中国的页岩气开发成本是多少？与美国的差距是多少？开发页岩气的正本构成有哪些？这三个问题是中国页岩油气开发面临的直观问题。数据现实，美国页岩气的单井成本已经降低到了300万美元，而国内最低单井成本也在5000万以上，平均成本大约在7000万，美国开采一方页岩气的成本价在1.5元，而我国成本最低也有 2.5 元，这就是真实差距。其中，页岩气开发成本主要由钻井成本、土地成本、加工运输成本、气井回收率成本、生产管理成本等几个方面构成，而钻井成本占总成本的 65% 以上。
中国科学院高德利院士认为，钻井技术是钻井成本的核心问题，页岩油气工程的成功与否就看关键开发技术。高院士提出了丛式井关键技术创新-设计控制理念，详细介绍了丛式水平井工程与“井工厂”作业模式。这项技术也是北美页岩气革命取得成功的关键技术，为国内页岩油气开发指出了技术发展方向。
丛式井关键技术创新
丛式水平井工程与“井工厂”作业模式是北美 “页岩革命”成功的关键核心技术。创建大型“井工厂”，增加单个丛式水平井工程作业平台的布井数量，减少总作业平台的个数，可以更有效地提高油气田综合开发效益，节约土地、保护环境、降低成本。然而，我国仍面临许多技术挑战，如单个平台布井少、控制储层面积较小、建井效率低且成本高、井筒完整性差、丛式井随钻防碰问题突出等等问题。如何解决这些问题，需要地质与工程一体化技术创新。开发商应采用“井工厂”作业模式，力求大幅度提高定向钻井与压裂完井的作业效率，通过页岩气生产与集输处理优化，力争在生产过程中降本增效、提高采收率；通过系统工程优化，结合综合经济评价，力求进一步挖掘“降本增效”的潜力。地质与工程一体化设计理念主要包括以下八个方面：
基于储层精细描述，以页岩油气“地质甜点”作为目标区块的优选依据；针对目标区块进行油气藏工程优化设计，以提高丛式水平井综合产能与最终采收率为目标函数；确定目标井段和井网的优化设计方案，通过井眼轨道和井身结构优化设计，有利于减少井下复杂状况与事故及大位移延伸等状况；通过套管和固井优化设计，确保水平井体积压裂井筒的完整性；通过水平井分级压裂完井优化，合理确定水平井压裂的分级参数，匹配压裂流体和支撑剂，优化控制压裂施工强度，力求获得良好的水平井分级压裂完井效果；通过“一趟钻”个性化设计，优选钻头、钻井液体系、导向钻具组合及钻井参数，并采用丛式井随钻防碰系统，使水平井打得准、打得快、打得远、打得省。
丛式水平井的设计创新
考虑井眼防碰和压裂防扰的技术要求，引入安全距离约束条件，以轨道长度短、轨道复杂 度低、中靶精度高为目标函数，建立了丛式井侧钻绕障轨道多目标优化设计新方法。丛式井关键技术创新-大位移井延伸极限，通过大位移井管柱力学、井筒多相流与循环压耗、地层安全钻井压力窗口等基础研究，创建四川页岩气作业现场了大位移井延伸极限预测模型和控制计算方法，自主研发了相应的定量分析软件系统，并获得应用实效。
丛式井关键技术创新包括完井增产技术、高压旋转水射流冲洗管和变排量交替洗井工艺新技术。移动喷头完成全井段高压（12-15MPa）涡流洗 井，一体化解决了疏通井眼、消除伤害和恢复渗透率三个技术难题，完井增产效果显著。低渗低压储层氮气前置-活性水密集多簇压裂新技术，基于煤储层物性差异性的分布规律，裂缝簇数可由常规的1簇/100m增加到4簇/100m，形成了基于煤层割理系统的复杂缝网，解决了高效增渗难题。
页岩气降本的关键技术
一趟钻关键技术创新是页岩气开发降本的关键技术。所谓“一趟钻”作业，就是钻头一次下井后打完一个井眼开次的所有进尺。一趟钻关键技术包括几个关键要素：PDC 钻 头、钻井液、BHA及钻井参数，目前该技术在国外应用实效显著。
研发高效PDC钻头。国内超硬材料研制及其高效破岩机理研究基于已有成果，优化PDC复合片的配方与制造工艺，提升质量品级；研究PDC复合片与地层的相互作用，提出高效破岩的结构设计。高效PDC钻头“一趟钻”的个性化设计研究：创建PDC钻头智能化系统，实现选型、设计、模拟、评估一体化目标，依据地质信息和钻井工况，进行PDC复合片与钻头的个性化设计。目前，国内一些高效PDC钻头的部分软硬件技术已达到美国的 NOV、Schlumberger公司的技术水平，形成了PDC复合片与钻头设计、加工、测试及应用一体化的基础平台条件。
胜利油田罗家鼻状构造带沙三、沙四段含有硬塑性泥岩，机械钻速慢。为实现提速提效，国内研发小组针对该地层进行了PDC钻头个性化设计，并采用了专利PDC复合片。应用实效：在罗176-斜3井现场试验1次，提速效果明显，完成了罗176-斜3井三开的全部进尺，钻头出井后仍完好，与邻井同开次对比，5.64m/h是截至目前最快的钻速！其中，在硬塑性泥岩地层钻井中平均提速达到 84％。
磁导向钻井技术创新。磁导向钻井技术是U形水平井对接、双水平井平行间距测控、救援井精准连通及丛式井防碰测控等导向钻井工程中不可或缺的高新技术。磁导向钻井技术核心内容是井下磁信标、微弱磁场高精度探测仪、关键测控算法与软件系统等软硬件技术。U 静磁随钻测距形水平井连通可在MWD模式和防碰模式两种工作模式之间切换，有利于推广应用和降低成本。
页岩气的高效开发离不开硬技术与软技术。以丛式水平井为特征的“井工厂”模式，是页岩油气高效开发的先进工程模式，有必要创建大型“井工厂”，以推进“页岩革命”。“一趟钻”技术与大位移井工程，是丛式水平井的硬核技术与关键工程环节，通过交叉学科研究不断突破技术瓶颈与工程作业极限，应加大创新研发力度。通过大规模工程改造和重复改造，使“非常规油气藏”原位改转化为“常规油气藏”，是其高效开发的客观要求和创新方向。传统的测斜数据与测斜计算存在误差，特别是随着水平位移增大而增加的累积误差，导致实钻井眼轨迹在一定程度上具有不确定性。因此，有必要进行测斜计算的误差分析，特别是在邻井距离测控方面应创新研发与应用磁导向技术。