頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)：從夢(mèng)想到現實(shí)

近日，國際油氣巨頭殼牌與中國石化簽署協(xié)議，將與中國石化勝利油田聯(lián)合研究勘探中國勝利區的頁(yè)巖油資源。這表明殼牌對中國非常規上游資源的興趣與日俱增，也釋放出這樣的信號——中國頁(yè)巖油市場(chǎng)前景可期。

據國際能源署的統計，作為全球僅次于俄、美的頁(yè)巖油資源量大國，中國的頁(yè)巖油可采儲量接近50億噸，占據全球頁(yè)巖油可采儲量超過(guò)10%。從目前中國的頁(yè)巖油開(kāi)采規模來(lái)看，擁有非常高的增產(chǎn)潛力。

不過(guò)，當前我國頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)總體進(jìn)展仍不容樂(lè )觀(guān)。中國的頁(yè)巖油開(kāi)采已近十年，但目前國內的勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)度和我國頁(yè)巖油資源的資源稟賦相比，顯然相對落后。

為此，中國科學(xué)院院士金之鈞近日在第二屆頁(yè)巖油資源與勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)國際研討會(huì )上呼吁，我國亟待加強頁(yè)巖油基礎理論及勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的研究，應盡快制定頁(yè)巖油發(fā)展戰略規劃，確保該產(chǎn)業(yè)的健康、穩定和可持續發(fā)展。

美國的啟示：降本增效有一個(gè)過(guò)程

過(guò)去，人們普遍認為頁(yè)巖似“磨刀石”鐵板一般沒(méi)有孔隙，只可作為常規油氣的蓋層，而如今，頁(yè)巖不僅可儲油、儲氣，甚至可產(chǎn)油、產(chǎn)氣，勘探理論的深化加速非常規頁(yè)巖油氣革命的到來(lái)。

據金之鈞介紹，頁(yè)巖油是指蘊藏在以富含有機質(zhì)頁(yè)巖和頁(yè)理與紋層發(fā)育的碳酸鹽巖，具有超低孔隙度和滲透率的烴源巖層系中的石油資源，包括泥頁(yè)巖孔隙和裂縫中的石油，也包括泥頁(yè)巖層系中的致密碳酸巖或碎屑巖中的石油資源，其開(kāi)發(fā)需要使用與頁(yè)巖氣類(lèi)似的水平井和水力壓裂技術(shù)。

盡管頁(yè)巖油資源廣泛存在于世界各地，但是由于自然環(huán)境、地質(zhì)構造和技術(shù)水平等因素的限制，頁(yè)巖油開(kāi)采并沒(méi)有在全世界大規模普及。目前，世界上只有美國和加拿大進(jìn)行了大規模商業(yè)化的開(kāi)采活動(dòng)。其中，美國頁(yè)巖油的生產(chǎn)占絕對主導地位。

金之鈞表示，當前，頁(yè)巖油已經(jīng)成為北美地區石油工業(yè)快速發(fā)展的主要資源，2018年，美國頁(yè)巖油產(chǎn)量達3.29億噸，占原油產(chǎn)量的59%，形成了美國原油產(chǎn)量的第二次高峰，正深刻地影響著(zhù)國際能源格局。

美國頁(yè)巖油霸主的地位與其較低的成本不無(wú)關(guān)系。金之鈞給出一組數據：美國早期階段主要頁(yè)巖區帶頁(yè)巖油成本在80美元/桶以上，目前保本成本大致在45~55美元/桶，單井鉆完井成本2012~2016年持續下降，2017~2018年有所上升，但仍低于油價(jià)下跌前。

此外，美國頁(yè)巖油開(kāi)采效率也在不斷提升。“美國主要頁(yè)巖區帶的鉆完井效率和生產(chǎn)效率持續增高，低油價(jià)以來(lái)尤為明顯，鉆井效率提高了約50%、水平效率提高了100%。單臺鉆機新井頁(yè)巖油日產(chǎn)量是油價(jià)下跌前的3倍左右。”金之鈞說(shuō)。

不過(guò)，從美國頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)歷程來(lái)看，雖然現在的成本很低，但在初期階段成本依然很高，最高時(shí)可達100~120美元/桶。所以，在金之鈞看來(lái)，美國的經(jīng)驗帶來(lái)的啟示是，頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)降本增效需要有一個(gè)過(guò)程，任何國家都無(wú)法做到一下子降低成本，他認為這個(gè)概念國內產(chǎn)業(yè)界一定要樹(shù)立起來(lái)。

“頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)在開(kāi)始階段一定是高成本的，只有慢慢隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步與成熟，成本才可能降低。隨著(zhù)規模的展開(kāi)，成本慢慢攤薄，才能夠把成本逐一地降下來(lái)。”金之鈞強調說(shuō)，自2014年以來(lái)，美國通過(guò)技術(shù)進(jìn)步降低成本才取得了如今的成就。

金之鈞進(jìn)一步舉例稱(chēng)，美國先進(jìn)的選區與甜點(diǎn)評價(jià)技術(shù)，能夠精準識別甜點(diǎn)區，這也是其成功的要素之一。另外，美國超長(cháng)水平井技術(shù)也十分驚人，一趟鉆水平井段可以達到5000米，而我國最長(cháng)記錄只有2000多米，差距十分明顯。不僅如此，美國立體井網(wǎng)布井技術(shù)、多分支井技術(shù)、細切割水力壓裂技術(shù)以及重復壓裂技術(shù)等技術(shù)的進(jìn)步，也都成為其頁(yè)巖油降本增效的核心。

中國的挑戰：仍需加強科研攻關(guān)

技術(shù)不對路，油就出不來(lái)；管理不革命，就不能實(shí)現經(jīng)濟開(kāi)采。要想達到頁(yè)巖油規模巨大的效益開(kāi)發(fā)，建井周期長(cháng)、開(kāi)發(fā)成本高、核心技術(shù)未突破等都是我國必須要邁過(guò)的坎兒。

雖然我國頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)起步較晚，但是近年來(lái)我國頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)在東、中、西部多點(diǎn)取得突破，特別是在地質(zhì)認識和工程技術(shù)上也取得一定進(jìn)展。

金之鈞介紹，我國目前已經(jīng)初步形成了頁(yè)巖油水平井鉆井關(guān)鍵技術(shù)，優(yōu)化形成了二開(kāi)制井身結構方案，降低了鉆井成本；形成了“一趟鉆”鉆井配套技術(shù)，鉆井周期大幅度下降；長(cháng)水平段固井技術(shù)日趨成熟。

此外，我國也實(shí)現了工廠(chǎng)化鉆井作業(yè)模式，大幅降低了鉆井綜合成本。例如，吉林油田通過(guò)井工廠(chǎng)作業(yè)，鉆井費用降幅達40%~55%。

不僅如此，金之鈞表示，我國還形成了各具特色的頁(yè)巖油體積壓裂技術(shù)系列，壓裂效果取得突破；規模優(yōu)化了壓裂材料，壓裂綜合成本有所降低；充分利用壓裂液增能、滲析置換作用，低返排率提高壓后產(chǎn)量等一系列工程技術(shù)進(jìn)展。

但他也同時(shí)指出，我國頁(yè)巖油地質(zhì)條件復雜，富有機質(zhì)頁(yè)巖以陸相的湖泊沉積為主，盆地形成時(shí)間晚，熱演化程度偏低，具有油質(zhì)重、黏度高、流動(dòng)能力差、黏度礦物含量高、脆性較差、氣油比低、地層能量不足等特點(diǎn)，依靠現有的技術(shù)還無(wú)法實(shí)現規模效益開(kāi)發(fā)。

“我國頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)工作起步晚，油藏特征復雜，在理論和技術(shù)層面還沒(méi)有找到適合我國陸相特點(diǎn)的頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)技術(shù)，亟須加強科研攻關(guān)。”金之鈞強調，“在設備與人才隊伍支撐上，我國從企業(yè)到研究院所和高校都普遍缺乏針對頁(yè)巖油理論研究與技術(shù)研發(fā)的實(shí)驗條件和科研隊伍。”

中國工程院院士、中國石油化工股份有限公司總經(jīng)理馬永生在致大會(huì )的賀信中也表示，我國油氣對外依存度越來(lái)越高，大力提升油氣勘探開(kāi)發(fā)力度，既是保障國家能源安全的需要，又是各大石油公司肩負的重要使命。為此，各油氣企業(yè)應加強交流，增進(jìn)合作，共同尋找資源與勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域下一步攻關(guān)的突破口和技術(shù)路線(xiàn)。

未來(lái)發(fā)展與建議

“加強頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)是保障國家能源安全的重要舉措，也是老油田及百萬(wàn)石油人可持續發(fā)展的關(guān)鍵。”為此，金之鈞建議，首先應在理論研究的基礎上，盡快組織專(zhuān)業(yè)隊伍開(kāi)展全國頁(yè)巖油資源評價(jià)工作，進(jìn)一步摸清家底，制定我國頁(yè)巖油發(fā)展戰略和相關(guān)規劃，從總體上對其開(kāi)發(fā)進(jìn)行戰略部署，進(jìn)而確保該產(chǎn)業(yè)的健康、穩定和可持續發(fā)展。

其次，要加強基礎理論及勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究——2019—2025年，重點(diǎn)突破陸相頁(yè)巖油甜點(diǎn)預測技術(shù)、水平井多分段壓裂技術(shù)，能夠有效動(dòng)用我國中高成熟度高壓區頁(yè)巖油資源；2028年前，重點(diǎn)突破陸相頁(yè)巖油水平井增能驅油壓裂技術(shù)，能夠有效動(dòng)用我國普遍存在的常壓低壓中高成熟度頁(yè)巖油資源；2030年前，重點(diǎn)突破陸相頁(yè)巖油儲層高效原位改質(zhì)開(kāi)采技術(shù)；2035年前，具備規?；I(yè)產(chǎn)能，能夠有效動(dòng)用我國中低成熟度頁(yè)巖油資源。

在實(shí)驗室與人才隊伍建設方面，金之鈞建議國家發(fā)展改革委能夠給予重大裝備研發(fā)支持，包括大型壓裂設備、旋轉導向鉆井、低下原位加熱工具等重大裝備。另外，通過(guò)走出去與請進(jìn)來(lái)相結合、研究與實(shí)踐相結合的辦法，加大加快人才隊伍建設，加強國家實(shí)驗室建設，并考慮建立頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)國家實(shí)驗室。

最后，金之鈞還建議推進(jìn)勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)示范工程建設，重點(diǎn)開(kāi)展準噶爾盆地吉木薩爾蘆草溝組頁(yè)巖油、渤海灣盆地古近系頁(yè)巖油、漢江盆地古近系頁(yè)巖油、鄂爾多斯盆地三疊系頁(yè)巖油、松遼盆地白堊系頁(yè)巖油五大勘探開(kāi)發(fā)示范工程先導試驗區建設，做到先行先試。

中國科學(xué)院院士、中國石油勘探開(kāi)發(fā)研究院副院長(cháng)鄒才能表示，陸相頁(yè)巖油革命之夢(mèng)是中國石油工業(yè)的一個(gè)愿景，也許很快實(shí)現，也許路途艱難。只有不斷求索科學(xué)真理，不斷研發(fā)工程技術(shù)，探索出一條成熟的技術(shù)路線(xiàn)，才能完成“頁(yè)巖油革命”的歷史使命。