技術驅動中國版“頁巖革命”

美國“頁巖革命”的奇跡難以被中國簡單復制。

　　頁巖革命實際上就是一場技術革命。中國要想實現(xiàn)頁巖油氣勘探開發(fā)的更大突破，首先要加大創(chuàng)新驅動力度。

　　在對中國資源稟賦的評價中，“富煤、貧油、少氣”是一個比較流行的觀點。然而，這并不代表中國的石油和天然氣勘探開發(fā)就沒有潛力可挖。

　　頁巖氣和頁巖油是指儲藏在頁巖層巖縫里的天然氣和原油，屬于非傳統(tǒng)能源。自今年以來，我國頁巖油氣田勘探開發(fā)就頻傳捷報——位于四川瀘縣的一口頁巖氣井，日產(chǎn)氣超過137.9萬立方米，足夠近138萬戶居民的日常使用；中國石油大港油田新增億噸頁巖油儲量，年底將實現(xiàn)5萬噸頁巖油產(chǎn)量……

　　頁巖氣和頁巖油的技術突破統(tǒng)一被稱為“頁巖革命”。“頁巖革命深刻改變了石油工業(yè)，顯著增加了油氣資源總量，也大大降低了能源被動轉型的可能。”近日在2019全球能源轉型高層論壇上，中國科學院院士、中國石油大學（華東）校長郝芳表示，“頁巖里的資源可以再維持油氣工業(yè)發(fā)展百年以上，這是一個重大進步。”

　　依據(jù)國際能源署的統(tǒng)計，中國的頁巖油氣可采儲量接近50億噸，占據(jù)全球頁巖油氣可采儲量超過10%，僅次于美國和俄羅斯。但是，目前國內的勘探開發(fā)進度和頁巖油氣資源稟賦相比，仍顯落后。

　　“‘頁巖革命’實際上就是一場技術革命。” 中國科學院院士、中國石油大學（北京）教授高德利表示，中國要想實現(xiàn)頁巖油氣勘探開發(fā)的更大突破，首先要加大創(chuàng)新驅動力度。

　　“北美模式”難以簡單復制

　　頁巖革命從北美發(fā)起，帶來的結果是，美國超越俄羅斯成為天然氣第一大生產(chǎn)國，超過沙特成為原油第一大生產(chǎn)國。

　　“頁巖革命極大地影響了全球石油、天然氣的價格，同時也使得美國這一曾經(jīng)最大的油氣進口國實現(xiàn)能源自給。”郝芳用“廣闊的勘探領域、巨大的潛在儲量”來形容頁巖革命。

　　然而，美國“頁巖革命”的奇跡難以被中國簡單復制。相比于美國等地區(qū)，中國頁巖油氣地質條件更加復雜、儲層類型更加多樣，開采難度也更大。

　　“中國早期在四川盆地周邊部署了一系列的鉆井，最后只有很少的頁巖油氣能夠實現(xiàn)商業(yè)開采，主要原因就是我國地質條件非常復雜。”郝芳舉例說，“在美國，頁巖核心區(qū)大于一千平方英里，而中國很多頁巖氣田只有連續(xù)的幾百平方公里，這就是中美頁巖油氣的資源差別。”

　　不僅如此，我國陸相頁巖油與北美海相頁巖油相比，在地質條件和地面條件上均存在較大的差異，也不能照搬北美技術，實現(xiàn)工業(yè)化效益開發(fā)面臨很多重大挑戰(zhàn)。“這也是為什么中國頁巖油氣發(fā)展任重而道遠的一個根本原因。”郝芳補充道。

　　高德利也指出，美國“頁巖革命”有許多有利因素，例如美國具備良好的融資渠道，為企業(yè)家長期進行頁巖鉆采嘗試提供了資金保障。美國還擁有良好的能源開發(fā)基礎條件，如較完備的油氣管網(wǎng)、地質數(shù)據(jù)等。而其法律體系也賦予土地業(yè)主地下開采權，從而給油氣開發(fā)活動提供了極大便利。

　　“我們的技術、經(jīng)濟指標都與美國差得很遠。”高德利直言，“我國油氣發(fā)展面臨更多的挑戰(zhàn)，既要解決國內油氣增儲上產(chǎn)的許多難題，又要實施‘走出去’發(fā)展戰(zhàn)略，原來以‘跟蹤’為主的發(fā)展模式已經(jīng)難以應對。”

　　“放眼全球，可供人類開發(fā)利用的油氣資源仍十分豐富，但容易開采的油氣時代已經(jīng)結束。全球油氣行業(yè)將長期面臨油氣開采難的問題，對工程科技創(chuàng)新與前沿技術突破的依賴度也將越來越大。”高德利表示，我國急需一場頁巖革命的大爆發(fā)。

　　靠鉆井技術突破工程作業(yè)極限

　　一種資源只有完成大規(guī)模工業(yè)化開發(fā)，才能形成革命性戰(zhàn)略接替，而簡單的、小規(guī)模的突破只能稱之為階段探索或局部發(fā)現(xiàn)。在業(yè)內專家看來，不斷研發(fā)工程技術，探索出一條成熟的技術路線，才能完成頁巖革命的歷史使命。

　　在高德利看來，中國要想實現(xiàn)頁巖油氣勘探開發(fā)的更大突破，就需要采用地質、工程、市場一體化解決方案，加快建設大型叢式水平井高效開發(fā)模式及工程技術支撐體系。

　　“我國山區(qū)蘊藏著豐富的頁巖氣資源，但其地表環(huán)境和地質條件都比較復雜，使得這里的頁巖氣開發(fā)面臨諸多挑戰(zhàn)。”高德利稱，“重慶涪陵頁巖氣開發(fā)，已經(jīng)形成增儲上產(chǎn)的良好發(fā)展勢頭，現(xiàn)已建成100億方的年產(chǎn)能，以及約60億方年產(chǎn)量，但仍然面臨深層頁巖氣工程技術等挑戰(zhàn)。”

　　而采用先進的井型技術大幅度提高油氣田的單井產(chǎn)量及最終采收率，一直是復雜油氣田高效開發(fā)追求的理想目標。高德利表示，頁巖氣工程技術的創(chuàng)新，就是鉆井技術的進步。定向鉆井要求控制鉆頭定向破巖鉆進并打中目標，是鉆井主體技術之一，而大位移鉆井是挑戰(zhàn)定向鉆井的前沿技術。

　　“在石油、天然氣等地下礦產(chǎn)資源開發(fā)中，鉆井是不可或缺的基本工程。通過科學研究與實踐，人類會不斷突破其工程作業(yè)極限，這也是頁巖油氣工程技術的創(chuàng)新之一。”為此，高德利建議，應該加快創(chuàng)建獨具中國山區(qū)特色的大型叢式水平井高效開發(fā)模式及其工程技術支撐體系，以期實現(xiàn)頁巖氣的高效綠色開發(fā)。

　　郝芳稱，未來相當長時間，油氣仍然是一次能源的主體，也是影響中國國家安全的戰(zhàn)略資源。就我國頁巖油氣革命而言，也將由資源主導變?yōu)榧夹g主導。他表示，科技創(chuàng)新是第一生產(chǎn)力，智能鉆井、納米驅油、原位改質等新一代勘探開發(fā)智能化技術體系將助推油氣產(chǎn)量邁向新高度。

　　另外，高德利表示，隨著信息、材料、人工智能等相關學科領域的科技進步，油氣工程技術與裝備還將向著信息化、智能化、自動化方向加速發(fā)展。

　　陸相頁巖油氣開發(fā)待突圍

　　實際上，我國含油氣盆地以陸相沉積為主，陸相頁巖油氣資源豐富。中石油科技管理部總經(jīng)理匡立春表示，未來10~15年是中國陸相頁巖油氣革命的戰(zhàn)略機遇期，將推動陸相頁巖油氣成為我國石油資源的重大戰(zhàn)略接替。

　　北美以海相頁巖油為主，面積大、有機質含量高、成熟度高、油氣豐度高、可壓裂性強、技術先進、開發(fā)成本低；而我國雖以陸相頁巖油為主，但存在面積相對小、有機質含量偏低、成熟度及油氣豐度中等一系列問題。

　　“與北美海相頁巖儲層相比，我國陸相頁巖儲層具有特殊性，多項理論問題尚未解決。”匡立春指出，特別是一些工程技術還不成熟，耐高溫高壓復合材料、芯片和軟件等核心領域“卡脖子”問題待解。此外，陸相頁巖油氣開發(fā)縱向油層動用率低、單井產(chǎn)量低、井控儲量低和采收率低，仍需要提質增效。

　　陸相頁巖油開發(fā)之路還得中國人自己闖，創(chuàng)新是唯一出路?？锪⒋航ㄗh，要加快頁巖油勘探理論研究，加大中高成熟度頁巖油產(chǎn)量規(guī)模，加快中低成熟度頁巖油工業(yè)化試驗，實現(xiàn)頁巖油高效開發(fā)。

　　他還建議國家超前設立頁巖油科技重大項目，研發(fā)有效適用技術，同時通過創(chuàng)新適用管理模式，在大數(shù)據(jù)、人工智能分析的基礎上，通過提高單井產(chǎn)量和優(yōu)化作業(yè)成本，實現(xiàn)頁巖油低成本效益開發(fā)。（■本報記者 李惠鈺）