都说“工欲善其事，必先利其器”，对于石油、天然气的高效开采来说，钻井技术就是其中不可或缺的基本手段或“重器”，中国的钻井技术究竟怎么样？在钻井技术和设备方面有哪些卡脖子技术？油气开采会引发地震吗？网易新闻采访了油气钻探与开采专家、中国科学院院士、中国石油大学教授高德利。

（一）只要经济和社会还在发展，对能源的需求就会不断增加

网易新闻：对于一个国家来说，怎样的石油天然气进口、自产比重是合理的？

高德利院士：这也不是特别绝对的，有人说超过60%就不得了，那要看你的掌控能力，看整个世界的和平稳定（程度），包括国际贸易，这些都有关系，比如你想进口，但人家不卖或运输通道受阻，那就麻烦了，所以这是相对而言的。

当然，现在我国超过70%靠进口，如果世界安全形势出现不稳定，或是国际贸易有障碍，那就对我们不利了，所以相关底线应根据实际情况来考量。

网易新闻：造成中国石油天然气长期依赖进口的原因有哪些？

高德利院士：油气资源量（和）把它开采出来形成产能、产量不是一回事。

我国油气资源还是比较丰富的，但要把地下的石油天然气资源探明还要不断做工作，即使探明了，也还有开采问题，常规油气资源比较容易开采，但更多的油气资源属于非常规、深层及海洋深水区等难开采油气储量。现在，我们已经进入了难开采油气时代，必须通过技术突破才能做到经济有效的开采。当然，全球油气行业也基本如此，普遍面临着难开采油气问题的困扰。

另一方面，我们经济社会发展了，人民生活水平不断提高，对能源消费就必然有相应的增加。随着经济的发展，人民生活想要改善要提高，就会增加能源消费，比如你想要每天生活得好，要讲卫生、冬天暖和点儿、夏天凉快点儿，等等，这些都要消费能源。毫无疑问，我国未来能源消费仍保持有增无减的势头。

（二）钻井技术就像体育比赛，需要不断突破极限

网易新闻：国内开采油气使用的设备目前是国产的多还是进口的多？

高德利院士：一般的钻采设备，尤其是地面设备，基本都国产化了，甚至有些设备还出口了，比如钻机、管材等。地面设备我们做的还是不错的，但到了井下的破岩、测量、控制等设备我们仍面临着不少的技术瓶颈问题。

网易新闻：钻井技术的发展有哪些挑战？

高德利院士：石油和天然气都是流体，过去常规的石油和天然气，我们即使打一口直井，给它一个通道它就流出来了，这类油气藏的储层压力高、渗透率也高，地下的油气比较容易流到井里来。然而，对于非常规油气资源而言，就面临着难开采问题了，如页岩油、页岩气等，石油或天然气的流动性很差，甚至难以流动，必须要打水平井，还要对水平井进行大规模的分段压裂，也就是需要通过人为地工程改造让地下的油气流动起来，这样的技术要求就高了，工程作业的费用也高了，甚至后续还要进行类似的重复改造作业，这就增加了难度。

通常说“上天”难，其实“入地”更难。钻井，一是要满足井眼轨迹的目标要求，怎么把它打中、打成，还能在它的生产使用过程中保持完整性，技术要求是很高的；同时还要打得好，能够大幅度提高油气田的单井产量及最终采收率，把地下找到的石油和天然气最大限度地开采出来，钻井是关键技术之一。

同时，还要打得远，现在有些地方是生态核心保护区，底下有丰富的石油天然气，你怎么把它弄出来？在保护区那个地方是不允许工程作业的，而那么多石油天然气又是我们所需要的，怎么办？我们可以从距离保护区很远的地方（如10公里以外）进行钻采作业，使保护区底下的油气资源也可以得到开发利用，这就需要实施大位移钻井工程，它是挑战定向钻井极限的前沿技术。

在大位移钻井作业极限方面，我国已超过8公里水平位移了，国际上超过11公里了甚至更远了。在海上油气田，或陆地上也有越来越多的油气田（如四川盆地的页岩气田），必须放射性地打丛式井，使基于同一个作业平台的油气田开发控制面积不断扩大；还可以采用多目标的复杂结构井，如多分支井等，也就是只有一个主井筒，而到了油气藏可以有多个分支井（就像多弹头导弹一样）。所有这些复杂油气井工程，都对大位移钻井技术提出了越来越多的重大需求。

然而，我们要实现这种随心所欲的大位移钻井设计控制目标，还得继续努力，相应的技术难度很大。因为地下的钻井目标看不见摸不着，实际打成的所有井都看不见，我们看到的井眼轨迹图线都是通过测量与计算画出来的，具有不确定性，都存在测量和计算的误差，实际上入地工程的信息化与智能化是比较难的。

我经常对搞机器人的专家学者调侃，你们什么时候能够搞出钻井机器人来就不得了，钻井机器人可能是工业机器人、应用机器人里最难的，因为要求它在一个狭小的地下井眼空间里工作，而井眼里还充满着复杂的多相流体甚至高温高压，井下工况很复杂，如振动、冲击、腐蚀等，周围又是不稳定岩石，狭长井眼……你想是什么概念？就是一个无底深渊，甚至是地狱，别说人掉下去，掉个东西进去再弄出来都很难。因此，要搞出适应井下工况的钻井机器人是很难的。

另一方面，我们为了破碎各种岩石，人们已经把超硬耐磨的优质材料用在钻头上了。现在使用的大多数钻头是PDC钻头，采用聚晶复合片材料（简称PDC）制作切削齿，是一种仿金刚石的特种材料，因此钻井使用的钻头是比较昂贵的。

而且我们希望一只钻头下到井里以后能够把一个井眼打完，但目前的技术现状，一只钻头只能打一部分井眼，通常打一口井要使用多只钻头，这样一来钻进作业就间断了，需要通过起下钻作业更换钻头，把旧钻头取出来，换一只新钻头再下到井里去，你的钻井周期就必然延长了，而工程费用也就增加了。

所以，降本增效是衡量钻井工程优劣的重要技术经济目标，现在很讲究“一趟钻”作业技术，一个井筒有多层井身结构，上大下小，每个尺寸的井眼最好“一趟钻”打完，也就是用一只钻头钻成这个井眼，但做到这一点并非易事。

这些都是人类挑战钻井极限的问题，需要通过不断创新研究与实践加以解决，就像体育比赛一样，不断创造新的世界纪录。

（三）地震每天都在大量发生，与油气开采关系不大

网易新闻：现在的钻井技术对开采地周围环境会不会有什么影响？

高德利院士：钻井就是围绕井的建设与测量而实施的技术和资金密集型工程，就是通过驱动钻头破碎各种地下岩石形成井眼，井下岩石破碎会产生岩屑或钻屑，必须随着钻进被清理出来，国内外都是通过钻井液循环洗井把它清洗出来的。

到了页岩（油）气，目标水平段都超过上千米甚至更长，打这个水平段时需要采用油基钻井液进行洗井和保持井眼稳定。油基钻井液是以油作为基液调制的，因而具有污染性，也就是说水平段的钻屑被油污了，必须进行环保处理。油污钻屑环保处理要花不少钱，每口页岩气水平井甚至因此要花费几百万。

网易新闻：中国目前处理钻井液这块儿的技术怎么样？

高德利院士：这个应该是没问题的，就是成本相对比较高。

在勘探开发、工程作业里都要有环保措施，都要对流体的和固体的废弃物进行环保达标处理，这不是什么新鲜事，但现在面临的挑战更大了。

网易新闻：页岩油气的开采会引发地震吗？

高德利院士：应该说是有一些关系，但是并不大。钻井行为总体来说是释放地应力的，压裂也是把储层岩石破裂甚至压碎，相应的压裂能量也随之耗散了，从北美的“页岩革命”来看好像无大碍。有些地区的地应力本来就高，甚至还在年年不断增大，一旦地应力增大到使地下断层扛不住了就可能自发地震了。

地应力不断增大也与地球板块运动有关，有的地方没有压裂、没有打井不也发生地震了嘛。地震是每天大量发生的，大多使人没有震感，有的比较厉害了就有感觉了，特别厉害的就有危害了。总之，地震很复杂，目前还难以精确预测。

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（编辑徐云飞）