川南地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)進展及發(fā)展前景

馬新華，謝軍

（中國石油西南油氣田公司，成都 610051）

0 引言

目前，中國頁巖氣勘探開發(fā)正處于快速發(fā)展階段，已經(jīng)在四川盆地奧陶系五峰組—志留系龍馬溪組海相頁巖取得了重大突破，探明了焦石壩、長寧—威遠等千億立方米級的大氣田，2016年頁巖氣產(chǎn)量達到78×108m3。

為加快中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國家能源局出臺了“十三五”頁巖氣發(fā)展規(guī)劃，力爭到“十三五”末中國頁巖氣實現(xiàn)年產(chǎn)量 300×108m3。川南地區(qū)是中國頁巖氣資源最豐富、開發(fā)最現(xiàn)實的區(qū)塊，中國石油大力推進川南地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)，取得了重要階段成果。本文簡要回顧了中國石油在川南地區(qū)頁巖氣的勘探開發(fā)歷程，總結(jié)頁巖氣勘探開發(fā)取得的進展，剖析技術(shù)創(chuàng)新對頁巖氣發(fā)展的推動作用，并對川南地區(qū)頁巖氣的發(fā)展前景進行了分析，以期推動川南地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)實現(xiàn)更好更快發(fā)展。

1 川南地區(qū)頁巖氣地質(zhì)條件及資源潛力

四川盆地及周緣地區(qū)廣泛分布 6套富有機質(zhì)頁巖（見表1），每套層系都進行了不同程度的勘探評價。下震旦統(tǒng)陡山沱組在盆地周緣宜昌黃陵背斜直井壓裂獲得5 460 m3/d測試產(chǎn)量，但在盆地內(nèi)部主要為淺水臺地[1]，且埋深過大。下寒武統(tǒng)筇竹寺組在川中古隆起金石、威遠地區(qū)獲得低產(chǎn)工業(yè)氣流，在盆地周緣（長寧、城口等）熱演化程度過高，有機質(zhì)炭化且孔隙不發(fā)育[2]，幾乎都是微氣井或干井，還沒有取得突破。下二疊統(tǒng)頁巖層系在四川盆地主要是海陸過渡相頁巖夾煤層，川南筠連、興文地區(qū)測試結(jié)果顯示煤層的產(chǎn)氣量遠高于煤系泥頁巖，屬于煤層氣范疇。須家河組須五段頁巖在新場地區(qū)壓裂獲氣，但產(chǎn)量低于同區(qū)的致密砂巖氣。下侏羅統(tǒng)大安寨段的頁巖在元壩地區(qū)壓裂獲氣，但是整體熱演化成熟度較低，以生油為主，開發(fā)效果不理想。上述 5套頁巖仍然處于探索階段，前景尚不明朗。

現(xiàn)階段勘探開發(fā)實踐表明，盆地五峰組—龍馬溪組頁巖和北美Haynesville、Utica等為代表的高成熟頁巖基本地質(zhì)條件最為接近（見表 1），是目前最有利的頁巖氣勘探開發(fā)層系，現(xiàn)今中國幾乎所有的頁巖氣商業(yè)產(chǎn)能都來自五峰組—龍馬溪組。

表1 四川盆地6套頁巖地層與北美頁巖地質(zhì)參數(shù)對比表（數(shù)據(jù)來自文獻[3-5]）

1.1 川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁巖分布穩(wěn)定、儲集層品質(zhì)好

五峰組沉積時期，受廣西運動影響，華夏與揚子地塊碰撞拼合作用減緩，四川盆地及鄰區(qū)形成了“三隆夾一坳”的古地理格局[6]。龍馬溪組沉積早期（魯?shù)て凇Ｂ≡缙冢├^承了這一古地理格局，同時南極冰蓋融化造成全球海平面快速上升，整個川南地區(qū)處于大面積缺氧的深水陸棚沉積環(huán)境[7]（見圖 1）。龍馬溪組沉積中晚期（埃隆中期—特列奇期），揚子板塊與周邊地塊的碰撞拼合作用加劇，沉降中心向川中和川北地區(qū)遷移，海平面大幅度下降，川南地區(qū)于該時期從半深水陸棚向鈣質(zhì)淺水陸棚轉(zhuǎn)化。

現(xiàn)今開發(fā)效果最好的龍馬溪組底部龍一1亞段主要沉積于魯?shù)て冢愿挥袡C質(zhì)硅質(zhì)頁巖相為主，在樂山—龍女寺古隆起、黔中古陸和湘鄂西水下高地所夾持的深水陸棚區(qū)大面積連片分布，在川南的瀘州地區(qū)最厚，厚度可達50 m，其次是川東的石柱—武隆地區(qū)，厚度約40 m（見圖1）。

由于沉積環(huán)境穩(wěn)定，川東和川南地區(qū)龍一1亞段富有機質(zhì)頁巖TOC、脆性礦物等地質(zhì)參數(shù)很相似，但南方頁巖氣富集高產(chǎn)的核心要素是保存條件。川東高陡構(gòu)造帶斷裂復(fù)雜，受雪峰山、大巴山等逆沖推覆作用的影響，頁巖層系抬升幅度大，構(gòu)造改造作用強，頁巖氣保存條件復(fù)雜[8]，富集模式尚不清楚。除在構(gòu)造穩(wěn)定的焦石壩箱狀平緩背斜的勘探取得成功外[9]，川東的太和場構(gòu)造、焦石壩東側(cè)的大耳山構(gòu)造、川東北巫溪地區(qū)的平安向斜和文峰背斜等頁巖氣探井都未取得突破[10]。這些地區(qū)頁巖儲集層受后期構(gòu)造運動影響，地質(zhì)參數(shù)橫向穩(wěn)定性變差；以大耳山構(gòu)造（B1井）為例，該構(gòu)造與焦石壩構(gòu)造僅為斷裂的上、下盤關(guān)系，B1井和焦石壩構(gòu)造的高產(chǎn)井直線距離小于4 km，但是優(yōu)質(zhì)頁巖段的孔隙度（<3%）、含氣量（<3 m3/t）和地層壓力系數(shù)（1.03）都比焦石壩構(gòu)造顯著降低，壓裂后僅產(chǎn)微氣且氮氣含量高（19.5%），顯示川東高陡構(gòu)造帶頁巖氣勘探開發(fā)風(fēng)險相對高。

圖1 四川盆地及鄰區(qū)魯?shù)るA巖相古地理及優(yōu)質(zhì)頁巖厚度分布圖

川南低陡構(gòu)造帶斷裂規(guī)模相對小，構(gòu)造抬升時間較晚[11]，后期抬升改造幅度相對小[8]，有大面積的構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)（本文所述的川南地區(qū)主要指大涼山以東、川中古隆起龍馬溪組剝蝕線以南、華鎣山以西、黔北凹陷以北的區(qū)域，見圖1）。頁巖儲集層分布連續(xù)穩(wěn)定，關(guān)鍵參數(shù)橫向變化小，頁巖氣富集模式基本相同。從目前川南地區(qū)頁巖氣評價結(jié)果分析（見圖 2），長寧、威遠、自貢、瀘州、富順、永川、榮昌、大足等地區(qū)儲集層橫向連續(xù)性很好，有機碳含量為 3%～5%，孔隙度為4%～7%，含氣量為4～6 m3/t，脆性礦物含量為55%～80%，Ⅰ+Ⅱ類儲集層（劃分標準見文獻[12]）厚度介于20～55 m，大部分地區(qū)地層壓力系數(shù)為1.2～2.2。川南大部分地區(qū)的關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)和已探明的長寧、威遠、焦石壩等頁巖氣田相近，大面積穩(wěn)定分布的優(yōu)質(zhì)頁巖儲集層能滿足大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的要求。

1.2 川南地區(qū)埋深4 500 m以淺頁巖氣資源落實、潛力巨大

川南地區(qū)從 2006年開始進行頁巖氣評層選區(qū)工作，2009年開始實施水平井鉆井和體積壓裂先導(dǎo)試驗，2014年開始建設(shè)長寧—威遠國家級頁巖氣示范區(qū)，2016年生產(chǎn)頁巖氣 28×108m3，進入快速規(guī)模上產(chǎn)階段。歷經(jīng)10余年的不懈探索和持續(xù)攻關(guān)，對川南地區(qū)頁巖氣資源的認識程度不斷提高。

圖2 川南地區(qū)不同探區(qū)五峰組—龍一1亞段儲集層對比圖（剖面位置見圖3）

圖3 川南地區(qū)五峰組底埋深及建產(chǎn)區(qū)和接替區(qū)平面分布圖

川南地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)動靜態(tài)資料豐富。截至2017年5月，川南地區(qū)二維地震測網(wǎng)基本全覆蓋，建產(chǎn)區(qū)內(nèi)三維地震全覆蓋；已完鉆評價井60余口（見圖3），評價井井距10～30 km，建產(chǎn)區(qū)評價井井距7～15 km；建產(chǎn)井200余口，為單井產(chǎn)能和可采資源分析積累了大量生產(chǎn)資料。目前，川南地區(qū)構(gòu)造落實，地震預(yù)測與實鉆埋深誤差小于1%；TOC、孔隙度、脆性礦物含量等儲集層關(guān)鍵參數(shù)預(yù)測準確，三維地震資料反演和測井評價結(jié)果（經(jīng)巖心分析標定）誤差小于儲量計算要求；水平井產(chǎn)能與地質(zhì)評價吻合良好，動態(tài)分析方法預(yù)測階段累產(chǎn)與實際累產(chǎn)誤差小于5%。研究表明，儲集層地震解釋、測井解釋、產(chǎn)能評價等方法預(yù)測結(jié)果與實際地質(zhì)特征和生產(chǎn)動態(tài)吻合程度高，川南地區(qū)地質(zhì)特征認識清楚，頁巖氣地質(zhì)資源和可采資源落實程度高。

目前，埋深小于3 500 m范圍內(nèi)建成了長寧—威遠國家級頁巖氣示范區(qū)，實現(xiàn)了規(guī)模有效開發(fā)。在威遠和瀘州地區(qū)埋深3 500～4 000 m范圍已經(jīng)部分實現(xiàn)工業(yè)化開采，在大足等地也見到了很好的苗頭（大足西山背斜的 Z2井直井壓裂獲近 5×104m3/d高產(chǎn)工業(yè)氣流）。埋深4 000～4 500 m范圍已經(jīng)獲得了工業(yè)氣流，具有良好的勘探開發(fā)前景：瀘州地區(qū)的L2井（龍馬溪組埋深超4 300 m），位于有利的沉積相帶（見圖1），頁巖TOC和脆性礦物含量高，Ⅰ+Ⅱ類儲集層厚度超過 50 m（見圖 2），平均孔隙度在 6.0%以上，平均含氣量近6.0 m3/t，鉆井見良好氣顯示；大足地區(qū)彌陀場向斜Z1井（龍馬溪組埋深超4 300 m）在直井壓裂過程中，因施工壓力高，用液量和加砂量等施工參數(shù)明顯小于長寧—威遠地區(qū)直井壓裂施工參數(shù)，測試產(chǎn)量依然超過1.2×104m3/d（見表2）。

目前川南地區(qū)被證實的資源豐度和產(chǎn)能較低的井主要有 3類：①靠近剝蝕泄壓區(qū)，壓力系數(shù)比較低（<1.2）的井（W1、N10井等）；②靠近古隆起或水上高地、魯?shù)るA優(yōu)質(zhì)頁巖太?。ê穸刃∮?0 m）（見圖1）的井（W5井壓力系數(shù)為2.0，測試產(chǎn)量為0.3×104m3/d），聶海寬等[13]也報道了中國石化區(qū)塊內(nèi)威頁 1井鉆探目的層存在古海島或水下高地的地質(zhì)風(fēng)險；③距離通天斷裂（昭104井等）或2級斷裂（Y203-H2井等）過近的井。隨著認識的深入，這3類井都可以在后續(xù)的頁巖氣勘探開發(fā)中盡量避免。綜合考慮頁巖儲集層品質(zhì)、保存條件、地面城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)等地下、地面兩個因素，評價川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組埋深4 500 m以淺的優(yōu)質(zhì)頁巖可工作面積超過2×104km2，地質(zhì)資源量超過10×1012m3。資源落實，產(chǎn)能也已得到證實，開發(fā)前景明朗。

表2 川南地區(qū)直井壓裂施工參數(shù)和測試產(chǎn)量對比表

2 川南地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)主體技術(shù)及實施效果

川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣地質(zhì)資源豐富，但地質(zhì)條件與北美頁巖氣存在差異。在長寧—威遠示范區(qū)建設(shè)過程中，早期主要以引進、消化、試驗國外技術(shù)為主，地質(zhì)認識程度較低，技術(shù)成熟度差，建井成本高（約1.3億元），投產(chǎn)的頁巖氣井產(chǎn)量差異大，平均產(chǎn)量不高。通過不斷實踐、認識和技術(shù)攻關(guān)，示范區(qū)建設(shè)實施了 3輪優(yōu)化調(diào)整，一輪一個臺階，設(shè)計不斷優(yōu)化，技術(shù)不斷進步，管理不斷提升，成本不斷降低，效果顯著提高，適應(yīng)于川南地區(qū)3 500 m以淺頁巖氣的有效開發(fā)主體技術(shù)逐步成熟、定型。

2.1 長寧—威遠示范區(qū)產(chǎn)能建設(shè)效果好于預(yù)期

在示范區(qū)產(chǎn)能建設(shè)的初期，設(shè)計的水平井靶體位置位于龍一1亞段的上部，距優(yōu)質(zhì)頁巖底部20 m，且箱體范圍較大（15 m），同時，采用常規(guī)三維剖面設(shè)計井眼軌跡、單伽馬+螺桿實施水平井段地質(zhì)導(dǎo)向、P110鋼級套管、壓裂均勻分段和段間無差別壓裂參數(shù)設(shè)計，龍馬溪組底部TOC、孔隙度和含氣量均最高的優(yōu)質(zhì)儲集層鉆遇率低、造斜段狗腿度高、井眼光滑度和井筒完整性差，壓裂過程中套管變形丟段多，砂堵、加砂難等復(fù)雜事故頻發(fā)，壓裂后主要形成雙翼簡單裂縫，沒有實現(xiàn)體積改造效果，單井產(chǎn)量低（見表3）。

表3 長寧—威遠示范區(qū)3輪優(yōu)化調(diào)整對比表

針對上述問題，對水平井設(shè)計和鉆井、壓裂工程方案進行了全面的優(yōu)化調(diào)整，將龍一1亞段精細劃分為4個小層，鎖定長寧區(qū)塊水平井靶體位置為五峰組—龍一11小層、威遠區(qū)塊為龍一11小層（小層劃分見文獻[14]）；采用雙二維井水平井軌跡設(shè)計，降低摩阻，提高鉆井時效；采用自然伽馬+元素錄井+旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)，提高了優(yōu)質(zhì)儲集層鉆遇率和井眼光滑度；并開展高強度套管試驗，優(yōu)化了壓裂設(shè)計，加密分段，針對各段地質(zhì)工程參數(shù)的不同，差異化設(shè)計各段壓裂參數(shù)；同時開展了不同類型支撐劑、壓裂液壓裂效果對比試驗。取得了顯著效果，提高了Ⅰ類儲集層鉆遇率，大幅降低了井眼軌跡的復(fù)雜程度，體積壓裂效果和單井產(chǎn)量明顯提高。但由于地質(zhì)工程一體化程度不高、套管強度普遍較低、井眼軌跡光滑度不夠、套損仍時有發(fā)生等原因，Ⅰ類儲集層鉆遇率、井筒完整性和體積壓裂效果等仍有較大的提升空間。

針對第 2輪井存在的問題，全面推行地質(zhì)工程一體化技術(shù)，開展地質(zhì)工程一體化精細建模，精準設(shè)計水平井軌跡和導(dǎo)向方案，大幅提高了優(yōu)質(zhì)儲集層的鉆遇率[15]；推行地質(zhì)工程一體化導(dǎo)向，推廣應(yīng)用高強度套管，降低井筒套損，提高了井筒完整性，同時試驗高性能水基鉆井液，降低環(huán)保壓力；推行地質(zhì)工程一體化精細化、個性化壓裂設(shè)計，應(yīng)用微地震監(jiān)測實時調(diào)整技術(shù)以實時優(yōu)化施工參數(shù)，顯著提高了體積壓裂效果。

經(jīng)過3輪優(yōu)化調(diào)整，I類儲集層鉆遇率、井筒完整性和體積壓裂改造效果顯著提升，單井產(chǎn)量和最終可采儲量大幅提高，長寧區(qū)塊第 1年井均日產(chǎn)量由4.75×104m3/d提高到13.10×104m3/d，井均最終可采儲量由0.53×108m3提高到1.21×108m3，威遠區(qū)塊第1年井均日產(chǎn)量由3.76×104m3/d提高到8.71×104m3/d，井均最終可采儲量由0.41×108m3提高到0.75×108m3，主要開發(fā)技術(shù)經(jīng)濟指標好于開發(fā)方案設(shè)計（見表3）。

2.2 埋深3 500 m以淺頁巖氣有效勘探開發(fā)主體技術(shù)成熟、定型、可復(fù)制

通過引進、消化吸收、再創(chuàng)新，建立了本土化的頁巖氣勘探開發(fā)理論和技術(shù)體系，支撐了國家級頁巖氣示范區(qū)建設(shè)，實現(xiàn)了提產(chǎn)量、降成本、控風(fēng)險的目標。

2.2.1 頁巖氣評價選區(qū)技術(shù)

針對南方海相頁巖構(gòu)造演化期次多、目的層埋深跨度大的特點，學(xué)習(xí)、借鑒北美經(jīng)驗，在發(fā)展完善頁巖儲集層地震解釋、測井綜合評價技術(shù)基礎(chǔ)上，增加保存條件、埋深等關(guān)鍵評價指標，形成適應(yīng)南方海相多期構(gòu)造演化背景下的頁巖氣評價選區(qū)技術(shù)（見表4），保存條件是川南海相頁巖氣富集高產(chǎn)的關(guān)鍵因素，可以采用壓力系數(shù)來定量表征。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)選了威遠、長寧、昭通、瀘州、渝西5個川南建產(chǎn)有利區(qū)，其壓力系數(shù)均大于1.2，有效支撐了示范區(qū)建設(shè)和頁巖氣持續(xù)上產(chǎn)。

表4 川南地區(qū)頁巖氣評價選區(qū)參數(shù)與北美對比

2.2.2 頁巖氣開發(fā)優(yōu)化部署技術(shù)

建立了適應(yīng)四川盆地復(fù)雜地面、地下條件的水平井部署、平臺部署、地面采輸和數(shù)字化技術(shù)，充分滿足了提產(chǎn)量、控成本、提效率的要求。

以充分利用地面、地下兩個資源為目的，適應(yīng)于川南地區(qū)地質(zhì)和復(fù)雜地形條件，采用常規(guī)雙排、單排、“勺”形井等相結(jié)合的平臺布井方式，提高資源動用率。

以提高單井產(chǎn)量和資源動用率為目的，實施地質(zhì)工程一體化水平井參數(shù)設(shè)計，軌跡方位垂直于最大水平主應(yīng)力方向，水平段長度為1 500～2 000 m，同時開展水平段長度為2 500～3 000 m的水平井試驗，巷道間距300 m；并積極開展井距200 m左右的小井距試驗。

以有效控制成本和提高作業(yè)效率為目的，地面工程采用標準化設(shè)計和一體化撬裝技術(shù)，所有設(shè)備實現(xiàn)了工廠化預(yù)制；形成了“電子巡井+定期巡檢+周期維護”運行新模式和“單井無人值守、調(diào)控中心集中控制、遠程支持協(xié)作”管理新模式，縮短了建設(shè)周期，降低了建設(shè)成本，撬裝設(shè)施減少后續(xù)地面建設(shè)投資50%。

2.2.3 頁巖氣平臺水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)

針對川南地區(qū)多壓力系統(tǒng)條件下易垮易漏、部分地層可鉆性差等難題，優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、采用氣體鉆井治漏提速；為有效降低大偏移距三維水平井鉆井摩阻和扭矩，形成上部井段預(yù)增斜的“雙二維”井眼軌跡剖面設(shè)計技術(shù)，狗腿度控制在8°/30 m以內(nèi)，摩阻同比降低20%；為解決水平段頁巖儲集層摩阻大、易垮難題，形成兩套國產(chǎn)油基鉆井液，高性能水基鉆井液試驗取得初步成效，國產(chǎn)鉆井液的費用比進口鉆井液降低21%；針對平臺下方儲量動用難題，成功開展“勺”形井試驗，靶前距縮短至50 m。通過不斷實踐和攻關(guān)，目前水平段長由1 000 m提高到2 500 m，鉆井垂深從2 500 m增加到4 300 m，井深從3 790 m增加到6 000 m以上，平均鉆井周期由175 d降低到最低近40 d，鉆井效率得到極大提高，頁巖氣水平井實現(xiàn)了從“打成”到“打好”的轉(zhuǎn)變。

2.2.4 分段體積壓裂技術(shù)

川南地區(qū)具有水平應(yīng)力之差在區(qū)塊間差異大、破裂壓力高等特征，給實現(xiàn)體積壓裂帶來了巨大挑戰(zhàn)。通過引進與自主創(chuàng)新相結(jié)合，攻關(guān)形成了適應(yīng)于3 500 m以淺頁巖的水平井分段體積壓裂技術(shù)，基于地質(zhì)工程一體化精細壓裂設(shè)計，實施差異化分段、優(yōu)選射孔位置，“一段一策”設(shè)計個性化壓裂參數(shù)；自主研發(fā)了“電纜泵送橋塞+分簇射孔、大排量、大液量、低黏滑溜水段塞式注入”分段體積壓裂主體工藝，關(guān)鍵工具及壓裂液體系也實現(xiàn)了國產(chǎn)化，性能和國外同類產(chǎn)品相當，大幅降低壓裂成本。在此基礎(chǔ)上，積極攻關(guān)3 500 m以深頁巖體積壓裂技術(shù)，在多個區(qū)塊取得了明顯成效。

2.2.5 工廠化作業(yè)技術(shù)

由于復(fù)雜山地地形條件下的場地、道路受限，頁巖氣建產(chǎn)規(guī)模大、工序多。為提高作業(yè)效率，攻關(guān)形成了“雙鉆機作業(yè)、批量化鉆進、標準化運作”的工廠化鉆井技術(shù)和“整體化部署、分布式壓裂、拉鏈式作業(yè)”的工廠化壓裂技術(shù)，實現(xiàn)了鉆井壓裂“工廠化布置、批量化實施、流水線作業(yè)”，鉆井、壓裂作業(yè)效率提高50%以上，鉆前工程周期節(jié)約30%，設(shè)備安裝時間減少70%，兩井口間鉆機整體移動時間小于等于1 h，6口井平臺建設(shè)周期降至約1年，壓裂作業(yè)達到12 h壓裂2～3段的水平。

2.2.6 高效清潔開采技術(shù)

川南地區(qū)頁巖氣開采的同時必須保護區(qū)域環(huán)境。示范區(qū)建設(shè)過程中，圍繞土地保護、地下水保護、地表水保護、工作液循環(huán)利用、固體廢棄物污染防止、降低噪聲影響等問題，攻關(guān)形成了頁巖氣清潔開采技術(shù)。通過采用平臺化批量部署，節(jié)約土地資源 70%以上；采用作業(yè)液回收利用技術(shù)，返排液重復(fù)利用率85%以上；表層鉆進采用氣體或清水鉆井技術(shù)、多層套管固井封堵，有效防止了地表飲用水污染；采用鉆井液不落地技術(shù)、水基鉆屑無害化處理及油基鉆屑常溫萃取處理，防止了固體廢棄物污染。多項清潔開采措施實現(xiàn)了資源的高效利用和綠色開發(fā)，建產(chǎn)區(qū)環(huán)境質(zhì)量與開發(fā)前保持在相同水平。

3 川南地區(qū)頁巖氣中長期發(fā)展展望

川南地區(qū)頁巖氣地質(zhì)條件與美國Haynesville頁巖氣田相近。Haynesville頁巖氣田面積2.3×104km2，技術(shù)可采資源量（2.2～6.1）×1012m3[3]。2007年12月開始鉆探第1口水平井，2008年1月投產(chǎn)，初期產(chǎn)量7.4×104m3/d，證明該區(qū)具有商業(yè)開發(fā)價值。氣田先期主要在中央核心區(qū)建產(chǎn)，最高投入鉆機近246臺，2011年頁巖氣產(chǎn)量達到657×108m3，僅用5年左右的時間就成為美國最大的頁巖氣田，2012年達到產(chǎn)量高峰687×108m3，2016年年產(chǎn)量為 392×108m3，居全美第 3[16]。Haynesville頁巖氣田的開發(fā)實踐表明，頁巖儲集層橫向分布連續(xù)、穩(wěn)定，開發(fā)技術(shù)一旦突破，就可全面復(fù)制，快速形成產(chǎn)量規(guī)模。同時，因為頁巖氣早期產(chǎn)量遞減快（Haynesville第 1年產(chǎn)量遞減率平均為 72%[17]，長寧和威遠大部分頁巖氣井壓力半年內(nèi)就降低到10 MPa以下，第1年遞減率為60%～70%，在低壓階段（<6 MPa）又可以長期持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)，年遞減率小于10%[18]），批量的鉆井工作持續(xù)穩(wěn)定投入是上產(chǎn)的重要保障。Haynesville頁巖從2012年產(chǎn)量開始降低，就是因為受油氣價格波動影響，活躍的鉆機數(shù)量減少（僅 52臺），新投入鉆井工作減少之后產(chǎn)量也就明顯降低[19]。川南地區(qū)有60多口評價井和 200多口生產(chǎn)井，生產(chǎn)規(guī)律逐步清晰，頁巖氣的主要開發(fā)制度（巷道、水平段長、水平井距等）經(jīng)過優(yōu)化調(diào)整后成熟定型可復(fù)制[20]，按現(xiàn)有的開發(fā)技術(shù)來看，川南地區(qū)第1年單井平均產(chǎn)頁巖氣（9.5～11.0）×104m3/d，第2年起逐年遞減60%，40%，25%，15%，…，測算單井最終可采儲量（EUR）為（0.90～1.50）×108m3，根據(jù)后期逐年計劃投入的工作量，即可預(yù)測中長期川南地區(qū)頁巖氣發(fā)展前景。

川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣地質(zhì)條件優(yōu)越、埋深適中、資源豐富且落實，是大規(guī)模建產(chǎn)最現(xiàn)實的領(lǐng)域。經(jīng)過10余年的探索、攻關(guān)和實踐，3 500 m以淺有效開發(fā)的方法和手段成熟、定型、可復(fù)制，3 500～4 000 m效益開發(fā)技術(shù)也獲得重要進展，正在攻關(guān)4 000～4 500 m作業(yè)技術(shù)，同時，形成了多種各具特色的頁巖氣作業(yè)技術(shù)和高效勘探開發(fā)模式，技術(shù)研發(fā)和管理體系不斷完善，裝備和隊伍保障充裕，加之國家重視和地方政府的支持，川南地區(qū)頁巖氣大規(guī)模上產(chǎn)的條件已經(jīng)成熟。中國石油已經(jīng)開始批量投入大規(guī)模鉆井工作量，川南地區(qū)頁巖氣的開發(fā)即將邁入與Haynesville 頁巖氣田2008年快速上產(chǎn)相當?shù)碾A段。

川南地區(qū)可工作面積大，中長期具備建成年產(chǎn)規(guī)模 500×108m3并長期穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)。根據(jù)地質(zhì)評價工作和地面條件調(diào)查，扣除剝蝕泄壓區(qū)附近壓力系數(shù)小于1.2、古隆起或古水下高地附近優(yōu)質(zhì)儲集層厚度小于20 m以及距主要斷裂400～700 m區(qū)域的地質(zhì)資源低豐度區(qū)，扣除城鎮(zhèn)、風(fēng)景區(qū)、保護區(qū)等地面條件不允許建產(chǎn)的區(qū)域，川南地區(qū)埋深小于4 500 m的五峰組—龍馬溪組頁巖氣可工作面積超過 2×104km2，資源量超過10×1012m3。其中，埋深3 500 m以淺的可工作面積為2 500 km2，資源量為 1.2×1012m3，可以實施水平井3 600口以上，可建成年產(chǎn)200×108m3規(guī)模并穩(wěn)產(chǎn)10年以上；埋深3 500～4 000 m可工作面積約7 000 km2，資源量為3.5×1012m3，可實施水平井7 000余口，可建成年產(chǎn)300×108m3規(guī)模并穩(wěn)產(chǎn)15年以上；埋深4 000～4 500 m的面積超過10 000 km2，資源量超過5×1012m3，可以支撐年產(chǎn)300×108m3規(guī)模長期穩(wěn)產(chǎn)。其中，中國石油“十三五”后 4年已經(jīng)開始實施新的頁巖氣開發(fā)方案，落實并新增水平井近 600口，集中部署在長寧—威遠的核心有利區(qū)，有利面積約1 500 km2，動用地質(zhì)儲量超過7 000×108m3（見圖3）?！笆奈濉庇媱澬峦度? 600余口水平井，已經(jīng)在直井（或直改平井）評價最有利的地區(qū)（瀘州福集向斜、陽高寺構(gòu)造，大足西山構(gòu)造、長寧西雙龍—羅場向斜等）計劃實施三維地震，準備有利接替區(qū)塊（見圖 3），把川南地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)的風(fēng)險控制在最低。

4 結(jié)論

通過地質(zhì)評價工作，證實了川南地區(qū)五峰組—龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁巖大面積連續(xù)穩(wěn)定分布，儲集層品質(zhì)好，壓力系數(shù)高，資源潛力大，是目前中國頁巖氣勘探開發(fā)最有利的領(lǐng)域，優(yōu)選了威遠—自貢—長寧作為“十三五”的建產(chǎn)區(qū)，長寧西—瀘州—永川—威遠東—大足等區(qū)塊作為“十四五”的產(chǎn)能接替區(qū)。

通過長寧—威遠國家級頁巖氣示范區(qū)建設(shè)，形成了成熟、有效、可復(fù)制的頁巖氣勘探開發(fā)主體技術(shù)，基本掌握了頁巖氣水平井的產(chǎn)能特征和遞減規(guī)律，川南地區(qū)單井最終可采儲量已經(jīng)提高到（0.75～1.50）×108m3，經(jīng)濟效益好于預(yù)期。

中國石油已經(jīng)制定了川南地區(qū)頁巖氣中長期發(fā)展規(guī)劃初步方案，在此指導(dǎo)下，完成了“十三五”上產(chǎn)的新一輪開發(fā)方案編制，預(yù)計“十三五”末達到100×108m3以上產(chǎn)量規(guī)模。川南地區(qū)頁巖氣迎來了快速發(fā)展的良好機遇，必將為國家和地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展做出重要貢獻。

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