劉 合 李國欣 姚子修 金 旭 孟思煒 蘇 健

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院；2.中國石油勘探與生產(chǎn)分公司）

我國頁巖油資源豐富，已在多個含油氣盆地獲規(guī)模發(fā)現(xiàn)，但資源品質(zhì)總體較差，勘探開發(fā)相對滯后，需針對不同類型資源制定合理的勘探開發(fā)策略。

1 我國頁巖油開發(fā)現(xiàn)狀與認(rèn)識

1.1 我國頁巖油開發(fā)現(xiàn)狀

廣義上，頁巖油是指賦存于富有機質(zhì)泥頁巖中及與之毗鄰的砂巖、碳酸鹽巖等非烴源巖夾層中的石油資源。我國中—高成熟度頁巖油地質(zhì)資源量約為100×108t，在未來我國油氣增儲上產(chǎn)中將會扮演戰(zhàn)略接替資源的角色。目前已在準(zhǔn)噶爾、松遼、渤海灣、鄂爾多斯等盆地獲得頁巖油規(guī)模發(fā)現(xiàn)，并實現(xiàn)了工業(yè)開發(fā)[1-6]。

我國陸相頁巖油與北美海相頁巖油在資源稟賦、地質(zhì)條件方面均存在較大差異，直接生搬硬套北美頁巖油現(xiàn)成的地質(zhì)理論和工程技術(shù)并不可取[7-8]。當(dāng)前，我國頁巖油開發(fā)基礎(chǔ)研究滯后，受工程技術(shù)制約，施工成本偏高，回報周期較長，管理模式落后，導(dǎo)致頁巖油開發(fā)具有較高的投資風(fēng)險，規(guī)模效益開發(fā)面臨重大挑戰(zhàn)。為此，需認(rèn)真審視頁巖油開發(fā)的成本風(fēng)險與不確定性因素[9-10]，不斷深化地質(zhì)研究，攻關(guān)核心工程技術(shù)，編制高效開發(fā)方案，加強成本評估與預(yù)測；同時，應(yīng)加強研發(fā)體系頂層設(shè)計和能力建設(shè)，減少重復(fù)性研究，提高研發(fā)效率。

1.2 美國頁巖油氣開發(fā)經(jīng)驗與啟示

美國頁巖油氣的成功開發(fā)經(jīng)歷了漫長的探索和發(fā)展階段。早在1982年，頁巖氣之父——喬治·米希爾首次嘗試頁巖氣開發(fā)，開展頁巖氣精細(xì)地質(zhì)研究和工程技術(shù)研發(fā)；1992年，完成首口井的技術(shù)試驗并取得有關(guān)資料，期間投入了大量人力物力；2002年，優(yōu)選出甜點區(qū)段（二疊紀(jì)盆地東部米德蘭次盆的Wolfcamp組海綠石發(fā)育段）并突破水平井鉆井技術(shù)；2007年，掌握水平井體積壓裂開發(fā)技術(shù)，開始工業(yè)化發(fā)展；此后，美國頁巖氣開發(fā)進入快速發(fā)展時期。2018年，美國頁巖氣產(chǎn)量達6138×108m3，占美國天然氣總產(chǎn)量的64.4%[11-15]。在頁巖氣開發(fā)取得成功后，相關(guān)技術(shù)被引入頁巖油開發(fā)，帶動了美國頁巖油的快速發(fā)展。

縱觀美國頁巖油氣工業(yè)的發(fā)展歷程，從精細(xì)地質(zhì)認(rèn)識、水平井鉆井、規(guī)?；瘔毫训群诵募夹g(shù)的探索突破，到實現(xiàn)勘探、開發(fā)與工程線上的貫通起步，再到石油巨頭、獨立公司、私營公司市場化推廣應(yīng)用的快速發(fā)展，呈現(xiàn)出明顯的階段規(guī)律性[12,16-18]。

我國頁巖油開發(fā)不可能一蹴而就。隨著頁巖油勘探開發(fā)的不斷深入，前期積累的知識碎片越來越多，需通過類比和綜合分析，將相關(guān)信息融會貫通，使知識系統(tǒng)化。為此，需遵從由研究到實踐，由“點”到“線”再到“面”的認(rèn)識過程。從加強基礎(chǔ)研究與核心技術(shù)攻關(guān)入手，建立信息實時更新與共享的地質(zhì)工程一體化平臺，對基礎(chǔ)研究與技術(shù)攻關(guān)進行程序化監(jiān)管和調(diào)控，建立頁巖油全生命周期組織管理模式，針對不同類型頁巖油資源制定合理的勘探開發(fā)策略[19-20]。

2 “點—線—面”創(chuàng)新方法論內(nèi)涵

2.1 “點”上優(yōu)選

頁巖油氣勘探開發(fā)要實現(xiàn)高質(zhì)量科學(xué)發(fā)展，需從“點”上優(yōu)選做起，這是“點—線—面”創(chuàng)新方法論的基礎(chǔ)。油氣勘探開發(fā)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，科技研發(fā)體系涉及多學(xué)科交叉，環(huán)節(jié)眾多且相關(guān)性較大，科技管理人員的精力是有限的，必須集中精力抓住要害。只有厘清科學(xué)問題的關(guān)鍵點，抓住主要矛盾和矛盾的主要方面，才能利用好有限的資源解決問題。

隨著國內(nèi)石油勘探開發(fā)進入新的階段，新發(fā)現(xiàn)儲量品位降低，已開發(fā)油田主體處于“雙高”開發(fā)階段，多尺度儲層表征、資源分級評價、“甜點區(qū)”預(yù)測與工程評價、儲層改造、老井再認(rèn)識與精細(xì)挖潛、控水增油、提高采收率、工程經(jīng)濟性評價等都是關(guān)鍵控制點。應(yīng)當(dāng)注意的是，關(guān)鍵控制點是動態(tài)變化的，隨著研究進程和儲層特征變化，控制點也將發(fā)生變化。

2.2 “線”上控制

“線”控制的實質(zhì)就是對研發(fā)程序的控制。程序是對操作及處理流程的描述、計劃和規(guī)定，主要指項目研發(fā)前必須要優(yōu)化頂層設(shè)計，制定技術(shù)研發(fā)路線圖，建立和完善各項主要工作的控制線?？蒲许椖克霈F(xiàn)的任何進度滯后、費用失控、目標(biāo)不明確、重復(fù)研究等問題，往往是由于違背了程序。特別是油氣上游業(yè)務(wù)，基礎(chǔ)研究與技術(shù)研發(fā)的勘探、開發(fā)、工程等不同主線相互依存、相互影響，一條主線的控制點信息更新，往往對其他主線的定位與攻關(guān)目標(biāo)產(chǎn)生深刻影響。需通過大數(shù)據(jù)、一體化平臺等建立實時監(jiān)測、信息共享和資源優(yōu)化體系，實現(xiàn)對核心控制點的程序化監(jiān)管和調(diào)控，從而形成“線”控制。

在實際工作中，程序并非一成不變。面對非均質(zhì)性顯著的陸相頁巖油藏，不同甜點區(qū)、不同鉆井平臺乃至同平臺不同油井間地質(zhì)特征差異巨大，相同開發(fā)程序難以適應(yīng)復(fù)雜多變的儲層條件，直接影響最終開發(fā)效果。因此，應(yīng)適時檢查程序的執(zhí)行情況，及時修正程序，才能保證程序的科學(xué)性。僵化程序會限制管理者的主觀能動性，不能及時應(yīng)對已經(jīng)變化的環(huán)境條件，可能帶來更嚴(yán)重的后果。目前實施的“地質(zhì)工程一體化”，其內(nèi)涵和任務(wù)就是為了保證“線”控制的有效性，確保每個階段做到無縫銜接，避免出現(xiàn)各自為政的現(xiàn)象。

2.3 “面”上拓展

項目的“面”拓展，就是要加大技術(shù)集成與推廣應(yīng)用力度，制定項目推廣應(yīng)用策略，對項目推廣應(yīng)用全過程進行統(tǒng)籌管理，協(xié)調(diào)好多個參與主體的工作進度，形成以市場化為基礎(chǔ)的全生命周期組織管理模式，加速成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化。全生命周期管理是非常規(guī)資源高效動用最有效的組織模式，包括勘探、評價、優(yōu)選、定案、實施（計劃、運行）、執(zhí)行（評估調(diào)整）等階段。各階段有明確的任務(wù)和目標(biāo)，不可逾越，不可脫節(jié)，無縫銜接，只有完整地完成上一階段的各項任務(wù)，才可以轉(zhuǎn)入下一階段工作。前期研究的認(rèn)識程度是決定項目最終收益的最關(guān)鍵要素，項目的推進過程，就是認(rèn)識積累學(xué)習(xí)曲線不斷進步的過程，通過前期精細(xì)研究和充足投入，保障后期更好的開發(fā)效果。對于石油企業(yè)，需要立足于油氣資源稟賦與戰(zhàn)略定位，在核心控制點的突破與線上控制的基礎(chǔ)上，為不同類型、不同開發(fā)階段的油氣資源制定合理的勘探開發(fā)策略，推動頁巖油勘探開發(fā)科技創(chuàng)新。

2.4 “點—線—面”三者關(guān)系

“點—線—面”三者相互關(guān)聯(lián)、互相依存、依次遞進，其中“點”是基礎(chǔ)，“線”是方式，“面”是目的，三者要統(tǒng)籌考慮、協(xié)同推動、不可偏廢。如果不注重“點”上攻關(guān)，會導(dǎo)致基礎(chǔ)研究不足，對內(nèi)在的差異性和特殊性認(rèn)識不充分，關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新存在短板，產(chǎn)生木桶效應(yīng)，制約整體效果，例如旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的缺乏直接影響水平井的鉆井進度和鉆遇率；如果不注重“線”上控制，會導(dǎo)致研究分散、協(xié)同不足，技術(shù)銜接與配套不充分，創(chuàng)新效率低下，例如儲層地質(zhì)研究與鉆井進度不匹配，導(dǎo)致單井產(chǎn)量低、成本過高、效益變差[5，20-21]；如果不注重“面”上應(yīng)用，會導(dǎo)致研究與應(yīng)用脫節(jié)，技術(shù)集成配套不足，無法實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用。

總之，頁巖油開發(fā)的速度可以加快，但由點到線、由線到面的程序不可逾越，應(yīng)按部就班、一步一個腳印，否則會欲速則不達、得不償失，形成“年年搞創(chuàng)新、年年有突破、年年在研究”的低水平循環(huán)。

3 對我國頁巖油實施“點—線—面”方法的建議

與美國海相頁巖油不同，我國陸相頁巖油主要發(fā)育于中、新生代湖盆背景，沉積環(huán)境變化劇烈，不同盆地間礦物組成差異大，巖心水平方向?qū)永怼⒘芽p發(fā)育，縱向?qū)佣唷颖?。資源稟賦的特殊性使得我國頁巖油業(yè)務(wù)發(fā)展可借鑒的經(jīng)驗較為有限，在前期勘探開發(fā)過程中已暴露出諸多問題。建議按照“點—線—面”方法體系開展工作。

3.1 找準(zhǔn)主要環(huán)節(jié)的關(guān)鍵點尋求突破

頁巖油勘探開發(fā)科技創(chuàng)新的“點”上優(yōu)選在于勘探、開發(fā)與工程等環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)認(rèn)識與關(guān)鍵技術(shù)。我國頁巖油勘探開發(fā)尚處于起步探索階段，勘探方面，我國頁巖油復(fù)雜的資源條件決定了頁巖油業(yè)務(wù)關(guān)鍵控制“點”的內(nèi)容應(yīng)包括建立頁巖油資源評價與分類標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確掌握資源潛力與分布特點；形成儲層巖石多尺度精細(xì)評價技術(shù)體系，明確微觀賦存狀態(tài)、流動機理與主控因素；建立頁巖油甜點地質(zhì)評價體系等。開發(fā)方面，“長水平井段、小井距、密切割、大規(guī)模體積改造”仍是目前主導(dǎo)的頁巖油開發(fā)方式；但應(yīng)注意我國陸相成藏頁巖油的復(fù)雜巖性特征、微觀非均質(zhì)性和廣泛分布的多套泥巖隔夾層，限制了壓裂裂縫縱向穿層，降低了水平井體積壓裂效果，應(yīng)積極探索“頁巖油直井、小井距、密切割、大平臺規(guī)模體積改造”方案的可行性。在制定開發(fā)方案時，相對延長頁巖油井高產(chǎn)期，提高單井總采出量是亟待解決的問題。工程方面，一系列核心工程技術(shù)亟待突破，甚至面臨從0到1的技術(shù)攻關(guān)，例如甜點地震預(yù)測技術(shù)和高端成像測井裝備與技術(shù)、一趟鉆與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)、進一步提高儲層縱向動用程度與裂縫復(fù)雜程度的儲層改造技術(shù)與人工裂縫實時監(jiān)測技術(shù)、智能納米驅(qū)油技術(shù)、壓裂驅(qū)替一體化、注氣等提高采收率技術(shù)、“井工廠”開發(fā)技術(shù)等?？紤]到頁巖油業(yè)務(wù)具有較高的投資風(fēng)險，完善頁巖油礦權(quán)、鉆井、完井、基礎(chǔ)設(shè)施和運營等不同環(huán)節(jié)成本評估，明確不確定性因素影響機制，同樣需要作為攻關(guān)重點。

3.2 建立頁巖油勘探開發(fā)工程一體化信息共享平臺

頁巖油科技創(chuàng)新需要建立基于數(shù)據(jù)信息共享與勘探開發(fā)工程一體化平臺的線上控制。讓數(shù)據(jù)說話，用數(shù)據(jù)決策，是頁巖油資源科學(xué)高效動用的顯著特點。勘探、開發(fā)、工程等不同環(huán)節(jié)的科技創(chuàng)新與發(fā)展既互相影響，又互相制約。一個控制點的知識更新，會對整個系統(tǒng)的線上控制產(chǎn)生影響。例如，地質(zhì)資料具有多解性，需要根據(jù)后端業(yè)務(wù)驗證其結(jié)果，不斷修正優(yōu)化地質(zhì)模型及參數(shù)，使之逐漸趨于地下真實情況。而現(xiàn)實情況是，工程施工結(jié)果往往不能及時反饋給地質(zhì)部門，油藏模型得不到及時修正。為此需要建立頁巖油業(yè)務(wù)的全生命周期信息共享平臺，依托大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等先進技術(shù)，將各專業(yè)數(shù)據(jù)、成果、知識等信息統(tǒng)一管理，打破信息壁壘，使地質(zhì)評價、開發(fā)策略、工程方案等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)更新與優(yōu)化在平臺上能夠?qū)崟r查看、有跡可循，實現(xiàn)整體線上優(yōu)化與控制。

3.3 頂層設(shè)計引領(lǐng)頁巖油示范區(qū)建設(shè)

頁巖油業(yè)務(wù)的“面”上拓展，指的是對頁巖油宏觀開發(fā)策略的把控。頁巖油規(guī)模有效開發(fā)離不開開發(fā)策略的支持與引導(dǎo)，亟需強化頂層設(shè)計，發(fā)揮示范區(qū)引領(lǐng)示范作用。例如，新疆吉木薩爾陸相頁巖油已于2019年10月通過國家能源局組織的專家論證，成為我國首個國家級頁巖油示范區(qū)，2020年以來至2月12日，已累計生產(chǎn)原油近2.5×104t。未來應(yīng)進一步在鄂爾多斯、渤海灣、松遼等盆地相關(guān)區(qū)塊建立不同類型頁巖油示范區(qū)，并在各示范區(qū)內(nèi)開展全生命周期效益評價研究，根據(jù)不同地質(zhì)特征和發(fā)展定位制定效益開發(fā)的經(jīng)濟評價標(biāo)準(zhǔn)，明確規(guī)模效益動用的經(jīng)濟指標(biāo)、技術(shù)組合和政策配合條件，形成頁巖油勘探開發(fā)工程一體化平臺與全生命周期組織管理模式，推動我國頁巖油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)束語

在我國陸相頁巖油開發(fā)過程中，按照“點—線—面”方法體系，應(yīng)做到：加強勘探、開發(fā)、工程、經(jīng)濟性評價等環(huán)節(jié)基礎(chǔ)認(rèn)識與關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)；建立基于數(shù)據(jù)信息共享與勘探開發(fā)工程經(jīng)濟性評價一體化平臺的線上控制，打破信息壁壘；制定合理的頁巖油宏觀開發(fā)策略，強化頂層設(shè)計，發(fā)揮示范區(qū)引領(lǐng)示范作用，推動我國頁巖油產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。