非常規(guī)理論創(chuàng)新引領(lǐng)頁巖油氣革命 中國頁巖氣發(fā)展迎來2.0時代

在11月27~28日召開的第十屆中國頁巖氣發(fā)展大會上，與會院士專家表示，10年來中國頁巖氣勘探開發(fā)取得重大突破，2019年產(chǎn)量154億立方米，今年預(yù)計在200億立方米左右，已經(jīng)實現(xiàn)中國頁巖氣發(fā)展1.0，正迎來中國頁巖氣發(fā)展2.0時代。業(yè)內(nèi)專家表示，力爭到2035年建成頁巖氣千億立方米規(guī)模，使頁巖氣在我國天然氣中的產(chǎn)量占比由不足1/10提高到1/3左右。

10年來中國頁巖氣實現(xiàn)快速發(fā)展

時光回溯到2009年，彼時，業(yè)界還未充分認(rèn)識頁巖氣、還在懷疑是否值得開發(fā)時，中國工程院院士翟光明就上報了國內(nèi)第一份頁巖氣院士建議《關(guān)于加強我國頁巖氣勘探開發(fā)的建議》。

翟光明當(dāng)時指出，我國頁巖氣資源十分豐富，也在多個含油氣盆地頁巖段見到頁巖氣顯示，其中，1966年完鉆的威5井，在九老洞組頁巖段裸眼測試日產(chǎn)氣量達(dá)2.46萬立方米，但當(dāng)時對頁巖氣沒有更深的認(rèn)識，錯失一次難得的機遇。

他還就國家扶持政策、組織前瞻性研究、建立開發(fā)先導(dǎo)示范區(qū)等提出建議，很快得到國家重視。

10年來，中國對海相頁巖氣有了比較深入的研究，特別是對主要目的層龍馬溪組的資源、生產(chǎn)規(guī)律等有了比較明確的認(rèn)識，形成了涪陵、威遠(yuǎn)、長寧等頁巖氣生產(chǎn)基地，探明儲量超2萬億立方米，2019年產(chǎn)量154億立方米，2020年預(yù)計在200億立方米左右。

2020年7月，中國工程院院士胡文瑞等6位院士專家在兩年多專題研究的基礎(chǔ)上，呈報了《加快推進(jìn)我國千億方頁巖氣生產(chǎn)建設(shè)工程的建議》，提出力爭到2035年建成頁巖氣千億立方米規(guī)模，使頁巖氣在我國天然氣中的產(chǎn)量占比由不足1/10提高到1/3左右。

西南石油大學(xué)校長趙金洲認(rèn)為，中國頁巖氣發(fā)展已實現(xiàn)1.0，通過業(yè)界努力，中國頁巖氣發(fā)展2.0時代即將到來。

頁巖氣主攻對象轉(zhuǎn)向深層和常壓

四川盆地仍是當(dāng)前和未來一個時期頁巖氣的主戰(zhàn)場，但主攻對象已轉(zhuǎn)向深層頁巖氣和常壓頁巖氣。

中國石化西南油氣總經(jīng)理郭彤樓說，四川盆地及周緣龍馬溪組頁巖氣資源量約39.3萬億立方米，按頁巖埋藏深度和氣藏地壓系數(shù)差異，大致可分為盆內(nèi)中深層、盆內(nèi)深層-超深層和盆緣-盆外常壓三個區(qū)，其中常壓及深層頁巖氣資源量約占86.2%。

2012年以來發(fā)現(xiàn)的探明儲量以小于4000米的中深層頁巖氣為主。目前中深層龍馬溪組頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)日漸成熟，可實現(xiàn)效益開發(fā)，處于持續(xù)上產(chǎn)階段。

常壓和深層頁巖氣都存在甜點認(rèn)識不清、壓裂技術(shù)不成熟、成本高效益差等問題。對此，中國石化近年來攻關(guān)形成常壓頁巖氣低成本配套技術(shù)系列，綜合降本60%以上，實現(xiàn)盆外殘留向斜效益開發(fā);攻關(guān)形成深層頁巖氣二代壓裂工藝，正建設(shè)威榮、永川兩個深層頁巖氣田。此外，中國石油在渝西、瀘州等地區(qū)深層頁巖氣取得重大突破。

郭彤樓認(rèn)為，頁巖氣將是“十四五”天然氣重要增長點，美國2018年頁巖氣產(chǎn)量占天然氣總產(chǎn)量的68.5%，四川盆地頁巖氣產(chǎn)量僅占盆地總產(chǎn)量的34%，還有很大提升空間。

雖然目前頁巖氣主戰(zhàn)場仍是川南龍馬溪組，但翟光明指出，勘探要不唯目標(biāo)區(qū)，努力探索和拓展新戰(zhàn)場，如華北中新元古界、遼西中新元古界、鄂爾多斯盆地海陸過渡相等都有較大頁巖油氣資源潛力。

工程技術(shù)進(jìn)步是效益開發(fā)的關(guān)鍵

中國科學(xué)院院士高德利說，常規(guī)油氣資源量小、品質(zhì)好、易開采，而非常規(guī)油氣資源量大、品質(zhì)差、難開采，要在叢式井、一趟鉆、磁導(dǎo)向鉆井、電加熱開采等關(guān)鍵工程技術(shù)方面進(jìn)行創(chuàng)新。

趙金洲說，中美頁巖氣壓裂存在巨大差異，我國頁巖氣埋藏深，裂縫更難壓開;脆性弱塑性強，裂縫更難延伸;應(yīng)力差值大，裂縫更難轉(zhuǎn)向;閉合壓力大，裂縫更難支撐。對此，業(yè)界學(xué)界聯(lián)合攻關(guān)，形成第一代縫網(wǎng)壓裂技術(shù)，只能形成局部縫網(wǎng);形成第二代縫網(wǎng)壓裂技術(shù)，完善了縫網(wǎng)體系;加快深層頁巖氣勘探開發(fā)，必須盡快形成第三代縫網(wǎng)壓裂技術(shù)。

江漢油田負(fù)責(zé)人甘振維表示，我國頁巖氣藏隨埋深增加，氣井產(chǎn)能呈降低趨勢，氣田鉆完井費用快速上升，雖然隨著技術(shù)和裝備不斷進(jìn)步，建井成本快速縮減，但仍高出國外30%左右，氣田開發(fā)普遍處于經(jīng)濟邊界，同時，我國頁巖氣采收率普遍較低。因此，做好增產(chǎn)降本加減法、提高氣藏采收率才能實現(xiàn)頁巖氣整體高效開發(fā)。

增產(chǎn)降本方面，中國石化通過優(yōu)快鉆井、優(yōu)選壓裂材料、研發(fā)新型工具、建設(shè)電網(wǎng)管網(wǎng)，單井鉆完井成本降低15%，深層測試產(chǎn)量提高40%。提高采收率方面，中國石化首創(chuàng)國內(nèi)頁巖氣立體開發(fā)模式，焦石壩區(qū)塊氣藏采收率從12.6%增至23.3%，其中立體開發(fā)核心區(qū)采收率達(dá)39.2%，有力保障了氣田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)。未來，探索最優(yōu)水平段長、最佳壓裂關(guān)鍵參數(shù)可進(jìn)一步提高頁巖氣開發(fā)經(jīng)濟效益。

中國石化高級專家李光泉表示，增加水平段長度是提高頁巖氣井產(chǎn)量的最直接手段，北美頁巖氣田4000米水平段長已成常規(guī)，最長達(dá)6366米，國內(nèi)多在2000米左右。2018年以來，我國在多個非常規(guī)區(qū)塊實施多口水平段長超3000米和4000米的水平井，但鉆井速度慢、成本高。目前，5000米水平段水平井鉆完井技術(shù)面臨儲層甜點控制和產(chǎn)能保障等一系列難題，中國石化正加緊攻關(guān)，力爭早日突破。

非常規(guī)理論創(chuàng)新引領(lǐng)頁巖油氣革命

中國科學(xué)院院士鄒才能說，世界油氣工業(yè)正在從常規(guī)向非常規(guī)跨越，而頁巖油氣地質(zhì)理論創(chuàng)新引領(lǐng)非常規(guī)油氣取得重大突破。

鄒才能說，非常規(guī)理論創(chuàng)新在于突破了圈閉型“油氣藏”理論，建立了連續(xù)型“甜點區(qū)”理論。過去認(rèn)為頁巖只能作為油氣烴源巖，是“鐵板一塊”無縫隙;現(xiàn)在認(rèn)為頁巖富有納米級孔隙，可連續(xù)型聚集，存在高產(chǎn)“甜點區(qū)”，可壓裂產(chǎn)生人造滲透率。

翟光明同樣認(rèn)為，頁巖油氣資源的勘探開發(fā)對全球能源發(fā)展的影響是空前的。以往，烴源巖層系是作為生油巖進(jìn)行研究，未作為生產(chǎn)目標(biāo)層系，現(xiàn)在已從過去圍繞烴源巖做文章轉(zhuǎn)變到進(jìn)入烴源巖做文章，帶來了認(rèn)識的革新和技術(shù)的飛躍。

鄒才能認(rèn)為，我國有望實現(xiàn)頁巖氣、頁巖油、煤制氣3個非常規(guī)油氣革命。其中，我國頁巖氣有資源，革命正在進(jìn)行;頁巖油通過地下原位改質(zhì)技術(shù)實現(xiàn)工業(yè)開采，可推動頁巖油革命;煤炭通過地下加熱氣化技術(shù)可形成甲烷、氫氣，可與石油工業(yè)融合發(fā)展，推動煤制氣革命。

鄒才能表示，非常規(guī)油氣將成為我國“穩(wěn)油增氣”的戰(zhàn)略資源。其中，非常規(guī)油是產(chǎn)量穩(wěn)定的砝碼，2030年可能占比30%;非常規(guī)氣是產(chǎn)量增長的主角，2030年占比有望超50%。