非常規(guī)油氣勘探開發(fā)理論技術(shù)助力我國油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)

鄒才能 趙 群 王紅巖 孫 倩 邵 男 胡志明 張辰君 孫玉平 王玫珠 劉德勛

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院；2.西南石油大學(xué)；3.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司科技管理部）

非常規(guī)油氣主要包括致密油（頁巖油）、油砂油、致密氣、頁巖氣、煤層氣和天然氣水合物等。非常規(guī)油氣資源的有效開發(fā)改變了全球油氣供給格局。非常規(guī)天然氣已經(jīng)成為全球天然氣產(chǎn)量增長的主力，非常規(guī)油已經(jīng)成為全球原油產(chǎn)量的重要組成[1-3]。2020年全球非常規(guī)油產(chǎn)量5.4×108t，約占原油總產(chǎn)量的13%。其中，致密油與頁巖油產(chǎn)量3.8×108t，油砂油產(chǎn)量1.6×108t。2020年全球非常規(guī)天然氣產(chǎn)量超過1.1×1012m3，約占天然氣總產(chǎn)量的29%。其中，頁巖氣產(chǎn)量7700×108m3，致密氣產(chǎn)量3020×108m3，煤層氣產(chǎn)量750×108m3。美國非常規(guī)油氣發(fā)展的理論技術(shù)及產(chǎn)量規(guī)模處于世界領(lǐng)先。針對(duì)非常規(guī)油氣復(fù)雜地質(zhì)特征，中國油氣企業(yè)探索形成了系列特色理論技術(shù)，有效推動(dòng)了致密氣、煤層氣和頁巖氣的勘探開發(fā)，成為中國天然氣產(chǎn)量的重要組成，致密油與頁巖油等勘探評(píng)價(jià)在多盆地取得重要發(fā)現(xiàn)，成為未來國內(nèi)原油穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的關(guān)鍵領(lǐng)域。2020年，我國非常規(guī)天然氣產(chǎn)量732×108m3，約占天然氣總產(chǎn)量的38%。其中，致密氣產(chǎn)量465×108m3，頁巖氣產(chǎn)量200×108m3，煤層氣產(chǎn)量67×108m3。

1 全球非常規(guī)油氣獲革命性進(jìn)展

美國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得革命性突破，引領(lǐng)全球相繼掀起致密氣、煤層氣、頁巖氣、致密油與頁巖油開發(fā)熱潮。

1.1 科技推動(dòng)非常規(guī)油氣規(guī)模有效開發(fā)

1973年、1978年和1990年發(fā)生的3次“石油危機(jī)”對(duì)美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重沖擊。為應(yīng)對(duì)“石油危機(jī)”影響，1973年美國尼克松總統(tǒng)首次提出“能源獨(dú)立”戰(zhàn)略。為實(shí)現(xiàn)“能源獨(dú)立”，美國政府瞄準(zhǔn)非常規(guī)油氣資源，以科技攻關(guān)和財(cái)政扶持舉措推動(dòng)“非常規(guī)油氣革命”[2]。1976年，美國能源部主導(dǎo)設(shè)立了非常規(guī)天然氣研究項(xiàng)目（UGRP），下設(shè)東部頁巖氣項(xiàng)目（EGSP）、西部致密砂巖項(xiàng)目（WGSP）和煤層甲烷開采項(xiàng)目（MRCP），至2005年項(xiàng)目結(jié)束運(yùn)行周期長達(dá)28年。1971年美國常規(guī)天然氣產(chǎn)量達(dá)峰值（5877×108m3）后，在該項(xiàng)目引領(lǐng)下，煤層氣、致密氣和頁巖氣等實(shí)現(xiàn)有效開發(fā)，接力推動(dòng)天然氣產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。特別是近10年，在頁巖油氣產(chǎn)量快速增長的推動(dòng)下，美國由2010年全球油氣第一進(jìn)口大國，2017年轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粴鈨舫隹趪?019年實(shí)現(xiàn)原油凈出口。

1.2 美國非常規(guī)油氣進(jìn)展

致密氣是最早取得開發(fā)突破的非常規(guī)天然氣。1980年，美國致密氣產(chǎn)量占天然氣產(chǎn)量的2%，2011年產(chǎn)量達(dá)到1690×108m3，之后受頁巖氣開發(fā)突破影響，致密氣產(chǎn)量呈降低趨勢(shì)。借鑒美國成功經(jīng)驗(yàn)，加拿大、歐洲和中國等多個(gè)國家和地區(qū)相繼實(shí)現(xiàn)致密氣開發(fā)。

1980年美國煤層氣開發(fā)獲突破，2008年產(chǎn)量達(dá)到峰值556.7×108m3，2020年產(chǎn)量遞減至200×108m3。加拿大煤層氣開發(fā)于2000年前后取得突破，2010年產(chǎn)量達(dá)到峰值94×108m3，2020年產(chǎn)量遞減至40×108m3以下。澳大利亞煤層氣開發(fā)在2004年實(shí)現(xiàn)突破，2020年產(chǎn)量超過450×108m3，現(xiàn)已取代美國成為全球最大的煤層氣生產(chǎn)國。

1997年美國在Barnett頁巖氣田采用大型水力壓裂技術(shù)獲高產(chǎn)氣井，標(biāo)志著頁巖氣開發(fā)取得突破。2010年前后隨著水平井多段壓裂技術(shù)突破，頁巖氣產(chǎn)量加快增長，2020年頁巖氣產(chǎn)量達(dá)7330×108m3。加拿大頁巖氣開發(fā)在2008年取得突破，2013年后因天然氣出口路徑限制，2020年產(chǎn)量達(dá)55×108m3。2013年阿根廷頁巖氣開發(fā)取得突破，2020年產(chǎn)量為115×108m3。

加拿大油砂研究始于20世紀(jì)20年代。阿爾伯塔研究委員會(huì)長期持續(xù)贊助從油砂中分離瀝青的研究項(xiàng)目。1967年，加拿大油砂公司（Canadian Oil Sands Ltd.）開始商業(yè)化生產(chǎn)油砂油，日產(chǎn)量為1900t。2020年加拿大油砂油產(chǎn)量為1.60×108t，受新冠肺炎疫情影響比上一年產(chǎn)量降低了5%。

美國致密油（頁巖油）通常與頁巖氣共生共采，2020 年產(chǎn)量為3.5×108t，與2019年相比產(chǎn)量降低了5%。受美國引領(lǐng)，加拿大和阿根廷也實(shí)現(xiàn)了致密油（頁巖油）的有效開發(fā)，2020年產(chǎn)量分別為2500×104t和 520×104t。

1.3 美國“非常規(guī)油氣革命”的三點(diǎn)啟示

（1）超前設(shè)立顛覆性科技項(xiàng)目，針對(duì)傳統(tǒng)油氣勘探“禁區(qū)”，持續(xù)創(chuàng)新理論與水平井體積壓裂技術(shù)。美國在1976設(shè)立的非常規(guī)天然氣研究項(xiàng)目成為非常規(guī)天然氣發(fā)展的基礎(chǔ)。

（2）明確非常規(guī)發(fā)展戰(zhàn)略，并以法律為保障，長期不間斷給予科技投入和政策扶持，直至該領(lǐng)域全面產(chǎn)業(yè)化。在“能源獨(dú)立”戰(zhàn)略推動(dòng)下，瞄準(zhǔn)油氣資源潛力巨大的致密砂巖、煤層和頁巖儲(chǔ)層，通過《能源部重組法案》《原油意外獲利法》確立長期科技攻關(guān)和財(cái)政扶持政策，有力推動(dòng)了戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（3）超前布局科技戰(zhàn)略，突破常規(guī)思維，大膽創(chuàng)新，是美國在能源等諸多領(lǐng)域長期保持世界領(lǐng)先的動(dòng)力。19世紀(jì)70年代石油危機(jī)背景下，多數(shù)人對(duì)美國能源發(fā)展持悲觀情緒，尼克松政府首次提出“能源獨(dú)立”戰(zhàn)略，并成為美國政府50年來堅(jiān)守不變的奮斗目標(biāo)。

2 中國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)獲戰(zhàn)略性進(jìn)展

10余年來，我國常規(guī)油氣藏資源品位不斷下降，勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新，非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得了戰(zhàn)略性突破，致密氣、煤層氣和頁巖氣相繼實(shí)現(xiàn)規(guī)模有效開發(fā)，致密油與頁巖油取得重要進(jìn)展，非常規(guī)油氣正在成為我國油氣勘探和可持續(xù)增儲(chǔ)上產(chǎn)的接替領(lǐng)域。

2.1 非常規(guī)天然氣

當(dāng)前，中國陸上各大含油氣盆地繼續(xù)發(fā)現(xiàn)大型常規(guī)天然氣田的概率較低，未來常規(guī)天然氣產(chǎn)量將以穩(wěn)產(chǎn)為主，非常規(guī)天然氣產(chǎn)量持續(xù)增長，2020年產(chǎn)量達(dá)732×108m3，占天然氣總產(chǎn)量的38%。

2.1.1 致密氣

2000年，國內(nèi)學(xué)者針對(duì)鄂爾多斯盆地提出了坳陷煤系源儲(chǔ)共生致密砂巖氣成藏理論，指導(dǎo)蘇6井獲高產(chǎn)（試氣無阻流量120×104m3/d，提交探明儲(chǔ)量5336×108m3），我國致密氣儲(chǔ)量進(jìn)入規(guī)模增長期[5-7]。2003年，鄂爾多斯盆地蘇里格和大牛地致密氣田投產(chǎn)，開啟了致密氣開發(fā)之路。2006年，川中廣安須六氣藏、吉林長嶺登婁庫組氣藏試采，蘇里格“5+1”（長慶石油勘探局、遼河石油勘探局、四川石油勘探局、大港油田集團(tuán)公司 、華北石油管理局與中國石油長慶油田公司）合作開發(fā)模式實(shí)施，致密氣進(jìn)入規(guī)模開發(fā)試驗(yàn)階段。

2009年，多層多段改造技術(shù)成熟配套，我國致密氣產(chǎn)量進(jìn)入快速增長期。通過“十二五”攻關(guān)，全國12個(gè)致密氣田先后投入開發(fā)，建成了以蘇里格、神木、米脂為代表的鄂爾多斯上古生界致密氣田群，在川中建成了須家河組致密氣田，在松遼盆地建成長嶺致密砂巖氣田，在吐哈盆地建成巴喀致密砂巖氣藏[5-7]。2014年中國致密氣產(chǎn)量達(dá)340×108m3，占天然氣總產(chǎn)量約25%，成為我國天然氣生產(chǎn)的主體之一。

2015—2018年，致密氣勘探開發(fā)理論技術(shù)趨于成熟，我國致密氣開發(fā)進(jìn)入產(chǎn)量穩(wěn)定期。通過不斷實(shí)踐，建立了致密氣大型復(fù)合砂體分級(jí)構(gòu)型理論，井網(wǎng)優(yōu)化與深度改造、排水采氣相結(jié)合，采收率可達(dá)50%。

2019—2020年，中國石油天然氣集團(tuán)有限公司（簡稱中國石油）和中國石油化工集團(tuán)有限公司（簡稱中國石化）等企業(yè)通過加大勘探開發(fā)力度，致密氣產(chǎn)量再創(chuàng)新高。截至2020年底，中國致密氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量超過5×1012m3，2020年產(chǎn)量達(dá)到465×108m3，與2019年相比增長約15%，占全國天然氣總產(chǎn)量的24%。

2.1.2 頁巖氣

作為北美之外最大的頁巖氣生產(chǎn)國，通過10余年勘探開發(fā)攻關(guān)，中國以四川盆地及鄰區(qū)為重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了海相頁巖氣資源的有效開發(fā)[8-9]。

2007年，中國石油勘探開發(fā)研究院與美國新田石油公司聯(lián)合開展“威遠(yuǎn)地區(qū)頁巖氣聯(lián)合研究”。2008年，項(xiàng)目組在地質(zhì)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，鉆探長芯1地質(zhì)資料井，率先明確了四川盆地五峰組—龍馬溪組頁巖是中國頁巖氣的工作重點(diǎn)，并在2009年初步確定了長寧、威遠(yuǎn)和昭通等頁巖氣有利區(qū)，啟動(dòng)了長寧—威遠(yuǎn)和昭通產(chǎn)業(yè)化示范區(qū)建設(shè)，提出年產(chǎn)量15×108m3的頁巖氣發(fā)展目標(biāo)[8-9]。

“十二五”期間，國內(nèi)學(xué)者通過勘探開發(fā)實(shí)踐，初步建立了頁巖氣勘探開發(fā)理論技術(shù)，為頁巖氣產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2010年，中國石油鉆探了第一口頁巖氣井——威201直井，在龍馬溪組頁巖段壓裂獲測試產(chǎn)量（0.3～ 1.7）×104m3/d，標(biāo)志著我國頁巖氣發(fā)展進(jìn)入自主創(chuàng)新階段[8-9]。2011年，中國石油在寧201-H1水平井進(jìn)行10段壓裂，獲測試產(chǎn)量15×104m3/d，明確了川南頁巖氣開發(fā)前景。2012年，中國石化焦頁1HF水平井獲測試產(chǎn)量20×104m3/d，標(biāo)志著涪陵頁巖氣田的發(fā)現(xiàn)。2014年，中國頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到12×108m3，標(biāo)志頁巖氣進(jìn)入工業(yè)化快速發(fā)展階段，中國成為北美之外第一個(gè)實(shí)現(xiàn)頁巖氣商業(yè)化開發(fā)的國家。2015年，中國頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到46×108m3，建成涪陵、長寧、威遠(yuǎn)和昭通頁巖氣田，基本實(shí)現(xiàn)了國家規(guī)劃預(yù)期目標(biāo)。在頁巖氣勘探評(píng)價(jià)理論方面，國內(nèi)學(xué)者在威201直井首次發(fā)現(xiàn)北美以外頁巖存在于孔徑為5～ 100nm的孔隙，針對(duì)中上揚(yáng)子地區(qū)海相頁巖氣成藏特點(diǎn)，提出了超壓頁巖氣成藏理論[10]，提出了常規(guī)—非常規(guī)油氣“有序聚集”理論，并建立了頁巖氣富集的穩(wěn)定區(qū)連續(xù)型“甜點(diǎn)區(qū)”和改造區(qū)構(gòu)造型“甜點(diǎn)”2種分布模式[8-9]。針對(duì)涪陵頁巖氣成藏特征，提出“二元富集”理論[11]。在頁巖氣開發(fā)技術(shù)方面，提出“人工油氣藏”概念和開發(fā)理念[8-9]。中國石油和中國石化兩家企業(yè)針對(duì)四川盆地及鄰區(qū)海相頁巖氣地質(zhì)特征，初步形成了適用于埋深3500m以淺的頁巖氣水平井多段壓裂技術(shù)系列。

“十三五”期間，中國頁巖氣有效開發(fā)技術(shù)趨于成熟，埋深3500m以淺頁巖氣資源實(shí)現(xiàn)有效開發(fā)，埋深3500m以深頁巖氣開發(fā)取得突破進(jìn)展，推動(dòng)四川盆地海相頁巖氣成為中國天然氣產(chǎn)量增長的重要組成部分，頁巖氣產(chǎn)業(yè)進(jìn)入跨越發(fā)展階段。以四川盆地埋深3500m以淺的五峰組—龍馬溪組海相頁巖區(qū)為重點(diǎn)，累計(jì)探明頁巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量2.0×1012m3，2020年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量200×108m3，未來以穩(wěn)產(chǎn)為主。其中，中國石油在蜀南的長寧、威遠(yuǎn)和昭通等區(qū)塊實(shí)現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量116×108m3，中國石化在涪陵、威榮等頁巖氣田實(shí)現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量84×108m3?！笆濉敝袊烊粴猱a(chǎn)量增長575×108m3，其中頁巖氣占產(chǎn)量增長貢獻(xiàn)率的27%，已經(jīng)成為中國天然氣產(chǎn)量增長的重要組成部分。埋深超過3500m的深層頁巖氣具備再上產(chǎn)200×108m3以上的條件，是未來中國頁巖氣發(fā)展的最主要領(lǐng)域。

科技在頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了重要的引領(lǐng)作用。在地質(zhì)儲(chǔ)層方面，明確了四川盆地及鄰區(qū)龍馬溪組底部3～ 5m高脆性富有機(jī)質(zhì)頁巖是最優(yōu)的水平井“黃金靶體”?！包S金靶體”厚度、壓裂改造水平段長、“黃金靶體”鉆遇率、加砂強(qiáng)度等是控制氣井高產(chǎn)的最主要因素。川南深層頁巖儲(chǔ)層與深水沉積環(huán)境高度疊合，川南深層靠近Ⅰ級(jí)斷層的水平井測試壓力系數(shù)為2.0左右，深層頁巖儲(chǔ)層裂縫發(fā)育具有常規(guī)—非常規(guī)復(fù)合裂縫氣藏特征。在開發(fā)技術(shù)方面，形成了地質(zhì)工程一體化評(píng)價(jià)技術(shù)，水平井多段壓裂等關(guān)鍵工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了第一代向第二代的發(fā)展跨越[12]。川南地區(qū)頁巖氣平均單井最終可采儲(chǔ)量（EUR）由最初0.5×108m3提高至（1.0～ 1.2）×108m3。

2.1.3 煤層氣

中國煤層氣產(chǎn)業(yè)起步較早，針對(duì)高煤階煤層氣形成了特色開發(fā)技術(shù)，但受多種因素制約，總體發(fā)展低于預(yù)期。

20世紀(jì)80年代，國內(nèi)學(xué)者引入煤層氣概念，中國開展了主要含煤盆地煤層氣資源潛力評(píng)價(jià)。1996年，中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司（簡稱中聯(lián)煤）成立，探索了不同形式的煤層氣對(duì)外合作模式。中國石油、中國石化、中聯(lián)煤、晉城煤業(yè)集團(tuán)（簡稱晉煤集團(tuán)）等積極開展煤層氣示范試驗(yàn)，逐漸聚焦沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣煤層氣開發(fā)[13-16]。

局部區(qū)塊關(guān)鍵工程技術(shù)突破，推動(dòng)煤層氣進(jìn)入開發(fā)活躍期。2004年，晉煤集團(tuán)下屬沁水藍(lán)焰煤層氣有限責(zé)任公司在沁水盆地南部SH-3號(hào)煤層氣井壓裂后自噴產(chǎn)氣，并啟動(dòng)了寺河礦區(qū)100口煤層氣井開發(fā)，標(biāo)志我國煤層氣進(jìn)入規(guī)模開發(fā)階段。2006年，中國石油啟動(dòng)沁水盆地5×108m3/a煤層氣產(chǎn)能建設(shè)，煤層氣開發(fā)進(jìn)入活躍發(fā)展期。之后，中國石化、晉煤集團(tuán)與地方企業(yè)積極投入煤層氣勘探開發(fā)，逐漸形成了較為完善的中高煤階煤層氣勘探開發(fā)理論與技術(shù)，沁水、鄂爾多斯盆地東緣等氣田實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)[13-16]。

2012年以來，中國煤層氣產(chǎn)業(yè)受地質(zhì)、技術(shù)、管理等多因素影響，在經(jīng)歷活躍發(fā)展期后進(jìn)入產(chǎn)量穩(wěn)定增長期。截至2020年底，中國累計(jì)探明煤層氣儲(chǔ)量7259×108m3，2020年實(shí)現(xiàn)煤層氣地面開采產(chǎn)量67×108m3，年均增長 5×108m3。

煤層氣長期開發(fā)實(shí)踐表明，煤層氣地質(zhì)條件復(fù)雜，關(guān)鍵科技問題尚未充分解決，勘探開發(fā)技術(shù)難以復(fù)制，單井產(chǎn)量偏低，煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展不充分。中國主要含煤盆地構(gòu)造復(fù)雜，含煤地層沉積后經(jīng)歷多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，煤儲(chǔ)層具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性[13-16]。沁水盆地南部、鄂爾多斯盆地東緣已形成成熟技術(shù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模開發(fā)，但受儲(chǔ)層變化影響，不同區(qū)塊關(guān)鍵工程技術(shù)難以復(fù)制[13-16]。盡管煤層氣開發(fā)面臨諸多難題，但沁水盆地、鄂爾多斯盆地東部等主力產(chǎn)氣老區(qū)仍具有一定上產(chǎn)潛力，深部煤層氣開發(fā)技術(shù)正在突破，有望實(shí)現(xiàn)效益開發(fā)。二連、海拉爾等盆地低煤階煤層氣在多點(diǎn)獲得氣井高產(chǎn)，煤層氣仍具有較好的上產(chǎn)潛力。

2.2 非常規(guī)石油

我國自2008年開始跟蹤國際動(dòng)態(tài)，借鑒美國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)成功經(jīng)驗(yàn)，2010年正式提出了“致密油”的概念[17-21]。2010年，中國石油、中國石化等國內(nèi)企業(yè)通過老井復(fù)查，在準(zhǔn)噶爾、渤海灣、鄂爾多斯和松遼等盆地發(fā)現(xiàn)致密油流。2011年，國內(nèi)召開了首次致密油會(huì)議，致密油勘探潛力開始受到重視。2013年，出臺(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6943—2013《致密油地質(zhì)評(píng)價(jià)方法》[17]，各探區(qū)地質(zhì)評(píng)價(jià)被納入勘探開發(fā)日程。2014年，國家致密油研發(fā)中心成立，國家973致密油項(xiàng)目啟動(dòng)。

2014年以來，通過致密油與頁巖油理論、技術(shù)攻關(guān)，相繼獲得鄂爾多斯盆地延長組長7段、松遼盆地青山口組和扶余油層、準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組、渤海灣盆地沙河街組、四川盆地侏羅系、三塘湖盆地二疊系、吐哈盆地侏羅系、酒泉盆地白堊系等多套層系13個(gè)區(qū)塊的致密油與頁巖油發(fā)現(xiàn)，在細(xì)粒沉積與納米油氣連續(xù)型聚集規(guī)律與富集理論、致密儲(chǔ)層體積改造與“工廠化”作業(yè)模式等方面，取得了重要進(jìn)展[17-21]。截至2020年底，我國致密油與頁巖油整體快速發(fā)展，已累計(jì)建成產(chǎn)能450×104t/a，年產(chǎn)量約200×104t，在準(zhǔn)噶爾、松遼和鄂爾多斯等盆地實(shí)施多個(gè)致密油與頁巖油開發(fā)示范項(xiàng)目，一批水平井獲得高產(chǎn)，顯示了良好的資源與開發(fā)前景。

3 中國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)理論技術(shù)突破

3.1 非常規(guī)天然氣

近年來，致密氣和頁巖氣勘探開發(fā)理論與技術(shù)取得較大突破，成為天然氣藏勘探開發(fā)的重點(diǎn)和熱點(diǎn)領(lǐng)域[1-3]。

通過20余年研發(fā)攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新，形成了針對(duì)中國致密氣的理論認(rèn)識(shí)和開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，有力支撐了致密氣的規(guī)模有效開發(fā)。理論認(rèn)識(shí)主要有3個(gè)方面[5-7]：（1）廣覆式、高成熟煤系源巖持續(xù)生氣理論；（2）源儲(chǔ)大面積緊密接觸、近源運(yùn)聚理論；（3）致密氣“多級(jí)降壓”開發(fā)理論。關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步概括為4個(gè)方面[5-7]：（1）致密氣藏精細(xì)描述技術(shù)（包含致密氣儲(chǔ)層地震預(yù)測及含氣性檢測技術(shù)、致密氣測井評(píng)價(jià)及氣層識(shí)別、復(fù)合砂體分級(jí)構(gòu)型與井網(wǎng)優(yōu)化部署）；（2）提高單井產(chǎn)量技術(shù)（包含直井分層壓裂技術(shù)、水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)和水平井分段壓裂技術(shù)）；（3）提高采收率技術(shù)（包含剩余氣分類評(píng)價(jià)和致密氣提高采收率技術(shù)）；（4）低成本開發(fā)技術(shù)（包含快速鉆井技術(shù)、井下節(jié)流與中低壓集輸技術(shù)、數(shù)字化生產(chǎn)管理）。

經(jīng)過10余年勘探開發(fā)攻關(guān)，四川盆地海相頁巖氣基礎(chǔ)理論認(rèn)識(shí)取得重要進(jìn)展[8-11]：（1）四川盆地五峰組—龍馬溪組海相頁巖儲(chǔ)層具有高有機(jī)質(zhì)含量和納米級(jí)孔隙度特征；（2）層理類型控制頁巖儲(chǔ)層品質(zhì)，四川盆地五峰組—龍馬溪組海相頁巖發(fā)育5類層理；（3）揭示了海相深水陸棚筆石黑色頁巖形成機(jī)理，建立頁巖氣“甜點(diǎn)區(qū)”和“甜點(diǎn)段”地質(zhì)理論；（4）川南地區(qū)深層優(yōu)質(zhì)頁巖厚度大、保存條件好、微裂縫發(fā)育、異常超高壓，頁巖氣富集高產(chǎn)；（5）基于“人工氣藏”理念，多段壓裂形成縫網(wǎng)體系、構(gòu)建流動(dòng)系統(tǒng)，初步形成頁巖氣開發(fā)理論。關(guān)鍵工程技術(shù)獲得重大突破[8-11]：（1）水平井多段壓裂等關(guān)鍵工程技術(shù)指標(biāo)大幅提升，深層頁巖氣開發(fā)技術(shù)日趨成熟；（2）通過地質(zhì)工程一體化，實(shí)現(xiàn)頁巖氣開發(fā)最優(yōu)化，成為頁巖氣高效開發(fā)的關(guān)鍵；（3）借助地下光纖監(jiān)測、人工智能大數(shù)據(jù)和數(shù)字化井場等新技術(shù)，頁巖氣開發(fā)成本有望繼續(xù)降低。

3.2 非常規(guī)石油

近年來，中國陸相致密油（頁巖油）在理論技術(shù)研發(fā)和勘探開發(fā)實(shí)踐中取得了3方面研究進(jìn)展[17-21]：（1）初步創(chuàng)立中國陸相湖盆細(xì)粒沉積、富有機(jī)質(zhì)頁巖分布、有機(jī)質(zhì)富集理論，創(chuàng)新中國陸相納米油氣連續(xù)聚集、“甜點(diǎn)區(qū)”形成與富集理論，揭示了中國陸相致密油與頁巖油地質(zhì)特征與富集規(guī)律，紋層狀富有機(jī)質(zhì)頁巖是主力烴源巖，發(fā)育陸源碎屑、內(nèi)碎屑等多種類型有利儲(chǔ)層，初步建立夾層型、紋層型、頁巖型3類頁巖油分類標(biāo)準(zhǔn)，明確了有利儲(chǔ)集相帶、近烴源中心、穩(wěn)定的構(gòu)造背景是富集高產(chǎn)共性主控因素。（2）揭示了致密油（頁巖油）開發(fā)非線性滲流及“L”形生產(chǎn)規(guī)律，建立非線性滲流數(shù)學(xué)模型，形成了非線性滲流理論；提出了有效動(dòng)用系數(shù)概念，形成了井網(wǎng)適應(yīng)性快速評(píng)價(jià)方法；研發(fā)了非線性滲流數(shù)值模擬軟件，填補(bǔ)了國內(nèi)外空白；井網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整技術(shù)在長慶、大慶、吉林、華北、新疆五大油區(qū)應(yīng)用效果顯著。（3）初步形成致密油（頁巖油）勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)系列，包括多尺度儲(chǔ)層孔喉系統(tǒng)與儲(chǔ)層表征、資源分級(jí)評(píng)價(jià)，選區(qū)與目標(biāo)評(píng)價(jià)優(yōu)選體系，“六性三質(zhì)”甜點(diǎn)區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（六特性包括巖性、烴源性、物性、含油性、脆性、地應(yīng)力各向異性；三品質(zhì)包括地質(zhì)、工程和效益），地震響應(yīng)及工程評(píng)價(jià)與“甜點(diǎn)區(qū)/段”評(píng)價(jià)預(yù)測技術(shù)，水平井優(yōu)快鉆完井、水平井細(xì)分切割體積壓裂改造技術(shù)與“工廠化”作業(yè)新模式，首次形成了基于非線性滲流理論為基礎(chǔ)的井網(wǎng)優(yōu)化調(diào)整、長水平井小井距大井叢布井及有效開發(fā)技術(shù)。

4 發(fā)展方向思考

“十三五”期間，我國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得“革命性”突破，實(shí)現(xiàn)了從常規(guī)油氣向非常規(guī)油氣的工業(yè)化發(fā)展。2020年，中國非常規(guī)油氣產(chǎn)量超過7000×104t油當(dāng)量，成為我國“穩(wěn)油增氣”的最現(xiàn)實(shí)資源，戰(zhàn)略意義重大。其中，非常規(guī)油是產(chǎn)量穩(wěn)定的“砝碼”，預(yù)計(jì)2030年產(chǎn)量將占原油總產(chǎn)量的20%；非常規(guī)氣是產(chǎn)量增長的“主力”，2030年產(chǎn)量有望超天然氣總產(chǎn)量的50%。

4.1 非常規(guī)油氣發(fā)展的“三個(gè)創(chuàng)新”

非常規(guī)油氣革命性跨越式發(fā)展得益于理論、技術(shù)、管理“三個(gè)創(chuàng)新”。（1）理論創(chuàng)新，打破了常規(guī)滲透性儲(chǔ)層、經(jīng)典圈閉油氣成藏的概念，突破了直井達(dá)西滲流開發(fā)的傳統(tǒng)技術(shù)路線，提出了連續(xù)型“甜點(diǎn)區(qū)”非常規(guī)油氣理論，為非常規(guī)油氣地質(zhì)新學(xué)科的建立奠定了基礎(chǔ)。（2）技術(shù)創(chuàng)新，打破了直井為主的井筒方式，通過非常規(guī)油氣水平井、平臺(tái)式、體積壓裂的探索與實(shí)踐，創(chuàng)建了“人工油氣藏”理論與技術(shù)。（3）管理創(chuàng)新，突破科技、管理、市場分界，建立一體化最優(yōu)降成本體制與機(jī)制。

4.2 非常規(guī)油氣發(fā)展的“三個(gè)必然”

非常規(guī)油氣在地質(zhì)理論、開發(fā)技術(shù)、管理模式等方面不同于常規(guī)油氣，產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有“三個(gè)必然”趨勢(shì)。（1）常規(guī)—非常規(guī)油氣有序聚集的基本規(guī)律，指導(dǎo)油氣勘探開發(fā)從常規(guī)進(jìn)入非常規(guī)油氣新階段，是石油工業(yè)發(fā)展的必然歷史趨勢(shì)。（2）非常規(guī)油氣開發(fā)需建立“人工油氣藏”理論技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地下頁巖油原位轉(zhuǎn)化、地下煤炭氣化、地下水平井壓裂體積開發(fā)，通過顛覆性創(chuàng)新，突破瓶頸技術(shù)是非常規(guī)油氣開發(fā)的必然要求。（3）非常規(guī)油氣開發(fā)向深層、新區(qū)新領(lǐng)域、原位改質(zhì)油化與氣化等方向發(fā)展，開發(fā)難度不斷加大，未來持續(xù)中低油價(jià)趨勢(shì)，創(chuàng)新低成本技術(shù)是非常規(guī)油氣開發(fā)的必然路徑，“低成本戰(zhàn)略”將成為油公司發(fā)展的生命線。

4.3 “十四五”非常規(guī)油氣發(fā)展重點(diǎn)方向

“十四五”時(shí)期，做好非常規(guī)油氣領(lǐng)域戰(zhàn)略規(guī)劃部署，努力謀劃實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣“三個(gè)突破”。（1）實(shí)現(xiàn)川南海相“深層規(guī)模效益開發(fā)突破”，積極開展深層頁巖氣開發(fā)攻關(guān)試驗(yàn)，推動(dòng)深層頁巖氣資源規(guī)模有效動(dòng)用，助力我國天然氣產(chǎn)量再上新臺(tái)階。（2）以中低成熟度、中高成熟度頁巖油開發(fā)為代表的“頁巖油突破”，創(chuàng)新油氣開發(fā)理念，分別采用水平井體積壓裂技術(shù)路線、地下原位轉(zhuǎn)化，建立頁巖油地下“人造滲透率”和“人造煉廠”，保障國內(nèi)原油產(chǎn)量生產(chǎn)底線。（3）以煤炭地下氣化為代表的“煤制氣突破”，將煤炭在地下加熱，生成氫氣、甲烷等氣體產(chǎn)物，結(jié)合二氧化碳捕獲、利用與封存技術(shù)（CCUS），實(shí)現(xiàn)煤炭清潔化利用，推動(dòng)我國天然氣快速上產(chǎn)。

“十四五”期間，繼續(xù)加大國內(nèi)油氣勘探開發(fā)力度，加大理論技術(shù)創(chuàng)新力度，用科技支撐當(dāng)前，引領(lǐng)未來非常規(guī)油氣發(fā)展。我國非常規(guī)油氣發(fā)展?jié)摿Υ?，理論突破、技術(shù)研發(fā)仍需加大科技投入，提升自主創(chuàng)新力度，促進(jìn)人才隊(duì)伍與實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。大力發(fā)展非常規(guī)油氣，為保障國家能源安全奠定資源基礎(chǔ)，為油氣儲(chǔ)量增長、產(chǎn)量增加提供資源保障。

5 結(jié)束語

借鑒北美非常規(guī)油氣發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，中國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得了戰(zhàn)略性突破，相繼實(shí)現(xiàn)了致密氣、煤層氣和頁巖氣的規(guī)模有效開發(fā)，致密油與頁巖油獲重大突破，對(duì)我國油氣勘探領(lǐng)域拓展和油氣工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

非常規(guī)油氣理論、技術(shù)、管理“三個(gè)創(chuàng)新”，推動(dòng)非常規(guī)油氣實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。2020年中國非常規(guī)天然氣產(chǎn)量為732×108m3，占天然氣總產(chǎn)量的38%；致密油（頁巖油）在準(zhǔn)噶爾、鄂爾多斯和松遼等多個(gè)盆地開發(fā)試驗(yàn)及示范區(qū)建設(shè)獲戰(zhàn)略性突破，成為國內(nèi)原油穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的關(guān)鍵領(lǐng)域。

非常規(guī)油氣在地質(zhì)理論、開發(fā)技術(shù)、管理模式等方面不同于常規(guī)油氣，產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)從常規(guī)油氣進(jìn)入非常規(guī)油氣新階段、通過顛覆性創(chuàng)新突破瓶頸技術(shù)、科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)低成本發(fā)展的“三個(gè)必然”趨勢(shì)。

努力謀劃實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣以川南海相古老儲(chǔ)層開發(fā)為代表的“頁巖氣突破”，以中低成熟度、中高成熟度頁巖油開發(fā)為代表的“頁巖油突破”和以煤炭地下氣化為代表的“煤制氣突破”，夯實(shí)中國油氣發(fā)展的非常規(guī)資源基礎(chǔ)。2030年，非常規(guī)天然氣產(chǎn)量占天然氣總產(chǎn)量的比例有望超過50%，非常規(guī)油產(chǎn)量占原油總產(chǎn)量的比例預(yù)計(jì)達(dá)到20%。