页岩油气是这样“破土而出”的

地质学家们很早就发现，深埋在地下的页岩地层中蕴含着丰富的石油以及天然气资源，这些油气已经在页岩储层中存在了超过数千万年。放眼世界，依靠着现代化的水平钻井以及水力压裂技术，这些页岩油气得以安全高效地被开采出来并创造了可观的经济效益。那么，一个典型的完整的石油与天然气钻井和完井过程是怎样的呢？

页岩储层一般都深埋于地下上千米左右，这个深度远远要大于我们日常饮用的地下水源的埋藏深度。在过去的60年间，全世界有超过100万多口油气生产井采用了水平井压裂开采技术，并取得了卓越的成效。

水平井压裂示意图

使页岩油气开发具有独特性的是成熟的水平钻井技术。当垂直井钻到一个称为转折点的深度时，井壁开始弯曲并成为水平井。水平井的最大优势是可以代替十几口直井的开发效果，减小对地表环境的影响并大大节约开采成本。当水平钻井在页岩地层中钻到目标距离后就会撤出钻杆，钻井完成后同样会把钢制的套管下到井筒中并用水泥进行浇筑固定，此时就可以进行最后的步骤——完井。完井的第一步就是要在井底建立井筒与含油气页岩地层之间的联系，这就需要一种叫做射孔抢的工具。射孔枪会在井壁上打孔，穿过套管，水泥层并达到目标岩石中，使得油气可以通过这些小孔进入到井筒中。由于这些穿孔只有十几公分长，并且被埋在上千米的地下，因此，整个射孔过程在地表是察觉不到的。

射孔完成后，工作人员将进行下一步的水力压裂，当所有的压裂都完成后，就可以将封堵器移除并开始油气开采过程。在最初的开采过程中，大约15%~50%产出的是压裂液，这些液体要么是可以回收用于其他的压裂工程，要么会根据政府的法律法规进行安全处理。

整个油井的建造过程需要3~5个月：几周的井位选址；4~6周的钻井工程；1~3个月的完井过程，其中包括1~7天的压裂施工。这3~5个月的投入，一般可以获得20~40年甚至是更长时间的回报。当所有的石油天然气储量开采完毕，油井将会用水泥封住，井筒管道也会被切割到地下1~2m的深度，地面设施也都会移除，所有的地基都会被沙土重新填埋并种植植被，不会留下一丝油气被开采过的迹象。

今天，水平钻井以及水力压裂技术已经成为重要的石油开采技术，其油气的开发效率是以往传统直径开发技术无法比拟的。石油天然气的开采技术奖继续不断的发展提高，以便更好地、安全地获得石油天然气资源。□

（作者单位：中国地质调查局油气资源调查中心）