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都說(shuō)“工欲善其事，必先利其器”，對(duì)于石油、天然氣的高效開(kāi)采來(lái)說(shuō)，鉆井技術(shù)就是其中不可或缺的基本手段或“重器”，中國(guó)的鉆井技術(shù)究竟怎么樣？在鉆井技術(shù)和設(shè)備方面有哪些卡脖子技術(shù)？油氣開(kāi)采會(huì)引發(fā)地震嗎？網(wǎng)易新聞采訪(fǎng)了油氣鉆探與開(kāi)采專(zhuān)家、中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)石油大學(xué)教授高德利。

（一）只要經(jīng)濟(jì)和社會(huì)還在發(fā)展，對(duì)能源的需求就會(huì)不斷增加

網(wǎng)易新聞：對(duì)于一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，怎樣的石油天然氣進(jìn)口、自產(chǎn)比重是合理的？

高德利院士：這也不是特別絕對(duì)的，有人說(shuō)超過(guò)60%就不得了，那要看你的掌控能力，看整個(gè)世界的和平穩(wěn)定（程度），包括國(guó)際貿(mào)易，這些都有關(guān)系，比如你想進(jìn)口，但人家不賣(mài)或運(yùn)輸通道受阻，那就麻煩了，所以這是相對(duì)而言的。

當(dāng)然，現(xiàn)在我國(guó)超過(guò)70%靠進(jìn)口，如果世界安全形勢(shì)出現(xiàn)不穩(wěn)定，或是國(guó)際貿(mào)易有障礙，那就對(duì)我們不利了，所以相關(guān)底線(xiàn)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)考量。

網(wǎng)易新聞：造成中國(guó)石油天然氣長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口的原因有哪些？

高德利院士：油氣資源量（和）把它開(kāi)采出來(lái)形成產(chǎn)能、產(chǎn)量不是一回事。

我國(guó)油氣資源還是比較豐富的，但要把地下的石油天然氣資源探明還要不斷做工作，即使探明了，也還有開(kāi)采問(wèn)題，常規(guī)油氣資源比較容易開(kāi)采，但更多的油氣資源屬于非常規(guī)、深層及海洋深水區(qū)等難開(kāi)采油氣儲(chǔ)量?，F(xiàn)在，我們已經(jīng)進(jìn)入了難開(kāi)采油氣時(shí)代，必須通過(guò)技術(shù)突破才能做到經(jīng)濟(jì)有效的開(kāi)采。當(dāng)然，全球油氣行業(yè)也基本如此，普遍面臨著難開(kāi)采油氣問(wèn)題的困擾。

另一方面，我們經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展了，人民生活水平不斷提高，對(duì)能源消費(fèi)就必然有相應(yīng)的增加。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活想要改善要提高，就會(huì)增加能源消費(fèi)，比如你想要每天生活得好，要講衛(wèi)生、冬天暖和點(diǎn)兒、夏天涼快點(diǎn)兒，等等，這些都要消費(fèi)能源。毫無(wú)疑問(wèn)，我國(guó)未來(lái)能源消費(fèi)仍保持有增無(wú)減的勢(shì)頭。

（二）鉆井技術(shù)就像體育比賽，需要不斷突破極限

網(wǎng)易新聞：國(guó)內(nèi)開(kāi)采油氣使用的設(shè)備目前是國(guó)產(chǎn)的多還是進(jìn)口的多？

高德利院士：一般的鉆采設(shè)備，尤其是地面設(shè)備，基本都國(guó)產(chǎn)化了，甚至有些設(shè)備還出口了，比如鉆機(jī)、管材等。地面設(shè)備我們做的還是不錯(cuò)的，但到了井下的破巖、測(cè)量、控制等設(shè)備我們?nèi)悦媾R著不少的技術(shù)瓶頸問(wèn)題。

網(wǎng)易新聞：鉆井技術(shù)的發(fā)展有哪些挑戰(zhàn)？

高德利院士：石油和天然氣都是流體，過(guò)去常規(guī)的石油和天然氣，我們即使打一口直井，給它一個(gè)通道它就流出來(lái)了，這類(lèi)油氣藏的儲(chǔ)層壓力高、滲透率也高，地下的油氣比較容易流到井里來(lái)。然而，對(duì)于非常規(guī)油氣資源而言，就面臨著難開(kāi)采問(wèn)題了，如頁(yè)巖油、頁(yè)巖氣等，石油或天然氣的流動(dòng)性很差，甚至難以流動(dòng)，必須要打水平井，還要對(duì)水平井進(jìn)行大規(guī)模的分段壓裂，也就是需要通過(guò)人為地工程改造讓地下的油氣流動(dòng)起來(lái)，這樣的技術(shù)要求就高了，工程作業(yè)的費(fèi)用也高了，甚至后續(xù)還要進(jìn)行類(lèi)似的重復(fù)改造作業(yè)，這就增加了難度。

通常說(shuō)“上天”難，其實(shí)“入地”更難。鉆井，一是要滿(mǎn)足井眼軌跡的目標(biāo)要求，怎么把它打中、打成，還能在它的生產(chǎn)使用過(guò)程中保持完整性，技術(shù)要求是很高的；同時(shí)還要打得好，能夠大幅度提高油氣田的單井產(chǎn)量及最終采收率，把地下找到的石油和天然氣最大限度地開(kāi)采出來(lái)，鉆井是關(guān)鍵技術(shù)之一。

同時(shí)，還要打得遠(yuǎn)，現(xiàn)在有些地方是生態(tài)核心保護(hù)區(qū)，底下有豐富的石油天然氣，你怎么把它弄出來(lái)？在保護(hù)區(qū)那個(gè)地方是不允許工程作業(yè)的，而那么多石油天然氣又是我們所需要的，怎么辦？我們可以從距離保護(hù)區(qū)很遠(yuǎn)的地方（如10公里以外）進(jìn)行鉆采作業(yè)，使保護(hù)區(qū)底下的油氣資源也可以得到開(kāi)發(fā)利用，這就需要實(shí)施大位移鉆井工程，它是挑戰(zhàn)定向鉆井極限的前沿技術(shù)。

在大位移鉆井作業(yè)極限方面，我國(guó)已超過(guò)8公里水平位移了，國(guó)際上超過(guò)11公里了甚至更遠(yuǎn)了。在海上油氣田，或陸地上也有越來(lái)越多的油氣田（如四川盆地的頁(yè)巖氣田），必須放射性地打叢式井，使基于同一個(gè)作業(yè)平臺(tái)的油氣田開(kāi)發(fā)控制面積不斷擴(kuò)大；還可以采用多目標(biāo)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)井，如多分支井等，也就是只有一個(gè)主井筒，而到了油氣藏可以有多個(gè)分支井（就像多彈頭導(dǎo)彈一樣）。所有這些復(fù)雜油氣井工程，都對(duì)大位移鉆井技術(shù)提出了越來(lái)越多的重大需求。

然而，我們要實(shí)現(xiàn)這種隨心所欲的大位移鉆井設(shè)計(jì)控制目標(biāo)，還得繼續(xù)努力，相應(yīng)的技術(shù)難度很大。因?yàn)榈叵碌你@井目標(biāo)看不見(jiàn)摸不著，實(shí)際打成的所有井都看不見(jiàn)，我們看到的井眼軌跡圖線(xiàn)都是通過(guò)測(cè)量與計(jì)算畫(huà)出來(lái)的，具有不確定性，都存在測(cè)量和計(jì)算的誤差，實(shí)際上入地工程的信息化與智能化是比較難的。

我經(jīng)常對(duì)搞機(jī)器人的專(zhuān)家學(xué)者調(diào)侃，你們什么時(shí)候能夠搞出鉆井機(jī)器人來(lái)就不得了，鉆井機(jī)器人可能是工業(yè)機(jī)器人、應(yīng)用機(jī)器人里最難的，因?yàn)橐笏谝粋€(gè)狹小的地下井眼空間里工作，而井眼里還充滿(mǎn)著復(fù)雜的多相流體甚至高溫高壓，井下工況很復(fù)雜，如振動(dòng)、沖擊、腐蝕等，周?chē)质遣环€(wěn)定巖石，狹長(zhǎng)井眼……你想是什么概念？就是一個(gè)無(wú)底深淵，甚至是地獄，別說(shuō)人掉下去，掉個(gè)東西進(jìn)去再弄出來(lái)都很難。因此，要搞出適應(yīng)井下工況的鉆井機(jī)器人是很難的。

另一方面，我們?yōu)榱似扑楦鞣N巖石，人們已經(jīng)把超硬耐磨的優(yōu)質(zhì)材料用在鉆頭上了?，F(xiàn)在使用的大多數(shù)鉆頭是PDC鉆頭，采用聚晶復(fù)合片材料（簡(jiǎn)稱(chēng)PDC）制作切削齒，是一種仿金剛石的特種材料，因此鉆井使用的鉆頭是比較昂貴的。

而且我們希望一只鉆頭下到井里以后能夠把一個(gè)井眼打完，但目前的技術(shù)現(xiàn)狀，一只鉆頭只能打一部分井眼，通常打一口井要使用多只鉆頭，這樣一來(lái)鉆進(jìn)作業(yè)就間斷了，需要通過(guò)起下鉆作業(yè)更換鉆頭，把舊鉆頭取出來(lái)，換一只新鉆頭再下到井里去，你的鉆井周期就必然延長(zhǎng)了，而工程費(fèi)用也就增加了。

所以，降本增效是衡量鉆井工程優(yōu)劣的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，現(xiàn)在很講究“一趟鉆”作業(yè)技術(shù)，一個(gè)井筒有多層井身結(jié)構(gòu)，上大下小，每個(gè)尺寸的井眼最好“一趟鉆”打完，也就是用一只鉆頭鉆成這個(gè)井眼，但做到這一點(diǎn)并非易事。

這些都是人類(lèi)挑戰(zhàn)鉆井極限的問(wèn)題，需要通過(guò)不斷創(chuàng)新研究與實(shí)踐加以解決，就像體育比賽一樣，不斷創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄。

（三）地震每天都在大量發(fā)生，與油氣開(kāi)采關(guān)系不大

網(wǎng)易新聞：現(xiàn)在的鉆井技術(shù)對(duì)開(kāi)采地周?chē)h(huán)境會(huì)不會(huì)有什么影響？

高德利院士：鉆井就是圍繞井的建設(shè)與測(cè)量而實(shí)施的技術(shù)和資金密集型工程，就是通過(guò)驅(qū)動(dòng)鉆頭破碎各種地下巖石形成井眼，井下巖石破碎會(huì)產(chǎn)生巖屑或鉆屑，必須隨著鉆進(jìn)被清理出來(lái)，國(guó)內(nèi)外都是通過(guò)鉆井液循環(huán)洗井把它清洗出來(lái)的。

到了頁(yè)巖（油）氣，目標(biāo)水平段都超過(guò)上千米甚至更長(zhǎng)，打這個(gè)水平段時(shí)需要采用油基鉆井液進(jìn)行洗井和保持井眼穩(wěn)定。油基鉆井液是以油作為基液調(diào)制的，因而具有污染性，也就是說(shuō)水平段的鉆屑被油污了，必須進(jìn)行環(huán)保處理。油污鉆屑環(huán)保處理要花不少錢(qián)，每口頁(yè)巖氣水平井甚至因此要花費(fèi)幾百萬(wàn)。

網(wǎng)易新聞：中國(guó)目前處理鉆井液這塊兒的技術(shù)怎么樣？

高德利院士：這個(gè)應(yīng)該是沒(méi)問(wèn)題的，就是成本相對(duì)比較高。

在勘探開(kāi)發(fā)、工程作業(yè)里都要有環(huán)保措施，都要對(duì)流體的和固體的廢棄物進(jìn)行環(huán)保達(dá)標(biāo)處理，這不是什么新鮮事，但現(xiàn)在面臨的挑戰(zhàn)更大了。

網(wǎng)易新聞：頁(yè)巖油氣的開(kāi)采會(huì)引發(fā)地震嗎？

高德利院士：應(yīng)該說(shuō)是有一些關(guān)系，但是并不大。鉆井行為總體來(lái)說(shuō)是釋放地應(yīng)力的，壓裂也是把儲(chǔ)層巖石破裂甚至壓碎，相應(yīng)的壓裂能量也隨之耗散了，從北美的“頁(yè)巖革命”來(lái)看好像無(wú)大礙。有些地區(qū)的地應(yīng)力本來(lái)就高，甚至還在年年不斷增大，一旦地應(yīng)力增大到使地下斷層扛不住了就可能自發(fā)地震了。

地應(yīng)力不斷增大也與地球板塊運(yùn)動(dòng)有關(guān)，有的地方?jīng)]有壓裂、沒(méi)有打井不也發(fā)生地震了嘛。地震是每天大量發(fā)生的，大多使人沒(méi)有震感，有的比較厲害了就有感覺(jué)了，特別厲害的就有危害了?？傊?，地震很復(fù)雜，目前還難以精確預(yù)測(cè)。

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（編輯徐云飛）