非常規(guī)油氣資源已成為我國(guó)能源戰(zhàn)略的重要組成部分，隨著納米級(jí)孔隙系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)與深入研究，我國(guó)非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)進(jìn)入了“納米時(shí)代”。廣義上的非常規(guī)油氣是指儲(chǔ)集在以納米級(jí)孔喉為主體的儲(chǔ)集系統(tǒng)中的油氣資源，涵蓋了頁(yè)巖油、頁(yè)巖氣、煤層氣、致密砂巖油、致密砂巖氣、致密灰?guī)r油等，其中頁(yè)巖油氣是典型代表。中國(guó)石化通過(guò)一系列理論和技術(shù)的創(chuàng)新，在頁(yè)巖油氣的勘探與開(kāi)發(fā)方面取得了顯著成就，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)海相頁(yè)巖氣田，并在多個(gè)盆地實(shí)現(xiàn)了陸相頁(yè)巖油的戰(zhàn)略性突破。

        李倩文 申寶劍

        納米級(jí)孔隙成為主要儲(chǔ)集空間

        2000年左右，隨著水平鉆井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)取得重大突破，美國(guó)進(jìn)入頁(yè)巖氣大規(guī)模商業(yè)化開(kāi)發(fā)階段，揭示了納米孔隙中蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源，非常規(guī)油氣理論認(rèn)識(shí)和技術(shù)研發(fā)不斷向深入化精細(xì)化推進(jìn)。

        2011年，石油地質(zhì)學(xué)家在對(duì)我國(guó)非常規(guī)油氣儲(chǔ)層研究中，應(yīng)用高分辨率場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和納米CT重構(gòu)技術(shù)，首次在四川盆地志留系頁(yè)巖儲(chǔ)層中發(fā)現(xiàn)了小于1微米的納米級(jí)孔隙，即非常規(guī)油氣賦存的主要儲(chǔ)集空間。該發(fā)現(xiàn)對(duì)認(rèn)識(shí)非常規(guī)油氣連續(xù)聚集的地質(zhì)特征、富集機(jī)理，增加資源潛力，具有重要的科學(xué)意義，標(biāo)志著我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)邁入“納米時(shí)代”，進(jìn)源找油氣成為重要趨勢(shì)。

        廣義上的非常規(guī)油氣是指儲(chǔ)集在以納米級(jí)孔喉為主體的儲(chǔ)集系統(tǒng)中的油氣資源，涵蓋了頁(yè)巖油、頁(yè)巖氣、煤層氣、致密砂巖油、致密砂巖氣、致密灰?guī)r油等，其中頁(yè)巖油氣是典型代表。頁(yè)巖油氣的主要特征是：自生自儲(chǔ)、連續(xù)大面積聚集；儲(chǔ)集空間主要為粒間孔、粒內(nèi)孔和有機(jī)質(zhì)孔，發(fā)育納米級(jí)孔隙系統(tǒng)；源內(nèi)滯留或短距離運(yùn)移；以擴(kuò)散作用、分子作用等為主，非浮力聚集。一般頁(yè)巖油氣單井無(wú)自然工業(yè)產(chǎn)能，需借助水平井壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)開(kāi)發(fā)。

        頁(yè)巖油氣藏在數(shù)不盡的納米級(jí)孔隙中，開(kāi)發(fā)頁(yè)巖油氣猶如在毛細(xì)血管里采血，需要從石頭縫里“擠”出。如何才能有效獲取這些油氣資源呢？這得益于“三個(gè)創(chuàng)新”：一是納米孔喉系統(tǒng)“連續(xù)型”油氣聚集的地質(zhì)理論創(chuàng)新，二是“人工油氣藏”的水平井、體積壓裂、平臺(tái)式開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)創(chuàng)新，三是多個(gè)“一體化”的管理模式創(chuàng)新。

        我國(guó)頁(yè)巖油氣發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁

        美國(guó)依靠?jī)纱雾?yè)巖革命，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，從石油進(jìn)口國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鰢?guó)，實(shí)現(xiàn)了能源獨(dú)立。東方頁(yè)巖革命在理論認(rèn)識(shí)的持續(xù)突破、工程技術(shù)和油氣裝備的迭代創(chuàng)新等方面已取得重大進(jìn)展，在海相頁(yè)巖氣和陸相頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)中尤為突出，展示出光明前景。

        我國(guó)頁(yè)巖油氣勘探屢獲突破，產(chǎn)業(yè)發(fā)展駛?cè)?ldquo;快車道”。據(jù)“十三五”全國(guó)油氣資源評(píng)價(jià)，我國(guó)頁(yè)巖油地質(zhì)資源量283億噸，頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量106萬(wàn)億立方米，揭示了頁(yè)巖層系蘊(yùn)含巨量資源。“十三五”期間，以頁(yè)巖油氣為代表的非常規(guī)油氣資源逐漸成為我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)的主體，非常規(guī)石油與天然氣分別占新增油氣探明儲(chǔ)量的70%和90%以上。經(jīng)過(guò)10多年探索攻關(guān)，中國(guó)石化發(fā)現(xiàn)涪陵頁(yè)巖氣田，這是我國(guó)首個(gè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)開(kāi)發(fā)的頁(yè)巖氣田。隨后，我國(guó)頁(yè)巖氣實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)量和產(chǎn)量的快速增長(zhǎng)，在四川盆地探明涪陵、威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧、昭通、瀘州、威榮、永川、綦江等8個(gè)海相頁(yè)巖氣田，累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)2.9萬(wàn)億立方米，年產(chǎn)量從2012年的0.25億立方米增長(zhǎng)到2023年的250億立方米，我國(guó)成為全球第二大頁(yè)巖氣生產(chǎn)國(guó)。我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的重大突破，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)從跟跑到基本并跑的跨越。

        我國(guó)頁(yè)巖油已上報(bào)探明儲(chǔ)量16.9億噸，累計(jì)三級(jí)儲(chǔ)量超過(guò)60億噸，先后在松遼盆地青山口組、準(zhǔn)噶爾盆地蘆草溝組、渤海灣盆地沙河街組、蘇北盆地阜二段等取得重大突破，新疆吉木薩爾、大慶古龍和勝利濟(jì)陽(yáng)三個(gè)國(guó)家級(jí)頁(yè)巖油示范區(qū)勘探開(kāi)發(fā)效果較好，全國(guó)頁(yè)巖油建產(chǎn)步伐不斷加快，2023年全國(guó)頁(yè)巖油產(chǎn)量達(dá)458.4萬(wàn)噸，創(chuàng)歷史新高。

        頁(yè)巖革命的本質(zhì)是以科技革命推動(dòng)產(chǎn)業(yè)革命，用“人造油氣藏”方式使納米級(jí)儲(chǔ)層成為具有巨大工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的頁(yè)巖油氣藏。我國(guó)油氣田企業(yè)在引進(jìn)消化吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，不斷加大頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)力度，夯實(shí)資源基礎(chǔ)，攻堅(jiān)克難，從理論認(rèn)識(shí)、主體技術(shù)、管理模式等維度進(jìn)行創(chuàng)新突破，勘探開(kāi)發(fā)成效顯著。頁(yè)巖油氣基礎(chǔ)地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)不斷發(fā)展和完善，配套工程技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，自主創(chuàng)新形成了符合我國(guó)頁(yè)巖油氣特點(diǎn)的以“地質(zhì)評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)優(yōu)化、優(yōu)快鉆井、體積壓裂、工廠化作業(yè)、清潔開(kāi)發(fā)”為主體的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)系列，基本實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)與裝備國(guó)產(chǎn)化，有效提高了單井產(chǎn)量和采收率，縮短了鉆井周期，降低了開(kāi)發(fā)投資。

        頁(yè)巖油氣作為非常規(guī)油氣的代表，已成為我國(guó)最具戰(zhàn)略性的接替能源之一，在我國(guó)能源格局中的地位愈加重要。國(guó)家《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出，要積極擴(kuò)大非常規(guī)資源勘探開(kāi)發(fā)規(guī)模，加快頁(yè)巖油、頁(yè)巖氣、煤層氣開(kāi)發(fā)。2024年是能源轉(zhuǎn)型過(guò)渡期，在確保油氣供應(yīng)安全的大背景下，“增儲(chǔ)上產(chǎn)”仍然是我國(guó)各大油氣田企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的主旋律和硬任務(wù)。

        中國(guó)石化頁(yè)巖油氣實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展

        自2009年起開(kāi)展頁(yè)巖氣實(shí)質(zhì)性勘探工作以來(lái)，中國(guó)石化歷經(jīng)“勘探突破、示范區(qū)建設(shè)，全面拓展”三個(gè)階段。2014年提交國(guó)內(nèi)首個(gè)探明儲(chǔ)量，全面啟動(dòng)規(guī)模建產(chǎn)，2017年涪陵頁(yè)巖氣田高標(biāo)準(zhǔn)建成百億立方米年產(chǎn)能，率先建成國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)，并率先推進(jìn)立體開(kāi)發(fā)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)85億立方米穩(wěn)產(chǎn)。2018年以來(lái)，中國(guó)石化加大新區(qū)、新層系、新類型頁(yè)巖氣勘探力度，探明并開(kāi)發(fā)威榮深層頁(yè)巖氣田、南川常壓頁(yè)巖氣，突破二疊系新層系、寒武系新類型頁(yè)巖氣，實(shí)現(xiàn)“走出涪陵、走出志留系、走出四川盆地”，持續(xù)引領(lǐng)我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展。

        2018年以來(lái)，中國(guó)石化集中攻關(guān)中高成熟度陸相頁(yè)巖油，在濟(jì)陽(yáng)沙河街組、蘇北阜二段、四川復(fù)興侏羅系及南襄盆地取得戰(zhàn)略性突破，已落實(shí)保有三級(jí)儲(chǔ)量20.2億噸。2021年，編制《中國(guó)石化頁(yè)巖油“十四五”實(shí)施方案》并上報(bào)國(guó)家能源局，聚焦勝利濟(jì)陽(yáng)、蘇北溱潼、四川復(fù)興三個(gè)地區(qū)，按照“單井突破、井組評(píng)價(jià)、規(guī)模探明和效益建產(chǎn)”三步走的思路，積極推進(jìn)效益開(kāi)發(fā)，2023年頁(yè)巖油產(chǎn)量40萬(wàn)噸，2024年預(yù)測(cè)產(chǎn)量超50萬(wàn)噸，可提前一年完成《實(shí)施方案》規(guī)劃產(chǎn)量、探明儲(chǔ)量任務(wù)。

        對(duì)非常規(guī)油氣發(fā)展來(lái)說(shuō)，理論創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)勘探突破的基礎(chǔ)，技術(shù)創(chuàng)新是破解其規(guī)模開(kāi)發(fā)難題的密碼。中國(guó)石化經(jīng)過(guò)10余年的基礎(chǔ)研究和科技攻關(guān)，創(chuàng)新形成頁(yè)巖氣“二元富集”理論認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)涪陵頁(yè)巖大氣田；創(chuàng)新形成“超壓富氣、石英抗壓?？?rdquo;新認(rèn)識(shí)，攻關(guān)形成“密切割、增凈壓、促縫網(wǎng)、保充填”深層壓裂工藝技術(shù)，在威榮、丁山、東溪深層頁(yè)巖氣取得重大突破，實(shí)現(xiàn)“走出涪陵”的戰(zhàn)略目標(biāo)；創(chuàng)新形成常壓頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)受“沉積相帶、保存條件、地應(yīng)力場(chǎng)”三因素控制新認(rèn)識(shí)，攻關(guān)形成低成本技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)常壓頁(yè)巖氣規(guī)模增儲(chǔ)和效益開(kāi)發(fā)；創(chuàng)新形成立體開(kāi)發(fā)新模式，涪陵頁(yè)巖氣田儲(chǔ)量動(dòng)用率、采收率大幅提升；創(chuàng)新形成“有利巖相發(fā)育是基礎(chǔ)，適宜演化程度是條件，良好可壓性能是關(guān)鍵，地質(zhì)工程一體化是保障”新認(rèn)識(shí)，攻關(guān)適應(yīng)性工程工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)陸相頁(yè)巖油戰(zhàn)略性突破。這些理論技術(shù)創(chuàng)新有效指導(dǎo)了以四川盆地海相頁(yè)巖氣和東部斷陷盆地陸相頁(yè)巖油為代表的非常規(guī)頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐，對(duì)我國(guó)其他地區(qū)頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)也具有重要的引領(lǐng)示范意義。

        石油勘探開(kāi)發(fā)研究院持續(xù)加強(qiáng)油氣勘探開(kāi)發(fā)理論與技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)新形成了一系列頁(yè)巖油氣關(guān)鍵核心技術(shù)：

        一是地質(zhì)理論研究持續(xù)完善。明確了我國(guó)頁(yè)巖油氣具有“二元”富集理論特征高度統(tǒng)一性，即沉積環(huán)境是富集高產(chǎn)的基礎(chǔ)，保存條件是富集高產(chǎn)的關(guān)鍵。

        二是實(shí)驗(yàn)地質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用廣泛，建立了頁(yè)巖含油氣性評(píng)價(jià)技術(shù)系列、頁(yè)巖儲(chǔ)集空間與連通性定量表征技術(shù)、頁(yè)巖油可動(dòng)性評(píng)價(jià)技術(shù)、納米流控芯片實(shí)驗(yàn)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)地質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)和先進(jìn)儀器設(shè)備的應(yīng)用有效支撐了頁(yè)巖油氣現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與分析評(píng)價(jià)。

        三是地球物理評(píng)價(jià)技術(shù)不斷進(jìn)步。建立了頁(yè)巖含油氣性及可壓性測(cè)井定量評(píng)價(jià)技術(shù)，為源儲(chǔ)耦合、選層評(píng)價(jià)及資源評(píng)價(jià)提供依據(jù)；建立了頁(yè)巖油氣“甜點(diǎn)”要素地球物理預(yù)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)工程“雙甜點(diǎn)”鉆前預(yù)測(cè)、壓裂效果實(shí)時(shí)可控，有效支撐了水平井軌跡設(shè)計(jì)及跟蹤調(diào)整；形成了復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁(yè)巖多尺度斷褶縫分布地震預(yù)測(cè)特色技術(shù)，有效預(yù)測(cè)了深部頁(yè)巖多尺度斷褶縫的分布；形成了頁(yè)巖油氣壓力系數(shù)地震預(yù)測(cè)特色技術(shù)，大幅提高了頁(yè)巖油氣地層壓力預(yù)測(cè)精度；形成了深層頁(yè)巖氣壓裂監(jiān)測(cè)特色新技術(shù)，實(shí)時(shí)反饋裂縫延伸動(dòng)態(tài)，指導(dǎo)一段一策壓裂。地球物理評(píng)價(jià)技術(shù)的進(jìn)步為“甜點(diǎn)”精細(xì)評(píng)價(jià)提供了物探依據(jù)。

        四是頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)理論技術(shù)不斷發(fā)展。理論上，揭示了頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)機(jī)理，為產(chǎn)能評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)指標(biāo)優(yōu)化奠定理論基礎(chǔ)；提出了頁(yè)巖油相態(tài)與開(kāi)發(fā)機(jī)理新認(rèn)識(shí)，為納米孔內(nèi)頁(yè)巖油效益開(kāi)發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。技術(shù)上，形成了適用于中淺層、深層頁(yè)巖氣的產(chǎn)能評(píng)價(jià)、試井分析、動(dòng)態(tài)儲(chǔ)量評(píng)價(jià)及遞減分析等氣藏工程技術(shù)系列，為頁(yè)巖氣高效開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持；初步形成了建模數(shù)模一體化技術(shù)，可應(yīng)用于井距優(yōu)化、加密鉆井、重復(fù)壓裂、立體復(fù)雜井網(wǎng)等研究。自主研制了以COMPASS為代表的頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)系列軟件，核心技術(shù)優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品技術(shù)，有效提高了產(chǎn)量預(yù)測(cè)精度，在涪陵立體開(kāi)發(fā)和威榮深層頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)理論技術(shù)支撐了各類頁(yè)巖油氣田開(kāi)發(fā)方案編制及產(chǎn)建部署工作。

        聚焦“卡脖子”難題，打好科技自立自強(qiáng)攻堅(jiān)戰(zhàn)

        根據(jù)國(guó)家能源局規(guī)劃，“十四五”期間我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展將進(jìn)一步加快，有望進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化開(kāi)發(fā)階段，頁(yè)巖油也具備勘探開(kāi)發(fā)大發(fā)展的基礎(chǔ)。頁(yè)巖油氣不僅是國(guó)家未來(lái)油氣勘探開(kāi)發(fā)的重要戰(zhàn)場(chǎng)，更是中國(guó)石化未來(lái)油氣增長(zhǎng)的重要領(lǐng)域。未來(lái)在頁(yè)巖油氣領(lǐng)域應(yīng)全力打好科技自立自強(qiáng)攻堅(jiān)戰(zhàn)，加快推進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，重點(diǎn)聚焦以下方面開(kāi)展攻關(guān)研究：

        加大勘探開(kāi)發(fā)力度，建立頁(yè)巖油氣資源分級(jí)評(píng)價(jià)體系。針對(duì)頁(yè)巖氣，著眼全國(guó)主要盆地，聚焦頁(yè)巖氣富集機(jī)理，協(xié)同發(fā)展地質(zhì)與地球物理綜合評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)技術(shù)，加強(qiáng)地質(zhì)工程一體化攻關(guān)；鞏固海相頁(yè)巖氣、攻關(guān)新區(qū)新層系、探索超深層和新類型，為我國(guó)頁(yè)巖氣持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)與資源儲(chǔ)備。針對(duì)頁(yè)巖油，進(jìn)一步落實(shí)各個(gè)區(qū)塊頁(yè)巖油資源，開(kāi)展分級(jí)精細(xì)評(píng)價(jià)；深化富集規(guī)律研究，優(yōu)先勘探開(kāi)發(fā)中高成熟度頁(yè)巖油，積極準(zhǔn)備中低成熟度頁(yè)巖油；深化不同類型頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)規(guī)律認(rèn)識(shí)，建立適應(yīng)性的開(kāi)發(fā)技術(shù)政策；根據(jù)油價(jià)擇優(yōu)選擇開(kāi)發(fā)策略，實(shí)現(xiàn)混積型規(guī)模建產(chǎn)、黏土型效益開(kāi)發(fā)、外圍頁(yè)巖油勘探突破。

        加快科技創(chuàng)新步伐，攻關(guān)關(guān)鍵問(wèn)題。聚焦面臨的地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)、關(guān)鍵技術(shù)難題，組織系統(tǒng)內(nèi)各企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)強(qiáng)化一體化工作機(jī)制，集智創(chuàng)新，有針對(duì)性地開(kāi)展科研攻關(guān)，解決“卡脖子”問(wèn)題，打造技術(shù)利器，全力支撐高質(zhì)量勘探和效益開(kāi)發(fā)。重點(diǎn)研究海相深層、常壓頁(yè)巖氣、陸相頁(yè)巖凝析油氣富集高產(chǎn)和多相流動(dòng)機(jī)理，攻關(guān)裂縫及地應(yīng)力預(yù)測(cè)技術(shù)，剩余氣精細(xì)描述技術(shù)，建模數(shù)模一體化、立體開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)技術(shù)，研發(fā)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析軟件平臺(tái)，解決國(guó)外軟件“卡脖子”難題，力爭(zhēng)形成國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的復(fù)雜油氣藏開(kāi)發(fā)技術(shù)和提高采收率技術(shù)。著重深化不同類型頁(yè)巖油賦存狀態(tài)和流動(dòng)機(jī)理，攻關(guān)陸相頁(yè)巖油防套變、防壓竄立體井網(wǎng)壓裂技術(shù)；進(jìn)行CCUS、注氣驅(qū)等補(bǔ)能攻關(guān)試驗(yàn)，提高單井產(chǎn)量，形成陸相頁(yè)巖油提高采收率技術(shù)；發(fā)展智能壓裂技術(shù)，提升國(guó)產(chǎn)裝備智能化水平。

        立足國(guó)家層面，組織跨界團(tuán)隊(duì)圍繞關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。以頁(yè)巖油氣富集機(jī)理與高效開(kāi)發(fā)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家級(jí)頁(yè)巖油氣示范區(qū)等平臺(tái)為依托，在一些理論難題、關(guān)鍵技術(shù)、裝備研制等方面，組建跨行業(yè)、跨企業(yè)、跨部門、跨學(xué)科的項(xiàng)目聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，建立有效的技術(shù)交流和溝通機(jī)制，舉全國(guó)之力、用體制優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合攻關(guān)重大研究項(xiàng)目，攻關(guān)“卡脖子”重大技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)“科技攻關(guān)-裝備制造-生產(chǎn)應(yīng)用”全過(guò)程閉環(huán)，打造國(guó)家級(jí)非常規(guī)油氣科技力量，促進(jìn)頁(yè)巖油氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。