頁巖革命實際上就是一場技術(shù)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(qū)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(shù)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(zhuǎn)型的可能。”近日在2019全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇上，中國科學(xué)院院士、中國石油大學(xué)(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(nèi)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(shù)革命。”中國科學(xué)院院士、中國石油大學(xué)(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(qū)動力度。

“北美模式”難以簡單復(fù)制

頁巖革命從北美發(fā)起，帶來的結(jié)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(lǐng)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(fù)制。相比于美國等地區(qū)，中國頁巖油氣地質(zhì)條件更加復(fù)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?qū)崿F(xiàn)商業(yè)開采，主要原因就是我國地質(zhì)條件非常復(fù)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(zhì)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(shù)，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(chǔ)條件，如較完備的油氣管網(wǎng)、地質(zhì)數(shù)據(jù)等。而其法律體系也賦予土地業(yè)主地下開采權(quán)，從而給油氣開發(fā)活動提供了極大便利。

“我們的技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)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(nèi)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(yīng)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(jié)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(shù)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(shù)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(nèi)專家看來，不斷研發(fā)工程技術(shù)，探索出一條成熟的技術(shù)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(zhì)、工程、市場一體化解決方案，加快建設(shè)大型叢式水平井高效開發(fā)模式及工程技術(shù)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(zhì)條件都比較復(fù)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(shù)等挑戰(zhàn)。”

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

“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(xué)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(shù)的創(chuàng)新之一。”為此，高德利建議，應(yīng)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(shù)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(dāng)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(dǎo)變?yōu)榧夹g(shù)主導(dǎo)。他表示，科技創(chuàng)新是第一生產(chǎn)力，智能鉆井、納米驅(qū)油、原位改質(zhì)等新一代勘探開發(fā)智能化技術(shù)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(guān)學(xué)科領(lǐng)域的科技進步，油氣工程技術(shù)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(zhì)含量高、成熟度高、油氣豐度高、可壓裂性強、技術(shù)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(zhì)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(shù)還不成熟，耐高溫高壓復(fù)合材料、芯片和軟件等核心領(lǐng)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(zhì)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(shè)立頁巖油科技重大項目，研發(fā)有效適用技術(shù)，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(chǔ)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)。