2025年歲末,放眼神州,一場立足本土、攻堅啃硬的非常規油氣突破戰成果豐碩,并連點成片——
鄂爾多斯盆地,長慶油田頁巖油累計產量突破2000萬噸,我國陸相頁巖油邁入規模效益開發新階段;松遼盆地,6500萬年前沉積的古龍頁巖油重見天日,年產量突破100萬噸;準噶爾盆地,新疆吉木薩爾國家級陸相頁巖油示范區攻堅提速,提前22天完成年度原油生產任務;四川盆地,我國首個“萬億儲量、百億產量”的頁巖氣產區蓄勢發力,于高峰之上再攀高峰……目之所及,屬于中國的頁巖革命,輪廓愈發清晰。
能源安全事關經濟社會發展全局。美國《油氣》雜志2024年公布的數據顯示,全球頁巖油儲量豐富,約在11萬億到13萬億噸之間;全球頁巖氣資源量達到456萬億立方米,是未來最重要的替代能源之一。我國頁巖資源同樣豐富,頁巖油可采儲量居世界第三。大力開發頁巖油氣,將有望重塑我國能源安全的戰略版圖。
真正的革命,從來不是鉆頭先動,而是思想先行。“十四五”期間,中國石油重構的不僅僅是勘探開發技術范式,更是認知深處的思想定式——從追問“有沒有”轉向探索“怎么拿”,從照搬“美式教材”轉向鍛造“中國方案”。在中國石油科技工作者的推動下,我國頁巖革命的“價值觀”正不斷躍升、完善與革新。但這條自主創新之路并非坦途,在成就的背后,是對地質復雜性更深的理解,對技術瓶頸持續的攻堅,以及對經濟效益更嚴苛的追求。
“以人造油氣藏經濟可采儲量代替容積法評價非常規資源儲量、以光刻機刻蝕納米孔喉模擬地下空隙結構、以經濟效益最大化為目標創新發展先進技術……”
2024年9月,中國石油考察團赴美半月,系統調研美國頁巖油氣全產業鏈。歸來后,考察團成員們對大洋彼岸的“非常規”理念印象深刻。
在10多年前,中美在頁巖氣認知與實踐上的差距更為顯著。
“井場面積之大、設備體積之大、設備數量之多,各工序銜接緊密,施工速度極快。”2010年,中國石油首批赴美頁巖氣開發培訓小組成員王林來到美國某氣田壓裂現場觀摩,被其規模與效率所震撼。
在休斯敦的巖芯實驗室,巖芯實驗結果形成的網絡化數據庫可隨時隨地調用世界各地的巖芯數據并進行對比分析。培訓小組成員紛紛感嘆:“雖遠隔重洋,數據卻近在咫尺。”
美國依靠頁巖革命,一舉實現了能源獨立,并深刻影響著世界能源格局。彼時,盡管我國對頁巖資源的勘探開發尚未深入,但布局早已開始。有媒體甚至這樣記錄:“2010年至2014年間,我國很多赴美航班上都有頁巖氣考察團。”在國家層面,科技部2011年在油氣重大專項中設立“頁巖氣勘探開發關鍵技術”項目,國家發展和改革委員會等多部委聯合編制了中國頁巖氣“十二五”勘探開發規劃;國內學界幾乎每周都有與頁巖油氣相關的研討會或現場交流……世界經驗源源不斷進入中國。
行業內外對頁巖資源表現出極大熱情的背后,隱藏著我國頁巖油氣開發的一段遺憾史——
1981年,大慶油田在古龍地區英12井的古龍頁巖裂縫中首次獲得工業油流。由于技術、成本等因素的掣肘,此后很長一段時間里,古龍頁巖油未能實現重大突破。
同一時期,長慶石油人將目光聚焦在長7段生油層上。與上下資源豐富的長6段和長8段相比,該段此前一直未被有效開發。盡管無數次嘗試打井觸及油層,但壓裂后試采效果差,產量遞減快。
20世紀90年代,勘探人員在新疆吉木薩爾蘆草溝組發現頁巖中有明顯的油氣顯示。由于儲層滲透率非常低,無法實現效益開采,大家誤將其認為是致密油。
“頁巖只能生油,難以開采。”——這一觀念曾長期籠罩在我國石油科技工作者的認知穹頂上。
21世紀初,一場由大洋彼岸發起的頁巖革命迅速席卷全球,鉆頭從儲層伸向生油層,認知的穹頂開始慢慢松動。
突破理論“圈閉”,在生油層里找到效益“富集區”,開啟“源儲一體”新紀元
80多年前,我國創建的陸相生油理論證明陸相頁巖可以生油,打破了“中國貧油論”。但在此后很長一段時間內,相關地質理論堅持“源內只能生油”,并經過力場作用運移到有利地層,并不直接儲油,也就是“源儲分離”。頁巖油正是生成并滯留在烴源巖中,難以流動,必須在地下實施“微創手術”,構建油氣通道,才能實現有效開發。這也成為頁巖資源難以動用的現實桎梏。
“國外實踐表明,非常規油氣完全可以獲得高采收率。”在考察完美國十幾家頁巖油氣機構后,中國石油股份公司副總地質師、勘探開發研究院黨委書記李國欣堅定地認為。
頁巖資源的長時間沉寂,不代表中國石油人的沉寂。北美頁巖革命的成功,激發了致力于找“大場面”的長慶石油人對長7段的新思考:這個熟悉的層位,是否隱藏著認知以外的寶藏?
設想并不能撼動教材里的“金科玉律”。但隨著三維物探技術、先進開發設備的更新迭代,石油人對地層的認知程度與以前早已不可同日而語。當研究人員把目光重新聚焦于長7段時,他們發現:該儲層結構非常特殊,孔隙喉道細微至普通光學顯微鏡無法辨識——這比長慶油田所熟知的致密油還要致密,堪稱“磨刀石里的磨刀石”。
長慶油田嘗試引入國外頁巖油常用的水平井體積壓裂理念,并在陽平1井、陽平2井首次開展探索試驗,兩口井投產初期日產量均在10噸以上,實現了頁巖油單井產量的突破。但在相同區塊使用傳統致密油的開發方式,單井產量卻不理想。
“長7段或許并非致密油,而是‘源儲一體’的頁巖油!”隨著彼時國內對頁巖油氣定義的逐漸清晰,全程參與攻關的長慶油田勘探開發研究院院長屈雪峰作出判斷,“但這個想法在當時非常大膽。我們面對的不僅是技術風險,還有同行評議的壓力。”
盡管個別井的成功難以說服“傳統派”,但仍有一批長慶人頂住壓力擴大試驗規模,并將全新的開發理念應用到長7段。2018年,慶城油田橫空出世。這是繼大慶油田發現近60年以來,單體提交儲量最大的油田。
“‘源儲一體’打破了圈閉成藏的傳統認知,為效益開發奠定了理論基礎。”長慶油田頁巖油開發分公司執行董事、黨委書記馬立軍認為,通過這一次實踐,長慶人首創陸相淡水湖盆頁巖層系源儲共生富集成藏理論,實現了從“單一源巖”到“源儲一體”的重大思想轉變。
在新疆吉木薩爾,新疆油田成功打造了我國首個國家級陸相頁巖油示范區。這里同樣經歷過一場思想嬗變。
開發初期,新疆油田沿用致密油開發的常規思路,在尋找儲層“甜點”時同樣犯難。新疆油田嘗試借鑒國外海相頁巖油開采模式,試圖突破“理論誤區”,并開展地震儲層預測、測井參數等多項專題研究,徹底推翻以往“有孔隙就有油”的勘探理念,從夾心餅干般的儲層中成功找到“奶油甜點”。由此,吉木薩爾頁巖油勘探開發駛入快車道。
“在創新理論觀念的支撐下,我國從陸相頁巖中拿油不成問題。”中國石油大學(北京)教授王貴文評價道。但他也提醒:“理論突破只是第一步,中國陸相頁巖的特點或許決定了我們無法像北美那樣進行大規模標準化復制。”
從“拿來主義”到“中國方案”,破解保障國家能源安全的“技術方程”
“學習和引進固然重要,但總結自己的經驗才是立足之本。”首批赴美頁巖氣開發培訓小組成員何昀賓在回國后寫下這段感受。
2010年前后,“長水平井+立體開發+體積壓裂”開發方式、“平臺化工廠化”作業模式等先進經驗與技術跨海而來,深刻影響著國內頁巖油氣的勘探開發。
2009年,我國第一口頁巖氣井——威201井的壓裂獲氣,拉開了我國頁巖氣勘探開發的序幕,證實了龍馬溪組具有較大的開發潛力。但隨著開發的深入,地層時代老、構造演化期次多等一系列復雜的地質工程條件,使得即便用上“洋方案”,商業開發仍一度陷入停滯。
“當時,有國外專家斷言龍馬溪組不可能實現經濟開采。”西南油氣田頁巖氣研究院規劃與資源評價研究所所長吳偉說。
面對產能壓力與保供責任,西南油氣田亟須通過龍馬溪組的突破打開新局面。自此,西南油氣田持續深化地質工程特征認識,推動技術裝備升級,把地下“摸透”,形成了以“頁巖氣開發優化技術”在內的六大本土技術,并借鑒其他層位的富集高產理論,在2023年借由資201井的突破,打開了QZS組頁巖氣的新局面。
橘生淮南則為橘,生于淮北則為枳。漂洋過海的先進技術與理論出現“水土不服”,這并非孤例。勘探開發研究院致密油研究所所長肖毓祥介紹,美國通過“工廠化立體式開發”實現了降本增效,但我國頁巖油以陸相沉積為主,儲層非均質性強,與北美資源稟賦差異大,開發難度更大,簡單照搬難以奏效。
起初,長慶油田在壓裂布縫中選擇的是北美通用的“大段多簇”方式,但經過兩年探索后,效果不盡如人意。“2020至2021年,慶城油田規模應用后,單井產量比前期還要低。”長慶油田油氣工藝研究院一級工程師薛小佳說。
是繼續修補外來模式,還是自主闖出新路?成為擺在面前的現實抉擇。
“從‘一切照搬北美’到轉向獨立研究,這個觀念扭轉并非易事。”屈雪峰坦言,當時業內不少人傾向于“站在巨人肩上”研究創新,只因自主創新挑戰大、試錯成本高。
經過反復論證、試驗與創新,長慶油田決定大膽破局,嘗試將自主開發的“多段少簇”式開采方式應用于實踐。這種完全不同于北美的布縫方式,竟非常契合長7段,能讓地層能量顯著提升,油井產量也相應提高。
另一方面,不同于美國油氣公司以實現經濟效益最大化、經濟凈現值最大化為目標,我國頁巖油氣革命的承擔主體是國家石油公司。
“滿足經濟效益下追求最大采收率是國家石油公司永恒的主題,這要求我們既要滿足量的合理增長,又要滿足質的有效提升。”李國欣認為,唯有堅持個性化精細研究,才能在復雜地質條件下實現資源動用效率與開發經濟性的協同提升。
資源有界,認知無疆。我國的頁巖革命,已然完成了從資源革命到認知革命的驚險一躍。前路更為清晰:唯有繼續深化對地下客觀規律的認知,持續轉變觀念,才能在這場關乎國家能源安全的攻堅戰中行穩致遠。(余果林)