地質(zhì)學(xué)家們很早就發(fā)現(xiàn)，深埋在地下的頁(yè)巖地層中蘊(yùn)含著豐富的石油以及天然氣資源，這些油氣已經(jīng)在頁(yè)巖儲(chǔ)層中存在了超過(guò)數(shù)千萬(wàn)年。放眼世界，依靠著現(xiàn)代化的水平鉆井以及水力壓裂技術(shù)，這些頁(yè)巖油氣得以安全高效地被開(kāi)采出來(lái)并創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。那么，一個(gè)典型的完整的石油與天然氣鉆井和完井過(guò)程是怎樣的呢？

頁(yè)巖儲(chǔ)層一般都深埋于地下上千米左右，這個(gè)深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于我們?nèi)粘ｏ嬘玫牡叵滤�源的埋藏深度。在過(guò)去的60年間，全世界有超過(guò)100萬(wàn)多口油氣生產(chǎn)井采用了水平井壓裂開(kāi)采技術(shù)，并取得了卓越的成效。

水平井壓裂示意圖

使頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)具有獨(dú)特性的是成熟的水平鉆井技術(shù)。當(dāng)垂直井鉆到一個(gè)稱為轉(zhuǎn)折點(diǎn)的深度時(shí)，井壁開(kāi)始彎曲并成為水平井。水平井的最大優(yōu)勢(shì)是可以代替十幾口直井的開(kāi)發(fā)效果，減小對(duì)地表環(huán)境的影響并大大節(jié)約開(kāi)采成本。當(dāng)水平鉆井在頁(yè)巖地層中鉆到目標(biāo)距離后就會(huì)撤出鉆桿，鉆井完成后同樣會(huì)把鋼制的套管下到井筒中并用水泥進(jìn)行澆筑固定，此時(shí)就可以進(jìn)行最后的步驟——完井。完井的第一步就是要在井底建立井筒與含油氣頁(yè)巖地層之間的聯(lián)系，這就需要一種叫做射孔搶的工具。射孔槍會(huì)在井壁上打孔，穿過(guò)套管，水泥層并達(dá)到目標(biāo)巖石中，使得油氣可以通過(guò)這些小孔進(jìn)入到井筒中。由于這些穿孔只有十幾公分長(zhǎng)，并且被埋在上千米的地下，因此，整個(gè)射孔過(guò)程在地表是察覺(jué)不到的。

射孔完成后，工作人員將進(jìn)行下一步的水力壓裂，當(dāng)所有的壓裂都完成后，就可以將封堵器移除并開(kāi)始油氣開(kāi)采過(guò)程。在最初的開(kāi)采過(guò)程中，大約15%~50%產(chǎn)出的是壓裂液，這些液體要么是可以回收用于其他的壓裂工程，要么會(huì)根據(jù)政府的法律法規(guī)進(jìn)行安全處理。

整個(gè)油井的建造過(guò)程需要3~5個(gè)月：幾周的井位選址；4~6周的鉆井工程；1~3個(gè)月的完井過(guò)程，其中包括1~7天的壓裂施工。這3~5個(gè)月的投入，一般可以獲得20~40年甚至是更長(zhǎng)時(shí)間的回報(bào)。當(dāng)所有的石油天然氣儲(chǔ)量開(kāi)采完畢，油井將會(huì)用水泥封住，井筒管道也會(huì)被切割到地下1~2m的深度，地面設(shè)施也都會(huì)移除，所有的地基都會(huì)被沙土重新填埋并種植植被，不會(huì)留下一絲油氣被開(kāi)采過(guò)的跡象。

今天，水平鉆井以及水力壓裂技術(shù)已經(jīng)成為重要的石油開(kāi)采技術(shù)，其油氣的開(kāi)發(fā)效率是以往傳統(tǒng)直徑開(kāi)發(fā)技術(shù)無(wú)法比擬的。石油天然氣的開(kāi)采技術(shù)獎(jiǎng)繼續(xù)不斷的發(fā)展提高，以便更好地、安全地獲得石油天然氣資源�！�

（作者單位：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心）