梁 興 單長安 王維旭 李兆豐 朱斗星徐進賓 張 卓 張 朝 羅瑀峰 袁曉俊

1.中國石油浙江油田公司 2.西安石油大學地球科學與工程學院 3.東方地球物理公司研究院

0 引言

2008年，中國石油浙江油田公司（以下簡稱浙江油田）將頁巖氣納入勘探視野，對南方海相地層頁巖氣勘探開發(fā)潛力進行了廣泛的地質調查與評價，率先向國土資源部提出頁巖氣礦權登記，2009年7月獲得國內首批頁巖氣勘查登記區(qū)塊。2012年3月，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局正式批準設立昭通國家級頁巖氣示范區(qū)（以下簡稱昭通示范區(qū)），旨在加快頁巖氣勘探開發(fā)技術集成和突破，推動我國頁巖氣產業(yè)化發(fā)展。近年來，隨著四川盆地及其周緣上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣勘探的商業(yè)突破，以及涪陵、長寧—威遠、昭通國家級頁巖氣示范區(qū)的建成，“十三五”末頁巖氣年產量突破200×108m3，進入頁巖氣勘探開發(fā)快速發(fā)展的黃金時代[1-6]。

浙江油田通過持續(xù)深化改革、大膽創(chuàng)新實踐，在昭通頁巖氣示范區(qū)取得了一系列勘探開發(fā)突破，2018年建成黃金壩—紫金壩中深層頁巖氣田，年產頁巖氣量11.5×108m3，建成百萬噸油氣當量的油田；2020年建成太陽8×108m3淺層頁巖氣田，2021年至今正在建設海壩淺層頁巖氣6×108m3產建區(qū)。截至2021年底，昭通示范區(qū)累計新增頁巖氣探明儲量超過 3 100×108m3，2021年頁巖氣產量 16.92×108m3，累計生產頁巖氣超過72×108m3，建成國內繼長寧—威遠、焦石壩之后第三大頁巖氣生產基地。筆者從昭通示范區(qū)勘探開發(fā)歷程和理論技術發(fā)展角度，系統(tǒng)介紹了示范區(qū)勘探發(fā)現歷程、形成的山地頁巖氣地質勘探理論和勘探開發(fā)關鍵技術，并針對示范區(qū)發(fā)展前景與方向進行了展望，以期促進該示范區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

1 示范區(qū)頁巖氣勘探發(fā)現歷程

昭通示范區(qū)地跨四川、云南、貴州3省，處于四川盆地南部邊緣向云貴高原抬升的過渡地帶（烏蒙山區(qū)），主體位于滇黔北坳陷，目前勘查礦權面積為10 317.95 km2（圖1）。經過十多年的深耕細作，昭通示范區(qū)先后經歷了山地頁巖氣評層選區(qū)[7]、頁巖氣甜點先導評價[8-10]、示范區(qū)開發(fā)實踐建設[11-12]、中深層頁巖氣規(guī)模開發(fā)[13-14]和淺層頁巖氣勘探開發(fā)[15-18]5個階段（圖2）。目前已部署實施了黃金壩—紫金壩中深層和太陽淺層頁巖氣3大建產區(qū)（圖1），累計探明頁巖氣地質儲量超過3 100×108m3。中深層＋淺層頁巖氣累計投產頁巖氣井超過250口，累計產氣量超過72×108m3，建成年產17×108m3的昭通頁巖氣田。

圖1 昭通示范區(qū)位置與構造特征圖

圖2 昭通示范區(qū)勘探開發(fā)歷程圖

1.1 山地頁巖氣評層選區(qū)階段

2009年7月，浙江油田開始啟動昭通示范區(qū)評價工作。2009年10月在四川省筠連縣部署實施了滇黔北探區(qū)首口頁巖氣淺層地質調查井——YQ1井，并在五峰組—龍馬溪組底部見到頁巖氣并點火成功[19]。2011年，先后在筠連頁巖氣評價井Z104直井、ZAH1-1水平井五峰組—龍馬溪組中實現了頁巖工業(yè)氣流的勘探突破。通過構造地質調查和頁巖氣地質綜合評價，明確了五峰組—龍馬溪組頁巖氣目的層，落實了黃金壩頁巖氣開發(fā)規(guī)模建產區(qū)，總結形成了山地頁巖氣工作程序和勘探開發(fā)思路[7,9,11]。

1.2 頁巖氣甜點先導評價階段

2012年開始了黃金壩甜點區(qū)的鉆井部署和實施評價，2013年9月在首口頁巖氣評價井（ZA108直井）龍馬溪組獲得商業(yè)氣流突破，同期開展了ZA108井區(qū)先導試驗井建設。2014年1月在首口產能評價水平井ZA108H1-1獲得測試產氣量20.86×104m3/d，展示了該區(qū)良好的頁巖氣開發(fā)前景。通過黃金壩先導試驗和前期評價成果[20-22]，在黃金壩頁巖氣超壓甜點區(qū)開始水平井評價和鉆壓采工程技術探索，逐步形成了以水平井鉆井及水平井分組體積壓裂為核心的鉆探工程主體技術和以產量為目標導向的一體化項目管理模式[23]。

1.3 昭通示范區(qū)開發(fā)實踐建設階段（黃金壩）

2014年2月浙江油田編制設計了黃金壩ZA108井區(qū)5×108m3/a開發(fā)方案，隨后開始實施了黃金壩頁巖氣開發(fā)規(guī)模建產工程，于2015年底完成了黃金壩ZA108井區(qū)5×108m3年產能建設目標，日產氣量達140×104m3。2015年完成黃金壩區(qū)塊探明儲量申報工作，頁巖氣探明儲量資源豐度7.7×108m3/km2。通過依托國外技術引進和自主集成創(chuàng)新，率先在黃金壩ZA108井區(qū)創(chuàng)造性地建立地質工程一體化評價理念，實施頁巖氣地質工程一體化綜合評價和天然微裂縫、地質力學研究，迭代更新的頁巖氣儲層三維模型有效地指導鉆探工程實施和井筒質效產能的監(jiān)控[8,24]，形成了山地頁巖氣地質工程一體化開發(fā)技術和一體化項目高效管理模式[11]，完成了國家“十二五”示范區(qū)建設發(fā)展規(guī)劃目標。

1.4 中深層頁巖氣規(guī)模開發(fā)階段（紫金壩）

2015—2016年，在緊鄰黃金壩區(qū)塊的東部紫金壩地區(qū)，滾動勘探陸續(xù)部署鉆探了多口評價井，取得了較好的測試效果。ZB112H6-5井龍馬溪組測試產氣量高達14.34×104m3/d，2017年編制設計了紫金壩區(qū)塊4.8×108m3/a頁巖氣開發(fā)方案，2019年產能建成完成。2015—2019年黃金壩—紫金壩10×108m3/a中深層頁巖氣生產區(qū)建設完成，2019年底—2020年初通過ZB112H4、H5兩個平臺水平井對比試驗，率先形成了以“長段多簇縫、短簇間距密切割、高排量、增砂強改造、全程滑溜水、石英砂替代、暫堵轉向”為核心的壓裂2.0工藝技術系列[25]，創(chuàng)新形成了國產化、工廠化、一體化的山地頁巖氣高效開發(fā)模式，推進了昭通頁巖氣勘探開發(fā)示范工程高效建設。

1.5 淺層頁巖氣勘探開發(fā)新階段（太陽）

2017年4月針對示范區(qū)東部太陽地區(qū)2口老井（Y1、Y102井）開展復查，通過體積壓裂改造與試氣求產試驗，分別獲得測試階段工業(yè)氣流1.1×104m3/d、0.59×104m3/d，標志著太陽背斜淺層頁巖氣勘探取得重大突破[16]。2017年底—2018年初，按照“東西擴展、向南擴邊”的甩開評價工作思路，將淺層頁巖氣產能評價工作擴展至整個太陽背斜構造區(qū)。2019年1月開始，太陽頁巖氣田正式進入規(guī)模開發(fā)階段，2020年底太陽—大寨地區(qū)完成8×108m3年產能建設。2020年8月南部海壩區(qū)塊先導試驗方案獲得批復，優(yōu)選海壩背斜北坡區(qū)部署5個平臺21口水平井開展為期1年的淺層先導試驗[25-26]。2021年7月編制完成了太陽頁巖氣田海壩6×108m3/a淺層頁巖氣開發(fā)方案。經過2019年9月、2021年6月先后2次淺層頁巖氣探明儲量的申報，建成了國內首個2×108t油當量級規(guī)模整裝的大型淺層頁巖氣田[16,18]。

2 山地頁巖氣地質勘探理論成果認識

基于昭通示范區(qū)地處盆地外多期構造活動疊加改造的復雜背景，筆者通過“盆地演化、構造形變、沉積巖相、成巖成儲、成熟演化、地質力學、地理人文”諸方面的綜合研究，認識到昭通龍馬溪組“非均質性強”的頁巖氣儲層地質和氣藏工程“微斷層裂縫和地應力分割”的本質特點，指出昭通頁巖氣地質工程和勘探開發(fā)條件明顯有別于成功實現商業(yè)開發(fā)的北美克拉通盆地的頁巖氣田，從而在2010年率先提出了“山地頁巖氣”理念。“山地頁巖氣”概念提出初始遭遇質疑，在多年的堅持評價探索得到實踐檢驗，目前“山地頁巖氣”已得到了業(yè)界的普遍認可和廣泛應用。通過十余年的勘探開發(fā)探索評價實踐和重大科研項目攻關，筆者2021年進一步對“山地頁巖氣”的內涵從地表地貌及地腹地質兩個角度進行了詳細歸納闡述[27]，同時針對山地頁巖氣創(chuàng)新形成了“沉積背景控源儲、改造強度控保存、立體封閉控富集”的“多場協(xié)同多元耦合”富集成藏賦存理論，建立了南方海相強改造復雜構造區(qū)山地頁巖氣選區(qū)評價技術系列，有效指導了示范區(qū)頁巖氣選區(qū)評價工作。針對太陽背斜區(qū)淺層頁巖氣形成了“三維封存體系”富集成藏模式，并總結了其富集高產規(guī)律[28]。

2.1 盆外構造地質復雜性與保存條件

在大地構造上，昭通示范區(qū)位于揚子陸塊西南緣三江特提斯造山帶與東南緣江南—雪峰構造帶前鋒疊合部，地跨上揚子區(qū)四川盆地蜀南臺坳、盆地外的滇黔北坳陷及滇東—黔中隆起等3大二級構造單元，總體處在四川盆地南緣至黔中隆起區(qū)之間，自西北向東南可細分為雷波復向斜、牛街—大雪山背斜帶、彝良—麟鳳—羅布向斜帶、鹽源—威信背斜帶、花郎向斜帶、赤水源背斜帶、六曲河—星光復向斜、那西—桐梓背斜帶等三級構造單元（圖1）[29]。示范區(qū)先后經歷了廣西（加里東）、印支、燕山與喜馬拉雅4期構造事件與頁巖改造作用，形成不同的構造形跡。示范區(qū)體現出由盆外隔槽式褶皺向盆內隔檔式褶皺組合轉換的過渡性區(qū)域（即槽檔轉換區(qū)），由南部黔中隆起北緣向北部四川盆地方向依次發(fā)育隔槽式、等幅式與隔檔式3種褶皺樣式，構造變形區(qū)依次劃分為黔中隆起剪切變形區(qū)、滇黔北坳陷主體壓扭變形區(qū)及蜀南坳陷擠壓變形區(qū)等3大區(qū)域[30]。

昭通示范區(qū)雖經歷了多期構造變形疊加改造，然而北部四川盆緣改造作用相對較弱，且復向斜區(qū)內頁巖連續(xù)性與完整性相對完好，頁巖地層總體平緩、頁巖氣保存條件總體良好。示范區(qū)西部及東南部因受三江造山帶與江南—雪峰造山帶前緣沖斷褶皺改造作用影響，下古生界五峰組—龍馬溪組及筇竹寺組兩套頁巖均經歷過多期、特別是燕山與喜馬拉雅期造山改造作用，發(fā)育北東—北東東、北西—北北西及近南北向多期疊加褶皺（圖3），發(fā)育多期多方向伴生斷裂、節(jié)理及裂隙等，相互交切與交織成聯(lián)合構造。示范區(qū)中西部形成了以彝良—麟鳳—羅布向斜帶軸線為界的東南與西北兩大變形區(qū)，東南部構造變形總體呈現出由南往北、由東往西擠壓褶皺與漸進式隆升改造特點。示范區(qū)上覆蓋層現今節(jié)理、裂縫發(fā)育特征及其對下伏頁巖氣保存表現出三分性：①南部變形區(qū)產狀高陡、穿層性強，封蓋能力弱，易導致氣藏泄漏與散失，頁巖氣保存條件總體較差；②北部變形區(qū)蓋層發(fā)育順層或弱穿層節(jié)理及裂縫、產狀平緩，地層封蓋能力較強，保存條件總體較好；③中部變形區(qū)節(jié)理及裂縫穿層性與產狀處于過渡狀態(tài)，地層封蓋能力處于中等狀態(tài)，保存條件相對較好[29]。

圖3 昭通示范區(qū)地震地質綜合解釋構造剖面圖

昭通示范區(qū)龍馬溪組沉積中心在北部的深水陸棚區(qū)，向南過渡到淺水陸棚區(qū)和隆起非沉積區(qū)，平面相應的總體呈現由南往北逐漸增厚的特征，即南部厚度較薄，厚15～22 m，中部逐漸由30.9 m增厚至170.0 m，北部厚度基本增至250 m以上，最高約350 m。五峰組—龍馬溪組頁巖致密，巖石密度介于2.48～2.68 g/cm3，平均值為2.58 g/cm3；有效孔隙度介于1.0%～4.0%、平均值為2.65%；滲透率介于0.004 0～0.011 1 mD，平均值為0.006 5 mD，孔隙度和滲透率均較低。結合示范區(qū)五峰組—龍馬溪組及其頂底板圍巖大量鉆井巖心及野外露頭剖面蓋層實測數據分析，頁巖儲集空間為納米級微孔隙，優(yōu)勢孔隙半徑小于5 nm，孔比表面積一般小于15 m2/g，擴散系數小于1×10-6cm2/s，地層排驅壓力一般較大（2.0～17.0 MPa，多數超過4.0 MPa），表明頁巖自身毛細管阻力大，油氣難以向外逸散，具有較好的自封閉能力，可作為良好的頁巖氣藏蓋層（富束縛烴的濃度蓋層）。另外，示范區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖上覆地層下志留統(tǒng)石牛欄組泥質灰?guī)r夾泥巖與韓家店組泥巖及致密砂巖起到了良好的區(qū)域封蓋作用，形成頁巖氣封存箱頂板，下伏奧陶系澗草溝組與寶塔組致密灰?guī)r的封閉作用在向斜區(qū)形成頁巖氣封存箱底板。

結合示范區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖殘余厚度以及上覆地層構造變形樣式、地層節(jié)理裂縫發(fā)育特點等綜合分析后認為，北部擠壓變形區(qū)及其南緣具有目的層頁巖自身厚度大、上覆蓋層發(fā)育，頁巖變形與改造強度弱，節(jié)理及裂隙順層發(fā)育，頁巖氣封蓋性能好、保存條件優(yōu)越，處于瓦斯風化帶以下的封閉系統(tǒng)，天然氣成分以甲烷等烴類氣體為主，現今示范區(qū)頁巖氣甜點和建產區(qū)（黃金壩、紫金壩、太陽、云山壩—海壩、大寨）均分布于北部；中部偏北區(qū)域受自身厚度減薄、上覆蓋層減少、頁巖變形與改造增強影響，節(jié)理及裂隙斜交地層發(fā)育，頁巖氣封蓋性能減弱、保存條件變差，處于瓦斯風化帶附近，系統(tǒng)整體處于半封閉狀態(tài)，天然氣成分中混入了一定數量的N2、CO2，局部呈封閉體系區(qū)域可富集成頁巖氣甜點；中南部及南部變形區(qū)受主要目的層頁巖自身尖滅與上覆蓋層剝蝕增強、頁巖變形與改造作用進一步增強影響，節(jié)理及裂隙與地層交角逐漸增大、穿層作用增強，頁巖氣封蓋性能進一步減弱、保存條件進一步變差，處于瓦斯風化帶以上，系統(tǒng)處于半開放狀態(tài)、封存能力十分有限，天然氣成分中混入了大量N2、CO2，主要富集低豐度低品位頁巖氣。

2.2 山地頁巖氣成藏賦存評價理論

基于昭通示范區(qū)地處四川盆地南緣復雜構造區(qū)多期疊加改造背景，通過構造應力場、沉積環(huán)境場、地溫熱能場、流體相態(tài)場等多場功能協(xié)同作用研究，以及頁巖自沉積、成巖、成儲、成烴、成藏到賦存的多因素耦合作用分析，創(chuàng)新提出“源儲是海相殘留盆地頁巖氣富集成藏的基礎、保存是復雜構造區(qū)頁巖氣成藏的關鍵、封閉是高演化過成熟山地頁巖氣富集賦存的核心”基本認識，由此建立了山地頁巖氣“沉積背景控源儲，改造強度控保存，立體封閉控富集”的“多場協(xié)同多元耦合”成藏賦存理論（圖4），進而指導實現了山地淺層頁巖氣的勘探發(fā)現，深化了盆外復雜山地頁巖氣高產富集認識。

圖4 山地頁巖氣“多場協(xié)同多元耦合”成藏、賦存多因素相互交切關系圖

昭通示范區(qū)沉積環(huán)境對頁巖氣形成與賦存具有明顯的控制作用，總體上以北部深水陸棚強還原缺氧相區(qū)沉積的富有機碳硅質頁巖、碳質頁巖為最優(yōu)質巖相，中南部灰質頁巖沉積區(qū)次之，南部砂質頁巖沉積區(qū)最差[31]。五峰組—龍馬溪組頁巖自沉積以來，先后經歷了3期埋藏與2期生烴歷程（圖5）。其中，Ⅰ期埋藏發(fā)生于早志留世—中志留世末（局部延續(xù)到晚志留世早期），Ⅰ期隆升發(fā)生于中志留世末廣西運動期—石炭紀，示范區(qū)所在的陸塊一直處于震蕩式隆升狀態(tài)，頁巖長期淺埋、未熟（早成巖階段）；早二疊世—早三疊世（海西期），頁巖進入Ⅱ期埋藏階段（中成巖階段），開始生排烴（Ⅰ期生烴），Ro介于0.7%～1.3%；中三疊世末受印支期造山事件影響，頁巖進入Ⅱ期短暫隆升階段，逐漸結束海相沉積歷史進入陸相盆地發(fā)育階段，之后晚三疊—中侏羅世進入中生代前陸盆地發(fā)育階段（燕山期），頁巖進入Ⅲ期埋藏階段（晚成巖階段），有機質處于高—過成熟階段（Ro介于1.3%～3.0%），開始Ⅱ期二次生烴，有機質干酪根開始大量生氣，已生成的原油和深埋狀態(tài)的古油藏開始大量裂解成氣；晚侏羅世—早白堊世受燕山期太平洋俯沖與造山事件影響，示范區(qū)進入Ⅲ期隆升階段，頁巖深埋再次變淺，出現生烴供烴停滯、頁巖氣層抬升超壓與?？自鰸B過程。

圖5 昭通示范區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖沉積埋藏—成巖—生烴史演化圖

2.3 山地淺層頁巖氣富集高產規(guī)律

在黃金壩—紫金壩山地頁巖氣中深層地質與甜點綜合評價方法基礎上，針對頁巖儲層埋深小于2 000 m的太陽背斜區(qū)淺層頁巖氣田特點進行了地質綜合評價研究。太陽淺層頁巖氣田位于四川盆地外的滇黔北坳陷威信復背斜構造帶北東傾伏區(qū)，主體由太陽、海壩背斜和云山壩向斜構成，為古生界—下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖裸露區(qū)（背斜核部出露最老地層為奧陶系），頁巖儲層主體埋深400～1 500 m。五峰組—龍一段富有機質泥頁巖厚度介于40～60 m，縱向連續(xù)分布、無明顯夾層，TOC、孔隙度及含氣量均較高，儲層非均質性不強。

太陽氣田頁巖經歷了多期生烴與成藏歷程，具有明顯的“原位成藏”特點。同時，多期次構造運動疊加改造致使區(qū)內微小斷層及天然裂縫帶較為發(fā)育，天然裂縫系統(tǒng)成因上以構造裂縫為主，產狀上多為高角度縫，裂縫發(fā)育程度受構造部位控制明顯。雖然如此，太陽地區(qū)主力頁巖氣藏仍具有良好的保存條件。頁巖氣藏頂底板與氣層頁巖連續(xù)沉積，頂底板巖性致密、厚度大、分布穩(wěn)定、突破壓力高，封隔性能好，加上頁巖氣自封閉性[32]，構建的整體封閉保存體系在頁巖氣儲集層形成和后期構造改造過程中對頁巖氣層均具有良好的封隔與保存作用。另外，五峰組—龍馬溪組頁巖雖歷經抬升變淺，表現為多方向、多層次疊加，但走滑—逆沖斷層持續(xù)呈擠壓狀態(tài)，斷層的封閉性良好，封存箱總體無開啟泄漏，目的層背斜形態(tài)整體保存完整；同時，斷層兩側致密巖性對接側向封堵好，頁巖對接巖性均為致密泥灰?guī)r及石灰?guī)r，側向封堵性較好（圖6）。因此，壓性逆斷層、壓扭性走滑斷層封閉與封堵性能良好，使得山地頁巖氣藏在現今較淺的埋藏條件下仍保持了微超壓狀態(tài)（壓力系數介于1.2～1.6）。

圖6 太陽淺層頁巖氣田“三維封存體系”富集成藏模式圖[28]

通過太陽淺層頁巖氣田構造斷裂系統(tǒng)、烴源巖、儲集體及頂底板封閉性特征系統(tǒng)分析，其主力頁巖氣層在縱向和橫向上均具有較好的封閉保存條件，在頂底板、封閉斷層的共同作用下，構建三維封存箱?；谏降仨搸r氣“多場協(xié)同多元耦合”成藏賦存理論認識，筆者建立了太陽—海壩區(qū)山地淺層頁巖氣“三維封存體系”富集成藏賦存模式[28]。針對4個關鍵因素耦合作用關系總結了富集高產規(guī)律：①沉積成巖控制源儲特征，是頁巖氣成藏富集的資源基礎；②保存條件控制天然氣藏展布，是頁巖氣成藏賦存的關鍵條件；③地應力可壓性和微裂縫特征共同控制壓后“裂縫型”人造頁巖氣藏特征，是水平井實現體積壓裂的重要因素；④烴儲稟賦控制單井產量，是獲得高產頁巖氣井的核心要素[28]。

3 山地頁巖氣勘探開發(fā)關鍵技術

浙江油田在昭通示范區(qū)勘探開發(fā)實踐中，集成創(chuàng)新形成了以地質工程一體化為基礎的山地頁巖氣勘探開發(fā)6大技術系列32項主體技術[23,25-26,33]，實現了示范區(qū)安全綠色、低成本山地頁巖氣高效開發(fā)，全面完成了示范工程建設任務。

3.1 地質工程一體化理念與儲層建模技術

3.1.1 地質工程一體化理念

石油工業(yè)發(fā)展史表明“油氣田首先在石油地質學家的大腦中形成”，勘探家“只有堅信地下有油田，才會咬定青山不放松地堅韌勘探，才能找到油藏”，油氣田開發(fā)專家“只有堅信油氣資源能夠有效益開發(fā)，才會積極圍繞效益產量目標主動尋求對策，才能找到對路的技術工藝和可行的管理機制、模式手段”。頁巖氣是以自生自儲為主的非常規(guī)資源，其微納級的儲層孔隙結構和頁巖氣賦存狀態(tài)特征決定了頁巖氣勘探開發(fā)無法照搬常規(guī)油氣的成熟技術和管理模式，北美長期礦場實踐攻關得出“水平井鉆井和水平井分段體積壓裂技術”才成就了“頁巖氣革命”。所以，非常規(guī)頁巖氣要實現效益開發(fā)，不能照搬常規(guī)資源開發(fā)有效的技術和手段，要樹立新理念、新技術、新模式目標追求，需要以效益為目標倒逼管理創(chuàng)新、技術創(chuàng)新、機制創(chuàng)新，實行目標導向的逆向思維決策，這就需要地質、工程一體化的融合分析儲層特性，綜合評價頁巖氣藏工程地質甜點特征，從中尋找地質和工程都認可的“疊置型甜點”作為勘探開發(fā)靶體，而后針對甜點靶體，需要工廠化、流水線、無縫對接地高效組織鉆探工程的低成本有效作業(yè)，需要專業(yè)技術人員根據現場情況實時評估優(yōu)化和調整決策，確保工程實施質量效果和產量、效率和投資成本。上述過程所有的這些環(huán)節(jié)和內容，都需要建立一套新的管理流程和機制模式來一體化管控，并且能夠支撐技術和管理不斷迭代升級，由此推生革命性“地質工程一體化”理念。

以勘探開發(fā)需求為導向，為了解決以往傳統(tǒng)常規(guī)油氣勘探開發(fā)過程存在的地質研究與工程實施之間的矛盾問題，實現昭通復雜構造區(qū)海相頁巖氣的經濟有效開發(fā)，筆者在2014年率先在黃金壩頁巖氣產能建設過程中開始積極探索“研究與實施一體化”融合性措施，創(chuàng)建了地質工程一體化綜合評價理念[8,13,24]。地質工程一體化理念，是思維觀念、評價技術、工程技術和組織管理的一體化融合協(xié)同解決高效勘探、效益開發(fā)的必由方案，其本質既是思維、理念和模式的革命，也是技術、流程和組織的革命，而思維理念革命是先驅者和引領者，管理組織革命則是保障者。

地質工程一體化綜合評價，就是通過區(qū)域地質、地震、鉆井、錄井、測井、壓裂、測試、試采、生產、分析化驗等地質和工程資料的無縫化融和綜合研究，創(chuàng)新建立頁巖氣三維儲層模型以打造透明頁巖氣藏，并通過室內研究與現場實施的一體化貫通，采取駐井現場與專家遠程系統(tǒng)共享方式，對現場實施工程進行實時有效指導，對鉆井、壓裂、測試做到質效監(jiān)控、評估和作業(yè)調整，同時將現場實施獲得的資料及時反饋并進行校準精細研究，形成精度不斷提升的迭代更新儲層模型成果以實現“做正確的決策和實施的有效指導”，以“認識→實踐→再認識→再實踐”的協(xié)同方式持續(xù)支持黃金壩ZA108井區(qū)5×108m3頁巖氣產能建設并最終實現“達產達效”的任務，創(chuàng)新形成了獨特的山地頁巖氣地質工程一體化高效開發(fā)之路[11, 13,24-25]。

通過以黃金壩頁巖氣為地質工程一體化的率先起步，在紫金壩頁巖氣推廣形成現場地質工程一體化工作站和宜昌探區(qū)遠安深層頁巖氣的深化應用，到太陽淺層頁巖氣標配化應用和渝西大安深層頁巖氣的規(guī)模應用，地質工程一體化持續(xù)深化實踐使得“地質工程一體化”理念和內涵要義也在不斷創(chuàng)新與豐富，筆者2021年對頁巖氣“地質工程一體化”的內涵進行了系統(tǒng)梳理并形成了《頁巖氣地震地質工程一體化技術規(guī)程》能源行業(yè)技術規(guī)范（NB/T 10839—2021）。明確“地質工程一體化”，是以實現“單井高產、高EUR和高采收率”為目的，將頁巖氣勘探開發(fā)全鏈條業(yè)務“多學科多專業(yè)、多環(huán)節(jié)多工種”的系統(tǒng)資料融為一體，以一體化的系統(tǒng)思維進行地質與工程跨界融合分析和綜合性評價研究，以建立迭代更新升級的頁巖氣儲層三維模型來打造透明頁巖氣藏，有效指導鉆探工程實施并監(jiān)控工程質效。通過“一體化甜點評價研究、一體化方案設計優(yōu)化、一體化實施過程管控、一體化迭代更新提升”4個遞進式關鍵環(huán)節(jié)的全方位協(xié)同、全鏈條融合，用科學工匠的工程思維來提高頁巖氣評價認識精準度、工程實施符合度、作業(yè)施工效率并降低投資成本費用，從而實現頁巖氣高效開發(fā)系統(tǒng)工程的高質量發(fā)展[11,24,29,34]。

3.1.2 地質工程一體化三維儲層建模技術

打造透明頁巖氣藏是實現地質工程一體化高效工作關鍵環(huán)節(jié)，精確的三維儲層模型構建并不斷迭代更新是打造透明氣藏的核心，三維儲層模型一般包括構造地質模型、儲層屬性模型、復雜裂縫模型、地質力學模型和壓裂縫網模型5類地質工程參數模型構建。需要指出的是，建立三維儲層模型的核心基礎是要高精度、信息豐富的地震勘探資料支撐。在2009年秋天昭通頁巖氣首次規(guī)?？碧讲渴鸷头桨笇彶闀r，筆者就明確提出，在勘探和研究程度較低的昭通探區(qū)進行頁巖氣工作，當務之急是加強頁巖氣地質的綜合研究和高精度地震勘探，由此昭通示范區(qū)有了國內第一批頁巖氣專項二維地震勘探剖面（2009年鎮(zhèn)雄二維）和第一塊頁巖氣專項三維地震勘探工區(qū)（2011年昭104三維）。高精度頁巖氣地震勘探成果，支撐了頁巖氣勘探發(fā)現和高效開發(fā)，引領頁巖氣地震勘探由構造地質勘探領域跨越到油氣藏地球物理的開發(fā)新領域。

3.1.2.1 構造地質建模技術

構造建模主要包括斷層模型和層面模型的建立。斷層模型實際是三維空間上的斷層面分布，斷層建模的主要工作是把構造解釋的斷層數據轉換成斷層柱面網格模型，再進一步處理斷層之間的交切關系，建立斷層模型。完成斷層建模后，通過編輯層面與斷層的交線，控制斷層與層面的交接關系，搭建平面構造格架。構造格架搭建完成后，使用分層次建模的方法進行層面建模，該方法應用地震解釋層面控制大層，應用導眼井分層厚度控制小層，建立虛擬井控制水平段，既保證了大層構造趨勢的準度，又可以結合實鉆頁巖厚度的橫向展布提高小層精度。具體的構造建模過程包含以下幾個關鍵步驟：首先，使用寶塔組頂面、龍一1亞段頂面及龍馬溪組頂面等大套地震反射層位建立初始構造格架；第二步，通過評價井、導眼井揭示的鉆井分層，完成各小層的厚度圖；第三步，通過建立虛擬井的方式為水平井段增加更多的構造控制點，進一步對水平井揭示的構造形態(tài)進行約束和精細修正；最后，結合預測出的小層厚度，完成各小層的層位構造模型建立，為下步儲層屬性模型的建立提供精細的構造網格格架。

3.1.2.2 儲層屬性建模技術

儲層屬性建模是在三維構造模型的基礎上，利用儲層參數，將目標區(qū)頁巖儲層的各項甜點評價參數進行三維空間綜合表征，以實現目標區(qū)優(yōu)質頁巖儲層有效孔隙度、TOC、總含氣量、脆性指數、地層孔隙壓力系數等評價參數的優(yōu)勢疊合。屬性建模是在地震反演和測井解釋成果的基礎上，建立三維屬性模型，從而為三維地質力學模擬和壓裂設計服務。三維屬性模型的建立可分為以下4個步驟：①進行三維網格設計，結合地震面元確定網格橫向尺寸，根據測井分辨率確定網格垂向尺寸；②測井曲線粗化，將測井曲線采樣到井軌跡穿過的網格；③反演屬性重采樣，將反演屬性體重采樣到三維網格；④井震結合屬性建模，反演屬性作為軟數據控制屬性的橫向分布，測井數據作為硬數據，控制屬性的垂向分布。

3.1.2.3 復雜裂縫建模技術

復雜的天然裂縫是構造運動產物，既影響著頁巖氣的儲集保存，分割頁巖儲層均質性和氣藏的整一性，又影響到安全高效地鉆井、體積壓裂改造的效果。由于多期次構造運動的強烈改造，昭通示范區(qū)及周緣五峰組—龍馬溪組頁巖儲層形成了復雜的斷裂/天然裂縫系統(tǒng)。合理表征頁巖儲層的天然裂縫系統(tǒng)，不僅可以指導頁巖氣甜點優(yōu)選和水平井部署，對建立合理的地質力學模型、支持鉆井和壓裂工程也至關重要?；诙嗄陙淼囊惑w化研究梳理與經驗剖析，筆者總結了地質工程一體化過程中裂縫建模的一體化解決方案。具體流程為（圖7）：從疊前道集出發(fā)，針對優(yōu)質頁巖段的道集數據進一步優(yōu)化處理，優(yōu)選部分道集進行疊加，作為螞蟻追蹤的輸入數據，并采用多種數據對螞蟻追蹤結果進行質控，使得天然裂縫預測更加精細可靠。天然裂縫系統(tǒng)建模的核心是井—震結合，以成像測井及巖心觀察解釋識別的天然裂縫為基礎，結合三維地震天然裂縫預測結果，輸入裂縫發(fā)育強度、裂縫展布方位、傾角、延伸長度及高度等數據，建立不同尺度的斷層、天然裂縫帶、小尺度等離散天然裂縫網絡模型。

圖7 頁巖氣地質工程一體化中的多尺度裂縫建模技術流程圖

3.1.2.4 地質力學建模技術

筆者早在2014年地質工程一體化研究時就認識到地應力既影響井筒井壁的穩(wěn)定性，又控制水力壓裂人造裂縫的展布格局，并影響體積壓裂的改造效果，為此重視巖石力學評價，專項進行了地質力學建模，已主導編制了《海相頁巖地質力學評價規(guī)范》油氣行業(yè)技術規(guī)范（SY/T 7617—2021）。綜合疊前地震反演成果、三維地質模型及單井一維各向異性地質力學參數作為輸入數據，建立地質力學建模單元網格，并通過三維屬性建模確定三維各向異性地質力學參數的空間展布，利用新井數據不斷進行迭代更新。三維建模成果包括平行于和垂直于層理面方向的靜態(tài)泊松比、平行于和垂直于層理面方向的靜態(tài)楊氏模量、巖石密度、內摩擦角、單軸抗壓強度等參數。山地頁巖氣開展三維各向異性地質力學建模，關鍵難點在于儲層三維孔隙壓力的預測及天然裂縫系統(tǒng)對地應力場影響的評價。三維孔隙壓力預測流程為：①建立工區(qū)三維垂向聲波速度場，在此需要對斜井及水平井的聲波測井數據進行垂化，同時建立能夠刻畫頁巖氣生烴憋壓超壓機理的孔隙壓力預測模型；②以三維垂向聲波速度場為輸入數據確定三維孔隙壓力的空間展布，并根據新井數據不斷迭代更新；③為了分析斷層及天然裂縫系統(tǒng)對地應力場的影響，在三維地應力場建模過程中嵌入工區(qū)內不同級別的斷層（深大斷裂、主干斷裂、一般斷裂和小斷裂）和不同尺度的天然裂縫（裂縫帶、小裂縫、微裂縫），并采用斷層及裂縫單元來模擬其幾何結構的空間分布，通過這種方法能夠更準確地刻畫天然裂縫系統(tǒng)的存在對地應力場的擾動。

3.1.2.5 壓裂縫網建模技術

將三維地質模型、三維巖石力學模型、多尺度裂縫模型作為綜合模型輸入壓裂模擬工程，輸入實際水力壓裂施工采用的分段分簇方案、排量與暫堵參數、壓裂液體系、支撐劑類型和泵注程序，采用非常規(guī)裂縫模型水力壓裂模擬軟件計算水力裂縫形態(tài)，精細刻畫水力壓裂裂縫擴展過程，并通過微地震監(jiān)測結果的標定，最終建立人工體積縫網壓裂數值模型。模型能準確模擬壓裂過程中的支撐劑運移，描述復雜縫網的幾何形態(tài)（縫長、縫高、主縫方向和縫網復雜程度），定量化計算出裂縫的導流能力大小和預測產能，進而研究地層應力狀態(tài)、天然裂縫、儲層物性參數對頁巖壓裂施工和氣藏開發(fā)的影響（圖8）。該模型可直接用于氣藏數值模擬軟件計算壓裂后產能，實現儲層+人工縫網多相流動數值模擬，從而實現壓裂施工參數優(yōu)化與生產動態(tài)預測。

圖8 頁巖氣壓裂地質工程一體化模擬技術圖

3.2 頁巖氣地球物理技術與儲層預測評價

優(yōu)越的地質條件是頁巖氣藏富集的物質基礎，有利的工程品質是頁巖氣藏高效開發(fā)的核心，落實儲層地質、工程指標空間展布特征及變化規(guī)律，則是地震儲層地質研究工作的重點方向。經過近年持續(xù)攻關研究，同時通過昭通示范區(qū)新完鉆井的不斷測試，已形成以巖石物理分析為基礎、以巖石彈性參數為橋梁、以疊前反演方法為核心的頁巖氣儲層指標預測及甜點綜合評價技術系列（圖9），并在昭通頁巖氣勘探開發(fā)工作中得到了全面應用，有效指導了區(qū)帶評價及井位部署工作。

圖9 頁巖氣地球物理技術儲層預測綜合評價圖

頁巖氣儲層地質甜點評價參數主要包括頁巖氣儲層厚度（核心是Ⅰ類儲層連續(xù)厚度）、總有機碳含量、總含氣量、孔隙度，還有反映頁巖氣保存條件和規(guī)模有效開發(fā)前景的構造形變（區(qū)域平穩(wěn)性）、地層傾角、斷層與天然裂縫發(fā)育程度。地質甜點參數預測核心思路是利用測井資料建立的地質參數與彈性參數之間的關系，通過敏感參數曲線分析結果，將疊前反演預測彈性參數結果換算為地質參數，進而分析不同地質參數空間變化規(guī)律。工程參數準確預測可為頁巖氣水平井鉆探及壓裂作業(yè)實施提供依據。利用地震資料預測頁巖氣儲層工程參數，主要包括脆性指數、斷層與天然裂縫、地應力參數（應力結構狀態(tài)、最大與最小主應力方向及水平應力差）、巖石力學參數（楊氏模量與泊松比）、儲層孔隙壓力系數5個方面。

3.3 山地頁巖氣立體開發(fā)與布井優(yōu)化技術

以提高儲量動用程度、單井產量、EUR和采收率為目標，通過儲產與設計、地下與地上、平臺和單井、技術與經濟“四位一體”聯(lián)動，在昭通示范區(qū)對復雜井進行了逆向、立體、多屬性水平井軌跡優(yōu)化設計，開展了一次井網井距錯層開發(fā)、二次井網立體加密井網部署優(yōu)化，創(chuàng)新形成了基于地質工程一體化理念的山地頁巖氣提高單井產量布井技術，以及基于立體多層系動用的提高采收率平臺布井優(yōu)化技術。

山地頁巖氣提高單井產量布井優(yōu)化技術目前在昭通示范區(qū)水平井部署及開發(fā)井組設計部署中已廣泛應用，水平井靶體鉆遇率及單井產能明顯提升，應用效果顯著。該技術內涵與目的：基于復雜構造背景下“以產能效益核心導向，三維儲層模型、人工裂縫模型與產能預測評價引領，地質工程一體化逆向設計”理念，全盤綜合考慮多種關鍵因素，包括部署平臺潛力規(guī)模、斷裂剝蝕區(qū)距離、地面條件、井壁穩(wěn)定性、靶體鉆遇率、壓裂縫網體積規(guī)模，精選“鉑金靶體”，逆向精準確定最佳井口位置、最甜靶體層位、最佳井筒方位，實現山地型頁巖氣井位最優(yōu)部署設計，實現山地型頁巖氣單井產能效益最大化。

為進一步探討昭通示范區(qū)優(yōu)質儲量規(guī)模效益動用的科學有效模式，應用地質工程一體化井位部署優(yōu)化技術，從產能和經濟效益的角度優(yōu)化示范區(qū)頁巖氣井位部署的最佳方案，提出了基于立體多層系動用的提高采收率平臺布井優(yōu)化技術。目前已在昭通示范區(qū)ZA井區(qū)開展了1個井組的小井距、立體開發(fā)試驗，共部署3口水平井，平面投影井間距為250 m，水平段靶體在龍一11、龍一13小層錯層布設，水平段長度介于1 385～1 717 m，靶體鉆遇率均為100%。3口井測試產氣量均超過12×104m3/d，目前投產超過700天，單井首年平均日產氣量為7.6×104m3，在ZA井區(qū)內屬于較高產井組，預測采收率為27.5%，較相鄰開發(fā)平臺高7.0%。在ZC井區(qū)淺層也開展了H11井組8口井的小井距錯層立體開發(fā)試驗，測試成果表明單井產量比周鄰平臺提升更好。兩個井組的試驗成功證實昭通示范區(qū)具備實施兩套靶體、小井距、錯層立體開發(fā)的地質工程條件，也證實小井距立體開發(fā)能夠有效提高氣藏采收率。

3.4 低成本安全高效鉆井工程技術

昭通示范區(qū)在前期勘探開發(fā)過程中，出現了頁巖垮塌嚴重、井眼清潔能力不足、機械鉆速慢及儲層鉆遇率低等問題，嚴重影響頁巖氣藏的經濟效益開發(fā)。針對系列工程技術問題挑戰(zhàn)，以昭通頁巖氣示范區(qū)建設項目為依托，通過對試驗區(qū)地質力學特征的進行研究，形成了地質工程一體化鉆井設計技術、井壁穩(wěn)定性評價與復雜防治技術、山地頁巖氣水平井鉆井液技術、水平井地質導向綜合控制技術、井筒完整性（鉆井）控制技術和工廠化鉆井提速提效技術（表1）。通過各項技術綜合應用提質提速提效，實現了降低鉆井周期、鉆井工程成本，形成了安全、快速和優(yōu)質的鉆井配套技術，為昭通示范區(qū)山地頁巖氣產能建設高效實施提供技術支撐。

3.5 體積壓裂工藝設計2.0優(yōu)化技術

經過200余口頁巖氣井的壓裂實踐，昭通示范區(qū)體積壓裂工藝技術已從最初的借鑒國外經驗階段發(fā)展到具備自主創(chuàng)新升級能力階段，該發(fā)展歷程大致可以劃分為4個時期（表2）。2018年底在昭通紫金壩工區(qū)率先進行了“密切割多簇射孔、石英砂代替陶粒、大排量連續(xù)加砂”提產提效壓裂新工藝，單井產量和井口壓力比鄰井大幅度提升。2019年11月勘探與生產分公司領導率專家團隊在杭州進行了壓裂試驗工藝技術總結研討會，會議決定誕生了命名為山地頁巖氣第2代體積壓裂新工藝。浙江油田隨即在太陽淺層頁巖氣田推廣試驗應用第2代新技術，集團公司頁巖氣前指由此全面試驗推廣此壓裂2.0技術工藝。隨著昭通示范區(qū)淺層頁巖氣的規(guī)模開發(fā)，持續(xù)推進以低成本高產高效為目標的工藝技術升級換代，體積壓裂工藝技術由1.0向2.0級提升、發(fā)展與完善（表1）。

表1 昭通示范區(qū)低成本安全高效鉆井工程技術類型及內容表

表2 昭通示范區(qū)體積壓裂工藝技術發(fā)展歷程簡表

3.6 模型驅動一體化高產井培植技術

針對昭通示范區(qū)“強構造改造、巖相變化大、過成熟演化、高雜地應力、山地施工難”的山地頁巖氣條件，筆者逐步探索形成了以“儲層品質、鉆井品質、完井品質、開發(fā)品質”綜合評價[34]、地質工程一體化精細儲層建模打造透明氣藏、三維模型—設計方案—現場實施融合互動迭代優(yōu)化更新、逆向設計—正向施工為主體的一體化理念，創(chuàng)新形成了以一體化培植高產井為核心的全生命周期高效開發(fā)模式，定型提質提產增效的“七得”技術模板，即：頁巖富氣甜點選得好（疊合甜點鉆探最優(yōu)蜜點）、水平井鉆井軌跡定得準（優(yōu)質儲層靶體大于95%）、優(yōu)快鉆井打得穩(wěn)（優(yōu)質儲層鉆遇率大于95%）、儲層體積改造壓得碎（體積壓裂單段ESRV淺層≥360×104m3、中層≥500×104m3）、水平井筒質量控得好（井筒完整性＞95%）、壓后返排采氣管得細（精細管控貫行112字要訣）、生產組織得高效（目標化、一體化、協(xié)同化、技術化、工廠化、共享化）（圖10）。模型驅動的一體化高產井培植技術支撐了復雜構造區(qū)山地頁巖氣高效評價和有效開發(fā)，成為昭通示范區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)的“靈魂”工程和獨特“文化”。

圖10 全生命周期地質工程一體化培植高產井的技術模板圖

4 發(fā)展展望

4.1 積極拓展（超）淺層和深層頁巖氣

在昭通示范區(qū)東北部實現探明豐富淺層頁巖氣地質儲量并高效開發(fā)的同時，示范區(qū)中部的牛街、麟鳳、花朗向斜構造帶淺層頁巖氣見到了良好氣顯示和較好的資源潛力。依據南方勘探程度及以往已有勘探成果，結合四川盆外淺層頁巖發(fā)育與分布狀況，通過對上揚子區(qū)四川盆地周緣及中下?lián)P子區(qū)陡山沱組、筇竹寺牛蹄塘組、五峰—龍馬溪組、上泥盆統(tǒng)佘田橋錫礦山組、下石炭統(tǒng)測水組71個地質單元，進行淺層頁巖氣資源量估算，總資源量約26×1012m3。

另外，昭通示范區(qū)內深層頁巖氣（大于3 500 m）也有大范圍分布，通過構造地質與頁巖氣資源評價調查，可供勘探的深層頁巖氣分布面積占到了示范區(qū)的20%，資源量占到了示范區(qū)30%[27,35]。目前部署在探區(qū)北部羅布向斜紫金壩ZB115井區(qū)的多口評價井已發(fā)現了氣流（測試產量10.1×104m3），展示了良好的資源前景。另外，川南瀘州、渝西大足、永川大安區(qū)塊埋深4 000 m 左右的多個平臺井獲得了20×104～50×104m3/d 的頁巖氣測試產量，2021年提交了頁巖氣超過萬億立方米的探明＋預測地質儲量，展示出深層頁巖氣巨大的勘探開發(fā)潛力，預計四川盆地未來埋深35 00 m 以深頁巖氣可上產至300×108m3/a[36]。

4.2 走出礦權受限的盆緣穩(wěn)定區(qū)，挺進滇黔北坳陷復雜構造區(qū)（復雜中找穩(wěn)定帶）

昭通示范區(qū)地處四川盆地南緣向云貴高原過渡區(qū)，頁巖氣產區(qū)目前主要在四川盆地南部邊緣地帶，經過十余年的勘探開發(fā)工作，盆地邊緣構造相對穩(wěn)定區(qū)帶已基本上全部動用，盆緣甜點區(qū)中深層頁巖氣可勘探潛力已經非常有限。然而，昭通示范區(qū)絕大部分區(qū)域處于四川盆地外部的滇黔北坳陷構造復雜區(qū)，昭通示范區(qū)可持續(xù)發(fā)展勢必將戰(zhàn)略性走出盆地構造穩(wěn)定區(qū)，挺進構造復雜的盆外滇黔北坳陷山地區(qū)帶作為重要勘探方向，在復雜構造區(qū)綜合評價優(yōu)化相對穩(wěn)定的好保存帶。

滇黔北坳陷經歷了加里東期以來多期次造山運動的板內形變疊置改造，形成了具有“強改造、雜山地、過成熟、剪應力”特點的山地頁巖氣地質特征，山地頁巖氣氣藏工程條件特殊，完全不同于“構造平穩(wěn)、一馬平川、含油富氣、油氣藏連續(xù)”的北美頁巖氣盆地，與四川盆地內“地層平緩、丘壩連綿、富氣高壓、連續(xù)型干氣藏”的頁巖氣示范區(qū)亦有明顯差異。山地頁巖氣面臨著“構造地質復雜、地層產狀變化多端、巖石地應力大小與方向多變、頁巖氣豐度與地層壓力較低、適宜埋深和平地井場的勘探區(qū)塊缺乏”的挑戰(zhàn)，因此需要在勘探開發(fā)管理工作中不斷創(chuàng)新轉變思路。

4.3 走出五峰組—龍馬溪組，探索其他層系突破（主流率領百花開）

中國南方揚子地區(qū)發(fā)育多套頁巖/煤系氣層系[37-39]。除五峰組—龍馬溪組成功開發(fā)了多個頁巖氣田外，其他層位也已在多處見到了鉆井頁巖氣顯示，有些測試獲得了頁巖氣流，展示了復雜構造區(qū)新層系頁巖氣勘探的新苗頭[40-42]，在現實主流的龍馬溪組頁巖氣層系之外尋求百花盛開的新格局。針對昭通復雜構造區(qū)的上二疊統(tǒng)樂平組，目前已在四川盆地南部邊緣的筠連沐愛向斜區(qū)塊完成了3×108m3山地煤層氣產能建設，實現了南方首個山地煤層氣田的商業(yè)化開采，形成了山地煤層氣有效開發(fā)的生產基地[43-44]。在筠連山地煤層氣田及其以東區(qū)塊八年多的勘探評價實踐中[45-50]，十余口評價井證實了樂平組海陸過渡相碳質泥頁巖具有較好的氣測顯示，優(yōu)質碳質泥頁巖發(fā)育穩(wěn)定，厚度分布在30～50 m，氣測值最高達到60%，個別井實施壓裂測試獲得了頁巖氣流，揭示了海陸過渡相頁巖氣較好的資源潛力。

4.4 尋求錯層/雙層非常規(guī)氣立體開發(fā)

山地型地質與地貌特征致使鉆完井施工難度大、工程技術要求高，單井綜合成本可降空間有限，相應地對單井產能指標要求高。因此，必須在確保開發(fā)“最甜”區(qū)塊基礎上實現單井產量的“高、穩(wěn)、長”，同時確保地下優(yōu)質儲量的充分動用和采出。在壓裂規(guī)模與經濟效益的雙重約束下，建立小井距錯層立體開發(fā)模式是可取的選擇方向，目前示范區(qū)已對中深層、淺層頁巖氣進行了開發(fā)平臺“小井距、錯層立體開發(fā)”試驗，取得了較高的單井產量，表明可實現平面和縱向雙維度提高儲量動用程度[51]。另外，通過沐愛鉆井平臺“深層頁巖氣與淺層煤層氣”立體開發(fā)綜合利用的多年成功試驗，預示著甜點區(qū)規(guī)模實施淺層的樂平組煤層（系）氣＋中深層的龍馬溪組頁巖氣“非常規(guī)氣立體開發(fā)”是可行的，從而提出昭通山地頁巖氣＋煤層（系）氣立體高效開發(fā)的新模式。

5 結論

1）昭通示范區(qū)通過十多年的勘探開發(fā)工作，先后經歷了山地頁巖氣評層選區(qū)、頁巖氣甜點先導評價、示范區(qū)開發(fā)實踐建設、中深層頁巖氣規(guī)模開發(fā)和淺層頁巖氣規(guī)模開發(fā)5個階段，部署實施了黃金壩—紫金壩中深層和太陽淺層頁巖氣3大建產區(qū)，累計探明頁巖氣地質儲量超3 100×108m3，2021年年產氣量近17×108m3，建成了昭通盆外山地頁巖氣田并成為國內第三大頁巖氣生產基地。

2）基于昭通示范區(qū)地處四川盆地南緣復雜構造區(qū)多期疊加改造背景，通過構造應力場、沉積環(huán)境場、地溫熱能場、流體相態(tài)場等多場功能協(xié)同作用研究，以及頁巖自沉積、成巖、成儲、成烴、成藏到賦存的多因素耦合作用分析，創(chuàng)新提出“源儲是海相殘留盆地頁巖氣富集成藏的基礎、保存是復雜構造區(qū)頁巖氣成藏的關鍵、封閉是高演化頁巖氣富集賦存的核心”，建立復雜構造區(qū)“多場協(xié)同多元耦合”山地頁巖氣成藏賦存理論。

3）集成創(chuàng)新形成了以地質工程一體化為基礎的山地頁巖氣勘探開發(fā)六大技術系列32項主體技術，指導了國內首個2 000×108m3級（2億噸油當量）山地淺層頁巖氣田的勘探發(fā)現，建成長寧黃金壩—紫金壩（中深層）頁巖氣田和太陽淺層頁巖氣田，實現了示范區(qū)安全綠色、低成本山地頁巖氣高效開發(fā)，全面完成了示范工程建設任務。

4）昭通示范區(qū)具有淺層頁巖氣、中深層和深層頁巖氣并舉開發(fā)的資源條件，鑒于昭通示范區(qū)五峰組—龍馬溪組淺層、中層、深層頁巖廣泛分布，且古生界發(fā)育多套頁巖層系，結合勘查礦權的實際，為更有效地拓展勘探領域和高效開發(fā)頁巖氣資源，提出了“兩個走出”勘探戰(zhàn)略思路，即“走出盆地穩(wěn)定區(qū)，挺進滇黔北坳陷復雜構造區(qū)（復雜中找相對穩(wěn)定保存帶）”和“走出五峰組—龍馬溪組，探索其他層系突破（現實主流率領百花競放）”。針對昭通示范區(qū)上二疊統(tǒng)樂平組煤層氣開發(fā)和煤系氣良好顯示，建議擇機規(guī)模實施“樂平組煤層（系）氣＋龍馬溪組頁巖氣”雙層立體水平井井網部署，從而建立山地頁巖氣＋煤層氣“非常規(guī)氣立體高效開發(fā)”的一體化開發(fā)新模式。