當(dāng)前我國(guó)頁(yè)巖油發(fā)展中面臨的問(wèn)題與對(duì)策
——訪中國(guó)科學(xué)院院士、石油地質(zhì)學(xué)家金之鈞

□ 文/唐大麟

記者：金院士您好，頁(yè)巖油氣開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了世界能源格局的巨大變化，在您的建議和助力下，十多年前，我國(guó)在四川盆地取得了頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的巨大突破，近年來(lái)頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)也開(kāi)始不斷取得新的進(jìn)展。請(qǐng)您介紹一下我國(guó)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)的歷史與現(xiàn)狀。

金之鈞：我國(guó)的頁(yè)巖油資源主要是陸相，其勘探開(kāi)發(fā)大致經(jīng)歷了“常規(guī)石油”兼探、“非常規(guī)頁(yè)巖油”探索，以及針對(duì)性技術(shù)攻關(guān)和新一輪評(píng)價(jià)、部署三個(gè)階段。2010年以前是與“常規(guī)石油”兼探階段。這一時(shí)期在鄂爾多斯、渤海灣、江漢等盆地?zé)N源層系均發(fā)現(xiàn)了泥頁(yè)巖裂縫型油氣，但總體上儲(chǔ)產(chǎn)量規(guī)模有限，發(fā)展較為緩慢。2010——2014年是“非常規(guī)頁(yè)巖油”探索階段。中國(guó)石化和中國(guó)石油選取了若干典型盆地，在凹陷邊緣構(gòu)造高部位部署了一批頁(yè)巖油專(zhuān)探井。2014年至今，是針對(duì)性技術(shù)攻關(guān)和新一輪評(píng)價(jià)、部署階段。2014年以來(lái)，在國(guó)家“973”計(jì)劃和油氣重大專(zhuān)項(xiàng)支持下，陸相頁(yè)巖油地質(zhì)評(píng)價(jià)及開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)全面啟動(dòng)，并取得了可喜進(jìn)展。

據(jù)美國(guó)EIA估算，我國(guó)頁(yè)巖油技術(shù)可采資源量為43.7億噸，但這一評(píng)價(jià)明顯偏低。中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院研究團(tuán)隊(duì)初步估算，中國(guó)陸上主要盆地頁(yè)巖油資源量為186億噸。根據(jù)目前新疆油田頁(yè)巖油實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，劃分初始產(chǎn)能高于30噸/天為Ⅰ類(lèi)，低于10噸/天為Ⅲ類(lèi)，中間則為Ⅱ類(lèi)，當(dāng)前吉木薩爾凹陷Jx23井最高頁(yè)巖油日產(chǎn)88.3噸，Jx25井最高日產(chǎn)油108.3噸，瑪湖凹陷MY1井最高日產(chǎn)量可達(dá)31噸，都具有非常大的資源潛力。2018年以來(lái)，中國(guó)頁(yè)巖油發(fā)展戰(zhàn)略研究專(zhuān)家組完成了全國(guó)幾大盆地的調(diào)研，一致認(rèn)為各盆地都獲得了勘探上的重大突破。從準(zhǔn)噶爾盆地吉木薩爾凹陷到鄂爾多斯盆地中部，再到江漢盆地潛江凹陷，以及渤海灣盆地的黃驊坳陷和濟(jì)陽(yáng)坳陷均有突破，近期在松遼盆地北部的古龍凹陷白堊系下部青山口組一、二段深湖相頁(yè)巖中也獲得了大于30噸的單井日產(chǎn)量。2020年5月30日古龍凹陷YP1井日產(chǎn)油35.3立方米，日產(chǎn)氣11.992立方米，油嘴6.3毫米，套壓8.3兆帕。然而，這只是單井的突破，整體來(lái)說(shuō)，當(dāng)前頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)面臨的挑戰(zhàn)之一仍然包括單井產(chǎn)量低、效益差，尤其是在低油價(jià)背景下，規(guī)模開(kāi)發(fā)遇到了極大挑戰(zhàn)。

我們?cè)凇吨袊?guó)陸相頁(yè)巖油資源發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告》中已明確提出，中高成熟度頁(yè)巖油是中國(guó)頁(yè)巖油戰(zhàn)略突破的重點(diǎn)領(lǐng)域，加強(qiáng)陸相頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)是保障國(guó)家能源供應(yīng)安全的重要途徑。我國(guó)多套湖相泥頁(yè)巖層系具有分布范圍廣、時(shí)代較新、有機(jī)質(zhì)豐度高、厚度大、埋藏淺、成熟度低、以生油為主的特點(diǎn)，且陸相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖黏土礦物含量高、基質(zhì)滲透率低、碎屑含量和可壓性變化大，因此規(guī)模有效勘探開(kāi)發(fā)面臨資源規(guī)模不清、富集規(guī)律不明和可動(dòng)用資源分布預(yù)測(cè)困難等重大挑戰(zhàn)。當(dāng)前我國(guó)陸相頁(yè)巖油勘探中單井產(chǎn)量普遍較低，且高產(chǎn)、低產(chǎn)井分布極不均勻，頁(yè)巖油富集主控因素不清，甜點(diǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一，預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)難度大，制約了中國(guó)陸相頁(yè)巖油的勘探部署和規(guī)?；_(kāi)采。

記者：目前國(guó)際上頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀如何？我國(guó)與之相比差距在哪？

金之鈞：全球頁(yè)巖油資源豐富，在美國(guó)、俄羅斯、阿根廷等都有開(kāi)發(fā)，我重點(diǎn)介紹一下美國(guó)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)的情況。2019年，美國(guó)頁(yè)巖油產(chǎn)量為3.85億噸，占其原油總產(chǎn)量的65.2%。頁(yè)巖油已經(jīng)成為原油產(chǎn)量增長(zhǎng)的主體。美國(guó)海相頁(yè)巖油成功勘探與經(jīng)濟(jì)效益開(kāi)發(fā)首先得益于基礎(chǔ)地質(zhì)認(rèn)識(shí)的不斷提高，理論上突破了傳統(tǒng)的圈閉找油模式，極大地?cái)U(kuò)展了找油區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了全盆地勘探開(kāi)發(fā)的革命。它的主要產(chǎn)區(qū)在威利斯頓盆地上泥盆統(tǒng)——下石炭統(tǒng)巴肯區(qū)帶（Bakken）、墨西哥灣白堊系鷹灘區(qū)帶（Eagle Ford）、二疊盆地二疊系伯恩斯普林和沃夫坎等區(qū)帶（Spraberry and Wolfcamp）、阿帕拉契亞盆地奧陶系尤提卡區(qū)帶（Utica）等。目前二疊盆地頁(yè)巖油的產(chǎn)量上億噸，2019年開(kāi)始頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)的阿納達(dá)科盆地，早期開(kāi)發(fā)的富有機(jī)質(zhì)層系頁(yè)巖油單井直井產(chǎn)量并不高，后期勘探在盆地深凹處4500米以深獲得了高產(chǎn)。

美國(guó)海相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)歷經(jīng)長(zhǎng)期探索。1953年，在威利斯頓盆地巴肯組發(fā)現(xiàn)了Antelope油田，但是由于長(zhǎng)期低產(chǎn)無(wú)人關(guān)注。1987年，受頁(yè)巖氣探索影響，在巴肯組上段打了頁(yè)巖油第1口水平井，但產(chǎn)量低，無(wú)經(jīng)濟(jì)效益。2000年轉(zhuǎn)向巴肯組中段的致密層段，獲得巨大成功，該層系平均厚度為15-20米，盆地中心是碳酸鹽巖，盆地邊緣是碎屑巖，在盆地中心發(fā)現(xiàn)了美國(guó)第1個(gè)頁(yè)巖油田Elm Coulee，總體處在盆地的中央部位，具有低緩背斜背景。2007年巴肯組產(chǎn)量突破110萬(wàn)噸，距離第1個(gè)油田發(fā)現(xiàn)共用了7年的時(shí)間。繼巴肯組產(chǎn)量突破之后，美國(guó)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)先后在南部鷹灘（Eagle Ford）、中部二疊盆地等地展開(kāi)，頁(yè)巖油產(chǎn)量迅速上升，最高峰時(shí)期每年增長(zhǎng)5000萬(wàn)噸，2019年美國(guó)頁(yè)巖油總產(chǎn)量達(dá)3.85億噸。巴肯組在2009年之前的單井產(chǎn)量低，2012年實(shí)現(xiàn)平均產(chǎn)量約8.22萬(wàn)噸，2017年以來(lái)平均日產(chǎn)量超過(guò)20.55萬(wàn)噸；鷹灘組日產(chǎn)量也超過(guò)54.8萬(wàn)噸。美國(guó)目前高產(chǎn)頁(yè)巖油井多分布在威利斯頓盆地、二疊盆地和海灣盆地鷹灘組。

我國(guó)頁(yè)巖油氣資源豐富，初步評(píng)價(jià)結(jié)果位居世界第三位，是建成千萬(wàn)噸級(jí)產(chǎn)量油氣田最現(xiàn)實(shí)的戰(zhàn)略接替資源。但是，我國(guó)主要為陸相頁(yè)巖油氣，具有不同于美國(guó)海相頁(yè)巖油氣的顯著特點(diǎn)，美國(guó)技術(shù)在我國(guó)難以完全復(fù)制。我國(guó)能否像“陸相生油理論”一樣，掀起一場(chǎng)“陸相頁(yè)巖油氣”革命，關(guān)乎國(guó)家能源安全，關(guān)乎百萬(wàn)石油人就業(yè)崗位，也關(guān)乎能否在世界“頁(yè)巖革命”中搶得先機(jī)并從海外獲取頁(yè)巖油氣資源的戰(zhàn)略問(wèn)題。

記者：當(dāng)前我國(guó)頁(yè)巖油發(fā)展面臨的主要問(wèn)題是什么？

金之鈞：當(dāng)前我國(guó)頁(yè)巖油存在的最主要的問(wèn)題，還是陸相頁(yè)巖油與美國(guó)海相頁(yè)巖油在地質(zhì)條件上的巨大差異，這決定了我們無(wú)法完全復(fù)制美國(guó)理論與技術(shù)模式。具體來(lái)說(shuō)存在的問(wèn)題，一是陸相頁(yè)巖油富存機(jī)理認(rèn)識(shí)不清，評(píng)價(jià)手段亟需完善。我國(guó)陸相頁(yè)巖沉積相變快、非均質(zhì)性強(qiáng)、熱演化程度低、成巖作用弱，難以借鑒北美資源評(píng)價(jià)方法。二是陸相頁(yè)巖油甜點(diǎn)構(gòu)成要素不清，預(yù)測(cè)技術(shù)尚未建立。礦物成分和儲(chǔ)集體孔隙結(jié)構(gòu)類(lèi)型復(fù)雜多變，微觀復(fù)雜性在宏觀尺度上的地震響應(yīng)特征和規(guī)律不清，常規(guī)均勻各項(xiàng)同性的等效介質(zhì)理論與方法不能有效描述；儲(chǔ)層甜點(diǎn)關(guān)鍵參數(shù)的地球物理測(cè)井識(shí)別與評(píng)價(jià)，特別是巖電關(guān)系認(rèn)識(shí)與含油性評(píng)價(jià)十分困難；非均勻各向異性頁(yè)巖油目標(biāo)層的高精度成像與“甜點(diǎn)”要素精確反應(yīng)十分困難。三是陸相頁(yè)巖油儲(chǔ)層流動(dòng)機(jī)理不清，有效動(dòng)用條件不明。頁(yè)巖油以游離、吸附或溶解等多種形式賦存于微裂縫、納米孔隙，有機(jī)質(zhì)內(nèi)部等多種孔隙空間中，不同賦存狀態(tài)的原油流動(dòng)機(jī)理和流動(dòng)條件不明；缺乏針對(duì)頁(yè)巖油儲(chǔ)層的流體運(yùn)移數(shù)學(xué)模型、分析計(jì)算方法和手段，無(wú)法有效預(yù)測(cè)單井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和產(chǎn)量遞減規(guī)律。四是陸相頁(yè)巖油儲(chǔ)層壓裂困難，難以形成有效支撐縫網(wǎng)。與海相頁(yè)巖油儲(chǔ)層相比，陸相頁(yè)巖油儲(chǔ)層塑性強(qiáng)，地層壓開(kāi)難度大，難以形成有效的壓裂縫網(wǎng)，人工裂縫波及體積??；頁(yè)巖油儲(chǔ)層塑性強(qiáng)導(dǎo)致壓裂支撐劑嵌入嚴(yán)重，裂縫長(zhǎng)期導(dǎo)流能力低；頁(yè)巖油儲(chǔ)層水敏性強(qiáng)，對(duì)儲(chǔ)層傷害大，現(xiàn)有壓裂技術(shù)不適應(yīng)。五是陸相頁(yè)巖油黏度較高等因素導(dǎo)致流動(dòng)能力差，采出困難。陸相頁(yè)巖油存在有機(jī)質(zhì)成熟度低、流體黏度高、驅(qū)動(dòng)能力不足等難題，目前缺乏提高頁(yè)巖油流動(dòng)性能的成熟工藝方法，相關(guān)研究亟待開(kāi)展。六是井深、異常高壓、儲(chǔ)層強(qiáng)敏感、鹽間儲(chǔ)層失穩(wěn)帶來(lái)系列工程問(wèn)題。深層泥頁(yè)巖巖性致密、可鉆性差、鉆井速度慢、鉆井周期長(zhǎng)；鹽間頁(yè)巖儲(chǔ)層特殊巖性造成井筒損壞嚴(yán)重，措施有效期短、累積產(chǎn)油量低、經(jīng)濟(jì)效益差。

記者：針對(duì)以上存在的問(wèn)題，我們發(fā)展頁(yè)巖油的思路是怎樣的？

金之鈞：針對(duì)目前我國(guó)頁(yè)巖油發(fā)展過(guò)程中存在的這些問(wèn)題，結(jié)合國(guó)家對(duì)能源的需求，以及常規(guī)油氣資源的整體情況分析，我們提出了針對(duì)頁(yè)巖油發(fā)展的四大原則，即“堅(jiān)持政策引導(dǎo)，科技先行的原則”“堅(jiān)持自主創(chuàng)新，開(kāi)放合作的原則”“堅(jiān)持先易后難，有序推進(jìn)的原則”“堅(jiān)持國(guó)企主導(dǎo)，多方參與的原則”。

在以上發(fā)展思路指導(dǎo)下，根據(jù)我國(guó)陸相頁(yè)巖油的特殊性，針對(duì)頁(yè)巖油產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展，我們以油價(jià)70美元/桶為測(cè)算值，也制定了三個(gè)階段的發(fā)展目標(biāo)。首先是戰(zhàn)略準(zhǔn)備階段，即在“十四五”時(shí)期，集中科技攻關(guān)，制定相關(guān)政策，形成高成熟度頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，落實(shí)高成熟度頁(yè)巖油技術(shù)可采資源量20億-30億噸；探索中低成熟度頁(yè)巖油原位改質(zhì)技術(shù)，落實(shí)中低成熟度頁(yè)巖油原位改質(zhì)技術(shù)可采資源量30億-40億噸；全國(guó)頁(yè)巖油年產(chǎn)量達(dá)到500萬(wàn)-800萬(wàn)噸。其次是戰(zhàn)略突破階段，即在“十五五”期間，繼續(xù)強(qiáng)化科技攻關(guān)，形成關(guān)鍵技術(shù)系列；落實(shí)高成熟度頁(yè)巖油技術(shù)可采資源量5億-10億噸；突破中低成熟度頁(yè)巖油關(guān)鍵技術(shù)，落實(shí)中低成熟度頁(yè)巖油原位改質(zhì)技術(shù)可采資源量40億-50億噸；全國(guó)頁(yè)巖油年產(chǎn)量達(dá)到1000萬(wàn)-1500萬(wàn)噸。再次是戰(zhàn)略展開(kāi)階段，即在“十六五”期間，完善中低成熟度頁(yè)巖油關(guān)鍵技術(shù)，有效動(dòng)用中低成熟度頁(yè)巖油資源；落實(shí)中高成熟度頁(yè)巖油技術(shù)可采資源量5億-10億噸；落實(shí)中低成熟度頁(yè)巖油原位改質(zhì)技術(shù)可采資源量30億-40億噸；全面展開(kāi)頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)全國(guó)頁(yè)巖油大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，年產(chǎn)量達(dá)到2000萬(wàn)噸以上。美國(guó)頁(yè)巖油氣革命使得美國(guó)實(shí)現(xiàn)了能源獨(dú)立，改變了世界能源版圖。中國(guó)頁(yè)巖油革命正處于起步階段，頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)應(yīng)成為國(guó)家戰(zhàn)略，通過(guò)政策引導(dǎo)、金融支持、技術(shù)進(jìn)步與管理創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)中國(guó)頁(yè)巖油氣的有效開(kāi)發(fā)，保障我國(guó)能源安全。

記者：您認(rèn)為我們?cè)趯?shí)現(xiàn)這些發(fā)展目標(biāo)的實(shí)踐中具體該拿出什么措施？

金之鈞：加強(qiáng)頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)是保障原油穩(wěn)產(chǎn)兩億噸的重要舉措，也是老油田及百萬(wàn)石油人可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。要實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)，我們一是要提高認(rèn)識(shí)，摸清家底，盡快制定頁(yè)巖油發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，充分認(rèn)識(shí)頁(yè)巖油資源在我國(guó)能源領(lǐng)域的戰(zhàn)略地位和重大意義。在理論研究的基礎(chǔ)上，盡快組織專(zhuān)門(mén)隊(duì)伍開(kāi)展全國(guó)頁(yè)巖油資源評(píng)價(jià)工作，進(jìn)一步摸清家底，制定我國(guó)頁(yè)巖油發(fā)展戰(zhàn)略和相關(guān)規(guī)劃，從總體上對(duì)其開(kāi)發(fā)進(jìn)行戰(zhàn)略部署，進(jìn)而確保該產(chǎn)業(yè)的健康穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。二是要加強(qiáng)基礎(chǔ)理論及勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的研究，“十四五”期間重點(diǎn)突破陸相頁(yè)巖油“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)技術(shù)、水平井多分段壓裂技術(shù)，從而有效動(dòng)用我國(guó)中高成熟度高壓區(qū)頁(yè)巖油資源。2030年前要重點(diǎn)突破陸相頁(yè)巖油水平井增能驅(qū)油壓裂技術(shù)，從而有效動(dòng)用我國(guó)普遍存在的常壓低壓中高成熟度頁(yè)巖油資源。在2030—2035年，要重點(diǎn)突破陸相頁(yè)巖油儲(chǔ)存高效原位改質(zhì)開(kāi)采技術(shù)，具備規(guī)?；I(yè)產(chǎn)能，以保證能夠有效動(dòng)用我國(guó)中低成熟度頁(yè)巖油資源。為保障上述技術(shù)攻關(guān)快速形成成果，建議部分基礎(chǔ)研究及關(guān)鍵技術(shù)列入國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)研究項(xiàng)目計(jì)劃，并給予優(yōu)先安排；建議國(guó)家科技部持續(xù)支持頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)入油氣科技重大專(zhuān)項(xiàng)；部分前沿技術(shù)攻關(guān)進(jìn)入顛覆性技術(shù)計(jì)劃。三是要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室與人才隊(duì)伍建設(shè)。建議國(guó)家發(fā)改委給予重大裝備研發(fā)支持，包括大型壓裂設(shè)備，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井，地下原位加熱工具等，通過(guò)走出去與請(qǐng)進(jìn)來(lái)相結(jié)合，研究與實(shí)踐相結(jié)合的辦法，加大加快人才隊(duì)伍建設(shè)，加強(qiáng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。四是要推進(jìn)勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)示范工程，重點(diǎn)開(kāi)展準(zhǔn)噶爾盆地、渤海灣盆地、江漢盆地、鄂爾多斯盆地、松遼盆地等五大領(lǐng)域先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)建設(shè)，先行先試。

此外，還需要完善相關(guān)配套政策。在體制機(jī)制上探索成立獨(dú)立的頁(yè)巖油公司或頁(yè)巖油項(xiàng)目經(jīng)理部，實(shí)行一體化管理，提升開(kāi)發(fā)效益?？紤]引入混合所有制，聯(lián)合外企，民企等，共同推進(jìn)陸相頁(yè)巖油商業(yè)開(kāi)發(fā)，探索頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的金融創(chuàng)新，考慮多方向資本引入，共同推進(jìn)陸相頁(yè)巖油商業(yè)開(kāi)發(fā)。在財(cái)稅政策方面，建議國(guó)家出臺(tái)鼓勵(lì)和支持頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)的稅收減免或補(bǔ)貼政策，比照頁(yè)巖氣給予500元/噸的補(bǔ)貼，也可以從特別收益金里核減。