頁巖氣是蘊藏于頁巖層可供開采的天然氣資源，其形成和富集有著自身獨特的特點，往往分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。較常規(guī)天然氣相比，頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點，大部分產(chǎn)氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣。

當(dāng)前，頁巖氣經(jīng)濟有效開發(fā)很大程度上依賴于以水平井鉆完井及分段壓裂為主體的工程技術(shù)。與北美相比，我國頁巖氣地表特征、儲層埋深和儲層復(fù)雜程度有很大的區(qū)別，勘探開發(fā)難度更大，美國頁巖氣工程技術(shù)不能簡單復(fù)制，急需形成適合我國頁巖氣特點的工程技術(shù)體系。

從2011年起，按照中國石化集團公司“在頁巖油氣開發(fā)上，中國石化要成為中國的代表，技術(shù)和評價要走在最前面”戰(zhàn)略要求，中國石化石油工程技術(shù)研究院（下稱工程院）作出重大決策，將頁巖油氣工程技術(shù)列入核心技術(shù)，依靠相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的多年積淀，投入優(yōu)勢研究力量，承擔(dān)起中國石化大量頁巖氣關(guān)鍵工程技術(shù)的攻關(guān)任務(wù)。在多項核心技術(shù)上取得突破，申請專利150余項，基本形成了具有水平井段長2000米的鉆完井及20段壓裂能力的頁巖氣工程配套技術(shù)，為中國石化頁巖氣開發(fā)走在國內(nèi)最前列作出重要貢獻。

我國頁巖氣可采儲量居世界前列

研究顯示，新常態(tài)下的中國經(jīng)濟反映在能源消費和能源結(jié)構(gòu)上，天然氣將成為近中期調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主力。到2030年，中國天然氣需求量將超過5500億方，由于國內(nèi)常規(guī)天然氣開發(fā)潛力有限，這就為煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣的發(fā)展帶來了契機。根據(jù)國家十二五規(guī)劃的要求，中國天然氣開采量在2015年將達到65億立方米。中石化預(yù)計2015年將開采天然氣達100億立方米，中石油預(yù)計2015年將開采天然氣達26億立方米。加上其他天然氣開采公司的開采量，我國將會在2015年100%超額完成“十二五”規(guī)劃的要求。

以中國石化為代表，目前我國頁巖氣開采已進入自主技術(shù)階段，初步形成了長水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)及壓裂試氣工程技術(shù)等一系列自主技術(shù)和規(guī)范。技術(shù)的逐步成熟，將為我國頁巖氣的商用開采拉開廣闊藍圖，也意味著中國成為繼美國和加拿大后，第三個能夠使用自主技術(shù)裝備進行頁巖氣商用開采的國家。

重點突破，為頁巖氣開發(fā)提供扎實的技術(shù)儲備

2009年10月，國土資源部在重慶市綦江縣啟動了中國首個頁巖氣資源勘查項目。這標(biāo)志著繼美國和加拿大之后，中國正式開始這一新型能源頁巖氣資源的勘探開發(fā)。對中國新型能源建設(shè)起到了積極的示范作用，在中國油氣領(lǐng)域具有里程碑意義。

在頁巖油氣開發(fā)系列工程技術(shù)攻關(guān)過程中，中國石化工程院以中國石化涪陵地區(qū)頁巖氣開發(fā)工程技術(shù)突破為重點，把技術(shù)研發(fā)和現(xiàn)場服務(wù)緊密結(jié)合，為涪陵頁巖氣規(guī)模開發(fā)開辟了道路，并為其他地區(qū)頁巖氣開發(fā)提供了扎實可靠的技術(shù)儲備。

工程院認(rèn)真貫徹創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，圍繞頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)需求，承擔(dān)了中國石化約70%的頁巖油氣關(guān)鍵工程技術(shù)攻關(guān)任務(wù)。通過強化自主創(chuàng)新，突出協(xié)同攻關(guān)，形成了以一體化工程設(shè)計、水平井優(yōu)快鉆井、油基鉆井液、彈塑性水泥漿、滑溜水壓裂液、壓裂工具、網(wǎng)絡(luò)壓裂及產(chǎn)能評價等為主要內(nèi)容的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的配套技術(shù)鏈，已經(jīng)具備了2000m水平井鉆完井及20段以上的分段壓裂技術(shù)支持與服務(wù)能力，打造了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的頁巖氣工程技術(shù)鏈，為中國石化頁巖油氣勘探開發(fā)做出了積極貢獻，闖出了一條成功之路。

協(xié)同攻關(guān)，使頁巖氣勘探開發(fā)始終領(lǐng)先成為可能

在研發(fā)過程中，工程院通過深入分析需求，明確目標(biāo)任務(wù)；成立專門組織，強化統(tǒng)籌管理；優(yōu)化科技資源，組建強有力的研發(fā)團隊；加大科研投入，保證研發(fā)需要；加強國際合作，提高研發(fā)起點；強化技術(shù)驗證，加速成果轉(zhuǎn)化；構(gòu)建特殊機制，推進技術(shù)發(fā)展等多項舉措，在頁巖氣工程技術(shù)上取得系列突破，使中國石化的頁巖氣勘探開發(fā)走在中國企業(yè)前面成為可能。

據(jù)介紹，工程院在中國石化集團公司黨組的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和各油田企業(yè)的大力支持與幫助下，充分利用集團公司勘探開發(fā)與工程服務(wù)一體化優(yōu)勢，攻堅克難，一步一個腳印，實現(xiàn)了頁巖氣工程技術(shù)的快速發(fā)展。工程院把非常規(guī)油氣工程技術(shù)作為“十二五”期間著力培育的5項核心技術(shù)的重中之重，經(jīng)過刻苦攻關(guān)，打破了國外的技術(shù)壟斷。

應(yīng)該說，中國石化充足的投資保證和下屬各油田企業(yè)的大力支持是頁巖氣工程技術(shù)發(fā)展的保障。持續(xù)加大科研經(jīng)費、設(shè)備配套和人才引進等扶持力度，為科技攻關(guān)提供了保證。油田企業(yè)、石油工程地區(qū)分公司等兄弟單位積極配合，加快了技術(shù)成果的驗證和轉(zhuǎn)化。

敢于擔(dān)當(dāng)、組織得力、高效運行的科技創(chuàng)新管理是頁巖氣工程技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵。工程院以服務(wù)勘探開發(fā)、推進石油工程技術(shù)進步為己任，承擔(dān)了集團公司75%以上的頁巖氣工程技術(shù)攻關(guān)任務(wù)。他們構(gòu)建了上下聯(lián)動的科技攻關(guān)機制，激發(fā)了創(chuàng)新熱情，推進了科技創(chuàng)新，提升了創(chuàng)新質(zhì)量。

自主創(chuàng)新、優(yōu)化資源、協(xié)同攻關(guān)是實現(xiàn)頁巖氣工程技術(shù)快速發(fā)展的強勁推動力。在充分發(fā)揮自身優(yōu)勢的同時，他們及時跟蹤世界技術(shù)前沿，充分利用社會科技資源，與國內(nèi)外知名院校、研發(fā)機構(gòu)建立協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟，加快了自主創(chuàng)新步伐，保證了創(chuàng)新成果的先進性和理論方法的提升。

近四年來，工程院累計承擔(dān)各類頁巖氣工程技術(shù)科研項目36項，通過持續(xù)攻關(guān)，突破了一批關(guān)鍵技術(shù)難題，申請了國家專利151件，登記軟件著作權(quán)5套，發(fā)表論文150余篇，編制集團公司標(biāo)準(zhǔn)9項、規(guī)范6項。形成了全井筒技術(shù)鏈的技術(shù)系列，具備了2000m水平段水平井鉆完井及20段以上分段壓裂技術(shù)支持能力，整體達到國際先進水平，為中國石化頁巖油氣勘探開發(fā)提供了支撐。

突破難題，為頁巖油氣勘探開發(fā)提供支撐

（一）關(guān)鍵工具與助劑實現(xiàn)了工業(yè)化

一是自主研制的多級滑套、泵送橋塞、水力噴射、裸眼封隔器等分段壓裂配套工具，實現(xiàn)了工業(yè)化、系列化，應(yīng)用成功率100%，成本較國外同類產(chǎn)品降低三分之一以上。二是研制的油基鉆井液體系性能優(yōu)于國外同類產(chǎn)品先進水平。三是開發(fā)的彈塑性水泥漿體系，水泥石彈塑性提高1倍以上。四是研發(fā)的滑溜水壓裂液體系，降阻率達到70%以上，成本較國外同類產(chǎn)品降低40%以上。

（二）打造完整的頁巖氣工程技術(shù)鏈

工程院持續(xù)開展了頁巖氣工程技術(shù)系列攻關(guān)，形成了從頁巖工程地質(zhì)評價、優(yōu)快鉆井、井工廠、油基鉆井液、彈塑性水泥漿、壓裂工具、壓裂液、網(wǎng)絡(luò)壓裂設(shè)計、裂縫監(jiān)測及壓后評估和產(chǎn)能評價等配套技術(shù)鏈。

2014年以來，為進一步滿足深層頁巖氣的勘探開發(fā)需求，工程院又開展了深層（垂深≥3500m）頁巖氣勘探開發(fā)工程探索，開展了“甜點”評價、優(yōu)快鉆井與“井工廠”技術(shù)、低油水比油基鉆井液、泡沫水泥漿固井、新型滑套工具、低成本高效滑溜水體系、精細化網(wǎng)絡(luò)壓裂工藝、產(chǎn)能評價與測試等關(guān)鍵技術(shù)研究攻關(guān)，完善了泡沫定向、長水平段一趟鉆鉆井、低油水比油基鉆井液、彈韌性水泥漿和分段壓裂等技術(shù)，攻克了隨鉆地層評價與地質(zhì)導(dǎo)向、井工廠優(yōu)快鉆完井、頁巖水基鉆井液、頁巖氣產(chǎn)液剖面測試和壓裂液返排利用等關(guān)鍵技術(shù)難題，研制成功了第二代滑溜水壓裂液和固井滑套，進一步完善了3500米以淺頁巖氣工程技術(shù)鏈。

（三）工程技術(shù)實現(xiàn)了規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)化

形成了以頁巖氣水平井鉆完井和分段壓裂為主體的頁巖氣工程技術(shù)系列。一是研發(fā)的頁巖氣工程一體化設(shè)計技術(shù)，現(xiàn)場鉆完井成功率100%、壓裂符合率90%以上。二是形成的復(fù)雜地形“井工廠”優(yōu)快鉆井技術(shù)，有效降低了鉆井成本。三是開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)壓裂技術(shù)應(yīng)用28口井，作業(yè)成功率100%。四是建立了頁巖氣水平井產(chǎn)能評價方法，試驗井應(yīng)用誤差在10%以內(nèi)。五是牽頭制定了中國石化頁巖氣工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)9項，編制作業(yè)規(guī)范6項推進了中國石化頁巖氣工程技術(shù)的發(fā)展。

（四）建成了國內(nèi)一流的頁巖氣工程技術(shù)實驗室

高水平的實驗室是技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)和保障，工程院一直重視頁巖油氣鉆完井及壓裂實驗室方面的建設(shè)。經(jīng)過近年的建設(shè)，已基本建成了“設(shè)施先進，人才完備，重點突出，特色鮮明”、在國內(nèi)具有領(lǐng)先水平的頁巖油氣鉆完井及壓裂實驗室。2015年1月30日，工程院作為核心成員單位之一參與了“國家能源頁巖油研發(fā)中心”申報工作并獲得批準(zhǔn)，具體負責(zé)工程技術(shù)研發(fā)工作。2015年5月底，工程院參與申報的“頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室”，目前已經(jīng)通過答辯。

（五）支撐了中國石化頁巖氣勘探開發(fā)和產(chǎn)能建設(shè)

在集團總部的統(tǒng)一組織下，工程院與中國石化勘探分公司、江漢油田、華東分公司等油田企業(yè)及地區(qū)石油工程公司通力合作，通過應(yīng)用自主頁巖氣工程技術(shù)、成立技術(shù)支持小組，開展了井工廠、低油水比油基鉆井液、隨鉆地層評價、體積壓裂、產(chǎn)能評價以及日常技術(shù)支撐等一體化技術(shù)支持與服務(wù)。全面支撐了涪陵、丁山、彭水、南川等地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)和涪陵焦石壩I期50億方天然氣產(chǎn)能建設(shè)，為集團公司頁巖氣的勘探突破、產(chǎn)能建設(shè)及業(yè)務(wù)發(fā)展提供了全面的工程技術(shù)支撐。

截至2014年底，涪陵頁巖氣田累計開鉆頁巖氣水平井170余口井，平均鉆井周期逐年大幅度降低，由2012年的151天降到2014年的58.1天，降低了61.52%。單井投產(chǎn)費用由2012年的9500萬元降為2014年7600萬元，降低20%左右。其中焦頁1HF井初產(chǎn)20萬方，實現(xiàn)了頁巖氣勘探的重大突破，被評為“中國頁巖氣功勛井”。焦頁30號平臺試驗應(yīng)用“井工廠”技術(shù)效果顯著，平均鉆井周期縮短30.5%，正在6個平臺20口井進行推廣。

隨著深層頁巖氣的開發(fā)進程不斷推進，工程院集中優(yōu)勢兵力，開展了技術(shù)攻關(guān)，為多口深層頁巖氣井提供全面技術(shù)支持，實現(xiàn)了深層頁巖氣工程技術(shù)突破。丁頁2HF井創(chuàng)2013年當(dāng)年頁巖氣井壓裂單段規(guī)模最大，完鉆井深最大（垂深4416m；井深5667m）紀(jì)錄，壓后初期產(chǎn)氣量達10.5萬方/天，首次實現(xiàn)了我國深層頁巖氣重大勘探突破。南頁1HF井鉆完井和壓裂，完鉆井深5820m（垂深4627m），壓裂15段，為當(dāng)時最深頁巖氣井，創(chuàng)造了國內(nèi)深層頁巖氣層分段壓裂施工多項記錄，金頁HF1井在寒武系筇竹寺組也喜獲工業(yè)氣流。

頁巖氣工程技術(shù)系列成果得到了國內(nèi)業(yè)界的的充分肯定。中石化集團領(lǐng)導(dǎo)曾這樣評價工程院：“你們在頁巖氣工程技術(shù)上的系列突破，使得中國石化勘探發(fā)現(xiàn)的頁巖氣儲量得以經(jīng)濟有效開發(fā)，使中國石化大規(guī)模開發(fā)成為可能，使中國石化在頁巖氣勘探開發(fā)走在中國企業(yè)前面成為可能……”國內(nèi)油氣領(lǐng)域的院士和專家評價說：“中國石化工程院在頁巖氣水平井鉆完井與分段壓裂關(guān)鍵技術(shù)上有重大創(chuàng)新，成果形成了完整的技術(shù)鏈并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，在焦石壩等區(qū)塊推廣應(yīng)用，為實現(xiàn)該地區(qū)頁巖氣重大突破及涪陵I期50億方天然氣產(chǎn)能建設(shè)提供了主導(dǎo)工藝技術(shù)，對推動頁巖氣勘探開發(fā)有重要借鑒意義，使得中國石化的頁巖氣工程技術(shù)走在中國的前列。”美國能源領(lǐng)域院士和專家也評價說：“中國石化在頁巖氣工程技術(shù)研究方面做了大量的開創(chuàng)性的工作，在川東南海相頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)是一流的，無論是頁巖氣綜合評價技術(shù)，還是水平井鉆井，以及分段壓裂試氣技術(shù)，都已經(jīng)走在世界前列。”