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卷首语 Introductory Remark

面对全球能源资源短缺和环境保护的双重挑战，页岩气、煤层气、致密砂岩气、天然气水合物等非常规油气资源已成为常规油气资

源的更为有利的补充，也是实现一个国家经济可持续发展的新动力。

2009年，美国页岩气产业发展突飞猛进，由此创造了天然气市场格局前所未有的变化。美国页岩气产业高效发展，得益于该国水平井及多段压裂技术的突破，与该国政府长期政策支持。不仅如此，美国政府2012年预算中，投向清洁能源技术的资金增至80亿美元左右，将继续大力推进清洁能源的发展。

煤层气，俗称瓦斯。在中国，煤层气是中国非常规油气中最为丰富的资源之一。近年来，中国煤层气开发初步形成配套技术。通过这些技术，开发井钻深已突破千米大关；致密气开发也走在了世界前列，进入规模开发阶段；页岩气在中国潜力巨大，相对开发仅处于开始阶段。

“十二五”期间，中国非常规油气产业将继续加快煤层气、致密气的开发，并以页岩气地质评价工作和压裂等核心技术攻关为突破点，将页岩气开发视为油气资源领域重要而迫切的战略任务。

核心技术决定竞争力。全国两会期间，多位人大代表委员就如何加快新能源开发利用、保障国家能源安全献计、献策。中国积极研究实施非常规油气产业的扶持政策的同时，更应重视加大科技投入，引进先进技术，掌握关键技术，发展自有技术，增强重大能源装备自主化能力，力求降低非常规资源开采成本，实现规模化发展。

未来，绿色低碳能源的路标已经清晰。新能源格局的大背景下，真正的机会在哪里成为能源企业最关心的问题。非常规油气产业大发展之际，要想开拓非常规油气资源市场，中国能源企业还有很多功课要做，提升关键技术能力迫在眉睫，在这点上中国能源企业必须与时间赛跑。

坚持清洁发展、绿色发展，突破清洁能源技术，已是大势所趋，也是中国能源企业的责任，更是中国装备制造业的必由之路。

目

Contents

新闻资讯

6

未来24年非常规油气产量将翻番

录

热点聚焦

10

超临界CO2技术：非常规油气开发新宠

13

非常规天然气：一朵奇葩迎风绽放

16

非常规天然气开采需政策支撑

18

非常规油气开发进入新时期

页岩气开发

22

美国页岩气突破重在技术革新

24

实现页岩气区有价值的地震勘探

26

页岩气将成中国天然气开发新领域

28

众技在身方能施展“气”功

30

如何探究页岩气埋藏与挖潜

33

中国海相富有机质页岩差异性明显

煤层气开发

34

深煤层开发技术及装备亟待突破

37

资源丰富 大有可为

39

煤层气分支水平井设计方法与实施技术

41

合理的煤基质膨胀提高注气技术

P10

P22



致密砂岩气开发

致密砂岩气藏成藏新视角

致密砂岩气开发优势渐显

吐哈盆地致密砂岩气成藏条件及有利区预测

壳牌：让致密气开发走向全球

天然气水合物开发

51 水合物：缓解温室效应的上佳替代物

重油开发

53 重质原油回收工艺及分离设备

稠油剩余油影响因素及相关挖潜技术

试油管柱工具革新提升稠油开采率

重油：未来的战略接替能源

拟在建项目

石油与装备理事会

Petroleum & Equipment

2011年非常规油气开发专刊

Information

6 Unconventional hydrocarbon resource production will double the coming 24 years

Focus Concer

Supercritical CO2 will be well utilized for unconventional oil and gas stipulation

Unconventional natural gas: a wonderful flower blooming in wind

Unconventional natural gas needs policy support

Unconventional oil and gas resources move into a new era

Shale Gas Developing

22 U.S. shale gas breakthrough lies in technological innovation

Shale gas plays provide valuable seismic in a low-price environment

Shale gas becoming new field of natural gas exploration in China

Many artists can display "gas" potentialities

How to explore Burial and Potential Tapping for shale gas

Chinese marine organic-rich shales being significant differences

Coalbed Methane Developing

Technology and equipment for deep CBM exploiting: breakthrough urgently needed

A rosy future for abundant natural resources

Design method and enforcement technology for lateral horizontal well of coal bed methane

Reasonable expansion of coal matrix swelling improves gas injection technology

Tight Sand Gas Developing

43 New visual angle on tight sandstone gas accumulation

46 Tight sandstone gas development advantages begins to surface

Accumulation conditions and favorable area prediction in TURPAN-HAMI basin

Shell: Let tight gas exploration go global

Natural Gas Hydrates Developing

51 Gas Hydrate: best surrogate for greenhouse effectsequestration

Heavy Oi1 Developing

53 Recovery process and separation plant for heavy crude

Influence factors and potential tapping technology on heavy oil remaining oil

Oil production testing tubing string innovation enhances heavy oil recovery rate

Heavy oil: strategic energy successor in the future

Upcoming&Ongoing Projects

Name List of Council Members

新闻资讯 新闻资讯

Information



Information

政策·要闻

▲页岩气项目获国家“973”重点支持

国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划（“973”计划）2011年项目于目前始申报。“973”计划重要支持方向包括农业领域、能源领域、资源环境领域、材料领域、信息领域等。其中页岩气资源潜力评价与高效开发等多项石油化工项目名列其中。在能源领域，页岩气资源潜力评价与高效开发项目将重点研究页岩气赋存地质条件与富集规律，以及页岩气勘探评价和高效开发的基础理论等，旨在建立中国页岩气地质理论和页岩储存压裂改造的工程理论。

▲全球最大煤层气脱氧液化项目开工

日前，年处理原料瓦斯气(煤层气)总量2.75亿立方米(折纯量为1.1亿立方米)，年生产9100万立方米液化煤层气的全球最大瓦斯脱氧液化项目重庆能源集团松藻瓦斯液化项目，在綦江安稳镇开工。该项目建在綦江松藻矿区，应用最新的“含氧煤层气催化脱氧”技术，将瓦斯(含甲烷40%左右)提纯(使甲烷含量达98%以上)、冷却、液化。总投资5.2亿元，年处理利用煤层气1.1亿立方米(相当于每年减排156万吨二氧化碳)，生产9100万立方米液化煤层气，是目前全球最大的瓦斯脱氧液化项目。

▲未来24年非常规油气产量将翻番

近日国际能源署（IEA）发布公告称，到2035年，非常规石油产量将从2009年的230万桶/日，增至950万桶/日。IEA预测，加拿大油砂将为维持全球石油产量稳定做出巨大贡献。

▲混合气体驱替煤层气试验机面世

中科院武汉岩土所承担的中科院重大科研装备研制项目——混合气体驱替煤层气试验机日前研制成功，并通过专家现场测试及验收。该试验机以二氧化碳和氮气的混合气体驱逐替



代煤层气，集气体吸附、渗透、岩石力学试验等多功能于一身，将在我国煤层气开采利用、煤矿温室气体减排、瓦斯灾害防治研究中发挥重要作用。

▲国内首个煤层气三维地震项目验收

东方物探新兴物探开发处施工的国内第一个煤层气三维地震勘探项目——韩城三维地震采集项目通过甲方验收，且资料处理效果成效显著。该项目是东方物探在国内第一个针对煤层气的三维地震勘探项目，是煤层气三维地震勘探技术探索、配套技术形成及推广的重要里程碑。本次采集共完成72束线3807炮，合格率100%，完成微测井198口。

▲煤层气首列山西战略性新兴产业

从山西省十一届人大五次会议上获悉，山西省“十二五”规划纲要获审查通过。规划中，除国家确定的新能源、节能环保、生物、新能源汽车等新兴产业之外，山西首次提出要把煤层气和现代煤化工两个产业列入战略性新兴产业。去年年底，山西获国家发改委审批，设立综改区，可拥有特殊政策“先试先行”权利。

技术·装备

▲胜利页岩气

人工缝网压裂技术取得重大突破

日前，胜利采油院压裂酸化与天然气所科研人员成功对元坝9井进行压裂改造。全程创下泥页岩压裂改造埋藏最深、地层压力系数最高、裂缝延伸压力梯度最大及施工压力最高的国内外新纪录。这也标志着胜利油田在复杂岩性储层人工缝网压裂工艺研究方面实现了重大技术突破，对我国深井页岩气的勘探开发具有重要的借鉴和指导意义。

▲长安重汽煤层气重卡首次批量交付

近日，太原长安重汽将研发生产



的50辆煤层气重卡交付到山西晋煤集团手中，这是其煤层气重卡面市以来的第一次大批量交车。作为中国长安汽车集团三大整车生产基地之一，太原长安重汽经过3年的发展，已初步形成了占地400亩的现代化重卡生产基地，产能规模单班1.5万辆。晋煤集团是全国最大的煤化工企业集团和煤层气抽采利用基地，双方携手在煤层气重卡研制方面展开了战略合作。

▲甘肃千米以下压裂试验获得成功

近日，晋煤集团蓝焰煤层气公司在甘肃庆阳地区的两口试验井千米以下压裂试验获得成功。此次两口试验井位于甘肃庆阳地区，该地区煤层埋藏一般较深，地层破裂压力高，闭合压力大；压裂时阻力大，限制施工排量，导致压裂裂缝宽度窄，易造成砂堵，极易导致压裂失败。施工中，晋煤集团将胶液压裂技术成功应用到深层煤层气压裂领域，这在全国煤层气压裂工艺中尚属首例，该技术的成功运用为我国千米以下煤层气的抽采利用提供了有力的技术支撑。

▲吐哈油田致密砂岩气勘探取得突破

近日，中国石油风险探井吉深1井实施直井分层压裂取得成功，日产天然气1万立方米。吉深1井是部署在吐哈盆地台北凹陷丘东洼陷温吉桑构造带的风险探井，钻探目的是探索吐哈台北凹陷南斜坡水西沟群原生型致密砂岩气藏。中国石油针对吉深1井测井解释气层段实施四级压裂、合层开采技术攻关。压裂后6毫米油嘴求产，日产油3.03立方米，日产天然气1万立方米。

▲大港测试填补我国煤层气测试空白

近日大港油田测试公司成功在陕西韩城地区开展了韩3—1—053井、合试10井、合试16井，完成煤层气微破裂试验、注入/压降测试、变流量注入/压降测试、现场测试工艺方案和测试设计。此举标志着大港测试公司已具



备煤层气测试的能力，填补了我国煤层气测试的空白。该公司组织技术人员配套加工了大、小两种排量的泵注系统，并设计了流量控制系统，通过变频电机可方便的控制流量输出，大大提高注入排量精度。

公司·活动

▲壳牌公司拟在新疆开发煤层气

日前，新疆自治区人民政府和壳牌中国勘探与生产有限公司就双方合作勘探、开发和利用新疆煤层气等非常规天然气资源签署了框架协议。根据协议，壳牌公司将按照新疆煤层气等相关规划及有关要求，围绕新疆优势资源，开展煤层气等非常规天然气资源的合作勘探、开发和利用。壳牌公司将依托自身技术、资金等优势与新疆具有煤炭资源采矿权的企业展开市场化合作。

▲中石化入股澳洲最大煤层气公司

中石化和澳大利亚太平洋液化天然气有限公司（下称“APLNG”）近日在北京签署了一项框架协议，双方确立了非约束性关键商务条款。该公司在澳大利亚拥有30年的煤层气开发经验。据悉，APLNG将澳大利亚接近40%的煤层气产量供应给本地用户，以满足当地市场的需求。APLNG拥有澳大利亚最大的煤层气储量。根据协议，中石化有望在未来从APLNG项目每年获得430万吨的液化天然气（LNG），为期20年。APLNG是Origin能源有限公司与康菲国际石油公司分别持股50%成立的一家合资企业。

▲江汉油田首口页岩气探井获工业气流

江汉油田通过对建南地区非常规领域精心准备和反复论证，第一口页岩气探井建111井在下侏罗统东岳庙页岩段经大型压裂，日前点火成功，获得工业气流。这是江汉油田页岩气勘探取得的重大成果。该井在须家河致密砂岩和东岳庙页岩段的试气成功，证实了建南



地区上三叠统—侏罗系致密砂岩气、页岩气具有较好的勘探潜力，展现了江汉油田非常规天然气勘探的良好前景。

▲西南油气分公司获国家科技进步二等奖

日前，从国家科学技术奖励大会上获悉，中国石化西南油气分公司的“三维三分量地震关键技术突破与深层致密大气田高效勘探”项目，获2010年度国家科技进步奖二等奖。它利用纵波、横波（或转换波）等多种地震波对地层进行勘探，拾取地层响应，分析及反演储层岩性及含油气性，使油气专家的眼睛更“长”、更明晰，“前所未见”地发现更多的非常规、隐蔽性油气藏。该技术为我国低渗透、致密储层中丰富的天然气资源的动用提供了新技术手段，将助推高难度深层裂缝性致密砂岩气藏的勘探开发。

▲中石油拟54亿加元购

加拿大页岩气项目

不久前，中国石油拟以54亿加元收购位于加拿大大不列颠哥伦比亚省和阿尔伯达省的峻岭油区（Cutbank Ridge）的页岩气项目权益，若交易最终获得批准进行，将成为中国最大的海外天然气投资案。双方将按各出资50%投资比例，通过合资合作方式加大开发力度，提升天然气产量。

▲渤海钻探中标瑞弗莱克煤层气项目

渤海钻探钻井四公司日前宣布，成功中标英国瑞弗莱克公司部署在山西省河东煤田石楼南区块煤层气井施工合同。瑞弗莱克油气有限责任公司是一家总部设在英国伦敦的国际能源公司，主要在全球范围内从事煤层气与煤矿瓦斯的勘探与开发。此次中标的是山西省河东煤田石楼南区块，位于山西省西南部石楼和隰县境内。瑞弗莱克公司今年在该区块共布井13口，均为井深1500米左右的直井，由渤海钻探和川庆钻探各派1支钻井队，联合承担施工任务。



▲吉林油田探索致密砂岩气藏“迷宫”

吉林油田长深 D 平 2 井日产气量12.3万立方米，从投产以来，这口井已产气1093万立方米，在压裂施工期间，单井加砂量838立方米，水平井分段压裂级数10级，单日最大加砂量324立方米，单日压裂级数最多时达4级。在吉林油田，致密砂岩气藏探明储量达172.9亿立方米。目前全球已发现或推测发育致密砂岩气藏的盆地超过70个，致密砂岩气储量占已发现天然气可采储量的24％，成为国内外天然气勘探的重点领域。

▲中石油预计2015年

煤层气产量达40亿方

中石油计划在2015年前把煤层气（CBM）产量提高12倍，从2010年的3亿立方米提高到40亿立方米。中石油积极发展非常规能源业务，包括页岩气及煤层气。中石油当前拥有11个对外合作的煤层气项目，未来会寻求更多对外合作，但要考虑技术和经济实力。

国外·动态

▲雪佛龙或将投资乌克兰页岩气开采项目

乌克兰政府总理M?阿扎罗夫日前表示，雪佛龙公司可能投资乌克兰的页岩气开采项目。一直在设法减少对进口燃料依赖的乌克兰寻求开发本国的页岩气储量，该国一半的能源需求来自俄罗斯，两个邻国之间的价格争端自2006年以来，已经两次使俄罗斯出口西方国家的天然气供应中断。

▲埃克森美孚将帮助乌克兰寻找煤层气

严重依赖俄罗斯天然气进口的乌克兰希望增加国内的天然气产量以及希望找到可以替代的能源供应品。乌克兰还计划在2015年前在黑海地区建造本国的第一个液化天然气终端，该终端具有接收50亿立方米液化天然气的能力。埃克森美孚公司表示，将帮助乌克兰在煤矿中寻找煤层气。

8 石油与装备 Petroleum & Equipment 非常规油气开发专刊 9

新闻资讯 新闻资讯

Information



Information

▲必和必拓进军美国页岩气市场

全球最大矿产企业必和必拓公司近日宣布，将斥资47.5亿美元收购位于



桶。其重油主要集中在该国北部地区，该公司正与包括美国埃克森美孚公司在内的几家石油公司探讨开采北部重油油



兰的4个页岩气租借区中拥有的49%权益。在计划的权益出售以后，埃克森美孚公司仍将是这4个页岩气租借区的作



压裂技术使非常规油气藏产量最大化

美国阿肯色州的一处页岩天然气项目，这项收购标志着必和必拓进入美国页岩气市场。该项目日产天然气超过４亿立方英尺，可开发大约40年。这项收购将使必和必拓的净资源储备增长45％。

▲道达尔获阿根廷页岩气四个区块权益

道达尔公司日前与西班牙雷普索尔- P Y F 公司合作获得了位于阿根廷Neuquen盆地的四个页岩气区块的权益。道达尔公司获得了Aguada de Castri区块和Pampa las Yeguas区块各42.5%的权益，和Cerro Las Minas区块的40%权益以及Cerro Partido区块的45%的权益。该公司计划今年钻取多口井来评价其位于Neuguen盆地的两个页岩气区块的潜力。

▲波兰炼油巨头计划

投资页岩气和能源生产



田的相关事宜，但尚未确定与哪家公司签署开采协议。科威特是石油输出国组织（欧佩克）第四大出口国，已探明原油储量占世界总储量的约10%，目前日产原油约230万桶。

▲韩国现代炼油23亿美元重油提升装置即将投产

韩国第四大炼油企业现代炼油公司23亿美元重油提升装置日前建成并即将投产，该装置将使该公司高端精炼能力提高到12万桶。韩国现代炼油公司与其国内包括韩国最大炼油企业GS Caltx 公司在内的竞争对手，希望将其价格更便宜的原油精炼成包括汽油和柴油在内的燃料，并提高产能，来满足国内的需求以及出口市场（诸如美国和欧洲）的安全排放标准。

▲道达尔和森科尔建立战略联盟投资油砂项目



业者，租借区的总面积估计在100万英亩，位于波兰东南部的Podlasie盆地。

▲日本“地球”号

深海探测船将调查可燃冰

日本石油天然气和金属矿物资源机构日前将动用“地球”号深海探测船进行海底钻探调查。本次钻探计划在水深700~1000米的海域实施，“地球”号将钻探至海底地层的100~400米深处，调查含可燃冰地层的地质构造，并研究钻探设备需要的性能等。该船是世界第一艘采用竖管钻探方式的深海探测船，钻探系统可控制1万米长的钻管，并装备了计算机断层扫描仪等高精度的分析设备。

▲土耳其发现80亿吨油页岩储量

土耳其矿产资源调查勘探总局（MTA）在本国中部的阿纳托利亚发



□ 本刊记者 / 张瑜

全球能源日趋短缺，如何大规模开

发非常规油气藏成为能源行业关注的焦点，而在开采过程中，新技术及新工艺的创新问题日显突出。“技术是能源资源开发的核心，不仅要重视提高油气采收率的技术，更要关注油气储层的改造技术。”IUT美国集团副总裁王忠和日前在第五届国际压裂技术及StimPlan全三维压裂软件应用技术交流会上表示，技术的价值关键在于带来很好的预测和评价作用，与常规油气开发的模式相比，压裂技术在非常规油气开发中的模式肯定是有变化的。

对此，王忠和进一步指出，压裂技术本身属于油层改造技术，在常规油气藏开发中，压裂是一个改造措施，而在非常规油气藏开采过程中，压裂技术是一个直接的开发措施，和完井一起作



用，将很靠后的一个工程措施移到很靠前的位置，这有助于提高非常规油气藏的开采效率。

“油气藏的压裂设计上还需要在优化上进一步提高，在提高设计的针对性、科学性、压裂改造效果及压裂经济效益的同时，在现场施工方面还需要一套简便直观的诊断技术，能快速地对现场出现的技术问题进行诊断分析，及时采用可行的处置措施，提高压裂施工成功率。”国际著名水力压裂大师M. B. Smith博士表示，StimPlan全三维压裂软件具有水平井分析、酸压设计、裂缝型储层压裂（泥岩、煤层气）、压裂防砂分析、压裂油藏数值模拟、经济优化评价功能等功能，在中国石油多个油田除了常规直井压裂外，还在共计120口水平井和80多口火山岩井的压裂工作中



得到应用，对中石油的新区生产和老区块的改造工作发挥了重要作用。

谈及非常规油气产业如何更好发展时，王忠和表示，技术在进步，方法在改进，只有不断创新技术，才能找到好的开采方法。美国的非常规油气开发是从Barret页岩开始的，摸索学习了二十多年，才找到了较好的非常规油气开采方法，在非常规天然气产业上取得了突破性进展。对于起步较晚的中国非常规油气产业来说，现在仅仅处在非常初级的阶段，但国家支持力度大。

目前加快非常规油气开发的最好方法是引进、消化、吸收国外的先进经验，多与国外的专家、技术支持公司、油服公司交流，一边学习一边总结，同时还要大胆地做，最终赢得时间，实现有效开采。

波兰最大的炼油企业PKN Orlen公司首席执行官Jacek Krawiec日前表示，该公司希望在页岩气租借区内启动钻井作业



法国道达尔公司与加拿大森科尔能源公司（Suncor Energy）日前签署了建立油砂战略联盟的协议，将合作加拿



现了 80 亿吨的油页岩储量。

　MTA 在Konya-Eregli盆地和Nigde-Bor盆地发现的油页岩可以生产26亿桶~83亿桶石



StageFRAC* HD系统完善压裂过程

并投资上游和能源生产，使公司的业务实现多元化。计划今年在位于波兰东部Lublin地区的5个页岩气租借区块内启动钻井作业。

▲切萨皮克拟50亿美元出售页岩气

美 国 天 然 气 公 司 切 萨 皮 克（Chesapeake Energy Corp）近日表示，计划今年通过出售所持费耶特维尔（Fayetteville）页岩气田股权以及两家公司股份的方式来筹集50亿美元。该气田的天然气日产量为4.15亿立方英尺（约合1175万立方米）。

▲科威特石油2015财年开始生产重油

科威特石油公司首席执行官萨米?拉希德日前表示，该公司计划从2015财年开始生产重油，产量预计为每天6万



大油砂项目。两家公司将启动3项价值数十亿美元的油砂项目，这势必带动加拿大阿尔伯塔省的油砂业发展，引起新一轮的油砂开采高潮。

▲Saipem获加拿大10亿美元油砂项目

意大利石油巨头埃尼公司麾下油田设备制造公司Saipem公司日前获得加拿大一份价值大约10亿美元的Sunrise油砂项目陆上合同。该合同涉及两个将日产6万桶沥青的生产厂的工程设计、采办和建造。这项合同由哈斯基能源公司颁发，油砂项目位于艾伯塔省Fort McMurray的东北部地区。

▲埃克森美孚欲出售

波兰页岩气区块49%权益

埃克森美孚公司寻求出售其在波



油，其价值在2180亿~6870亿美元。成立于1935年的MTA已在土耳其国内许多地方发现了总计16.4亿吨油页岩储量。由于日前在Konya-Eregli盆地和Nigde-Bor盆地发现了新的储量，土耳其拥有的油页岩储量从16.4亿吨猛增到了96.4亿吨。

▲Questor Technology

油气回收装置获突破

Questor Technology Inc日前在非常规油气资源回收的装置方面获得了突破，该装置采用了先进的技术，在设计上求新，有助于油气生产过程中排放的二氧化碳回收效率高达99.99%，满足了当前低碳能源发展的要求。该公司是以回收石油天然气生产过程中二氧化碳排放的专业技术公司。



□ 编译 / 张瑜

Packers Plus公司最近创新技术，研

制成StageFRAC*HD?系统，该系统满足了压裂过程中的单一作业要求，其中，StageFRAC*Titanium?XV系统使得HPHT达到了最广泛的应用。

Packers Plus依靠创新的技术赢得了市场主导地位，并获得客户的一致好评。从全球范围来看，截至目前，总计45,000口压裂井，Packers Plus就服务了5300口。现在，Packers Plus以新产品的设计和提高整体产品线功能为重点，集中精力研发新产品。

据了解，Packers Plus一直在追求技术创新，不断满足石油天然气产业发展的需求，其多层压裂技术在国际上走在前列，在美国和加拿大的油气勘



探开发中得到了广泛的应用。2001年， Packers Plus公司设计了具有变革性的StageFRAC*多层压裂体系。该技术通过开启了世界油气产业之前被视为不可开采甚至不可利用的非常规资源的开发先河，由此赢得了高度认可。其功能主要在于能够使能源作业者实现优化致密页岩地层及油田的最大化。

Packers Plus StageFRAC*系统使水力压裂技术发生了重大变化，不仅使作业者隔离单层井，增加水平段的整个长度，连续用泵抽取水，而且能立即流回钻井中。此系统最大的优势是将数天的钻井过程变为寥寥几天，大幅缩减了钻井时间、装备和作业人员的成本；同时，还确保多层压裂过程更可靠、更安全。总的来说，StageFRAC*系统旨在



减少钻井成本，提高生产，使经济效益最大化。

多年来，Packers Plus StageFRAC* 系统已经在各种地层中得到了很好的应用，这些地层不仅涉及北美页岩气层，而且还有沙特阿拉伯的大量碳酸盐地层，在气田生产过程中获得了较好的效果。除此之外，StageFRAC*系统还应用于北海、黑海和西非的海上油气开采。

Packers Plus一直坚持把创新应用到生产工艺和设备中。从产品设计阶段开始，就注重控制装配、制造、测试、运输和安装每个环节的质量，并以客户和服务为核心，紧紧跟随石油天然气产业发展的步伐向前发展。

10 石油与装备 Petroleum & Equipment 非常规油气开发专刊 11



Focus Concer

超临界CO2技术：非常规油气开发新宠

——独家专访中国工程院院士沈忠厚

Supercritical CO2 Will Be Well Utilized

for Unconventional Oil and Gas Stipulation

—Interview with Shen Zhonghou, Academician, China Academy of Engineering



非常规油气产业将唱大戏

《石油与装备》：在当前非常规油气开发已成为全球共识的背景下，非常规油气开发的现状如何？未来发展趋势是什么？

沈忠厚：在低碳经济、绿色能源的大背景下，非常规油气藏的勘探开发已是能源发展的新热点，这将在弥补常规油气产量短缺中，扮演日益重要的角色。

一直以来，能源结构以常规油气藏的勘探开发为主导，但进入21世纪，我们发现的能源大多是致密砂岩气藏、煤层气藏、页岩气藏，还有低渗透、稠油、高含水油气藏等，非



Focus Concer

Shen Zhonghou: currently, we still adopt conventional oil and gas production approach in terms of unconventional oil and gas reservoir exploration and development. Actually, the application of conventional development approach cannot meet the development requirements for unconventional oil and gas reservoir development.

Compared with international peers, our low permeability technology is among the best. Due to the disparity of unconventional gas reserves conditions, we cannot easily apply the immature technology overseas. We must innovate to obtain the technologies the others possess and even they lack.

Petroleum and Equipment: what do you think is the most highlighted problem in the production and application of unconventional oil and gas? How should we solve these problems?

□ 本刊记者 / 张瑜 Reporter / Zhang Yu

能源是支撑人类社会发展的支柱，也是影响世界经济发

展的关键因素。在世界能源结构中，常规能源的地位不容置疑，同时又因其稀缺性和不可再生性，在未来面临能源紧张的时代，全球能源资源正在迅速进行重新分配，非常规油气资源的勘探开发已成为世界能源发展的必然战略选择。因此，非常规油气将在未来满足世界能源需求方面发挥关键作用，并对能源格局产生重大影响。日前，本刊记者就非常规油气产业及钻井技术等相关问题采访了中国工程院院士沈忠厚和他的助手王海柱博士。

中国工程院院士沈忠厚



Facing the future energy scarcity, the global resources are being redistributed and the exploration and development of unconventional oil and gas resources will inevitably become the strategic choice of world energy development. Regarding this, the correspondent of our magazine interviewed academician Shen

Zhonghou of China Academy of Engineering.

Unconventional oil and gas industry will play a major role

Petroleum & Equipment: under the current background of global consensus on unconventional oil and gas development, what is the status quo for unconventional oil and gas development? And what is the future trend?

Shen Zhonghou: all along, energy structure has been dominated by exploration and development of conventional oil and gas reservoirs, but entering the 21st century, the energy we discovered mostly are tight sandstone gas reservoir, coal bed gas reservoir, shale gas reservoir, as well as low permeability, heavy oil and high water cut oil and gas reservoir. The unconventional oil and gas reserves far exceed that of conventional oil and gas.

If we say the 20th century was the era of petroleum resources, the 21st century perhaps belongs to natural gas resources, especially the large stage for unconventional oil and gas reservoir. Obviously, the exploration and development of unconventional oil and gas reservoir will play a major role on the stage in the 21st century, of which, shale gas is the protagonist of the major drama and is also the new growth point for domestic natural gas energy.

Unconventional technology innovation imperative

Petroleum and Equipment: in your opinion, what is the development for unconventional drilling technology and how about the innovations?



常规油气藏储量远远大于常规油气藏储量。

如果说20世纪是石油资源的舞台，那么21世纪或许是天然气资源的舞台，尤其是非常规油气藏的大舞台，这不只是简单的能源接替问题，而是在全球化、现代化和信息化过程中，世界经济变革的重要标志。

资源的潜力是资源勘探开发的动力。虽然我国非常规油气藏储量非常丰富，开发潜力巨大，但是我们短期内能实现开发的非常规油气藏主要是煤层气、页岩气、致密砂岩气及稠油。我们煤层气的勘探开发比较早，现在初显成效。页岩气的开发仅仅处于发展的初级阶段，离大规模商业开发阶段还有较大的距离。

总之，非常规油气藏的勘探开发将在21世纪能源大舞台上唱“大戏”，其中，页岩气是“大戏”的“主角儿”，也是国内天然气能源新的增长点。

非常规技术创新势在必行

《石油与装备》：在您看来，非常规油气钻井技术发展情况如何？有哪些创新？

沈忠厚：新技术是开发利用非常规油气藏的关键。目前我们在勘探开发非常规油气藏上仍然使用常规油气藏的开采方法，事实上，采用传统的常规油气藏开发技术是不能满足非常规油气藏开发需求的。

近两年，美国页岩气的开采取得了重大突破，主要是源于长期积累探索出水平井技术、多层压裂技术等技术，然而，这些技术也只是开发常规油气藏经常使用的技术。

对于国内的非常规油气开采技术而言，在煤层气开发方面，我们通过引进、消化、吸收及创新水平井技术、分支井技术等，取得了一定的成效；在页岩气开发方面，采用的开采技术也仅仅停留于常规油气藏的开采技术阶段。



Shen Zhonghou: during oil and gas exploration and development, the three highlighted problems are high ROP, low cost and high recovery ratio. The most significant problem in terms of oil and gas drilling is cost and benefit, because drilling cost is mainly reflected in drilling. Fast drilling can reduce drilling cost and shorten the economy production cycle for oil and gas wells.

The development of unconventional oil and gas reservoir is systematic technology package involving drilling, completion, stipulation, gas production and CO2 storage. It can be seen that the production of unconventional oil and gas reservoir needs to better solve the problems of ROP, cost and recovery ratio, and urgently requests the drilling/completion approach and development method with low cost and high efficiency.

Prominent advantage of supercritical CO2 technology

Petroleum and Equipment: would you like to elaborate the effects and meaning of supercritical CO2 in terms of shale gas development? From the perspective of technical equipment, what sorts of preparations shall be made for promoting the unconventional oil and gas reservoir development?

Shen Zhonghou: the application of supercritical CO2 for the development of shale gas is the latest technology globally and features unique technical and economic advantages in terms of shale gas development, which is mainly manifested in enhancing ROP, shortening well building cycle and lowering drilling cost at initial period of development plus enhancing the individual well production and recovery ratio.

What counts more is supercritical CO2 promotes under- balanced drilling and coiled tubing technology, which is equivalent to furnish a pair of wings for coiled tubing.

For oil and gas reservoir drilling, the main trend in the future is automation, intelligence and informatization, from conventional drilling to slim hole drilling and further to micro-hole drilling. The smaller the wellbore is, the faster the drilling speed and the more stable it will be. The application of supercritical CO2 will be the main approach for slim hole drilling, micro-hole drilling, which will drive the development of small sized and portable drilling.

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利用常规钻井技术总是在打完井后开始实施压裂，压裂不可行时，接着就实施大型压裂，这需要很高的成本，并且效率比较低。值得注意的是，在压裂过程中最担心遇见水，由于页岩含有较高的粘土，一旦有水，就会发生膨胀，堵塞岩石孔道，降低储层渗透率，因此天然气的产量也会大大降低。

实际上，我们也一直在低渗透中寻找高渗透，并没有找到我们真正需要的东西，这就好比在一堆“瘦肉”中寻找“肥肉”，没有找到“肥肉”，找到的却是一堆“骨头”。因此，在非常规油气藏得开发过程中，我们在引进先进的技术及工艺的同时，更要创新自己的钻井技术。



济优势。

利用超临界CO2射流能够破碎坚硬的页岩、大理岩以及花岗岩，提高钻井速度、缩短建井周期及降低开发初期的钻井成本，且降低对设备的压力要求，采用超临界CO2喷射压裂代替常规大型水力压裂，可以效保护储层不受损害，节约了钻井液，最大限度地提高裂缝的导流能力。同时，超临界CO2流体中不含水，在提高钻井速度的同时，降低了缩颈、卡钻等风险，强化采气，提高了油气井单井产量及采收率。

更重要的是，超临界CO2欠平衡钻井技术具有一定的促进作用。这主要是因为超临界CO2射流，可以大幅降低钻头以及钻具温度，延长钻头、钻具使用寿命；超临界CO2密度



非常规天然气：一朵奇葩迎风绽放

——专访中国科学院院士、天然气地质学和地球化学专家戴金星

Unconventional Natural Gas:

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