我國頁巖油分布層系多、范圍廣，資源潛力巨大，但以陸相沉積為主，面積相對小，在形成機理、賦存狀態、富集規律、資源潛力等方面與北美海相頁巖油差異顯著。為助推我國頁巖油規模效益開發，3月2日~3日，中國石油學會石油工程專業委員會在西安舉辦中國陸相頁巖油勘探開發關鍵技術與管理研討會，兩院院士、油田專家、高校學者等700余位參會代表，圍繞“交流共享，直面挑戰，實現突破”主題，深入交流探討陸相頁巖油基礎地質理論研究、勘探開發技術創新與管理創新。本版擇要報道。

　　疫情三年，很多領域似乎停下了步伐，但我國油氣業界對陸相頁巖油的研究和實踐從未停歇，并在全國多地取得重要突破：從西北準噶爾盆地的蘆草溝組到東北松遼盆地的青山口組，從渤海灣盆地的濟陽坳陷到北部灣盆地的潿西南凹陷，從中原大地的古近系到青藏高原的古-新近系，從鄂爾多斯盆地的規模建產到華東地區的戰略突破……頁巖油勘探開發成果如同繁星點點，眾星拱月般的新疆吉木薩爾、大慶古龍、勝利濟陽三個頁巖油國家級示范基地陸續啟動建設。

　　我國頁巖油資源潛力巨大、勘探成績喜人

　　“中國陸相頁巖油革命已呈燎原之勢！”中國工程院院士孫龍德3月3日在中國陸相頁巖油勘探開發關鍵技術與管理研討會上感慨。

　　專家介紹，我國頁巖油分布層系多、范圍廣，資源潛力巨大。據“十三五”全國資源評價，我國中高成熟度頁巖油資源量達283億噸，加快推動頁巖油勘探開發，對保障國家能源安全和石油工業長遠發展具有重大戰略意義。

　　資源潛力巨大，勘探開發難度也巨大。北美頁巖油氣儲層沉積環境以海相為主，面積大，有機質含量高，成熟度高，油氣豐度高，可壓裂性強，開發成本低。而我國頁巖油以陸相沉積為主，面積相對小，在形成機理、賦存狀態、富集規律、資源潛力等方面差異顯著。因此，中國陸相頁巖油勘探開發不能復制北美地質理論、照搬其工程技術。

　　多年來，我國各油氣田企業強化基礎研究，深化對頁巖油形成機理和富集規律的認識，加強地質工程一體化攻關，均形成了適合自身頁巖油藏特點的“甜點”精細描述技術、大井叢水平井優快鉆完井技術、縫網復雜程度最大化的體積壓裂模式、適應地下地面要求的特色工廠化作業模式、合理的頁巖油井排采生產制度，在多個盆地實現重大突破。

　　在鄂爾多斯盆地，長慶油田發現了10億噸級慶城大油田，2022年頁巖油產量達221萬噸，完全成本控制在55美元/桶左右，規劃2040年年產量突破500萬噸。

　　在松遼盆地，勞苦功高的大慶油田已累計產油24.63億噸，主體油田進入“后油藏”開發階段。古龍凹陷頁巖油則為這個老油田注入了青春活力：平面連續分布、縱向立體富油，目前已在不同層系、不同成熟度、不同類型頁巖油均獲得勘探突破，估算頁巖油總資源量達數百億噸。

　　在準噶爾盆地，新疆油田優選吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油為突破口，歷經探索發現、先導試驗、動用突破、擴大試驗四個階段，建成了陸相頁巖油田。目前，吉木薩爾凹陷頁巖油年產量61萬噸。

　　在渤海灣盆地濟陽坳陷，勝利油田創建濟陽頁巖油“有機控烴、無機控儲、源儲一體、二元耦合”二元富集模式，部署實施首個立體開發試驗井組樊頁平1井組（3層樓），目前井組穩定日產油295噸。依托國家級示范區建設，他們實現3層樓到5層樓的突破，部署了9層樓立體評價試驗，正對陡坡深陷帶巨厚型探索16層樓立體開發。

　　在渤海灣盆地黃驊坳陷，大港油田滄東5號開發先導試驗區9口井平均單井EUR（最終累計采出量）3.51萬噸，實現油價50美元/桶下效益開發。該油田規劃利用5~7年，部署水平井188口，新建年產能198萬噸，年產頁巖油100萬噸。

　　在柴達木盆地，英雄嶺凹陷是“高原巨厚強改造型”頁巖油，其生油條件好，儲集性能優，沉積厚度在1000~2000米，估算頁巖油資源量21億噸。青海油田部署的柴平1井257天累計產油1.3萬立方米、氣159萬立方米，實現戰略性突破。

　　在蘇北盆地，江蘇油田針對高郵凹陷阜二段頁巖油勘探重點有利區部署探井，取得頁巖油勘探突破，其中，針對阜二段IV亞段部署的花2側HF井日產油超50噸，累計產油1.1萬噸。

　　地質工程一體化是高效勘探必由之路

　　頁巖油如同致密的磨刀石，油氣都蘊藏在其中的微納米孔隙中，要開采出來，就要把這些孔隙打開，和井筒構建一條條滲流通道，國內外通常采用體積壓裂技術構建復雜縫網。

　　雖然都叫作頁巖油，但每個盆地的頁巖油都不一樣，儲層情況也是天差地遠，效益開發的“臨門一腳”——壓裂面臨的難題也不盡相同，這就需要強化地質工程一體化攻關，找到地質、工程“雙甜點”，有針對性地研發壓裂技術、優化開發參數。

　　條件極佳的古龍頁巖油，也有自己的難題：巖石軟，應力差小，多頁理，易形成“豐”字形縫網，具有“千層小薄餅”結構特征，縱向差異大，地質“甜點”與工程“甜點”分異。在多因素控制下，裂縫擴不高、延不遠。基于此，科研人員開展地質工程協同優化，形成“逆混合施工+高黏主液+大粒徑支撐+二氧化碳前置+段內少簇”壓裂主體工藝。

　　中國工程院院士劉合說，工程改造必須結合地質模型，實現單井-平臺地質工程協同優化。地質模型實時迭代為工程改造提供了精確地質模型。古龍坳陷僅新增48口井，新迭代地質模型中巖相體積占比變化就在9%~262%。

　　相比之下，勝利油田的濟陽頁巖油則以中低成熟度為主，原油黏度高，難以流動，規模效益開發面臨四大難題：如何大幅度提高流動能力、改造體積、原油置換率和單井EUR。

　　對此，勝利油田強化地質工程一體化攻關，突破中低成熟度頁巖油流動性差的認識，發現原始孔-縫網絡發育，增壓可進一步擴縫提滲，大幅提高濟陽頁巖油的流動性；提出二氧化碳復合前置酸強起裂+密切割變黏強擴展的思路，擴大人工裂縫控儲體積；提出復雜縫網與高壓協同強化滲吸的認識，讓更多的壓裂液置換原油，有效降低含水率；提出大液造高壓補能、精細控流壓減敏的認識，部分解決了頁巖油產量遞減過快、高產時間過短的難題。

　　開發試驗是技術創新的源泉

　　加拿大都沃內項目位于西加盆地西部邊緣，主力層系為泥盆系都沃內頁巖，中國石油2012年進入，2020年成為作業者，開發重點為富含液烴的中高成熟度區帶。2022年，該項目產氣5億立方米、凝析油27萬噸。

　　該項目成功的因素有很多，包括利用北美及時、準確和全面的數據系統實現地質、工程數據共享，10年間單井每米EUR提高48%，每米鉆完井成本降低62%；運用市場化機制降低運行成本；提高井筒質量，采用提高套管鋼級、增加水泥環厚度等措施消滅套變等。此外，很重要的一條就是開展現場先導試驗。目前，北美在多個產區開展現場試驗，多數注天然氣，部分油公司即將開始現場規模應用。

　　劉合指出，開發試驗是技術創新的源泉，要重視壓裂后評估，優化完善配套技術。地下摸不著看不見，壓裂情況究竟如何，當前任何一種裂縫監測或模擬方法對認識裂縫形態都存在不確定性，只有綜合設計、實施、開發、試驗多種手段，才能了解地下真實情況。

　　中國工程院院士袁士義建議：要盡可能早地補充地層能量，以盡可能提高采收率，同時要試驗應用氣體壓裂技術。

　　施工參數并非越大越好

　　西南石油大學副校長郭建春指出，當前體積壓裂存在的問題是：裂縫密度和改造體積顯著提升，加砂強度提升了2~3倍，但EUR僅增加1.13倍，規模與產量不匹配。

　　郭建春帶領團隊發現壓裂后大量支撐劑堆積在主裂縫，分支縫進液不進砂，有效支撐體積小；支撐劑平面上輸送距離短，縱向上快速沉降在裂縫下部，且砂堤穩定性差。因此，他們研發壓裂全縫支撐劑高效鋪置技術，已應用近50井次，平均單井產量提高10%~50%。

　　事實上，油氣業界已充分認識到：參數并非越大越好，合理匹配才能收到最好效果。

　　在古龍頁巖油，團隊認識到，合理有效的液量是增強壓裂效果的保障，單段液量在3000立方米內，裂縫長度隨液量增大逐漸增長，但增長速度逐漸減慢，最終縫長趨于平穩。壓裂中，縮小簇間距有利于制造復雜縫網，但水平方向滲透性強，不能一味縮小簇間距，簇間距達到一定界限，縮小簇間距僅提高前期采油速度，EUR并未提升。

　　頁巖油氣開發中，水平段長度不斷刷新紀錄。但長慶油田發現，當水平段大于1500米后，鉆遇無效進尺增加，后期維護治理難度大，他們因此將水平段長度由1500~2000米優化為1500米。

　　水平井井距井型也是重要一環。加拿大都沃內項目基于微地震、示蹤劑、生產動態分析，定量表征井間干擾強度，發現200米井距的干擾強度為11%~19%、300米井距干擾強度為5%~9%，因此優化井距為300米。實施后，300米井距單井首年累計產油氣比200米井距單井提高40%，與400米井距單井產量相近，表明在目前技術條件下，300米井距較為合理。

　　值得借鑒的是，他們優化平臺為雙排反向勺形布井模式，既節省平臺數，又減少雙排間儲量動用“死氣區”。

　　“甜點”評價并非參數越高越好

　　在加拿大都沃內項目，地質“甜點”評價主要關注TOC（總有機碳）指標——高TOC就是甜點段。該項目主要開發中高成熟度頁巖，區帶氣油比高、油質輕、壓力系數高、流動性好。

　　中國工程院院士趙文智指出，中高熟頁巖油是已經形成的油氣在烴源巖中的滯留，賦存環境富含黏土礦物，流動通道以微納米孔喉為主，結構復雜，這就決定了并非所有滯留烴都可以流出地層。因此，應高度關注滯留烴流動性與流動量評價。

　　頁巖油富集區/段的評價包括決定滯留烴數量充分性的物質基礎、決定烴流出量的流動性、增益烴流動性與流動量的儲層品質三方面評價，應分類建立評價參數及標準，以指導有利鉆探靶體選擇。

　　與常規油藏不同，頁巖油藏要關注每一口井的經濟性。頁巖油經濟開發需要三個條件：單井日產須達到經濟門限以上、單井EUR須達到能收回投資以上、甜點區規模能支撐建成最小經濟產量并有6~8年穩產期。

　　頁巖油經濟可采需要三要素兼備：滯留烴數量要足夠大、可動烴數量要大、地層能量場與生產制度合理穩定。

　　頁巖油可動烴評價需抓住三個重點：形成滯留烴的物質基礎既要足量又要適量、保持滯留烴最大流動量的條件既要優質又要配套、頁巖油富集段既要分類評價又要建立不同標準。

　　以“上帝視角”審視地下資源

　　頁巖革命的意義不僅在于油氣產量的大幅提升，它對油氣勘探開發理念也是一次深度革命。頁巖從生油變為產油，啟發地質工作者們以“上帝視角”審視地下資源——在烴源巖層系中的滯留烴即為頁巖油，經過二次運移到致密儲層形成致密油，運移到常規儲層則形成常規油，這就催生了新的全油氣系統地質理論。

　　經典石油地質學理論的關鍵要素是生、儲、蓋、運、圈、保，區帶富集；找油思路是由源到圈、圈閉找油。全油氣系統地質理論的關鍵要素則是源儲一體、自我封閉、常非有序分布；找油思路是源儲耦合、成因找油。

　　如準噶爾盆地瑪湖凹陷就是常規-非常規油氣有序共生，風城組滯留烴形成頁巖油，原油向上依次充注形成致密油、常規油。

　　全油氣系統地質理論在北疆二疊系超級盆地得到深度實踐。上世紀80年代，在吉木薩爾凹陷按照常規思路，發現了吉7規模稠油油藏、吉17巖性油氣藏。2012~2019年，在蘆草溝組發現吉木薩爾油田。

　　2020年，按照全油氣系統思路，紅旗331井發現了致密油新區帶，形成了蘆草溝組常規油—致密油—頁巖油全類型油藏序次分布的富油區。2021年，發現源下P2jj油藏。吉木薩爾凹陷累計落實三級儲量7.23億噸。

　　吉南凹陷也獲重大進展，縱向上發育1套致密油藏、1套頁巖油藏、3套常規砂巖油藏，落實二疊系億噸級砂巖油藏增儲新領域。

　　因此，樹立超級盆地全油氣系統思維，有助于成熟探區挖潛與提質增效，超級盆地思維也可適用于所有富油氣凹陷。

　　三個故事

　　盡管我國陸相頁巖油革命已呈燎原之勢，但必須保持清醒的頭腦，孫龍德院士為此專門作出提醒：“革命尚未成功，同志仍須努力。”并用三個故事闡述了責任、方法論和打破經驗論。

　　第一個故事是謝家榮與《石油》。謝家榮生于1898年，是中國科學院院士、地質學家、礦床學家，被稱為“中國找礦最多的人”。他于上世紀30年代出版了《石油》一書，當時就提到：油母頁巖可分為兩種，頁巖之飽浸石油者；頁巖中并不含油，然蒸餾之后，則其中有機物質互相化合，而成石油。

　　孫龍德說：“‘頁巖油’不是新鮮事，其研究已經有近百年的歷史；謝家榮可能是研究頁巖油的第一人；陸相頁巖油開采的責任，落到了我們這一代人的肩上。”

　　第二個故事是約翰·斯諾與英國倫敦霍亂疫情。約翰·斯諾是麻醉學專家，傳染病學家、流行病學先驅。1854年秋，倫敦暴發了嚴重的霍亂疫情，幾天之內就有上百人喪命。當時人們認為，霍亂病毒由被污染的空氣傳播。但約翰·斯諾用數據圖形的方式揭示發病規律，最終鎖定了一個公共水泵，認定那里就是疫情的源頭。當局第二天處理了水泵，疫情得到控制。

　　孫龍德說：“斯諾用非醫學的方法控制了疫情，這啟示我們，搞清機理很重要，找到管用的方法是關鍵。當下的主要任務，就是用管用的方法提高EUR，把頁巖油高質量拿出來。”

　　第三個故事是開爾文與地球年齡計算。英國物理學家開爾文是第一個計算地球年齡的人。根據熱力學第二定律，地球在誕生之初是一個巖漿球，溫度隨著時間不斷降低，直到將熱量完全耗散。因此，只要知道巖漿的溫度、巖層的導熱系數及地溫梯度，就能根據公式計算出地球的年齡。他計算的結果是9800萬年，顯然是錯誤的，但當時的科學家們都認為無懈可擊。開爾文當時并不知道，地球內部的放射性元素也產生大量熱量。

　　孫龍德說：“一定要搞清楚研究的條件和邊界，每一個領域都受到專業的限制，現在頁巖油研究已經進入納米尺度，很多技術在快速發展，陸相頁巖油本來就是嶄新領域，多學科交叉、創新思維非常重要。”

　　“‘四個面向’是具體的，把論文寫在祖國的大地上也是具體的。”孫龍德說，“這是光榮使命，光榮必須與英雄相得益彰，英雄必以靜氣和豪氣馳騁縱橫。”（程強 秦紫函）

　　 轉自：中國石化報