引領(lǐng)中國頁(yè)巖氣邁入世界三強

這是一個(gè)帶有傳奇色彩的創(chuàng )新團隊。在中國油氣勘探史上，他們再次刷新紀錄，吸引眼球。2018年1月，中國石化勘探分公司牽頭完成的“涪陵大型海相頁(yè)巖氣田高效勘探開(kāi)發(fā)”項目榮獲國家科技進(jìn)步一等獎。此前的2015年1月，他們牽頭完成的“元壩超深層生物礁大氣田高效勘探”項目獲得國家科技進(jìn)步一等獎。

這次與以往不同的是，在全球能源領(lǐng)域掀起頁(yè)巖氣革命的關(guān)鍵時(shí)期，勘探分公司迅速從常規油氣勘探轉入頁(yè)巖氣勘探，發(fā)現并探明了涪陵頁(yè)巖氣田。從2012年涪陵頁(yè)巖氣田發(fā)現，到2017年底累計探明儲量超過(guò)6008億立方米，年產(chǎn)氣60億立方米，累計產(chǎn)氣超過(guò)150億立方米，并建成年產(chǎn)能100億立方米，中國逐步成為與美國、加拿大鼎足而立的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)大國，邁入世界三強。

鍛造打開(kāi)頁(yè)巖氣寶藏的“理論之鑰”

頁(yè)巖氣是一種蘊藏廣泛且豐富的非常規清潔能源。新世紀以來(lái)，美國頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，改變了美國能源消費結構，降低了能源的對外依賴(lài)度。

中國的頁(yè)巖氣資源豐富，國家高度重視頁(yè)巖氣資源的勘探開(kāi)發(fā)。同時(shí)，受美國頁(yè)巖氣革命鼓舞，2010年前后，國內掀起了第一輪頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)熱潮，打了120多口巖氣井，但大多數沒(méi)有商業(yè)發(fā)現。到2012年初，懷疑和悲觀(guān)論調四起。

在中國石化集團公司黨組的統一部署下，勘探分公司這支在常規油氣勘探領(lǐng)域立下汗馬功勞的專(zhuān)業(yè)勘探隊伍，2009年開(kāi)始成立頁(yè)巖氣勘探管理機構和研究室，抽調精兵強將挺進(jìn)頁(yè)巖氣新領(lǐng)域。

長(cháng)期工作在油氣勘探一線(xiàn)的勘探分公司總經(jīng)理郭旭升特別重視基礎研究。他認為，我國特別是南方地區頁(yè)巖氣形成、富集、保存與北美差異大，北美地表平整如一個(gè)光滑的大盤(pán)子，而我國南方地質(zhì)條件復雜，更像一個(gè)大盤(pán)子摔碎了還被踹了一腳，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)照搬北美理論不切實(shí)際，必須從基礎研究做起，建立適合我國地質(zhì)特點(diǎn)的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)理論和技術(shù)。

郭旭升帶領(lǐng)的頁(yè)巖氣勘探團隊收集了9口已鉆井、6562千米二維地震和25條露頭剖面的老資料，開(kāi)展了第一輪綜合研究。郭旭升領(lǐng)著(zhù)科研團隊深入野外實(shí)測地質(zhì)剖面。一年半的時(shí)間足跡遍布四川、重慶、貴州、廣西的山山嶺嶺，獲得了20萬(wàn)米的露頭剖面資料。他們利用新老資料開(kāi)展對比研究，發(fā)現深水陸棚相有機質(zhì)含量高，硅質(zhì)含量高，是優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育的有利相帶，是有利勘探領(lǐng)域。海相頁(yè)巖氣勘探的大方向就此豁然開(kāi)朗。

團隊覺(jué)察到當時(shí)國內論證頁(yè)巖氣井時(shí)忽視了“保存條件”這個(gè)關(guān)鍵要素。而后，以保存條件研究為重點(diǎn)，他們對國內外頁(yè)巖氣地質(zhì)條件進(jìn)行深入地對比研究，提出了一個(gè)新的認識：美國的頁(yè)巖氣地質(zhì)構造相對簡(jiǎn)單，富集和保存條件較好，而我國的地質(zhì)活動(dòng)強烈，地下構造破碎，富集和保存條件復雜，因此，在勘探過(guò)程中，必須把生成條件和后期散失條件結合考慮，而且要動(dòng)態(tài)研究保存條件。

為了摸清深水陸棚相優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖和動(dòng)態(tài)保存條件這兩個(gè)要素在頁(yè)巖氣富集過(guò)程中的作用，郭旭升帶領(lǐng)團隊成員系統開(kāi)展了南方海相構造運動(dòng)史、海相頁(yè)巖層演化史研究，進(jìn)行古地理地貌恢復，系統建立了南方不同頁(yè)巖層系基干剖面。

通過(guò)對比研究，他發(fā)現深水陸棚相有機碳含量高、有機孔發(fā)育、內生硅質(zhì)礦物含量高、孔隙比表面積大、甲烷吸附量高，這些關(guān)鍵參數不僅比其它頁(yè)巖高出許多倍，而且相互之間具有正相關(guān)耦合關(guān)系。據此，他提出了深水陸棚相頁(yè)巖最有利于頁(yè)巖氣生成、儲集和壓裂改造，是“成烴控儲”的基礎的新認識。隨后，他們通過(guò)對早期優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖區鉆探失利原因剖析，重建南方海相頁(yè)巖沉積構架，重塑頁(yè)巖氣生成、滯留、散失過(guò)程，進(jìn)一步揭示了保存條件對頁(yè)巖氣富集的控制作用，提出了良好的保存條件是頁(yè)巖氣“成藏控產(chǎn)”的關(guān)鍵的新認識，并建立起了保存持續型、散失殘存型、散失破壞型等三類(lèi)保存—散失模型和18項戰略選區參數。郭旭升將這一系列認識表述為“深水陸棚優(yōu)質(zhì)泥頁(yè)巖發(fā)育是頁(yè)巖氣‘成烴控儲’的基礎，良好的保存條件是頁(yè)巖氣‘成藏控產(chǎn)’的關(guān)鍵”，并將其命名為海相頁(yè)巖氣“二元富集”理論認識。

2012年6月，他在《中國工程科學(xué)》雜志上發(fā)表《中國南方頁(yè)巖氣勘探評價(jià)的幾點(diǎn)思考》，2014年7月，他在《地質(zhì)學(xué)報》發(fā)表《南方海相頁(yè)巖氣“二元富集”規律》，兩篇論文相繼對這一理論認識進(jìn)行了闡述。

挖出讓中國更美麗的“金娃娃”

涪陵焦石壩地處四川盆地邊緣，深藏于武陵山系西端的崇山峻嶺中，是不被常規油氣勘探看好的地區。

2009年，勘探分公司開(kāi)始在這一地區開(kāi)展系統的地質(zhì)調查和基礎研究，并對原有地震資料進(jìn)行了重新解釋。新的研究進(jìn)一步發(fā)現，該地區雖然整體保存條件差，但海相龍馬溪組頁(yè)巖層穩定性好。

2011年9月，郭旭升和團隊成員利用“二元富集”理論優(yōu)選出涪陵焦石壩龍馬溪組為最有利勘探目標，并論證和部署了焦1井。

2012年11月28日，當看到焦頁(yè)1井放噴測試呼啦啦的火苗越燃越烈、越躥越高時(shí)，當看到日產(chǎn)頁(yè)巖氣20.3萬(wàn)立方米這個(gè)數字時(shí)，郭旭升有了更深切的體會(huì )：創(chuàng )新就是既要學(xué)習和借鑒別人的經(jīng)驗，更要堅持走自己的路，才能找到符合自身實(shí)際的正確方向，并指導實(shí)踐取得成功。

焦頁(yè)1井的戰略突破，為國內低迷的頁(yè)巖氣勘探展示了良好前景，成為我國頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的轉折點(diǎn)。2012年12月，中國石化召開(kāi)四川盆地及周緣地區頁(yè)巖油氣研討會(huì )，決定部署甩開(kāi)評價(jià)焦石壩的3口探井及三維地震600平方千米。自此，涪陵頁(yè)巖氣田勘探開(kāi)發(fā)全面高效推進(jìn)。

在開(kāi)展地質(zhì)理論創(chuàng )新的同時(shí)，郭旭升和團隊成員緊密結合勘探實(shí)踐開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)。一是首創(chuàng )加水墊樁激發(fā)技術(shù)，創(chuàng )新全方位強耦合采集設計、擬真地表數據重構和成像技術(shù)，突破了川南碳酸鹽巖山地地震采集處理技術(shù)瓶頸。與老資料相比，信噪比提高1.5倍，有效頻寬由8至60Hz拓展到4至90Hz，主頻提高了17Hz。二是突破波阻抗反演有機碳含量及Rickman方法的局限，創(chuàng )新形成以有機碳含量、脆性指數和含氣性疊前地震定量預測為核心的“甜點(diǎn)”預測技術(shù)體系，預測精度大幅提高。有機碳含量預測相對誤差小于2%；脆性指數預測相對誤差由13%降低到3%。預測涪陵焦石壩高產(chǎn)富集帶面積326平方千米，部署的探井成功率100%，216口開(kāi)發(fā)井中，204口獲日產(chǎn)10萬(wàn)立方米以上高產(chǎn)。三是創(chuàng )新形成以混合變骨架密度計算孔隙度、密度測井多次方計算含氣飽和度為核心的“六性”測井評價(jià)技術(shù)，解決了傳統方法計算誤差大的難題?？紫抖认鄬φ`差小于8%，含氣飽和度絕對誤差小于3%。

針對頁(yè)巖井水平井鉆探和壓裂改造難題，勘探分公司技術(shù)團隊通過(guò)攻關(guān)，創(chuàng )新形成了頁(yè)巖氣水平井高效鉆井及壓裂關(guān)鍵技術(shù)。用一只PDC鉆頭能完成1500米的水平段施工。應用集成研發(fā)的低摩阻、低傷害、好造縫、好水化、好返排、好配制的“兩低四好”新型高效滑溜水和活性膠液體系以及“3343”壓裂模式，頁(yè)巖氣水平井壓裂測試成功率100%。

這一系列成果成功打破了國外在頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，支撐了涪陵頁(yè)巖氣田高效勘探開(kāi)發(fā)。

從2014年7月第一次提交探明儲量到2017年7月第三次提交探明儲量，目前，涪陵氣田累計探明含氣面積575.92平方千米，累計探明地質(zhì)儲量達到6008.14億立方米，占國內頁(yè)巖氣探明儲量的78%。

涪陵頁(yè)巖氣田勘探過(guò)程中形成系列理論技術(shù)得到國內外同行的高度認可。2014年11月5日，在美國達拉斯舉行的第五屆世界頁(yè)巖油氣峰會(huì )上，涪陵頁(yè)巖氣田發(fā)現被授予“頁(yè)巖油氣國際先鋒獎”。

2015年2月，中國地質(zhì)學(xué)會(huì )公布了2014年度十大地質(zhì)找礦成果獎和十大地質(zhì)科技進(jìn)展獎評選結果，中國石化勘探分公司完成的“涪陵地區頁(yè)巖氣勘探項目”和“頁(yè)巖油氣資源評價(jià)及選區研究”分別榮獲十大地質(zhì)找礦成果獎和十大地質(zhì)科技進(jìn)展獎?？碧椒止境蔀槿珖ㄒ灰患彝瑫r(shí)榮獲兩項大獎的單位。

2015年10月，郭旭升牽頭完成的“南方海相頁(yè)巖氣形成富集機理、勘探技術(shù)與涪陵頁(yè)巖氣田的發(fā)現”科研項目，獲得中國石化科技進(jìn)步特等獎。

涪陵頁(yè)巖氣田目前日銷(xiāo)售頁(yè)巖氣1670萬(wàn)立方米，可滿(mǎn)足3340萬(wàn)戶(hù)居民的生活用氣需求，成為“氣化長(cháng)江帶”的重要資源基礎。

為美麗中國貢獻更多清潔能源

國土資源部油氣儲量評審專(zhuān)家組在審查涪陵頁(yè)巖氣田探明儲量時(shí)給予高度評價(jià)：涪陵頁(yè)巖氣田的成功開(kāi)發(fā)是國內頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新開(kāi)端、轉折點(diǎn)，標志著(zhù)我國頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)提前加速進(jìn)入大規模商業(yè)化發(fā)展階段。中國石化在資源評價(jià)體系、工藝技術(shù)體系和壓裂裝備研發(fā)制造等方面取得的理論和技術(shù)成果，在涪陵頁(yè)巖氣田得到成功實(shí)踐，并將推動(dòng)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

郭旭升和勘探分公司這個(gè)充滿(mǎn)傳奇色彩的團隊也正朝著(zhù)新的目標邁進(jìn)。

他們已經(jīng)按中國石化的要求確定了立足南方、放眼全國的勘探發(fā)展新思路，并制定了“十三五”油氣勘探規劃。明確5年內要發(fā)現10至15個(gè)千億方級目標。提出用5年左右的時(shí)間，通過(guò)深化和完善現有勘探理論和技術(shù)，建立相對成熟的、成體系的、適應南方頁(yè)巖氣地質(zhì)特點(diǎn)的勘探理論和技術(shù)。

距離焦石壩150公里的丁山地區，地跨重慶綦江和貴州習水，是分公司確定的第二個(gè)海相頁(yè)巖氣勘探突破區。前期完井的丁頁(yè)2HF井和丁頁(yè)1HF井已相繼在海相優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖中試獲工業(yè)氣流。2017年8月15日，丁頁(yè)4井試獲工業(yè)氣流，2018年2月27日，丁頁(yè)5井試獲工業(yè)氣流，突破了埋深超過(guò)4000米的頁(yè)巖氣勘探技術(shù)瓶頸。

肩負著(zhù)為美麗中國貢獻更多清潔能源的責任和使命，郭旭升帶領(lǐng)勘探團隊正以更加堅定的意志開(kāi)拓頁(yè)巖氣勘探新領(lǐng)域。