中国天然气装备行业未来发展趋势分析 　

style="width:670px;margin:0;overflow:auto">　　 在天然气供 需双重支撑下，预计未来天然气产业将得到迅速发展，而天然气勘探开发服务与设备行业、天然气储运设备、天然气液化及LNG应用等相关装备也将因此受益。天 然气产业链可分为上游勘探开发生产、中游储运和下游应用三个环节，在产业链的每个环节均有相应设备发挥着重要作用，包括上游勘探开发所需钻头、钻机、套 管、固井设备、压裂设备等；中游储存运输所需管道、液化设备、储罐、槽车、液化装备、加气站等以及下游应用所需天然气汽车、天然气船舶和工业天然气装备 等。　　为保障加速增长的需求与能源安全，天然气的勘探开发，尤其是对技术较为成熟的煤层气开采将成为重点，页岩气勘探开发也开始进入实质阶段。水平井应用比例的 提高，正在拉动相关油田服务技术和装备的应用，如定向钻井技术、旋转导向和地质导向工具、LWD、MWD、分段压裂技术、压裂车、连续油管、液氮泵送服 务、完井技术等高端油田技术服务的需求。　　1、非常规气钻完井技术　　目前，我国大规模开发非常规天然气尤其是页岩气的关键技术体系尚未形成，缺乏核心技术和相关标准规范。页岩气储层孔隙度一般为4%～5%，渗透率小于 10×10-3μm2。页岩气储层的特点决定其开发所采用的技术与常规天然气开发技术有所区别。页岩气井对设备、钻采技术要求都很高，比如，在压裂技术 上，常规油气井的压力等级一般为30MPa，而页岩气井一般在100MPa左右；泥沙堵漏等问题也给施工带来一定难度。因此必须综合采用先进的勘探、钻井 和开发技术，才能实现页岩气的商业开发。目前，国外石油企业已经积累了比较丰富的页岩气开采经验，在开采技术方面形成了比较成熟的勘探开发系列技术，包括 三维地震综合采集与处理技术、多分支水平井技术、水平井加多段压裂技术、清水压裂技术和同步压裂技术等。　　（1）钻井工程技术　　页岩气钻井技术大概经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、丛式水平井钻井的发展过程。直井是美国2002年之前页岩气开发的主流钻井方式，其目 的是获取页岩气地质、油藏资料，为后续钻井、压裂和采气等做技术准备;继2002年Devon公司在FortWorth盆地Barnett页岩气7口水平 井的试钻成功，利用增加储层泄流面积、提高页岩气采收率等方式使得产气量显著提高，水平井、分支井、丛式井水平井等得以迅速发展，相继成为美国页岩气开发 的主要钻井方式。水平井钻井技术经过近80年发展，目前已相当成熟完善，特别是井下动力钻具、地质导向工具、旋转导向钻井系统、随钻测量系统、控压钻井等 新技术出现，使得在页岩气勘探开发领域水平井较直井更具优势:　　水平井成本为直井的1.5～2.5倍，但初始开采速度、控制储量和最终评价可采储量却是直井的3～4倍；　　水平井与页岩层中裂缝(主要为垂直裂缝)相交机会大，可明显改善储层流体的流动状况。统计结果表明，水平段长度为200m或更长时，比直井钻遇裂缝的机会多达几十倍；　　在直井收效甚微的地区，水平井开采效果良好。如在Barnett页岩气外围开采区内，水平井克服了Barnett组页岩上、下石灰岩层的限制，避免了Ellenburger组白云岩层的水侵，降低了压裂风险，增产效果明显，在外围生产区得到广泛运用；　　水平井减少了地面设施，开采延伸范围大，能够避免地面不利条件的干扰。　　（2）完井工艺技术　　根据以往施工经验，一口页岩气井的投产能否成功，完井工艺是关键。因为页岩气油藏的孔隙度和渗透率极低，必须采用特殊的固井、完井工艺技术才能完成投产。 页岩气固井水泥浆已发展多种，目前较普遍使用的是泡沫水泥固井技术。与常规固井水泥浆相比，泡沫水泥浆的优势更加突出:高强度、低密度、低失水量、超稳定 性等，优质高效的防窜气特性可解决低压、易漏、长封固段等固井难题，同时泡沫水泥浆侵入井壁深度较浅，可明显缓解固井所造成的储层污染。数据统计显示，采 用泡沫水泥固井工艺比常规固井的产气量平均高30%。我国从20世纪80年代已开始泡沫水泥固井工艺技术研究，目前该项技术已取得了长足进步，在国内多个 油田生产区块取得了实验性应用成功。经调研统计，页岩气井普遍采用以下三类完井方式：　　水力喷射射孔完井：根据伯努利能量转换原理，使流体通过喷射工具，油管中的高压流体能量被转化为动能，产生高速流体冲击岩石形成射孔通道，实际应用中通常 使用低砂浓度携砂液来完成水力喷射任务。由于该工艺成熟、操作简单灵活，移动射孔管柱即可进行多层射孔施工，避免下封隔器或桥塞，大大缩短了完井工期。　　组合式桥塞完井：页岩气水平井最广泛使用的完井方式，其原理是利用组合式桥塞将套管井分隔成多井段，依次逐段进行射孔、压裂，操作流程概括为:下套管、固井、射孔、坐封桥塞、钻桥塞。该工艺的缺点是现场流程繁多、操作复杂、费时费力。　　机械式组合完井：国外近年发展起来的一种新型完井技术，其工作原理是利用膨胀封隔器和滑套系统组成一趟管柱进行固井和分段压裂。操作流程为:完井管串下入 水平段、坐封悬挂器、注酸溶性水泥浆固井、泵入压裂液、井口投球控制滑套系统、水平段最末端第一级压裂、依次第二、三级等逐级压裂、防喷洗井、投产。该工 艺主要适用于长水平段页岩气井的逐级压裂，其中哈里伯顿公司的DeltaStim完井技术为市场主导。　　（3）储层压裂改造工艺技术　　储层压裂改造工艺技术主要包括：清水压裂技术；同步压裂技术；重复压裂技术；多级压裂技术；泡沫压裂技术。　　（4）裂缝监测技术　　裂缝监测技术在页岩气储层压裂中占有很重要的地位。通过裂缝监测，可以预测裂缝方位，计算改造体积及其泄流面积,为后期的产量预测以及新井布井提供参考。 目前，监测裂缝的方式主要包括常规化学示踪剂法、物理示踪剂法、微地震监测和测斜仪监测。其中,微地震监测应用较广泛,它分为同井监测和邻井监测，其原理 主要是通过邻井放置多个检波器,记录在裂缝起裂和闭合过程中所发生的微地震事件，从而计算压裂改造所得到的改造体积及预测压裂后产量。　　近年来，我国的连续油管水力喷射加砂压裂技术发展较快，特别是在大庆油田、西南油气田、长庆油田等取得了优异的增产效果。国内不少油气压裂公司引进国外先 进大型压裂设备，如HQ20000型压裂车、FBRC100ARC混砂车、HR10M连续油管作业等，促使水平井分段压裂技术得以推广应用。我国页岩气井 压裂改造技术已取得很好的现场应用效果。2010年5月10日，中石化方深1井页岩层段压裂成功，同年9月10日，中石油威201井经过压裂后，井口测试 日产气量1.08×104m3。　　目前，我国页岩气勘探开发成果多集中于三大石油公司。中石油在水平井分段压裂改造、微地震监测技术等方面取得了重要进展；中石化在关键完井工具研发、水平 井钻井液、压裂液体系研发以及压裂装备研制等方面取得了进展；中海油则初步掌握了页岩气钻完井技术，初步具备了设计能力。另据了解，中石油在页岩气领域通 过自主攻关，已初步形成成套页岩气开采技术，建成了两个国家级页岩气开采示范区。在这两个示范区内，中石油应用其低渗透油气藏水平井增产改造技术和油气藏 储层改造技术，在页岩气直井压裂和水平井分段压裂上获得巨大成功。　　相比于美国80多年的页岩气开发历史，我国页岩气还处于起步阶段。截至2012年4月，我国共确定33个页岩气有利区，页岩气完井58口，其中水平井15 口，其中大部分都处于四川盆地之内。截至2012年11月，中石油在最具开采价值地区的产量只略高于1,100万立方米。我国虽然初步掌握了水平井钻井、 分段压裂等技术，但尚未形成页岩气开发关键技术体系，离规模化开发还有很长一段路要走。此外，和美国相比，我国地质条件复杂，四川和塔里木盆地页岩气埋藏 大多在4000至6000米；地表环境较差，多山区或沙漠，施工成本和开发难度都很高。中国页岩贮藏点缺少水力压裂需要的水资源，也是一项艰巨的挑战。 （在美国，开钻一口页岩气井需要3到4亿升的水；在中国，由于地理特性的不同，则需要4到5亿升的水。）