页岩气开采的关键技术和创新方向是大数据和人工智能的应用

现有页岩气开发的成熟方法，被称为“水力压裂结合水平钻井技术”。

水力压裂结合水平钻井技术

我先解释一下“水平井”，你应该也知道，一般的钻井，都是垂直地面往下打，而所谓“水平井”，就是向水平方向，或者接近水平的方向钻井。

钻井完成后，通过高压把压裂液注入到地底深处的岩层，就可以打开细小的岩石裂缝，让页岩气储层连接起来，页岩气也就能够沿着裂缝自由地流到钻井口。

现在在美国，水平钻井和水力压裂方面的技术，已经比较成熟，而且在过去几年里，美国很多公司通过技术积累和创新，已经把页岩气开采的成本降低了50%以上。

在今后相当长的一段时间里，页岩气的开采，会有四个主要发展方向：

第一个方向，是通过监测技术的革新，以经济的方法获得更可靠的地质信息。

目前，怎样更好地根据地质条件，去规划和设计开采方案，仍然是个不小的挑战。虽说在天文领域，我们已经可以通过光谱分析，来精准推断几十光年外某颗行星的大气成分，但在页岩气开采的时候，却很难通过直接的方法，来精准测量出数千米以下的地层里，水力压裂形成的裂缝的大小和分布。所以，一些公司正在寻求解决方案。

比如成立于2014年的美国公司 Fracture ID，他们在钻头后面安装了加速器，这个加速器的原理，和我们的智能手机里面感应移动的传感器差不多，它在钻井过程中，可以感知各个方向的震动情况并作记录，根据记录就可以反推出岩石的物理特性，用来优化钻井和水力压裂的设计，从而降低成本，提高产量。

第二个方向，是机械自动化和连接智能化。

机械自动化，是通过施工和操作流程的自动化，去除重复的人工劳动，来提高效率和降低事故率。而连接智能化，是通过智能化的平台整合产业链，来降低信息的传递成本。

在这方面进行探索的代表公司是 RigUp，它成立于2014年，它为油气运营商，2万多家服务公司和承包商提供网上交易平台，并提供价格分析和资格认证服务，由此可以增加服务承包商20%的年收入，和节省运营商20%-50%的外包业务支出。

第三个方向，是大数据和人工智能的应用。

不少油气公司在勘探、开发、生产和运输的过程中，获得了大量有价值的数据，有的数据甚至持续搜集了几十年。但是，还很少有油气公司能将它们全面地利用起来，平均利用数据的能力仍落后于其他行业。

之前，风投公司 GE Ventures 做过的一份研究评估指出，只有3%至5%的油气设备，可以实现数字化连接，并且在收集到的数据中，只有不足1%是用于决策制定的。

第四个方向，是降低页岩气开采对环境的影响。

目前使用的水力压裂技术需要大量的水资源，而中国有大量的页岩气资源，却位于水资源比较少的地区。所以减少用水，甚至使用无水压裂技术，才能增加页岩气在这些地区被开采利用的可能性。

比如，美国公司 Fasken Oil and Ranch，他们对压裂回收的废水进行处理，然后进行重复利用。一般情况下，水力压裂使用的水会有20%-30%返回地面，并会从底层携带一些化学液体、重金属和盐等物质，实际上，把它们进行一些处理后，就可以再次配成压裂液。