能够搞出钻井机器人来就不得了,钻井机器人可能是工业机器人、应用机器人里最难的,因为要求它在一个狭小的地下井眼空间里工作,而井眼里还充满着复杂的多相流体甚至高温高压,井下工况很复杂,如振动、冲击、腐蚀等,周围又是不稳定岩石,狭长井眼……你想是什么概念?就是一个无底深渊,甚至是地狱,别说人掉下去,掉个东西进去再弄出来都很难。因此,要搞出适应井下工况的钻井机器人是很难的。

  另一方面,我们为了破碎各种岩石,人们已经把超硬耐磨的优质材料用在钻头上了。现在使用的大多数钻头是PDC钻头,采用聚晶复合片材料(简称PDC)制作切削齿,是一种仿金刚石的特种材料,因此钻井使用的钻头是比较昂贵的。

  而且我们希望一只钻头下到井里以后能够把一个井眼打完,但目前的技术现状,一只钻头只能打一部分井眼,通常打一口井要使用多只钻头,这样一来钻进作业就间断了,需要通过起下钻作业更换钻头,把旧钻头取出来,换一只新钻头再下到井里去,你的钻井周期就必然延长了,而工程费用也就增加了。

  所以,降本增效是衡量钻井工程优劣的重要技术经济目标,现在很讲究“一趟钻”作业技术,一个井筒有多层井身结构,上大下小,每个尺寸的井眼最好“一趟钻”打完,也就是用一只钻头钻成这个井眼,但做到这一点并非易事。

  这些都是人类挑战钻井极限的问题,需要通过不断创新研究与实践加以解决,就像体育比赛一样,不断创造新的世界纪录。

  (三)地震每天都在大量发生,与油气开采关系不大

  网易新闻:现在的钻井技术对开采地周围环境会不会有什么影响?

  高德利院士:钻井就是围绕井的建设与测量而实施的技术和资金密集型工程,就是通过驱动钻头破碎各种地下岩石形成井眼,井下岩石破碎会产生岩屑或钻屑,必须随着钻进被清理出来,国内外都是通过钻井液循环洗井把它清洗出来的。

  到了页岩(油)气,目标水平段都超过上千米甚至更长,打这个水平段时需要采用油基钻井液进行洗井和保持井眼稳定。油基钻井液是以油作为基液调制的,因而具有污染性,也就是说水平段的钻屑被油污了,必须进行环保处理。油污钻屑环保处理要花不少钱,每口页岩气水平井甚至因此要花费几百万。

  网易新闻:中国目前处理钻井液这块儿的技术怎么样?

  高德利院士:这个应该是没问题的,就是成本相对比较高。

  在勘探开发、工程作业里都要有环保措施,都要对流体的和固体的废弃物进行环保达标处理,这不是什么新鲜事,但现在面临的挑战更大了。

  网易新闻:页岩油气的开采会引发地震吗?

  高德利院士:应该说是有一些关系,但是并不大。钻井行为总体来说是释放地应力的,压裂也是把储层岩石破裂甚至压碎,相应的压裂能量也随之耗散了,从北美的“页岩革命”来看好像无大碍。有些地区的地应力本来就高,甚至还在年年不断增大,一旦地应力增大到使地下断层扛不住了就可能自发地震了。

  地应力不断增大也与地球板块运动有关,有的地方没有压裂、没有打井不也发生地震了嘛。地震是每天大量发生的,大多使人没有震感,有的比较厉害了就有感觉了,特别厉害的就有危害了。总之,地震很复杂,目前还难以精确预测。

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