頁巖油開發(fā)：從夢想到現(xiàn)實

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(qū)的頁巖油資源。這表明殼牌對中國非常規(guī)上游資源的興趣與日俱增，也釋放出這樣的信號——中國頁巖油市場前景可期。

據(jù)國際能源署的統(tǒng)計，作為全球僅次于俄、美的頁巖油資源量大國，中國的頁巖油可采儲量接近50億噸，占據(jù)全球頁巖油可采儲量超過10%。從目前中國的頁巖油開采規(guī)模來看，擁有非常高的增產(chǎn)潛力。

不過，當前我國頁巖油開發(fā)總體進展仍不容樂觀。中國的頁巖油開采已近十年，但目前國內(nèi)的勘探開發(fā)進度和我國頁巖油資源的資源稟賦相比，顯然相對落后。

為此，中國科學院院士金之鈞近日在第二屆頁巖油資源與勘探開發(fā)技術國際研討會上呼吁，我國亟待加強頁巖油基礎理論及勘探開發(fā)關鍵技術的研究，應盡快制定頁巖油發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，確保該產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。

美國的啟示：降本增效有一個過程

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

據(jù)金之鈞介紹，頁巖油是指蘊藏在以富含有機質(zhì)頁巖和頁理與紋層發(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，包括泥頁巖孔隙和裂縫中的石油，也包括泥頁巖層系中的致密碳酸巖或碎屑巖中的石油資源，其開發(fā)需要使用與頁巖氣類似的水平井和水力壓裂技術。

盡管頁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(gòu)造和技術水平等因素的限制，頁巖油開采并沒有在全世界大規(guī)模普及。目前，世界上只有美國和加拿大進行了大規(guī)模商業(yè)化的開采活動。其中，美國頁巖油的生產(chǎn)占絕對主導地位。

金之鈞表示，當前，頁巖油已經(jīng)成為北美地區(qū)石油工業(yè)快速發(fā)展的主要資源，2018年，美國頁巖油產(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，正深刻地影響著國際能源格局。

美國頁巖油霸主的地位與其較低的成本不無關系。金之鈞給出一組數(shù)據(jù)：美國早期階段主要頁巖區(qū)帶頁巖油成本在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(xù)下降，2017~2018年有所上升，但仍低于油價下跌前。

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

不過，從美國頁巖油勘探開發(fā)歷程來看，雖然現(xiàn)在的成本很低，但在初期階段成本依然很高，最高時可達100~120美元/桶。所以，在金之鈞看來，美國的經(jīng)驗帶來的啟示是，頁巖油開發(fā)降本增效需要有一個過程，任何國家都無法做到一下子降低成本，他認為這個概念國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界一定要樹立起來。

“頁巖油開發(fā)在開始階段一定是高成本的，只有慢慢隨著技術的進步與成熟，成本才可能降低。隨著規(guī)模的展開，成本慢慢攤薄，才能夠把成本逐一地降下來。”金之鈞強調(diào)說，自2014年以來，美國通過技術進步降低成本才取得了如今的成就。

金之鈞進一步舉例稱，美國先進的選區(qū)與甜點評價技術，能夠精準識別甜點區(qū)，這也是其成功的要素之一。另外，美國超長水平井技術也十分驚人，一趟鉆水平井段可以達到5000米，而我國最長記錄只有2000多米，差距十分明顯。不僅如此，美國立體井網(wǎng)布井技術、多分支井技術、細切割水力壓裂技術以及重復壓裂技術等技術的進步，也都成為其頁巖油降本增效的核心。

中國的挑戰(zhàn)：仍需加強科研攻關

技術不對路，油就出不來；管理不革命，就不能實現(xiàn)經(jīng)濟開采。要想達到頁巖油規(guī)模巨大的效益開發(fā)，建井周期長、開發(fā)成本高、核心技術未突破等都是我國必須要邁過的坎兒。

雖然我國頁巖油開發(fā)起步較晚，但是近年來我國頁巖油勘探開發(fā)在東、中、西部多點取得突破，特別是在地質(zhì)認識和工程技術上也取得一定進展。

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

此外，我國也實現(xiàn)了工廠化鉆井作業(yè)模式，大幅降低了鉆井綜合成本。例如，吉林油田通過井工廠作業(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巖油體積壓裂技術系列，壓裂效果取得突破；規(guī)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進展。

但他也同時指出，我國頁巖油地質(zhì)條件復雜，富有機質(zhì)頁巖以陸相的湖泊沉積為主，盆地形成時間晚，熱演化程度偏低，具有油質(zhì)重、黏度高、流動能力差、黏度礦物含量高、脆性較差、氣油比低、地層能量不足等特點，依靠現(xiàn)有的技術還無法實現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā)。

“我國頁巖油的勘探開發(fā)工作起步晚，油藏特征復雜，在理論和技術層面還沒有找到適合我國陸相特點的頁巖油開發(fā)技術，亟須加強科研攻關。”金之鈞強調(diào)，“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巖油理論研究與技術研發(fā)的實驗條件和科研隊伍。”

中國工程院院士、中國石油化工股份有限公司總經(jīng)理馬永生在致大會的賀信中也表示，我國油氣對外依存度越來越高，大力提升油氣勘探開發(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，增進合作，共同尋找資源與勘探開發(fā)領域下一步攻關的突破口和技術路線。

未來發(fā)展與建議

“加強頁巖油勘探開發(fā)是保障國家能源安全的重要舉措，也是老油田及百萬石油人可持續(xù)發(fā)展的關鍵。”為此，金之鈞建議，首先應在理論研究的基礎上，盡快組織專業(yè)隊伍開展全國頁巖油資源評價工作，進一步摸清家底，制定我國頁巖油發(fā)展戰(zhàn)略和相關規(guī)劃，從總體上對其開發(fā)進行戰(zhàn)略部署，進而確保該產(chǎn)業(yè)的健康、穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。

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

在實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(zhuǎn)導向鉆井、低下原位加熱工具等重大裝備。另外，通過走出去與請進來相結(jié)合、研究與實踐相結(jié)合的辦法，加大加快人才隊伍建設，加強國家實驗室建設，并考慮建立頁巖油勘探開發(fā)國家實驗室。

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

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