方志雄

（中國石化華東油氣分公司，江蘇南京210019）

經(jīng)過十余年持續(xù)攻關(guān)，中國頁巖氣基礎(chǔ)研究和勘探開發(fā)取得驕人業(yè)績[1-8]。四川盆地五峰組—龍馬溪組海相高壓頁巖氣已成功實現(xiàn)商業(yè)開發(fā)，同時，渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶常壓頁巖氣勘探也取得重要進(jìn)展[9-14]。

常壓頁巖氣在中國南方廣泛分布，資源潛力大。原國土資源部2012年預(yù)測結(jié)果顯示[3]，中國頁巖氣技術(shù)可采資源量為25.08×1012m3，其中南方常壓頁巖氣技術(shù)可采資源量為9.08×1012m3，發(fā)展前景廣闊?！笆濉币詠?，為加快推進(jìn)常壓頁巖氣勘探開發(fā)進(jìn)程，國家設(shè)立科技重大專項《彭水地區(qū)常壓頁巖氣勘探開發(fā)示范工程》（以下簡稱彭水示范工程）。中國石化華東油氣分公司以彭水示范工程為平臺，圍繞建設(shè)目標(biāo)任務(wù)，聯(lián)合中國石化石油勘探開發(fā)研究院、中國石化石油工程技術(shù)研究院等多家科研機(jī)構(gòu)以及國內(nèi)高校，充分發(fā)揮“產(chǎn)學(xué)研用”優(yōu)勢，從常壓頁巖氣地質(zhì)特點出發(fā)，加強(qiáng)常壓頁巖氣成藏理論研究，持續(xù)深化目標(biāo)評價，實現(xiàn)勘探突破，開展?jié)L動評價與開發(fā)先導(dǎo)試驗，創(chuàng)新實踐，強(qiáng)化低成本、高效鉆完井及壓裂排采等配套工程工藝技術(shù)的攻關(guān)與集成，建成南川一期6.5×108m3頁巖氣田，穩(wěn)步推進(jìn)二期5.3×108m3產(chǎn)能建設(shè)，示范工程建設(shè)有序進(jìn)行。

結(jié)合彭水示范工程常壓頁巖氣基礎(chǔ)理論研究和勘探開發(fā)生產(chǎn)實踐，系統(tǒng)總結(jié)了常壓頁巖氣領(lǐng)域取得的理論認(rèn)識、關(guān)鍵技術(shù)及勘探開發(fā)成果，指出了面臨的主要問題與挑戰(zhàn)，提出了中國南方常壓頁巖氣勘探開發(fā)工作的對策，以期加快推動中國常壓頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 示范區(qū)地質(zhì)特點

彭水示范工程研究區(qū)位于渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶，地理上位于重慶市與貴州省交界的南川、彭水、武隆、道真等縣市，構(gòu)造上處于四川盆地川東高陡構(gòu)造帶和武陵褶皺帶西北緣（圖1），毗鄰焦石壩構(gòu)造。該區(qū)歷經(jīng)加里東期、海西期、印支期、燕山—喜馬拉雅期等多期構(gòu)造運動疊加改造[15]，以燕山—喜馬拉雅期作用影響最為強(qiáng)烈，奠定了以NE—SW向為主的向斜與背斜相間分布的槽—擋構(gòu)造格局，形成了現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)。該區(qū)頁巖氣目的層為上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組，主要分布于殘留向斜，部分位于斜坡和背斜，總面積4 242 km2，頁巖氣資源量2.8×1012m3，氣藏壓力系數(shù)0.9～1.3，參考天然氣藏分類國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 26979—2011），處于高壓與常壓過渡帶，以常壓頁巖氣為主。該區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)實踐對推動中國常壓頁巖氣資源的有效利用具有重要的示范指導(dǎo)意義。

與四川盆地焦石壩地區(qū)、威遠(yuǎn)、長寧等高壓頁巖氣相比，渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶常壓頁巖氣在頁巖沉積、儲集、頁巖氣賦存狀態(tài)、應(yīng)力、溫壓、生產(chǎn)特征方面具有6大地質(zhì)特點[11-12]（表1）：①兩者均為深水陸棚相沉積背景，常壓頁巖氣區(qū)處于深水陸棚相沉積的邊緣區(qū)，沉積水體深度變淺，優(yōu)質(zhì)頁巖厚度呈現(xiàn)減薄趨勢；②基質(zhì)孔隙度基本相當(dāng)，常壓區(qū)構(gòu)造改造作用較強(qiáng)、高角度縫及層理縫更發(fā)育；③頁巖氣總含氣量相對較低、吸附氣占比高；④頁巖層地應(yīng)力相對較小，但最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力差異大；⑤地溫梯度低，地層壓力系數(shù)低；⑥頁巖氣初期產(chǎn)液量大，返排率高，產(chǎn)量遞減相對較慢。因此，常壓頁巖氣在優(yōu)選甜點、提高壓裂縫網(wǎng)復(fù)雜程度、提高單井產(chǎn)量和井控儲量、降低工程成本等方面面臨挑戰(zhàn)。

圖1 渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶構(gòu)造區(qū)劃Fig.1 Regional tectonic division in basin-margin transition zone of southeastern Chongqing

表1 常壓頁巖氣與高壓頁巖氣地質(zhì)特點對比Table1 Comparison of geological characteristics between normal pressure shale gas and over-pressured shale gas

2 常壓頁巖氣勘探開發(fā)進(jìn)展

近年來，立足渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶常壓頁巖氣地質(zhì)特點，以富集高產(chǎn)主控因素為主線，突出沉積微相、保存條件、構(gòu)造應(yīng)力等關(guān)鍵要素精細(xì)研究，強(qiáng)化低成本工程工藝技術(shù)攻關(guān)實踐，著力做好“增產(chǎn)、降本”，中國石化華東油氣分公司在常壓頁巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)理論認(rèn)識、低成本工程工藝技術(shù)、勘探開發(fā)以及綠色礦山建設(shè)等方面取得了積極進(jìn)展。

2.1 建立常壓頁巖氣富集高產(chǎn)地質(zhì)理論

2.1.1 揭示南方海相常壓頁巖氣形成機(jī)制

干酪根生烴和分散液態(tài)烴裂解生氣產(chǎn)生的超壓頁巖氣在后期的構(gòu)造改造過程中通過構(gòu)造裂縫或超壓破裂滲流/滲漏散失，超壓釋放。裂縫在覆壓作用下發(fā)生閉合。受泥頁巖超固結(jié)比影響[16]，處于脆性帶的泥頁巖裂縫閉合程度差，超壓完全釋放，變?yōu)槌海惶幱诖嘌舆^渡帶的泥頁巖裂縫閉合程度相對高，現(xiàn)今仍然維持一定程度的超壓，但如果斷層遭破壞或地層傾角較大，儲層—斷層或儲層—露頭距離較小時，也可能變?yōu)槌?。褶皺作用、斷裂作用和抬升剝蝕作用產(chǎn)生的裂縫是超壓變?yōu)槌旱闹骺匾蛩兀▓D2）。

圖2 常壓頁巖氣形成機(jī)制Fig.2 Formation mechanism of normal pressure shale gas

2.1.2 提出常壓頁巖氣“三因素控氣”地質(zhì)理論

在前人研究的基礎(chǔ)上[12,17-21]，結(jié)合常壓頁巖氣地質(zhì)特點和鉆探實踐，提出常壓頁巖氣“三因素控氣”地質(zhì)理論（圖3）。1）沉積相控?zé)N。深水陸棚相古生產(chǎn)力高，沉積的優(yōu)質(zhì)頁巖厚度大、有機(jī)質(zhì)豐度高，具有較強(qiáng)的生氣能力，同時，生烴過程中產(chǎn)生的有機(jī)孔隙為頁巖氣賦存提供了儲集空間和比表面，控制了頁巖氣富集的資源規(guī)模。五峰組—龍馬溪組一段深水陸棚相頁巖可劃分為5個巖石相，自下而上依次編號為①至⑤號小層，具有高生烴潛力、高孔隙度、高含氣性、高脆性、低黏土礦物含量的“四高一低”特征，是頁巖氣勘探的最佳層段。2）保存條件控富。保存條件是影響地層能量、孔隙結(jié)構(gòu)、壓力系數(shù)的關(guān)鍵因素，保存條件越好，地層能量越充足，孔隙度、壓力系數(shù)、含氣量和游離氣占比越高，頁巖氣越富集。3）地應(yīng)力場控產(chǎn)。應(yīng)力場是頁巖氣高產(chǎn)的關(guān)鍵因素。古應(yīng)力場形成的天然縫溝通頁巖基質(zhì)孔隙，改善頁巖儲集物性，有利于游離氣富集。今應(yīng)力場與壓裂改造縫網(wǎng)密切相關(guān)。今地應(yīng)力適中的中等曲率帶利于壓裂形成復(fù)雜縫網(wǎng)，提高單井產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)可采儲量。

圖3 “三因素控氣”地質(zhì)理論Fig.3 Geological theory of“three factors controlling gas”

2.1.3 建立4種頁巖氣聚散模式

保存條件是頁巖氣富集的關(guān)鍵因素。構(gòu)造改造作用的強(qiáng)弱對保存條件起決定性影響。不同構(gòu)造中頁巖氣聚集與逸散存在顯著差異?；谔烊豢p與頁巖氣聚散機(jī)理認(rèn)識，通過對工區(qū)構(gòu)造樣式分類研究、典型井解剖，并結(jié)合壓裂實踐，建立了背斜型、斜坡型、向斜型和逆斷層下盤型4種頁巖氣藏聚散模式[12]（圖4）。①背斜型頁巖氣藏。整體上，該類氣藏天然微裂縫發(fā)育，具有短距離運移聚集的優(yōu)勢；核部受縱彎作用影響，發(fā)育向上開口“V”字形劈理縫，壓裂時人造縫縱向延伸大，橫向延伸范圍小，體積改造難度大；翼部發(fā)育伴生斷裂，“E”字形天然水平層間縫發(fā)育，壓裂時與人工縫交割溝通，易形成復(fù)雜縫網(wǎng)，改造體積大，更易高產(chǎn)。②斜坡型頁巖氣藏。斜坡型構(gòu)造一般較為寬緩，頁巖氣易橫向順層逸散，富集主要受側(cè)向斷層封堵和剝蝕邊界遠(yuǎn)近控制。受構(gòu)造抬升的影響，地應(yīng)力釋放，層面滑動發(fā)生順層剪切，主要發(fā)育順層“E”字形層間縫，壓裂縫易形成復(fù)雜縫網(wǎng)，產(chǎn)量中高。③向斜型頁巖氣藏。該類氣藏具有環(huán)帶滯留、向斜中心富集的特點，受擠壓作用影響，易形成向下開口的“A”字型縫，壓裂較難形成復(fù)雜縫網(wǎng)，單井產(chǎn)量較低。④逆斷層下盤型頁巖氣藏。該類氣藏主要受逆斷層側(cè)向封堵，頁巖氣橫向運移減弱，滯留于下盤成藏，下盤發(fā)育“X”字型剪節(jié)理，利于壓裂形成復(fù)雜縫網(wǎng)。

圖4 4種頁巖氣聚散模式Fig.4 Four shale gas accumulation and dispersion models

2.2 建立常壓頁巖氣綜合評價技術(shù)

2.2.1 建立頁巖孔隙分類方法及儲層分級評價標(biāo)準(zhǔn)

孔隙是頁巖氣儲藏的重要空間，也是確定游離氣含量的關(guān)鍵參數(shù)[13,22-24]。根據(jù)成因，頁巖儲集空間主要分為無機(jī)孔、有機(jī)孔和微裂縫3大類?；跉咫x子拋光、掃描電鏡和原子力顯微鏡的頁巖微觀孔隙結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，對頁巖孔隙分布、形態(tài)、大小和規(guī)模進(jìn)行精細(xì)刻畫，對3大類儲集空間進(jìn)行亞類劃分：根據(jù)孔隙發(fā)育位置和成因，將無機(jī)孔分為粒間孔、粒內(nèi)孔和晶間孔等，其中粒間孔主要發(fā)育于碎屑顆粒間，粒內(nèi)孔主要發(fā)育于長石或碳酸鹽礦物顆粒內(nèi)部，而晶間孔主要發(fā)育于黏土礦物和黃鐵礦晶間。根據(jù)有機(jī)質(zhì)類型和成因，將有機(jī)質(zhì)孔分為干酪根孔和瀝青孔，其中根據(jù)有機(jī)質(zhì)形態(tài)和結(jié)構(gòu)，將干酪根孔分為無定形干酪根孔和結(jié)構(gòu)型干酪根孔，根據(jù)孔隙形狀和成因，可將瀝青孔分為固體瀝青孔和瀝青球?？?。根據(jù)成因?qū)⑽⒘芽p分為應(yīng)力縫和收縮縫，其中應(yīng)力縫是由局部構(gòu)造運動或異常高壓形成的高應(yīng)力破壞所致，收縮縫則多為有機(jī)質(zhì)或黏土礦物脫水形成，多發(fā)育于有機(jī)質(zhì)與礦物接觸面上（表2）。

液氮吸附和壓汞實驗的分形結(jié)果表明不同區(qū)間孔隙自相似性和孔隙類型差異明顯，5 nm、25 nm和100 nm是孔隙分形特征出現(xiàn)變化的拐點（圖5、圖6）。據(jù)此將頁巖孔隙劃分為微孔（＜5 nm）、小孔（5～25 nm）、中孔（25～100 nm）和大孔（＞100 nm）。將不同區(qū)間孔隙含量與頁巖含氣量進(jìn)行相關(guān)性分析，由于頁巖孔隙中微孔和小孔的占比超過80%，現(xiàn)場實測總含氣量主要受微孔和小孔體積控制，其中小孔控制頁巖游離氣量，微孔控制頁巖吸附氣量，而與中孔和大孔相關(guān)性不明顯。這為確定頁巖儲層分級評價標(biāo)準(zhǔn)提供了依據(jù)，因此，選取微孔和小孔含量作為儲層分級評價的重要指標(biāo)。根據(jù)現(xiàn)場實測含氣量與微孔和小孔含量之間關(guān)系，確定了對應(yīng)的體積和孔隙度界限值，并將頁巖氣儲層劃分為好、中、差、非儲層4類（表3）。在分類評價基礎(chǔ)上，由于孔隙孔容和比表面積受TOC（總有機(jī)碳含量）控制明顯，在分類評價標(biāo)準(zhǔn)中，將TOC也作為重要的評價指標(biāo)。同時考慮到壓力系數(shù)對孔隙結(jié)構(gòu)的重要影響，常壓與高壓頁巖氣儲層的評價標(biāo)準(zhǔn)界限也有所差異，常壓頁巖儲層TOC界限值分別為1.0%、2.5%和4.5%，高壓則分別為1.0%、2.0%和3.5%。

表2 頁巖孔隙類型及特征Table2 Shale pore types and characteristics

圖5 基于液氮吸附實驗的孔隙分形學(xué)特征Fig.5 Pore fractal characteristics based on liquid nitrogen adsorption experiment

圖6 高壓壓汞實驗的毛細(xì)管壓力曲線Fig.6 Capillary pressure curves of high pressure mercury injection experiment

2.2.2 建立常壓頁巖氣目標(biāo)評價體系和標(biāo)準(zhǔn)

在常壓頁巖氣“三因素控氣”地質(zhì)理論的指導(dǎo)下，建立了以靜態(tài)指標(biāo)為基礎(chǔ)，保存條件和構(gòu)造應(yīng)力為核心，地質(zhì)甜點與工程甜點相結(jié)合的常壓頁巖氣目標(biāo)評價體系和標(biāo)準(zhǔn)（表4）。一類有利目標(biāo)在物質(zhì)基礎(chǔ)方面要求優(yōu)質(zhì)頁巖厚度大于30 m，TOC大于3.0%，硅質(zhì)含量大于50%，優(yōu)質(zhì)頁巖分布面積大于100 km2；富集程度方面要求地層壓力系數(shù)大于1.1，孔隙度大于4.0%，含氣量大于4 m3/t，地應(yīng)力場環(huán)境上要求頁巖埋深介于1 500～3 800 m，層理縫和微裂縫發(fā)育，水平應(yīng)力差異系數(shù)小于0.2，硅質(zhì)含量大于50%，曲率中等。根據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選了南川區(qū)塊平橋、東勝、陽春溝構(gòu)造帶、武隆向斜等一批有利目標(biāo)，勘探開發(fā)成果顯著。

表3 頁巖氣儲層分類評價標(biāo)準(zhǔn)Table3 Classification and evaluation criteria for shale gas reservoirs

表4 常壓頁巖氣目標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)Table4 Standards for evaluation of normal pressure shale gas targets

2.3 創(chuàng)新常壓頁巖氣低成本工程工藝技術(shù)

2.3.1 形成常壓區(qū)頁巖氣低密度三維地震勘探技術(shù)

示范工區(qū)位于渝東南槽—檔過渡帶，發(fā)育武隆向斜、桑柘坪向斜等多個大型寬緩向斜構(gòu)造，內(nèi)部斷裂不發(fā)育，構(gòu)造相對簡單，志留系頁巖埋深為2 000～4 500 m。三維模型波場照明分析表明，低炮道密度采集方法能夠滿足向斜構(gòu)造成像對波場采樣的要求。武隆向斜三維地震采用了20線7炮216道三維束狀觀測系統(tǒng)：20 m×20 m面元、覆蓋次數(shù)60次、炮道密度15萬道/km2，不到常規(guī)三維地震的1/3。針對不同地表巖性條件下的噪聲特征，采用差異化分步、多域噪聲衰減處理精細(xì)去噪，提高了資料信噪比；針對低密度三維受大型障礙物變觀造成的不規(guī)則采樣問題，采用五維規(guī)則化處理技術(shù)，通過線域、點域、時間域、炮檢距域、方位角域五維空間的插值和重構(gòu)實現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)則化，提高面元屬性均勻性、波場采樣充分性和地震資料信噪比；針對低密度三維陡傾角成像問題，采用構(gòu)造約束網(wǎng)格層析反演技術(shù)，通過地層構(gòu)造格架和地層傾角共同約束速度反演趨勢，模型的精度逐漸提高，結(jié)合疊前深度偏移處理，陡傾角地層成像效果改善，明顯提高地震資料成像精度（圖7）。通過上述技術(shù)攻關(guān)，武隆向斜五峰組—龍馬溪組反射波組信噪比大于5，資料品質(zhì)能夠滿足地質(zhì)需求，地震勘探成本下降46%。低密度三維地震勘探為低品位常壓頁巖氣探索了一套經(jīng)濟(jì)實用的地震勘探方法與技術(shù)，對推動中國南方常壓頁巖氣高效勘探具有重要借鑒意義。

圖7 武隆向斜低密度三維典型地震剖面Fig.7 3D typical seismic profile with low density of Wulong synclinal

2.3.2 創(chuàng)新“二開制”井身結(jié)構(gòu)完井，鉆井效率大幅提高

結(jié)合工區(qū)內(nèi)常壓頁巖氣地層特點，基于常壓地層壓力剖面，綜合開孔層位、中淺層地層特性、地層漏失及必封點等，井身結(jié)構(gòu)由“多開制”優(yōu)化為“二開制”。一開套管封住茅口組以上易漏失層，可節(jié)省一層技術(shù)套管及固井費用，同時縮小井眼尺寸，有效提高機(jī)械鉆速。LY2HF井成功實現(xiàn)二開制完井（圖8），與LY1HF井相比，在水平段長增加483 m，完鉆井深增加235 m的情況下，鉆完井周期縮短25.43%，鉆井成本減少33%，提速提效顯著。

2.3.3 探索形成常壓頁巖氣區(qū)“中長段距、多簇射孔、段內(nèi)轉(zhuǎn)向、連續(xù)加砂”壓裂工藝

圖8 LY2HF井“二開制”井身結(jié)構(gòu)Fig.8 Wellbore structure of well LY2HF with well completion at the“second”section

常壓區(qū)中淺層頁巖埋深為2 200～3 200 m，地應(yīng)力較低，最大水平主應(yīng)力和最小水平主應(yīng)力差異大，施工壓力窗口大。為了增產(chǎn)，采用加大壓裂改造規(guī)模和連續(xù)加砂工藝，加砂強(qiáng)度達(dá)1.10～1.95 m3/m，促進(jìn)縫網(wǎng)復(fù)雜化；為了降本，采用“長段距、多簇射孔、段內(nèi)轉(zhuǎn)向”等工藝措施，該工藝在LY2HF井成功試驗，段距120～140 m，每段射孔4～6簇，投射35～50個可溶式暫堵球，實現(xiàn)裂縫均衡拓展，投球后凈壓力升高6～16 MPa，較LY1HF井有效改造體積（SRV）提高7%～10%，地層壓力系數(shù)為1.06，測試日產(chǎn)氣9.22×104m3。

在頁巖埋深3 200～3 800 m的中深層區(qū)，針對水平縫發(fā)育、地應(yīng)力適中等地質(zhì)特點，采用“中段少簇、投球轉(zhuǎn)向、連續(xù)加砂”壓裂工藝，優(yōu)化泵注程序，采取連續(xù)加砂、增大加砂強(qiáng)度、提高粗砂比例3項措施，提高支撐裂縫的連續(xù)性以及導(dǎo)流能力，形成頁巖氣流動“快速通道”。該工藝在JY10HF井成功試驗，段距60～82 m，每段射孔2～4簇，投射30～35個可溶式暫堵球，投球后凈壓力升高14～27 MPa，地層壓力系數(shù)1.18，測試日產(chǎn)氣19.6×104m3。

2.3.4 建立“三階梯”壓裂加砂工藝模式

提升壓裂效果的關(guān)鍵在于增大加砂規(guī)模，實現(xiàn)壓裂縫網(wǎng)的有效支撐。在壓裂實踐中，逐步形成了“三階梯”壓裂加砂工藝模式，其核心思想是加大排量，最大程度形成復(fù)雜縫網(wǎng)，增大不同粒徑的砂比，支撐裂縫，提升裂縫的導(dǎo)流能力。在壓裂施工過程中，一是階梯升排量，壓裂全程分多個階段提升排量，保持凈壓力穩(wěn)步增長，保護(hù)近井帶已經(jīng)開啟的主裂縫持續(xù)張開，同時擴(kuò)展遠(yuǎn)井帶，新造更多的微裂縫，增大改造體積；二是階梯提砂比，采用三臺階的加砂模式快速提高砂比，建立連續(xù)鋪砂剖面，支撐已經(jīng)開啟的裂縫，保持導(dǎo)流能力；三是階梯加不同粒徑的支撐劑，采用70/140、40/70、30/50目的砂粒徑組合，適時增加粗砂用量，提升裂縫導(dǎo)流能力。

2.3.5 創(chuàng)新實踐6000型電動壓裂泵，開創(chuàng)綠色高效壓裂工程新局面

為降本、提速、增效、減排，克服山地井場限制，在國內(nèi)創(chuàng)新實踐新型6000型電動壓裂泵（圖9），形成了電動壓裂泵、機(jī)械壓裂車組、頁巖氣發(fā)電供電、電網(wǎng)優(yōu)化配置工藝技術(shù)，攻克解決了高諧波電壓難題，由20%降低到5%以下（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)＜10%），實現(xiàn)了6 000 V直流電直供，同時研發(fā)了高排量的配套電動混砂橇。單段施工費用降低了18%，單段減排1.66 t標(biāo)準(zhǔn)煤。截至2019年6月，華東油氣分公司規(guī)模應(yīng)用6000型電動壓裂泵+2500型機(jī)械壓裂車組合累計施工22口井，供液量超47×104m3，節(jié)約施工費用近7 000萬元。電網(wǎng)改造升級后，全部采用電動壓裂泵機(jī)組，單井壓裂成本預(yù)期可節(jié)約300萬元。2019年8月，JY211-4HF井首次采用全電動壓裂泵施工，動用10臺電動壓裂泵、1臺電動混砂撬及其配套設(shè)備成功完成31段壓裂施工，單段最大液量2 081 m3，最大砂量100 m3，最大排量18.5 m3/min，單井壓裂直接成本減少300萬元。全電動壓裂系統(tǒng)的成功應(yīng)用，為常壓頁巖氣低成本綠色開發(fā)起到了積極的推動作用。

2.3.6 集成常壓區(qū)頁巖氣高效排水采氣工藝技術(shù)

針對常壓頁巖氣井壓后產(chǎn)液高、壓力低等特點[11]，開展了多孔介質(zhì)吸附解吸和滲流機(jī)理研究，建立了常壓頁巖氣井返排特征模型，實現(xiàn)了返排規(guī)律的有效預(yù)測，制定了常壓頁巖氣井分類標(biāo)準(zhǔn)。對常壓區(qū)頁巖氣排采工藝適用性進(jìn)行研究，提出排采工藝適用條件判別方法，總結(jié)出常壓區(qū)頁巖氣井電潛泵排采、自噴、連續(xù)氣舉排采3種舉升工藝，快速排液、穩(wěn)定排液、自噴生產(chǎn)3個排采階段，及自噴、自噴+助排2種生產(chǎn)模式，實現(xiàn)了生產(chǎn)井全生命周期分段施策管理。常壓頁巖氣井壓后一般不能自噴，為此，研發(fā)了排量調(diào)節(jié)范圍為30～120 m3/d的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、離心式氣體分離技術(shù)以及井底流壓實時監(jiān)測技術(shù)，研制常壓頁巖氣同心雙管、電泵氣舉一體化、泡沫排水、氣舉4項排采配套工藝管柱，現(xiàn)場試驗電潛泵、射流泵等6項排采工藝技術(shù)，實現(xiàn)快速平穩(wěn)排液。高效排水采氣工藝技術(shù)指導(dǎo)了現(xiàn)場生產(chǎn)，完善了工藝技術(shù)細(xì)節(jié)，提高了工藝的適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性以及連續(xù)性。LY1HF井采用泡沫排水工藝有效降低油套壓差2.1 MPa，單井日均產(chǎn)氣量增加1.2×104m3。

2.4 初步形成常壓頁巖氣開發(fā)技術(shù)政策

2.4.1 明確常壓頁巖氣藏微觀流動模擬機(jī)制

通過頁巖多尺度數(shù)字巖心的疊加耦合，提出了基于真實頁巖數(shù)字巖心的單相氣微尺度流動模擬方法，揭示了孔隙尺度頁巖氣流動機(jī)理，得到了頁巖氣修正表觀滲透率計算模型。同時，提出了考慮界面效應(yīng)、吸附/解吸、潤濕性等單相氣、氣—水兩相流動模擬方法，把流動階段劃分為裂縫內(nèi)的線性流動、雙線性流動、基巖至裂縫的線性流動（單相氣）、到達(dá)邊界擬穩(wěn)態(tài)流動4個流動階段。初始含水飽和度主要影響流動早期，對后期的影響不明顯，主要由于后期隨著含水降低，氣水相對滲透率幾乎不變。裂縫初始含氣飽和度越高，形成的裂縫網(wǎng)絡(luò)滲吸過程越充分，生產(chǎn)所需壓降越小，產(chǎn)量越高。結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立了滲透率與時間關(guān)系，并通過現(xiàn)場生產(chǎn)井實際數(shù)據(jù)的采集驗證，初步形成了考慮返排過程的頁巖氣藏產(chǎn)能預(yù)測及評價方法。對頁巖氣藏的開發(fā)方式進(jìn)行優(yōu)選，為頁巖氣藏的高效開發(fā)提供技術(shù)支撐。

2.4.2 初步形成常壓頁巖氣開發(fā)技術(shù)政策

五峰組—龍馬溪組一段①至⑤號小層為最優(yōu)質(zhì)開發(fā)層系。通過微地震監(jiān)測、經(jīng)濟(jì)評價、生產(chǎn)動態(tài)及數(shù)值模擬確定①至⑤小層水平井的合理井距為300～350 m?，F(xiàn)有水平井鉆探結(jié)果統(tǒng)計顯示，隨著水平段的增加，無阻流量增加，考慮現(xiàn)有工藝，推薦水平段長為1 800～2 000 m，結(jié)合構(gòu)造及地面條件可適當(dāng)調(diào)整。已投產(chǎn)井情況表明，水平段方位與最小水平主應(yīng)力的夾角越小，無阻流量越大，夾角在40°以內(nèi)時，無阻流量較高。除此之外，水平井的方位部署要考慮水平段兩靶高差。兩靶高差小于180 m時，靶點高差對無阻流量影響較??；隨著靶點高差增大，歸一化無阻流量呈現(xiàn)減小趨勢。

圖9 電動壓裂施工現(xiàn)場Fig.9 Electric fracturing site

綜合氣藏地質(zhì)、工程工藝、壓裂監(jiān)測、動態(tài)分析、經(jīng)濟(jì)評價等研究，初步形成了適合常壓頁巖氣“長水平段、小井距、低高差”的開發(fā)技術(shù)策略。推薦水平井型，采用交叉井網(wǎng)，合理井距為300～350 m，水平段長1 800～2 000 m，水平段方位與最小水平主應(yīng)力夾角小于40°，兩靶高差小于180 m。

2.5 形成綠色礦山建設(shè)模式

頁巖氣勘探開發(fā)過程中，堅持資源與環(huán)境并重，秉持節(jié)能環(huán)保、集約高效的理念，逐步形成“大平臺網(wǎng)電鉆井、電動泵壓裂、泥漿不落地、廢棄物達(dá)標(biāo)處理、水資源循環(huán)利用、土地綜合利用”的一體化綠色勘探開發(fā)模式。優(yōu)化地面工程布局，統(tǒng)籌規(guī)劃電網(wǎng)、路網(wǎng)、水網(wǎng)、訊網(wǎng)、管網(wǎng)“五網(wǎng)”建設(shè)，攤薄成本，推廣1臺6～9井大平臺，集約用地，創(chuàng)新實踐電動泵壓裂，降本減排。配建一體化引水工程，集中收集生產(chǎn)廢水，達(dá)標(biāo)處理，循環(huán)利用。鉆井全過程采用泥漿、巖屑不落地工藝，固廢無害化處理后制成建筑用磚，變廢為寶。嚴(yán)格土地征用程序，認(rèn)真履行土地復(fù)墾責(zé)任，強(qiáng)化生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理，整體推進(jìn)綠色礦山建設(shè)。

2.6 實現(xiàn)常壓頁巖氣勘探多點突破和高效開發(fā)

經(jīng)過多年的持續(xù)攻關(guān)，渝東南盆緣構(gòu)造復(fù)雜帶南川—武隆地區(qū)五峰組—龍馬溪組常壓頁巖氣勘探開發(fā)成效顯著，實現(xiàn)勘探多點突破和高效開發(fā)。

一是盆緣構(gòu)造復(fù)雜帶南川地區(qū)落實了平橋南、東勝、陽春溝3個1 000×108m3頁巖氣增儲區(qū)構(gòu)造帶。2016年，深化背斜型頁巖氣藏聚散機(jī)理研究，優(yōu)選平橋背斜南部實施JY194-3HF井，測試日產(chǎn)氣量為34.3×104m3，啟動了南川頁巖氣田一期6.5×108m3產(chǎn)能建設(shè)。2016—2017年在平橋背斜南部完鉆開發(fā)井30口，氣田頁巖埋深2 700～3 800 m，壓力系數(shù)1.3～1.32，水平井測試日產(chǎn)氣（18.4～40）×104m3。目前已有24口井進(jìn)入線性流階段，單井EUR（預(yù)計最終可采儲量）為（0.9～1.5）×108m3，提交頁巖氣探明儲量543.06×108m3。

2018—2019年采用滾動勘探、穩(wěn)步建產(chǎn)的思路，在逆斷層封堵斜坡型頁巖氣富集模式指導(dǎo)下[12]，向南滾動部署JY10HF井和JY10-10HF井。JY10HF井壓力系數(shù)為1.18，測試日產(chǎn)氣量為19.6×104m3；JY10-10HF井壓力系數(shù)為1.12，測試日產(chǎn)氣量為9.01×104m3。兩口井均實現(xiàn)了常壓頁巖氣商業(yè)突破。目前正在積極推進(jìn)5.3×108m3產(chǎn)能建設(shè)。2019年，根據(jù)“三因素控氣”地質(zhì)認(rèn)識[12]，向西甩開勘探東勝構(gòu)造帶，優(yōu)選構(gòu)造寬緩、物性較好、地應(yīng)力較小、保存較好的東勝南斜坡部署SY2HF井，突出可壓性評價，強(qiáng)化地應(yīng)力與縫網(wǎng)形成關(guān)系研究，優(yōu)化水平井方位和靶窗穿行，水平井方位與最小水平主應(yīng)力夾角為26°，優(yōu)選②號層+①號層上部為最佳甜點層，壓裂改造采用前置酸處理，粉砂打磨，快提排量，長段塞連續(xù)混合加砂和段內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂工藝。SY2HF井實現(xiàn)常壓頁巖氣重大突破，壓力系數(shù)為1.20，測試日產(chǎn)氣量為32.8×104m3。目前正在開展東勝構(gòu)造帶開發(fā)先導(dǎo)試驗，JY10HF-SY2HF井區(qū)基本落實頁巖氣探明儲量1 000×108m3規(guī)模。

二是盆外常壓頁巖氣實現(xiàn)多點突破。2012年，優(yōu)選彭水桑柘坪向斜實施PY1HF井，壓力系數(shù)0.96，測試日產(chǎn)氣量為2.52×104m3，實現(xiàn)了南方構(gòu)造復(fù)雜區(qū)海相頁巖氣戰(zhàn)略突破。在此基礎(chǔ)上，不斷深化向斜型頁巖氣藏“環(huán)帶滯留、中心富集”規(guī)律認(rèn)識，加強(qiáng)低成本工藝攻關(guān)力度，先后在武隆向斜實施LY1HF井、LY2HF井。LY1HF井壓力系數(shù)為1.08，測試日產(chǎn)氣量為4.6×104m3，該井已經(jīng)生產(chǎn)近4 a，目前日穩(wěn)產(chǎn)氣量為2.0×104m3，累產(chǎn)氣量為3 300×104m3；LY2HF井壓力系數(shù)為1.06，測試日產(chǎn)氣量為9.22×104m3，鉆采成本較LY1HF井下降32%。初步落實武隆向斜頁巖氣地質(zhì)資源量近5 000×108m3，桑柘坪向斜頁巖氣地質(zhì)資源量700×108m3，展現(xiàn)出良好的勘探開發(fā)前景（圖10）。

3 常壓頁巖氣面臨的挑戰(zhàn)及對策

3.1 挑戰(zhàn)

圖10 渝東南盆緣轉(zhuǎn)換帶常壓頁巖氣勘探開發(fā)成果Fig.10 Exploration and development achievements of normal pressure shale gas in basin-margin transition zone of the southeast area of Chongqing

通過常壓頁巖氣增產(chǎn)降本地質(zhì)研究、工程工藝試驗與集成應(yīng)用，在選區(qū)評價、地震勘探、鉆井提速、高效壓裂等方面取得了良好效果，頁巖氣水平井單井產(chǎn)能和成本有了較大改善。對于頁巖埋深為2 800～3 500 m，水平段長1 500～1 800 m，分18～20段壓裂的水平井，單井鉆采成本控制在5 300萬元，部分井壓裂測試后獲得了較高產(chǎn)量，但多數(shù)單井穩(wěn)定日產(chǎn)能仍在（3.5～4.0）×104m3，單井EUR為（0.6～0.9）×108m3。據(jù)此進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價，單井經(jīng)濟(jì)極限成本需控制在（3 500～4 500）萬元才能實現(xiàn)效益開發(fā)。顯然，常壓頁巖氣對成本控制提出了更高的要求。目前單井鉆采成本距離效益開發(fā)還有較大差距。

中國常壓頁巖氣勘探開發(fā)總體尚處于起步和探索階段，加上其復(fù)雜的地質(zhì)特點，在基礎(chǔ)理論、技術(shù)攻關(guān)、管理創(chuàng)新等方面面臨以下主要問題和挑戰(zhàn)。

1）如何進(jìn)一步深化南方復(fù)雜構(gòu)造區(qū)常壓頁巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)研究和富集高產(chǎn)理論認(rèn)識，實現(xiàn)“差中選優(yōu)、優(yōu)中選甜、甜中找脆”，為優(yōu)選甜點靶區(qū)、最優(yōu)靶體和優(yōu)化工程工藝技術(shù)指明方向。

2）如何提升南方灰?guī)r地層溶洞和裂縫發(fā)育區(qū)優(yōu)快鉆完井技術(shù)，研發(fā)配套的工藝技術(shù)、材料和工具，實現(xiàn)優(yōu)快鉆井，進(jìn)一步降低鉆完井成本，提速提效。

3）如何優(yōu)化以大規(guī)模體積壓裂改造為核心的壓裂設(shè)計和工程工藝，創(chuàng)新密切割等壓裂改造模式，攻克最大水平主應(yīng)力與最小水平主應(yīng)力差值大，復(fù)雜縫網(wǎng)難以形成的難題，增大有效改造體積，提高單井產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)可采儲量。

4）如何建立以井網(wǎng)優(yōu)化和立體多層多井平臺式“工廠化”為核心的開發(fā)技術(shù)政策，提高采收率，建立立體多層多井開發(fā)模式，實現(xiàn)縱向資源的高效開發(fā)，形成常壓頁巖氣高效排水采氣工藝管柱優(yōu)化組合等關(guān)鍵技術(shù)和工具。

5）如何創(chuàng)新管理模式，建立系統(tǒng)、科學(xué)、高效的決策運行機(jī)制，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)科研、部署、決策、運行等各個環(huán)節(jié)，踐行和推廣地質(zhì)工程一體化，提高組織生產(chǎn)運行效率，提質(zhì)增效。

3.2 主要對策

針對常壓頁巖氣面臨的主要問題和挑戰(zhàn)，需要立足常壓頁巖氣地質(zhì)特點，深化甜點目標(biāo)的綜合評價優(yōu)選，強(qiáng)化工藝技術(shù)的針對性、適用性和實用性創(chuàng)新研究，持續(xù)深入地開展增產(chǎn)、降本攻關(guān)實踐，創(chuàng)新高效管理模式，進(jìn)一步提速、提效，才能推動中國南方常壓頁巖氣資源規(guī)模效益動用。

3.2.1 深化常壓頁巖氣富集高產(chǎn)主控因素研究

沉積相控制頁巖的發(fā)育，影響頁巖氣的資源規(guī)模，在深水陸棚相宏觀沉積背景下，需要進(jìn)一步細(xì)化沉積微相研究。開展不同地區(qū)五峰組—龍馬溪組龍一段①至⑨號小層頁巖有機(jī)碳含量、孔隙度、脆性、含氣性等關(guān)鍵評價參數(shù)的變化規(guī)律研究，明確不同地區(qū)最優(yōu)甜點段，指導(dǎo)水平井最佳的穿行層位。

保存條件是影響頁巖氣富集的關(guān)鍵因素，構(gòu)造作用的強(qiáng)度與持續(xù)時間決定了頁巖氣保存條件，需要持續(xù)深化構(gòu)造復(fù)雜區(qū)以構(gòu)造作用為核心的頁巖氣保存條件研究。同時，加強(qiáng)構(gòu)造演化與頁巖氣成藏過程的動態(tài)研究，剖析不同構(gòu)造類型、不同構(gòu)造樣式、不同構(gòu)造部位的頁巖氣富集主控因素。應(yīng)力場是影響頁巖氣產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，應(yīng)力分布狀態(tài)對井網(wǎng)部署及壓裂方案至關(guān)重要，區(qū)域動力演變過程決定應(yīng)力分布狀態(tài)，因此，需要加強(qiáng)區(qū)域構(gòu)造動力學(xué)演化研究，充分利用巖心三軸應(yīng)力實驗、井筒FMI成像測井、壓裂力學(xué)參數(shù)、微地震監(jiān)測等資料研究應(yīng)力場特征和天然裂縫分布規(guī)律，深化巖石起裂機(jī)理研究，建立縫網(wǎng)延伸模型，為井網(wǎng)部署和復(fù)雜縫網(wǎng)工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。

在此基礎(chǔ)上，強(qiáng)化頁巖氣甜點目標(biāo)評價，建立地質(zhì)甜點+工程甜點+經(jīng)濟(jì)甜點一體化的常壓頁巖氣選區(qū)評價體系和標(biāo)準(zhǔn)，在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)差中選優(yōu)，優(yōu)中選甜。甜點目標(biāo)確保在地質(zhì)上富集，工程上好鉆好壓，經(jīng)濟(jì)上可行。建立水平段長、壓裂規(guī)模、單井產(chǎn)能、單井EUR之間最佳的匹配關(guān)系。

3.2.2 加快優(yōu)快鉆完井配套技術(shù)攻關(guān)研究

在頁巖氣鉆完井工藝技術(shù)方面，通過不斷的學(xué)習(xí)、集成和自主創(chuàng)新，中國已基本實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)、工具、材料和裝備的國產(chǎn)化。彭水示范工程建設(shè)過程中，通過“產(chǎn)學(xué)研用”一體化平臺，研發(fā)了系列鉆井提速工具。研制的φ228 mm射流沖擊器，解決了PDC鉆頭振動劇烈，鉆速低、壽命短的問題；研發(fā)的φ172 mm與φ203 mm水力振蕩器，解決了三維軌道摩阻大、軌跡控制難度高等難題，工具面調(diào)整時間降低約30%，可替代國外同類產(chǎn)品。同時持續(xù)優(yōu)化鉆井參數(shù)，優(yōu)選“高效鉆頭+旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+優(yōu)質(zhì)鉆井液”等提速工具工藝組合，探索水平段一趟鉆技術(shù)。通過以上舉措，機(jī)械鉆速提高31%，鉆井周期逐步控制在70 d以內(nèi)，水平井單井鉆完井成本降至2 700萬～3 500萬元。盡管如此，對于低品位的常壓頁巖氣資源，周期仍偏長，成本仍偏高。

南方地區(qū)灰?guī)r地層溶洞和裂縫發(fā)育，地層承壓能力低，漏失是目前鉆井工程面臨的主要問題。鉆進(jìn)過程中處理堵漏等復(fù)雜情況的非生產(chǎn)時間占比較高，影響鉆井時效。下步需要加強(qiáng)地球物理等手段的工程勘察力度，重點開展找洞查漏，規(guī)避大型漏失點，亟待探索克服開放型裂縫的淺層空氣鉆井、高壓噴射鉆井等優(yōu)快鉆井技術(shù)，研發(fā)新型堵漏材料、工具和隨鉆堵漏工藝，減少非生產(chǎn)時間。加快強(qiáng)封堵、高性能、低油水比油基鉆井液和水基鉆井液體系研發(fā)，盡快實現(xiàn)現(xiàn)場規(guī)模應(yīng)用，降低成本并減少對環(huán)境的傷害。研發(fā)低密度泡沫水泥漿體系，解決漏失和地層承壓能力低對固井質(zhì)量的影響。同時，加快鉆井提速工具國產(chǎn)化的研究，加強(qiáng)PDC高效鉆頭、射流沖擊器、水力振蕩器、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向等配套工具的研發(fā)，完善適合常壓頁巖氣地質(zhì)特點的“瘦身型”井身結(jié)構(gòu)鉆井技術(shù)方案，創(chuàng)新山地“車載鉆機(jī)打?qū)Ч?大型鉆機(jī)打一開、二開”的工廠化鉆井模式，進(jìn)一步提速、提效。

3.2.3 加強(qiáng)高效壓裂改造工藝技術(shù)研究

1）持續(xù)開展低成本高性能壓裂材料的優(yōu)選評價和自主研發(fā)，進(jìn)一步降低成本。

針對常壓區(qū)裂縫發(fā)育，易漏失，地應(yīng)力低、閉合壓力低等特點，需要開展流體敏感性、應(yīng)力敏感性和壓裂液自吸損害評價實驗，形成適用于常壓頁巖儲層敏感性的評價方法。由此揭示壓裂液滯留頁巖儲層的時空分布特征，明確常壓頁巖儲層敏感性損害程度，進(jìn)而指導(dǎo)優(yōu)化壓裂液配方，進(jìn)一步提高壓裂液體系與常壓頁巖地層的配伍性，最大減少壓裂液對頁巖儲層的傷害。同時，需持續(xù)加強(qiáng)低成本高效降阻水、低濃度膠液體系研發(fā)和配方優(yōu)化，進(jìn)一步降低成本。開展壓裂返排液處理配方及工藝研究，形成壓裂返排液重復(fù)利用技術(shù)。

2）深化體積壓裂改造模式研究，提高頁巖氣單井產(chǎn)量和井控儲量。

大型分段壓裂是改善頁巖氣滲流條件、提高頁巖氣單井產(chǎn)量的主要途徑?！懊芮懈?、單段多簇、投球暫堵”技術(shù)是頁巖氣水平井壓裂改造的發(fā)展趨勢。然而，簇數(shù)增多后如何保證各簇裂縫均衡起裂及擴(kuò)展、縱向縫高有效溝通優(yōu)質(zhì)儲層、有效提高單井控制儲量，是該技術(shù)的實施難點，尤其是常壓頁巖區(qū)兩向應(yīng)力差值大，不易形成復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)縫網(wǎng)。下步仍需要持續(xù)開展巖石破裂特征和裂縫延伸的室內(nèi)實驗及數(shù)值模擬研究，明確頁巖破裂特征及成縫機(jī)理，開展體積壓裂改造模式、多簇裂縫均衡擴(kuò)展、雙暫堵轉(zhuǎn)向壓裂工藝、多尺度裂縫造縫、多持續(xù)裂縫分級支撐等配套工藝技術(shù)的現(xiàn)場攻關(guān)，試驗“一段一策”變密度射孔、變黏度、變排量優(yōu)化組合、多粒徑組合優(yōu)化等個性化壓裂工藝。此外，還需加強(qiáng)深層頁巖氣配套壓裂工程工藝技術(shù)的攻關(guān)試驗。

3.2.4 加強(qiáng)常壓頁巖氣生產(chǎn)規(guī)律研究，制定效益開發(fā)技術(shù)策略

目前常壓頁巖氣生產(chǎn)時間短，對其生產(chǎn)規(guī)律的認(rèn)識較為薄弱。因而需要加強(qiáng)頁巖氣壓裂效果評估，評價不同構(gòu)造部位、頁巖埋深、水平段長、兩靶高差、壓裂級數(shù)、段長、壓裂工藝及參數(shù)等對SRV和單井產(chǎn)能的影響，深化生產(chǎn)井的動態(tài)分析，研究不同生產(chǎn)制度、不同生產(chǎn)階段產(chǎn)氣規(guī)律，預(yù)測開采中氣藏能量分布和單井EUR，明確影響常壓頁巖氣產(chǎn)能主控因素，為制定常壓頁巖氣最優(yōu)開發(fā)技術(shù)策略提供依據(jù)。同時，開展開發(fā)調(diào)整技術(shù)對策研究。針對已開發(fā)區(qū)，通過數(shù)值模擬、氣藏工程、經(jīng)濟(jì)評價等方法，研究最優(yōu)的井網(wǎng)加密時機(jī)和加密井開發(fā)技術(shù)，最大程度提高儲量動用率。此外，還需加強(qiáng)五峰組—龍馬溪組氣層的立體評價和開發(fā)試驗，制定不同層段的合理井距、水平井參數(shù)、合理生產(chǎn)方式及配產(chǎn)等開發(fā)參數(shù)，實現(xiàn)縱向上資源的有效動用。

基礎(chǔ)研究方面重點開展頁巖解吸—擴(kuò)散—滲流耦合實驗，深入研究納米孔隙中氣液兩相—氣體單相滲流規(guī)律，建立準(zhǔn)確描述滲流規(guī)律的數(shù)學(xué)模型。結(jié)合生產(chǎn)井特征，建立常壓頁巖氣井?dāng)y液理論模型，為不同生產(chǎn)階段采氣工藝參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。

現(xiàn)場著重開展電潛泵、射流泵、智能柱塞管柱、氣舉、泡排、管柱優(yōu)化排采等工藝的適應(yīng)性分析，研究工藝管柱的應(yīng)用條件，探索形成適用于常壓頁巖氣井不同排采階段的高效排水采氣工藝管柱優(yōu)化組合技術(shù)和關(guān)鍵工具。

3.2.5 全面推行地質(zhì)工程最優(yōu)化決策平臺，不斷提高生產(chǎn)運行管理效率

以增產(chǎn)、提速、降本、增效為核心，破解常壓頁巖氣低品位資源效益開發(fā)難題，需要積極探索實踐頁巖氣地質(zhì)工程最優(yōu)化決策平臺運行模式，全面推行四個一體化（圖11）：一體化管理、一體化評價、一體化設(shè)計、一體化作業(yè)。

構(gòu)建多部門、多學(xué)科、多專業(yè)技術(shù)人員組成的地質(zhì)工程一體化管理團(tuán)隊，成立頁巖氣領(lǐng)導(dǎo)小組和現(xiàn)場工作部，加強(qiáng)頂層設(shè)計，制訂階段目標(biāo)，完善考核機(jī)制，開展前瞻性、科學(xué)性、指導(dǎo)性、時效性的組織決策管理。

圖11 頁巖氣地質(zhì)工程一體化運行模式Fig.11 Integrated operation mode of shale gas geological engineering

一體化評價的實質(zhì)是實踐—認(rèn)識—再實踐—再認(rèn)識持續(xù)深化過程。1）開展地上+地下+經(jīng)濟(jì)的一體化目標(biāo)評價，獲取最優(yōu)的甜點目標(biāo)和技術(shù)方案，指導(dǎo)設(shè)計與施工；2）開展五峰組—龍馬溪組下部①至⑤號氣層+上部⑥至⑨號氣層一體化評價，為立體開發(fā)提供地質(zhì)依據(jù)；3）開展項目全過程一體化評價，從頁巖氣勘探、評價、產(chǎn)建、投產(chǎn)4個階段入手，客觀分析評價各階段的優(yōu)點和不足，獲取方案可優(yōu)化調(diào)整的空間；4）開展單井全生命周期一體化評價，建立單井從部署—鉆探—壓裂—試采—投產(chǎn)—報廢全生命周期的檔案信息，一方面是深入開展鉆采評價和動態(tài)分析，用新的成果認(rèn)識及時指導(dǎo)現(xiàn)場，優(yōu)化后期部署方案，另一方面是便于生產(chǎn)中精細(xì)管理，一井一策、分類施策、延年益壽。

一體化設(shè)計的核心思想是按照地質(zhì)兼顧工程、工程服務(wù)地質(zhì)，勘探向后延伸、開發(fā)提前介入，全方位優(yōu)化設(shè)計的理念。在一體化評價的基礎(chǔ)上，按照區(qū)塊、平臺、單井3個級別全面推進(jìn)一體化地震設(shè)計、一體化井位設(shè)計、一體化鉆井設(shè)計、一體化導(dǎo)向設(shè)計、一體化壓裂設(shè)計、一體化排采設(shè)計、一體化地面工程設(shè)計、一體化安全環(huán)保設(shè)計?？碧街鲃酉蜷_發(fā)延伸，探井和評價井在開發(fā)井網(wǎng)上部署，開發(fā)提前介入氣藏評價，提前開展開發(fā)概念設(shè)計，開發(fā)評價井錄取探井評價所需地質(zhì)資料。

一體化作業(yè)需要建立系統(tǒng)規(guī)范的生產(chǎn)運行機(jī)制和管理流程，搭建生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)協(xié)同平臺，實行工序流程化、流程表單化、表單信息化，推進(jìn)生產(chǎn)管理流程標(biāo)準(zhǔn)化、制度化、規(guī)范化，并推行項目化管理模式，成立鉆井、壓裂、采氣、地面、物供5個項目組，執(zhí)行“短流程、快節(jié)奏、高質(zhì)量、低成本”方針，全程優(yōu)化投資計劃、技術(shù)方案和生產(chǎn)運行，實現(xiàn)各工序、各環(huán)節(jié)無縫鏈接，進(jìn)一步提高生產(chǎn)運行管理效益。

4 結(jié)論

經(jīng)過多年的探索攻關(guān)，以渝東南盆緣構(gòu)造復(fù)雜帶南川—武隆地區(qū)為代表的中國南方常壓頁巖氣在地質(zhì)認(rèn)識、工藝技術(shù)、成本管控、勘探突破、產(chǎn)能建設(shè)等方面取得了一些重要成果：①建立了常壓頁巖氣富集高產(chǎn)地質(zhì)理論；②建立了常壓頁巖氣綜合評價技術(shù)；③創(chuàng)新了常壓頁巖氣低成本工程工藝技術(shù)；④初步形成常壓頁巖氣開發(fā)技術(shù)策略；⑤形成綠色礦山建設(shè)模式；⑥實現(xiàn)常壓頁巖氣勘探多點突破和高效開發(fā)。

實踐證實中國南方常壓頁巖氣具有廣闊的發(fā)展前景，同時也面臨理論創(chuàng)新、工藝技術(shù)突破、成本與效益開發(fā)等主要問題和挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)中國南方常壓頁巖氣產(chǎn)業(yè)的高效發(fā)展，提出5點建議：①深化常壓頁巖氣富集高產(chǎn)主控因素研究，落實甜點目標(biāo)；②加快優(yōu)快鉆完井配套技術(shù)攻關(guān)研究，進(jìn)一步提速提效；③加強(qiáng)高效壓裂改造工藝技術(shù)研究，進(jìn)一步降本增效；④加強(qiáng)常壓頁巖氣生產(chǎn)規(guī)律研究，優(yōu)化開發(fā)技術(shù)政策；⑤全面推行地質(zhì)工程最優(yōu)化決策平臺，不斷提高生產(chǎn)運行管理效率。