天然氣，美譽“藍金”。在我國龐大的天然氣家族里，有一股藍金來自四川南部長寧、威遠頁巖氣大氣田。
從16年前的巨幅藍圖，到今日千家萬戶的閃閃藍金，期間，歷經(jīng)了多少勘探開發(fā)路？成長起多少石油科研人？
綠色開發(fā)頁巖氣
2022年，四川盆地作為我國頁巖氣勘探開發(fā)主戰(zhàn)場，中國石油在四川盆地瀘州深層高效落實國內(nèi)首個萬億方頁巖氣大氣田。這是繼探明長寧、威遠中淺層萬億方頁巖氣大氣田以來，再次獲得重大突破。由此，2025年建產(chǎn)300億方前景可期。
近三年來，中國石油頁巖氣大發(fā)現(xiàn)接連不斷，一個擁有萬億級儲量、千億產(chǎn)量的大氣區(qū)已現(xiàn)雛形。頁巖氣已占到新增天然氣產(chǎn)量三成，成為中國石油天然氣儲產(chǎn)量的新增長極，大場面、大發(fā)現(xiàn)正由藍圖變?yōu)樗{金。
取得這一業(yè)績，中國石油勘探開發(fā)研究院非常規(guī)研究所的科研工作者們功不可沒。身為大氣田的發(fā)現(xiàn)、探索和見證者，該所科研工作者們既欣慰，又振奮。欣慰的是，16年勘探生涯沒有虛度；振奮的是，16年勘探業(yè)績可圈可點。16年來，他們成功地將頁巖氣推升至戰(zhàn)略接續(xù)領(lǐng)域，用踏石留印、抓鐵有痕的辛勤奉獻，踐行著習近平總書記“能源的飯碗必須端在自己手里”的諄諄叮囑，履行著“我為祖國獻石油”的初心使命。
探索篇
頁巖氣大場面雛形初顯
焦方正副總經(jīng)理和項目組人員討論頁巖氣發(fā)展
發(fā)端于上世紀80年代北美的頁巖氣革命，為全球能源行業(yè)供需格局、開采方式、技術(shù)創(chuàng)新等帶來全方位的重大變革，深刻改變了21世紀全球能源供應(yīng)格局與地緣政治。而我國頁巖氣勘探開發(fā)，從2010年威遠構(gòu)造威201井突破算起，迄今只有12年，卻已將頁巖氣上位至我國天然氣主要增長極。發(fā)展速度如此之快，得益于16年來勘探院非常規(guī)研究團隊的不懈努力。
話題要從16年前說起。2006年，以鄒才能教授、董大忠教授為代表的一批地質(zhì)工作者開始涉足一個油氣勘探的全新領(lǐng)域，針對頁巖氣開展專項研究及綜合地質(zhì)評價。同時，聯(lián)手美國新田石油公司，對我國四川威遠及川南地區(qū)寒武系-志留系頁巖氣資源潛力及開發(fā)前景進行綜合評價，初步明確了威遠及川南地區(qū)頁巖氣資源潛力、有利層系和有利區(qū)帶。兩年后，鄒才能教授組織勘探院項目組鉆探的一口150米淺層取芯井——長芯1井顯示重大意義。由此，非常規(guī)科研人員多次赴長寧、威遠等地開展現(xiàn)場技術(shù)考察和室內(nèi)聯(lián)合研究，在我國海相頁巖中首先發(fā)現(xiàn)了豐富的有機質(zhì)納米孔隙，證實了龍馬溪組頁巖的儲氣能力，揭開了川南五峰—龍馬溪組頁巖氣的神秘面紗。不僅如此，還確定了在長寧構(gòu)造北面與威遠構(gòu)造的東面也有埋藏更深、更優(yōu)質(zhì)的頁巖氣目的層。
為了集中力量加快突破以頁巖氣為主的非常規(guī)業(yè)務(wù)，經(jīng)集團公司批準，在勘探院成立了專業(yè)研究機構(gòu)——新能源研究所（非常規(guī)研究所前身），擔負起頁巖氣等非常規(guī)油氣業(yè)務(wù)中基礎(chǔ)理論與實測測試技術(shù)研究的重任。
建所之初，該研究所即面臨基礎(chǔ)設(shè)備嚴重不足、人員短缺等困難。時任新能源研究所所長的王紅巖在集團公司和勘探院黨委的支持下，不懼挑戰(zhàn)，審時度勢，認識到基礎(chǔ)研究與實驗測試技術(shù)在頁巖氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中有著關(guān)鍵作用。2008年，該所向集團公司申請成立非常規(guī)油氣重點實驗室，次年即獲得集團公司批復，率先研制了全自動含氣量測試儀和高溫高壓等溫吸附儀等核心設(shè)備，同步引進頁巖微觀納米CT、雙束電鏡機等一批高端設(shè)備，為我國第一批頁巖氣發(fā)現(xiàn)井提供了實驗測試數(shù)據(jù)。
2009年，以非常規(guī)油氣重點實驗室建設(shè)為基礎(chǔ)，該所又向國家能源局申請在勘探院設(shè)立國家能源頁巖氣研發(fā)（實驗）中心，旨在打造國家級頁巖氣研究中心、技術(shù)研發(fā)中心和人才培養(yǎng)中心，以支撐我國頁巖氣快速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。獲得國家能源局批復后，2010年7月，由國家能源局授牌的國家級研發(fā)中心——國家能源頁巖氣研發(fā)（實驗）中心在勘探院宣告成立。
乘此東風憑借力，得遇坦途馬蹄疾！勘探院非常規(guī)研究團隊摩拳擦掌、躊躇滿志。他們圍繞四川盆地南部的威遠、長寧地區(qū)，開展了實驗基礎(chǔ)測試技術(shù)、頁巖氣勘探開發(fā)基礎(chǔ)理論與技術(shù)攻關(guān)，在兩地實施多輪構(gòu)造精細解釋、優(yōu)質(zhì)頁巖儲層預測、甜點區(qū)預測及裂縫展布預測，落實了有利區(qū)，編制頁巖氣勘探開發(fā)整體規(guī)劃，為川南頁巖氣勘探開發(fā)大突破奠定了堅實的理論和技術(shù)基礎(chǔ)。
突破篇
頁巖氣終有大突破 大發(fā)現(xiàn)
原副總裁李鷺光同項目組人員討論頁巖氣情況
天道酬勤，有志竟成?？碧皆悍浅Ｒ?guī)研究團隊的不懈努力，在頁巖氣地質(zhì)評價、開發(fā)技術(shù)等領(lǐng)域獲得突破性進展，成就了頁巖氣的大突破、大發(fā)現(xiàn)。
早在2009年5月，在時任勘探與生產(chǎn)分公司副總經(jīng)理馬新華的籌劃組織下，時任新能源所所長的王紅巖，代表項目組向勘探生產(chǎn)公司匯報了國內(nèi)外頁巖氣發(fā)展形勢與國內(nèi)頁巖氣研究認識。聽完匯報，公司當場決定啟動頁巖氣勘探開發(fā)試驗，并按照“落實資源、評價產(chǎn)能、攻克技術(shù)、效益開發(fā)”的目標，確定在威遠構(gòu)造實施第一口頁巖氣井。2009年12月18日，由西南油氣田承鉆的我國第一口頁巖氣評價井威201井在威遠構(gòu)造開鉆，目的層位為志留系龍馬溪組和寒武系九老洞組。該井于2010年4月18日完鉆，8月在筇竹寺組和龍馬溪組成功獲氣。2011年2月，經(jīng)過直改平，又成功實施了中國第一口頁巖氣水平井威201-H1井，壓裂并獲氣，從此揭開了頁巖氣實現(xiàn)工業(yè)性生產(chǎn)、進入大規(guī)模開發(fā)的序幕。
緊接著，非常規(guī)研究團隊經(jīng)過精細研究，圈定長寧構(gòu)造南部為頁巖氣富集有利區(qū)，具備勘探開發(fā)的大場面，遂提出頁巖氣開發(fā)“找到甜點區(qū)、打進甜點層、壓開甜點段”的勘探開發(fā)新理念。正是在這一理念的主導下，2012年，由西南油氣田鉆探的寧201-H1獲得10萬方以上的高產(chǎn)氣流。這一獲得，進一步增強了集團公司大上頁巖氣業(yè)務(wù)的決心與信心。
為加快川南地區(qū)頁巖氣評價和有利區(qū)優(yōu)選，非常規(guī)研究團隊自2010年以來，持續(xù)開展蜀南地區(qū)718條共計16000千米的二維地震老資料重新連片處理和解釋，編制了上奧陶頂構(gòu)造圖、埋深圖、五峰組—龍馬溪組地層厚度圖、優(yōu)質(zhì)頁巖厚度圖等基礎(chǔ)工業(yè)化圖件，有力支撐了整個川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣的評價工作。在威遠、長寧頁巖氣單井產(chǎn)量獲得突破后，2011年，非常規(guī)研究團隊向國家能源局提出，在全國范圍內(nèi)增設(shè)一批頁巖氣國家示范區(qū)。2012年，“長寧-威遠國家級頁巖氣示范區(qū)”獲得批復，非常規(guī)研究團隊持續(xù)為集團公司和頁巖氣現(xiàn)場開發(fā)提供支撐，與西南油氣田聯(lián)合編制了威遠、長寧頁巖氣20億方/年、50億/年開發(fā)方案，有力助推了兩地頁巖氣工業(yè)化開采示范區(qū)建設(shè)。
令人欣慰的是，在頁巖氣勘探開發(fā)不斷取得重大突破的同時，一大批優(yōu)秀的石油科技達人也隨之成長成才。其中，我國著名天然氣開發(fā)專家馬新華教授，長期專注于頁巖氣勘探開發(fā)研究，于2020年提出“頁巖氣極限開發(fā)理論”，第一次從科學的高度開創(chuàng)性地詮釋了頁巖氣開發(fā)動用的基本規(guī)律，成為未來一段時間頁巖氣勘探開發(fā)的重要指導理論。而鄒才能院士出版的《非常規(guī)油氣地質(zhì)學》，則詳細闡述了頁巖氣連續(xù)性油氣成藏地質(zhì)理論，與馬新華教授的頁巖氣極限開發(fā)理論相輔相成，共同奠定了我國頁巖氣勘探開發(fā)理論的兩大核心理論基石。
在兩位大咖的帶領(lǐng)下，非常規(guī)研究團隊緊跟現(xiàn)場頁巖氣開發(fā)實施，成就了一批優(yōu)秀的、富有科學家精神的地質(zhì)科研工作者。其中，以所長熊偉為代表的非常規(guī)人，帶領(lǐng)滲流機理研究團隊，硬是把一個看似簡單的頁巖氣開采物理模擬實驗精雕細琢十年整，詮釋了石油科研人的執(zhí)著與堅韌。這項啟動于國家能源頁巖氣研發(fā)（實驗）中心的頁巖氣全生命周期的開采模擬實驗，十年間沒有中斷過一天。用于實驗的龍馬溪組黑色巖心，采集于四川盆地2000米深處，對中國石油頁巖氣開發(fā)具有特殊意義。正是這項特殊的實驗為四川盆地頁巖氣開發(fā)提供了中長期開采參數(shù)和滲流規(guī)律，堅定了集團公司頁巖氣開發(fā)的信心，為四川盆地頁巖氣大發(fā)現(xiàn)、大開發(fā)找到了密鑰。
勘探大院英才輩出。在漫長的頁巖氣勘探開發(fā)路途上，還有董大忠、劉洪林、王玉滿，拜文華、王莉等科研前輩老驥伏櫪、志在千里；有頁巖氣地質(zhì)規(guī)劃高手趙群、開發(fā)新秀張曉偉，有默默堅守、心無旁騖地在實驗室內(nèi)一“熬”就是十年的胡志明；有才思敏捷、成果滿枝的孫莎莎；有無怨無悔、埋頭苦干的蔚遠江、劉德勛和施振生；還有榮獲十大杰出青年稱號的邱振，不畏艱險、勇挑重擔的科技英才周尚文、郭為、于榮澤、端詳剛、武瑾、梁峰、張琴……一批又一批科技英才有如璀璨的群星，共同照亮了頁巖氣開發(fā)的無限洞天！他們先后提出威遠水下古隆起控氣、頁巖精細分層控儲、高成熟頁巖氣泡變孔成藏、頁巖氣限壓控產(chǎn)式開發(fā)等一批譽滿業(yè)內(nèi)的頁巖氣研究成果，為威遠、長寧頁巖氣開發(fā)取得重大突破和規(guī)模建產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支持，指導了四川盆地南部頁巖氣勘探開發(fā)方向，大大縮短了我國頁巖氣勘探開發(fā)的探索里程。用國家能源局副局長張玉清的話講：國家能源頁巖氣研發(fā)中心，是我們建設(shè)得最成功的國家中心之一，對國家頁巖氣業(yè)務(wù)的支撐是最全面和最有力的。如果沒有他們的努力，我國頁巖氣勘探開發(fā)至少還要比現(xiàn)在晚十年。
未來篇
頁巖氣深層世界級難題急待破解
中國科學院陳旭院士與項目組人員進行龍馬溪組頁巖分層
2021年10月，習近平總書記在考察勝利油田時指出：“中國作為制造業(yè)大國,要發(fā)展實體經(jīng)濟,能源的飯碗必須端在自己手里?！边@一重要指示，為石油人確立了工作目標，也是頁巖氣業(yè)務(wù)的努力方向。按照規(guī)劃，到2030年，我國頁巖氣產(chǎn)量有望達到800～1000億方，占比將達到三分天下有其一。頁巖氣，業(yè)已成為我國未來天然氣增儲上產(chǎn)的主力軍。
實現(xiàn)頁巖氣大開發(fā)，把能源的飯碗端在自己手里，這是時代賦予非常規(guī)人的歷史使命。2022年初，勘探院落實集團公司要求，在原頁巖氣研究所基礎(chǔ)上，進一步集中力量，組建了非常規(guī)研究所。自豪與興奮的同時，該所更加認識到頁巖氣開發(fā)面臨的困難與挑戰(zhàn)：目前主力頁巖氣產(chǎn)區(qū)僅能穩(wěn)產(chǎn)至2027年，3500米中淺層長期穩(wěn)產(chǎn)能力不足，埋深大于3500米的深層頁巖氣地質(zhì)構(gòu)造較復雜，水平井產(chǎn)能差異大，深層地應(yīng)力高、溫度高，水平應(yīng)力差大，裂縫發(fā)育使得深層頁巖氣資源規(guī)模上產(chǎn)面臨深層次難題；深層頁巖氣單井成本進一步下降空間難度增大，經(jīng)濟效益開發(fā)面臨挑戰(zhàn)；復雜構(gòu)造條件下，頁巖氣富集規(guī)律與多尺度流動空間及全生命周期多場耦合演化規(guī)律，決定了頁巖氣賦存特征和開發(fā)動用規(guī)律難以把握；頁巖氣開發(fā)政策與提高采收率技術(shù)需要創(chuàng)新發(fā)展，數(shù)字化轉(zhuǎn)型下頁巖氣大數(shù)據(jù)應(yīng)用需持續(xù)探索……
困難是多重的，挑戰(zhàn)是嚴峻的。非常規(guī)研究所逢山開道，遇水架橋。為了加速推動川南頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)，非常規(guī)研究團隊已經(jīng)鎖定了下步需要鼎力攻關(guān)的技術(shù)難題，及其相對應(yīng)的主攻方向：摸清川南復雜構(gòu)造背景下頁巖氣富集規(guī)律，把控開發(fā)動用規(guī)律與提高采收率技術(shù)，掌握深層頁巖氣產(chǎn)能主控因素，深入數(shù)據(jù)集成應(yīng)用平臺與智慧動態(tài)分析……一系列建議與方案，已獲得集團公司的采納、認可與批復。非常規(guī)研究所牽頭描繪的集團公司“2030”頁巖氣發(fā)展藍圖，將以川南深層為重點，進一步完善頁巖氣富集區(qū)地質(zhì)評價技術(shù)體系，落實有利目標和開發(fā)甜點區(qū)，揭示深層頁巖氣開發(fā)動用機理，發(fā)展儲層物性場、應(yīng)力場、壓力場三場耦合理論（發(fā)展地質(zhì)力學-巖石力學-滲流力學-工程力學四大力學耦合作用機制），探索提高采收率機理與對策，建設(shè)頁巖氣智慧數(shù)據(jù)平臺，深化開發(fā)規(guī)律認識，提出深層建產(chǎn)區(qū)開發(fā)優(yōu)化技術(shù)對策，為川南頁巖氣產(chǎn)能建設(shè)部署、提升開發(fā)效益提供科技支撐。
頁巖之路修遠兮，唯有上下而求索！面向未來，不懼挑戰(zhàn)，非常規(guī)研究所堅持目標導向，錨定頁巖油氣“十四五”規(guī)劃目標，在致力頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)的基礎(chǔ)上，立志把國家能源頁巖氣研發(fā)中心和非常規(guī)油氣重點實驗室打造成為國際一流研究中心，從而為我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展貢獻更多智慧與汗水，努力開創(chuàng)出具有中國石油特色的頁巖油氣創(chuàng)新發(fā)展和科技研發(fā)之路。
