海默科技（集團(tuán)）股份有限公司首席顧問兼研究院院長 鄭子瓊：今天上午和下午各位院士、專家、領(lǐng)導(dǎo)把中國近年來在頁巖油氣開發(fā)中的各種成果已經(jīng)做了非常好的總結(jié)。上午跟大家討論的時(shí)候也說過我從2003年回國就親身參與了一些頁巖氣開發(fā)活動(dòng)，對(duì)我們國內(nèi)取得的種種成績(jī)感到非常激動(dòng)與振奮。

　　海默科技是中國較早一家到美國去投資美國非常規(guī)油氣田的一家民企上市公司，學(xué)習(xí)了美國頁巖油氣田開發(fā)的一些經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)這些經(jīng)驗(yàn)又開發(fā)出了有助于非常規(guī)油氣開發(fā)的新技術(shù)。這次來我想跟大家分享兩個(gè)方面的新技術(shù)，這兩個(gè)方面都是跟地面設(shè)備相關(guān)的。前面各位領(lǐng)導(dǎo)專家都介紹了地下施工、鉆井完井相關(guān)的技術(shù)手段和成果，現(xiàn)在我講一講不太相同的方面，就是非常規(guī)油氣開發(fā)全周期如何優(yōu)化，以發(fā)揮更大效益。

　　第一，我想介紹一下多相流量計(jì)在頁巖油氣開發(fā)中的一些特殊應(yīng)用，并聚焦于全周期的生產(chǎn)優(yōu)化。

　　[見下圖]回顧過去20多年，頁巖油氣開發(fā)發(fā)展得非常非?？臁Ｖ饕暙I(xiàn)技術(shù)有兩條：一是水平井，二是分段壓裂。水平井段從早期的幾百米到現(xiàn)在達(dá)到了5公里多。壓裂從十幾段到幾十段。最新的水平井記錄是今年9月份美國二疊盆地中國的Surge Petroleum公司打了一口最長的頁巖油水平井，長5.4公里的水平段，壓裂52段。此外，壓裂方面還有最多64段的記錄。以下列出了其他演變，包括壓裂液從胍膠到只用滑溜水；支撐劑從陶砂粒到石英砂粒；井場(chǎng)從單井到叢式井；井距由大到小；壓裂從單井壓裂到拉鏈?zhǔn)綁毫训鹊龋@些都是用各種各樣的手段提高鉆井壓裂效率進(jìn)而提高產(chǎn)量、降低成本。

　　剛才談到叢式井，[上圖]這是我們美國區(qū)塊周邊一些其他的區(qū)塊中的井眼軌跡設(shè)計(jì)，水平井基本上都是1.5英里到2英里長的水平段。下面這個(gè)圖是我們可以直接從衛(wèi)星圖上可以看到的Chesapeake井場(chǎng)，一共五口井。

　　從以上可以看到各種聚焦于地下施工增效降本的手段非常多。目前還有一些新的發(fā)展動(dòng)向，大家都在討論頁巖油氣開發(fā)下一步如何再改進(jìn)。我們既然已經(jīng)鉆了井，既然已經(jīng)壓裂了，在地下能做的我都做了，我們還能做點(diǎn)什么改進(jìn)？我們?nèi)绾文軌蜓娱L油氣井高產(chǎn)部分的生產(chǎn)壽命？大家也知道頁巖油氣生產(chǎn)最大的特性就是遞減特別快，早期一年的遞減速度最大可達(dá)80%、90%，這些遞減既和地層本身的特性有關(guān)，也和我們的壓裂返排控制相關(guān)。

　　上午我也大概說了一下，中國頁巖油氣的開發(fā)環(huán)境比美國更復(fù)雜、更困難，成本也就相應(yīng)更高。這樣在壓裂之后，如果返排處理不好的話，即便壓裂壓得很好，但是最終生產(chǎn)可能不好，與實(shí)際上生產(chǎn)相差甚多，造成很大的浪費(fèi)。壓裂形成的裂縫在返排過程中，其縫內(nèi)壓力的降低不是均勻的而是有先有后的。近井眼部位壓降最大，遠(yuǎn)離井眼處壓降會(huì)小得多。如果返排控制不好會(huì)造成壓裂裂縫近井眼處過早閉合，或者在此部位造成支撐劑破碎堵塞液體流動(dòng)通道，這樣會(huì)把一個(gè)原來鉆得很好、壓裂得很好的井變成一個(gè)生產(chǎn)能力很低的井。所以最近在國外有一些討論，看如何能夠在壓裂返排過程中通過控制返排來提高油氣井的生產(chǎn)效率，以減少表層損傷的方式延長油氣井的壽命。[上圖]這里有三篇相關(guān)的SPE文章，大家有興趣可以看一下。

　　[上圖]拿其中一篇文章為例，這家公司做了兩個(gè)試驗(yàn)，一口A井試驗(yàn)把返排壓降放得最快，目的是越早見油越好；而B井是一點(diǎn)一點(diǎn)摸索著返排，根據(jù)返排流量的表現(xiàn)來控制下一步噴嘴大小。這需要有高頻率的流量計(jì)量。只有有了高頻的數(shù)據(jù)反饋，你才能用它分析返排的效果。這兩個(gè)試驗(yàn)用了多相流量計(jì)做高頻率的多相流計(jì)量，用于返排過程中壓力-流量分析，并反饋用來控制返排速度。我在前面說過，由于接近井壁處壓降最大，如果返排過快有可能造成裂縫在井壁附近先關(guān)閉，那么裂縫里面的液體就排不出來，以及還有一些支撐劑被壓碎流動(dòng)，造成堵塞。此外，有碎屑高速流出來也會(huì)造成油管以及地面設(shè)施的損壞。這里是A井和B井最后得到的參數(shù)?？梢钥闯鯞井的生產(chǎn)特性要比A井好得多。

　　[下圖]這是出于2018年戴文能源公司的一篇文章，它談到在返排過程中要高頻采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)同時(shí)中做瞬間流動(dòng)分析RFA，根據(jù)分析結(jié)果控制返排程序。他們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)壓裂返排過程精準(zhǔn)控制的規(guī)范。戴文能源公司強(qiáng)調(diào)這個(gè)規(guī)范在鷹潭地區(qū)實(shí)施以后，他們所達(dá)到的前30天產(chǎn)量較應(yīng)用這個(gè)規(guī)范之前翻了一番，他們也在鷹潭地區(qū)與其他油氣公司的頭90天產(chǎn)量做了比較。根據(jù)這張圖大家很容易看到這種控制是非常有效的，他們的頭90天產(chǎn)量比其他公司的產(chǎn)量相比高出了一大截。

　　下面介紹一下多相流量計(jì)在壓裂返排方面的應(yīng)用。多相流量計(jì)可以高頻率在線計(jì)量油、氣、水三相分別的產(chǎn)量，不像使用測(cè)試分離器時(shí)需要等待各相靠重力的自然分離，造成產(chǎn)量計(jì)量數(shù)據(jù)的滯后和人為數(shù)據(jù)平均化。使用它的最大優(yōu)勢(shì)是可以大大簡(jiǎn)化我們測(cè)試過程中使用的設(shè)備，尤其是測(cè)試分離器。這些測(cè)試分離器大多是3、4米高，6米或7米長的大型壓力容器。在返排過程中要是使用高壓分離器的話，成本會(huì)非常高，如果返排液中有高腐蝕性成分存在，這些大型容器會(huì)有幾十倍的成本增長。否則就要在返排過程中進(jìn)行減壓措施，這樣會(huì)帶來了大大增加的施工費(fèi)用和安全隱患。下面這張圖里大致列出了使用多相流量計(jì)對(duì)比測(cè)試分離器的眾多優(yōu)勢(shì)，我就不一一把優(yōu)勢(shì)讀出來了。目前海默科技用含砂儀和多相流量計(jì)在美國與各種各樣的壓裂返排服務(wù)公司合作，用于進(jìn)行壓裂返排過程計(jì)量與控制。

　　[下圖]這張圖請(qǐng)大家看一下，這是一個(gè)多相流量計(jì)與分離器的比較。多相流量計(jì)的體積是0.4米×0.6米×0.3米，壓力可達(dá)35兆帕或者更高，液體緩沖時(shí)間0分鐘。這是一個(gè)高壓3相測(cè)試分離器，所謂高壓就是10兆帕而已。它的大小為2.2米×3.3米，處理量（可用的流量）十分有限，緩沖時(shí)間要幾分鐘。在美國一些區(qū)塊非高壓測(cè)試時(shí)也有使用兩套容器的，一個(gè)臥式分離器加一個(gè)立式加熱器，而單臥式分離器的尺寸就是2.4米×6.2米。

　　[下圖] 這是在美國壓裂返排服務(wù)過程中使用的海默科技的一些產(chǎn)品，包括第一個(gè)潘多拉數(shù)據(jù)系統(tǒng)，用于采集所有井場(chǎng)數(shù)據(jù)并提供監(jiān)控作用；第二個(gè)含水/含砂儀；第三個(gè)短節(jié)型多相流量計(jì)，分直接介入與撬裝兩種。

　　我不知道現(xiàn)場(chǎng)搞壓裂返排的同事有多少，[下圖]這是一個(gè)美國壓裂返排的設(shè)備安放設(shè)計(jì)圖。采集數(shù)據(jù)的時(shí)候用我們潘多拉數(shù)據(jù)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳到客戶需要傳送到的服務(wù)器。在井口管匯后放一個(gè)含砂儀，可以計(jì)量瞬間出砂率并記錄下來。在此之后還是要做除砂的，但是除砂系統(tǒng)就不需要計(jì)量砂子有多少了。在美國除砂器中砂量的計(jì)量是隔一段時(shí)間打開除砂器，用大鐵鍬鏟出砂子放到磅秤上稱重，但是受到砂子干濕度的影響無法精準(zhǔn)計(jì)量出砂量以及出砂時(shí)間。而在除砂器后面安置的多相流量計(jì)會(huì)對(duì)瞬間流入的油、水、氣流量實(shí)時(shí)計(jì)量并由潘多拉系統(tǒng)遠(yuǎn)傳到預(yù)先約定的服務(wù)器，供辦公室或者其他地方的工程師分析使用，包括現(xiàn)場(chǎng)返排作業(yè)人員使用。之后返排液還是要分離處理的，不過不需計(jì)量了。工程師利用這些數(shù)據(jù)通過進(jìn)行瞬間流動(dòng)分析，反過來優(yōu)化控制返排速度。同時(shí)，使用含砂儀計(jì)量瞬間出砂率，也可以告訴我們返排程序中什么時(shí)候出砂結(jié)束了，這就等于告訴了我們什么時(shí)候返排作業(yè)可以結(jié)束了。

　　[下圖]放在這個(gè)桌子上的就是一個(gè)含砂儀，砂子通過這個(gè)設(shè)備的時(shí)候瞬間出砂率會(huì)被計(jì)量出來。

　　如果我們同時(shí)用潘多拉數(shù)據(jù)系統(tǒng)的話，就可以把井場(chǎng)各種各樣的參數(shù)瞬間遠(yuǎn)傳，也可以進(jìn)行邊緣計(jì)算。[下圖] 這些是多相流量計(jì)以及含砂儀在非常規(guī)頁巖油氣開發(fā)應(yīng)用過程中的簡(jiǎn)單介紹，其他應(yīng)用介紹就不多講了。