20世纪80年代到90年代，尽管受到石油工程技术的制约，但一些石油公司——如米歇尔能源公司——仍然坚持在渗透率极低的细粒储层（文中主要是指页岩，但实际上包括细粒硅质碎屑岩和碳酸盐岩）中进行油气勘探开发探索。石油公司早期采用水平井开发页岩气，并在奥斯汀白垩层中进行了先导试验。

        后来，该技术在沃斯堡盆地以北的巴奈特页岩储层开发中进行了推广应用。同时，石油公司开始试验应用新的完井与增产技术，例如多级水力压裂技术、滑溜水压裂液（包括线性和交联凝胶）以及不同尺寸的支撑剂。

        21世纪初，由于天然气价格升高，以及在钻井、完井和开发方面的技术突破，使得用水平井开采巴奈特页岩变得经济可行。页岩气藏初期产量高、天然气价格高，这极大地促进了页岩气开采的发展，而且页岩区块的均质性强、横向分布广并具有达几万平方公里生产面积的“资源区带”，从而引发了一场页岩气革命，形成了一个新的、直到现在还在继续发展的页岩油气勘探开发方向。

1、第一阶段：页岩气商业及技术策略的发展

        在页岩气开发早期，起主导作用的主要是中型独立石油公司，后来部分公司很快发展成为大型独立石油公司。

        随着大尺度模型的建立（引起了华尔街的高度关注），很多公司得以将以往行之有效的理念应用到大规模的页岩气钻井、完井和开发中，但专业的石油公司在页岩气早期开发阶段并不一定取得很好的开发效果，其主要原因在于：参与晚（独立石油公司已经租借了甜点区域）；没能利用独立石油公司的关键开发策略；所参与的页岩区块还没有经过测试或者优选；取得了无开采价值的页岩区块；对于新进展反应迟缓；作业成本高；大规模应用各种工程技术，但是收效甚微；团队缺乏页岩区块或非常规区块的开发经验。

        因此，尽管某些大型石油公司较早地参与了页岩气的开发，但取得的成果很差。例如，Shell公司参与了位于俄克拉荷马州和堪萨斯州的密西西比灰岩区块的开发，但是由于开发效果差、成本高，仅仅几年后就将该区块卖掉。BP公司与Lewis能源公司共同开发了伊格福特区块的页岩气，虽然获得较好的开发成果，但BP公司仍然认为需要进一步降低成本。

        与BP公司类似，其他大型石油公司与较早进入页岩气勘探开发领域并获得丰富勘探开发经验的独立能源公司合作，取得了一定的成功。例如，挪威国家石油公司收购了在巴肯地区作业的布里格姆能源公司（并获得了其大部分专利技术），必和必拓公司收购了油鹰能源公司，并在一段时间内保留了原首席执行官，以便于知识产权转移。

        同样地，其他大型石油公司也通过收购独立石油公司（而不是简单的租用区块），开始页岩气的开发。当然，这并不意味着所有独立石油公司都取得了成功，或者所有大型石油公司所取得的成果都不理想，只是说明，由于大型石油公司参与的范围、广度和尺度更大，其进入（或退出）页岩气开发会显得更引人瞩目。

1.1 快速有效的区块定位

        独立石油公司常常更关注于深入研究数年的1~2个页岩区块。该公司要么拥有已投产油田，其页岩区块作为边际油藏而最终投产，要么能够在不干扰（至少初期）市场的情况下快速扩展新的页岩区块。

巴奈特页岩

        该区块是一个特例，由于其大部分的目的层位于沃斯堡市下方，因此在开发前必须召开大量的公众听证会，这使得该区块的页岩气开发广为人知。很多石油公司参与了该区块页岩气的勘探开发工作，而且由于开发技术很大程度上还处于试验阶段，因此各个公司之间的页岩气勘探开发经验差别很大。

马塞勒斯页岩

        该区块页岩气产量主要集中在一个区域，其他储层已经投产多年。实际上，马塞勒斯页岩层是该区块的边际油藏。兰格和卡伯特等在该区块作业的公司拥有或者能够使用现有的基础设施，因此具有很好的初始有利条件。

伊格福特页岩

        该区块是一个典型的大型页岩气区块，拥有少有的广阔租借面积。可租借整个区块，对提高整体效益十分有利。同时，要求作业公司与土地所有者建立良好的信任关系，而这是一个外来者或者大型石油公司难以做到的。

巴肯页岩

        早在页岩的真实潜力被广泛认可之前，布里格姆石油公司和大陆石油公司等就获得了该区块的租约。美国地质调查局对于该区块可采储量的预测持续偏低（预测储量为6.4×108m3原油当量），使得这些公司在矿区租借方面受益（当然也可能不利于获得公共融资）。目前，由于新技术的出现和新储层——如斯里福克斯储层——的发现，该区块的可采储量预测值高达76.3×108m3原油当量。

1.2 新的融资方法

        由于页岩气区块规模巨大、水平井具有动用储量大的优势，并且区块各个位置都能获得均匀的开采（至少初期这样认为），预测的最终储量以及现金流得到了华尔街投资者的高度重视。但是，对于多数独立石油公司，如果无法通过其他创新的方式获得融资，仍然很难在这种高度资金密集的页岩区块实施钻井作业。

        大型石油公司通常囿于这样一个现实，即公司的大股东为大型机构投资者，通常要求利润分红并具有上涨的预期；然而，低市值的小型石油公司却十分激进，即投资者更愿意承担高风险以换取可能的高额汇报。即便如此，如果股东活动家们取得了公司的控制权，则“高风险、高回报”的方式有时也会搁浅。而且，这种方式可能是高负债、低气价时代的唯一结局。

        然而，经常会出现一些具有远见卓识的领导者，他们在“概念验证”阶段起主要作用，而此后则需要有股东活动家加入，并建立一套审慎的规则，即成本控制和统一部署。冒险可能是个好办法，但并不总是奏效，这在很大程度取决于公司的文化。

        与勘探阶段一样，非常规区块的开发阶段同样依赖于创新。一些公司处于高额债务与低迷气价的双重困境，有人认为，在收购这些公司的资产时，其他公司显得过于审慎，原因在于投资者们期望一个稳定的增长速度，就好像“概念验证”都意味着一帆风顺一样。然而不幸的是，随着对油藏认识的不断加深，非常规资源的开发更需要高度创新。

1.3 新技术的应用

        石油公司在页岩气勘探开发过程中使用的几项突破性新技术，其中大部分都是由独立石油公司与油服公司联合快速开发出来的。为了保证租期内的生产，公司必须尽可能快地钻井来加快作业进度，而在这之前，公司会将区块用作“现场实验室”，对早期的单井进行测试与评估。如果有1~2口井的测试结果显示独立石油公司所使用的技术方法会引起严重的问题，他们可以及时调整甚至彻底更改钻井方案和钻井计划。

        一些主要的新技术包括：通过地球化学方法确定含油气边界；水平钻井/地质导向钻井；用于有效识别甜点及地质导向的成像技术；降低储层伤害的新型流体；实时温度和压力监测工具；人工及天然裂缝系统；压裂液和水力压裂设计；更加深入地了解岩石力学性质；用于岩性识别的Ｘ射线衍射技术；“现场实验室”法；以团队为核心的组织结构（分散式领导）。

1.4 面临的挑战

        页岩区块勘探的第一阶段在工程技术上取得了巨大成功，使得在页岩中的钻井、完井成为可能，后续才能生产大量的油、干气和湿气。然而，瑞士信贷集团的报告显示，页岩气井第一年的产量递减率很大，例如密西西比灰岩气井产量递减率高达80%，巴肯斯里福克斯页岩气井产量递减率也达到65%左右。为了控制递减率、更好地开发储层，研究的重点转移到了加密钻井（水平井）。

        除了气井产量递减率高，还存在其他的技术挑战，包括：大型水力压裂的成本逐渐升高；井场和基础设施需要优化；更好地找准填点；确定最佳井距和井网密度；确定一个区块的含油气边界（“死油气线”）；确定新的含油气层，特别是在含多层油气层或“叠加层”的页岩区块。

2 第二阶段：页岩气开发技术策略优化

        目前，页岩区块开发处于一个新阶段，包括钻井完井作业优化，从而得到更高的初期产量，降低单井产量递减率，提高可采储量。第二阶段的关键问题在于，大型石油公司和独立石油公司需要实现开发效益，并且提高投资组合的质量。其目标主要包括：获得作业区块；从生产中获得快速的现金流；从实践中学习；使用革新性的技术；优化基础设施；缩短递减率高的生产阶段；探索加密井网的新途径，以提高最终采收率。

        Williams-Kovacs及Clarkson提供了一种页岩气开发通用工作流程。此外，有时还需要采用特殊的开发方法。页岩区块的开发过程可以概括为勘探、评价和开发3个方面。

2.1 勘探

        勘探的主要目的是识别页岩储层中最高产的部分（即找到甜点），其主要工作包括：获得作业区块（租借或购买），大型盆地分析研究，典型剖面、测井、地震、地球物理等。

2.2评价

        评价的目的是为先导试验井和水平生产井做准备。

        1) 先导试验井设计。主要目的是保证设计的科学性，并为进行中的室内研究收集数据，其主要工作包括压力监测、测试井、测井和取心、压裂前后的先导试验。

        2) 水平井。主要目的是指导压裂设计优化以及作业，其主要工作包括更高密度的井间距、支撑剂密度优化、提高井网密度、使用更多支撑剂。

2.3 开发

        开发的目标是保持投资和生产优化间的平衡。

        投资。资本有效利用、对冲保值以及良好的中游合同。

        叠加区带中的新区域。针对每个叠加层的多底井；作业区域倍增；

        降低风险与支出。

        布井。优化井间距以及位置（包括叠加井和加密井）。

        作业效率。基础设施、中游作业、产出水/流体处理。

        井网密度优化（加密井网/垂直间隔钻井）。

        随着页岩气的发展，工程技术优化尤其重要。研究一种优化方法时，主要是要用有效的模型/建模考虑变量，包括物理性能以及财务和经济方面的变量。

3 结论与展望

        在页岩区带商业化过程的第二阶段中，技术策略主要集中在储层优化上面。毫无疑问，将来在储层描述、甜点识别、钻井完井和增产措施优化方面会有重大进步。

        可能出现一些重大的技术突破：目前钻井方式的改变，以及出现可被称作“随钻增产”（或形成一个新名词：增产式钻井）的钻井与酸化过程的结合，能够使储层伤害最小化并极大地降低成本和缩短钻井完井时间。最终的结果是降低了成本，并实现了更高的最终采收率。

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