非常規油氣資源已成為(wei) 我國能源戰略的重要組成部分，隨著納米級孔隙係統的發現與(yu) 深入研究，我國非常規油氣開發進入了“納米時代”。廣義(yi) 上的非常規油氣是指儲(chu) 集在以納米級孔喉為(wei) 主體(ti) 的儲(chu) 集係統中的油氣資源，涵蓋了頁岩油、頁岩氣、煤層氣、致密砂岩油、致密砂岩氣、致密灰岩油等，其中頁岩油氣是典型代表。中國石化通過一係列理論和技術的創新，在頁岩油氣的勘探與(yu) 開發方麵取得了顯著成就，發現了多個(ge) 海相頁岩氣田，並在多個(ge) 盆地實現了陸相頁岩油的戰略性突破。
李倩文 申寶劍
納米級孔隙成為(wei) 主要儲(chu) 集空間
2000年左右，隨著水平鑽井技術和水力壓裂技術取得重大突破，美國進入頁岩氣大規模商業(ye) 化開發階段，揭示了納米孔隙中蘊藏著豐(feng) 富的油氣資源，非常規油氣理論認識和技術研發不斷向深入化精細化推進。
2011年，石油地質學家在對我國非常規油氣儲(chu) 層研究中，應用高分辨率場發射掃描電子顯微鏡和納米CT重構技術，首次在四川盆地誌留係頁岩儲(chu) 層中發現了小於(yu) 1微米的納米級孔隙，即非常規油氣賦存的主要儲(chu) 集空間。該發現對認識非常規油氣連續聚集的地質特征、富集機理，增加資源潛力，具有重要的科學意義(yi) ，標誌著我國油氣勘探開發邁入“納米時代”，進源找油氣成為(wei) 重要趨勢。
廣義(yi) 上的非常規油氣是指儲(chu) 集在以納米級孔喉為(wei) 主體(ti) 的儲(chu) 集係統中的油氣資源，涵蓋了頁岩油、頁岩氣、煤層氣、致密砂岩油、致密砂岩氣、致密灰岩油等，其中頁岩油氣是典型代表。頁岩油氣的主要特征是：自生自儲(chu) 、連續大麵積聚集；儲(chu) 集空間主要為(wei) 粒間孔、粒內(nei) 孔和有機質孔，發育納米級孔隙係統；源內(nei) 滯留或短距離運移；以擴散作用、分子作用等為(wei) 主，非浮力聚集。一般頁岩油氣單井無自然工業(ye) 產(chan) 能，需借助水平井壓裂技術實現商業(ye) 開發。
頁岩油氣藏在數不盡的納米級孔隙中，開發頁岩油氣猶如在毛細血管裏采血，需要從(cong) 石頭縫裏“擠”出。如何才能有效獲取這些油氣資源呢？這得益於(yu) “三個(ge) 創新”：一是納米孔喉係統“連續型”油氣聚集的地質理論創新，二是“人工油氣藏”的水平井、體(ti) 積壓裂、平台式開發的核心技術創新，三是多個(ge) “一體(ti) 化”的管理模式創新。
我國頁岩油氣發展勢頭強勁
美國依靠兩(liang) 次頁岩革命，實現頁岩油氣產(chan) 量快速增長，從(cong) 石油進口國轉變為(wei) 輸出國，實現了能源獨立。東(dong) 方頁岩革命在理論認識的持續突破、工程技術和油氣裝備的迭代創新等方麵已取得重大進展，在海相頁岩氣和陸相頁岩油開發中尤為(wei) 突出，展示出光明前景。
我國頁岩油氣勘探屢獲突破，產(chan) 業(ye) 發展駛入“快車道”。據“十三五”全國油氣資源評價(jia) ，我國頁岩油地質資源量283億(yi) 噸，頁岩氣地質資源量106萬(wan) 億(yi) 立方米，揭示了頁岩層係蘊含巨量資源。“十三五”期間，以頁岩油氣為(wei) 代表的非常規油氣資源逐漸成為(wei) 我國油氣勘探開發的主體(ti) ，非常規石油與(yu) 天然氣分別占新增油氣探明儲(chu) 量的70%和90%以上。經過10多年探索攻關(guan) ，中國石化發現涪陵頁岩氣田，這是我國首個(ge) 實現商業(ye) 開發的頁岩氣田。隨後，我國頁岩氣實現了儲(chu) 量和產(chan) 量的快速增長，在四川盆地探明涪陵、威遠、長寧、昭通、瀘州、威榮、永川、綦江等8個(ge) 海相頁岩氣田，累計探明地質儲(chu) 量超過2.9萬(wan) 億(yi) 立方米，年產(chan) 量從(cong) 2012年的0.25億(yi) 立方米增長到2023年的250億(yi) 立方米，我國成為(wei) 全球第二大頁岩氣生產(chan) 國。我國頁岩氣產(chan) 業(ye) 實現了從(cong) 無到有的重大突破，技術上實現從(cong) 跟跑到基本並跑的跨越。
我國頁岩油已上報探明儲(chu) 量16.9億(yi) 噸，累計三級儲(chu) 量超過60億(yi) 噸，先後在鬆遼盆地青山口組、準噶爾盆地蘆草溝組、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、大慶古龍和勝利濟陽三個(ge) 國家級頁岩油示範區勘探開發效果較好，全國頁岩油建產(chan) 步伐不斷加快，2023年全國頁岩油產(chan) 量達458.4萬(wan) 噸，創曆史新高。
頁岩革命的本質是以科技革命推動產(chan) 業(ye) 革命，用“人造油氣藏”方式使納米級儲(chu) 層成為(wei) 具有巨大工業(ye) 開采價(jia) 值的頁岩油氣藏。我國油氣田企業(ye) 在引進消化吸收國外經驗的基礎上，不斷加大頁岩油氣勘探開發力度，夯實資源基礎，攻堅克難，從(cong) 理論認識、主體(ti) 技術、管理模式等維度進行創新突破，勘探開發成效顯著。頁岩油氣基礎地質理論認識不斷發展和完善，配套工程技術取得長足進步，自主創新形成了符合我國頁岩油氣特點的以“地質評價(jia) 、開發優(you) 化、優(you) 快鑽井、體(ti) 積壓裂、工廠化作業(ye) 、清潔開發”為(wei) 主體(ti) 的勘探開發技術係列，基本實現關(guan) 鍵技術與(yu) 裝備國產(chan) 化，有效提高了單井產(chan) 量和采收率，縮短了鑽井周期，降低了開發投資。
頁岩油氣作為(wei) 非常規油氣的代表，已成為(wei) 我國最具戰略性的接替能源之一，在我國能源格局中的地位愈加重要。國家《“十四五”現代能源體(ti) 係規劃》提出，要積極擴大非常規資源勘探開發規模，加快頁岩油、頁岩氣、煤層氣開發。2024年是能源轉型過渡期，在確保油氣供應安全的大背景下，“增儲(chu) 上產(chan) ”仍然是我國各大油氣田企業(ye) 生產(chan) 經營活動的主旋律和硬任務。
中國石化頁岩油氣實現跨越式發展
自2009年起開展頁岩氣實質性勘探工作以來，中國石化曆經“勘探突破、示範區建設，全麵拓展”三個(ge) 階段。2014年提交國內(nei) 首個(ge) 探明儲(chu) 量，全麵啟動規模建產(chan) ，2017年涪陵頁岩氣田高標準建成百億(yi) 立方米年產(chan) 能，率先建成國家級頁岩氣示範區，並率先推進立體(ti) 開發調整，實現85億(yi) 立方米穩產(chan) 。2018年以來，中國石化加大新區、新層係、新類型頁岩氣勘探力度，探明並開發威榮深層頁岩氣田、南川常壓頁岩氣，突破二疊係新層係、寒武係新類型頁岩氣，實現“走出涪陵、走出誌留係、走出四川盆地”，持續引領我國頁岩氣發展。
2018年以來，中國石化集中攻關(guan) 中高成熟度陸相頁岩油，在濟陽沙河街組、蘇北阜二段、四川複興(xing) 侏羅係及南襄盆地取得戰略性突破，已落實保有三級儲(chu) 量20.2億(yi) 噸。2021年，編製《中國石化頁岩油“十四五”實施方案》並上報國家能源局，聚焦勝利濟陽、蘇北溱潼、四川複興(xing) 三個(ge) 地區，按照“單井突破、井組評價(jia) 、規模探明和效益建產(chan) ”三步走的思路，積極推進效益開發，2023年頁岩油產(chan) 量40萬(wan) 噸，2024年預測產(chan) 量超50萬(wan) 噸，可提前一年完成《實施方案》規劃產(chan) 量、探明儲(chu) 量任務。
對非常規油氣發展來說，理論創新是實現勘探突破的基礎，技術創新是破解其規模開發難題的密碼。中國石化經過10餘(yu) 年的基礎研究和科技攻關(guan) ，創新形成頁岩氣“二元富集”理論認識，發現涪陵頁岩大氣田；創新形成“超壓富氣、石英抗壓保孔”新認識，攻關(guan) 形成“密切割、增淨壓、促縫網、保充填”深層壓裂工藝技術，在威榮、丁山、東(dong) 溪深層頁岩氣取得重大突破，實現“走出涪陵”的戰略目標；創新形成常壓頁岩氣富集高產(chan) 受“沉積相帶、保存條件、地應力場”三因素控製新認識，攻關(guan) 形成低成本技術體(ti) 係，實現常壓頁岩氣規模增儲(chu) 和效益開發；創新形成立體(ti) 開發新模式，涪陵頁岩氣田儲(chu) 量動用率、采收率大幅提升；創新形成“有利岩相發育是基礎，適宜演化程度是條件，良好可壓性能是關(guan) 鍵，地質工程一體(ti) 化是保障”新認識，攻關(guan) 適應性工程工藝技術，實現陸相頁岩油戰略性突破。這些理論技術創新有效指導了以四川盆地海相頁岩氣和東(dong) 部斷陷盆地陸相頁岩油為(wei) 代表的非常規頁岩油氣勘探開發實踐，對我國其他地區頁岩油氣勘探開發也具有重要的引領示範意義(yi) 。
石油勘探開發研究院持續加強油氣勘探開發理論與(yu) 技術創新，創新形成了一係列頁岩油氣關(guan) 鍵核心技術：
一是地質理論研究持續完善。明確了我國頁岩油氣具有“二元”富集理論特征高度統一性，即沉積環境是富集高產(chan) 的基礎，保存條件是富集高產(chan) 的關(guan) 鍵。
二是實驗地質評價(jia) 技術應用廣泛，建立了頁岩含油氣性評價(jia) 技術係列、頁岩儲(chu) 集空間與(yu) 連通性定量表征技術、頁岩油可動性評價(jia) 技術、納米流控芯片實驗技術，實驗地質評價(jia) 技術和先進儀(yi) 器設備的應用有效支撐了頁岩油氣現場測試與(yu) 分析評價(jia) 。
三是地球物理評價(jia) 技術不斷進步。建立了頁岩含油氣性及可壓性測井定量評價(jia) 技術，為(wei) 源儲(chu) 耦合、選層評價(jia) 及資源評價(jia) 提供依據；建立了頁岩油氣“甜點”要素地球物理預測技術，實現了地質工程“雙甜點”鑽前預測、壓裂效果實時可控，有效支撐了水平井軌跡設計及跟蹤調整；形成了複雜構造區頁岩多尺度斷褶縫分布地震預測特色技術，有效預測了深部頁岩多尺度斷褶縫的分布；形成了頁岩油氣壓力係數地震預測特色技術，大幅提高了頁岩油氣地層壓力預測精度；形成了深層頁岩氣壓裂監測特色新技術，實時反饋裂縫延伸動態，指導一段一策壓裂。地球物理評價(jia) 技術的進步為(wei) “甜點”精細評價(jia) 提供了物探依據。
四是頁岩油氣開發評價(jia) 理論技術不斷發展。理論上，揭示了頁岩氣開發機理，為(wei) 產(chan) 能評價(jia) 和開發指標優(you) 化奠定理論基礎；提出了頁岩油相態與(yu) 開發機理新認識，為(wei) 納米孔內(nei) 頁岩油效益開發奠定理論基礎。技術上，形成了適用於(yu) 中淺層、深層頁岩氣的產(chan) 能評價(jia) 、試井分析、動態儲(chu) 量評價(jia) 及遞減分析等氣藏工程技術係列，為(wei) 頁岩氣高效開發提供技術支持；初步形成了建模數模一體(ti) 化技術，可應用於(yu) 井距優(you) 化、加密鑽井、重複壓裂、立體(ti) 複雜井網等研究。自主研製了以COMPASS為(wei) 代表的頁岩油氣開發係列軟件，核心技術優(you) 於(yu) 國外同類產(chan) 品技術，有效提高了產(chan) 量預測精度，在涪陵立體(ti) 開發和威榮深層頁岩氣開發中得到廣泛應用。頁岩油氣開發評價(jia) 理論技術支撐了各類頁岩油氣田開發方案編製及產(chan) 建部署工作。
聚焦“卡脖子”難題，打好科技自立自強攻堅戰
根據國家能源局規劃，“十四五”期間我國頁岩氣產(chan) 業(ye) 發展將進一步加快，有望進入大規模商業(ye) 化開發階段，頁岩油也具備勘探開發大發展的基礎。頁岩油氣不僅(jin) 是國家未來油氣勘探開發的重要戰場，更是中國石化未來油氣增長的重要領域。未來在頁岩油氣領域應全力打好科技自立自強攻堅戰，加快推進關(guan) 鍵核心技術攻關(guan) ，重點聚焦以下方麵開展攻關(guan) 研究：
加大勘探開發力度，建立頁岩油氣資源分級評價(jia) 體(ti) 係。針對頁岩氣，著眼全國主要盆地，聚焦頁岩氣富集機理，協同發展地質與(yu) 地球物理綜合評價(jia) 與(yu) 預測技術，加強地質工程一體(ti) 化攻關(guan) ；鞏固海相頁岩氣、攻關(guan) 新區新層係、探索超深層和新類型，為(wei) 我國頁岩氣持續發展提供技術與(yu) 資源儲(chu) 備。針對頁岩油，進一步落實各個(ge) 區塊頁岩油資源，開展分級精細評價(jia) ；深化富集規律研究，優(you) 先勘探開發中高成熟度頁岩油，積極準備中低成熟度頁岩油；深化不同類型頁岩油開發規律認識，建立適應性的開發技術政策；根據油價(jia) 擇優(you) 選擇開發策略，實現混積型規模建產(chan) 、黏土型效益開發、外圍頁岩油勘探突破。
加快科技創新步伐，攻關(guan) 關(guan) 鍵問題。聚焦麵臨(lin) 的地質理論認識、關(guan) 鍵技術難題，組織係統內(nei) 各企業(ye) 和研究機構強化一體(ti) 化工作機製，集智創新，有針對性地開展科研攻關(guan) ，解決(jue) “卡脖子”問題，打造技術利器，全力支撐高質量勘探和效益開發。重點研究海相深層、常壓頁岩氣、陸相頁岩凝析油氣富集高產(chan) 和多相流動機理，攻關(guan) 裂縫及地應力預測技術，剩餘(yu) 氣精細描述技術，建模數模一體(ti) 化、立體(ti) 開發評價(jia) 技術，研發生產(chan) 動態分析軟件平台，解決(jue) 國外軟件“卡脖子”難題，力爭(zheng) 形成國際先進、國內(nei) 領先的複雜油氣藏開發技術和提高采收率技術。著重深化不同類型頁岩油賦存狀態和流動機理，攻關(guan) 陸相頁岩油防套變、防壓竄立體(ti) 井網壓裂技術；進行CCUS、注氣驅等補能攻關(guan) 試驗，提高單井產(chan) 量，形成陸相頁岩油提高采收率技術；發展智能壓裂技術，提升國產(chan) 裝備智能化水平。
立足國家層麵，組織跨界團隊圍繞關(guan) 鍵技術進行攻關(guan) 。以頁岩油氣富集機理與(yu) 高效開發全國重點實驗室、國家級頁岩油氣示範區等平台為(wei) 依托，在一些理論難題、關(guan) 鍵技術、裝備研製等方麵，組建跨行業(ye) 、跨企業(ye) 、跨部門、跨學科的項目聯合攻關(guan) 團隊，建立有效的技術交流和溝通機製，舉(ju) 全國之力、用體(ti) 製優(you) 勢，聯合攻關(guan) 重大研究項目，攻關(guan) “卡脖子”重大技術與(yu) 裝備，實現“科技攻關(guan) -裝備製造-生產(chan) 應用”全過程閉環，打造國家級非常規油氣科技力量，促進頁岩油氣產(chan) 業(ye) 快速發展。
