我国页岩油气产业井喷的背后_王雅卿.pdf

深度报道行业洞察IN DEPTH REPORT099近年来，我国页岩油气勘探开发捷报频传。2022 年 7 月 28 日，我国海上首口页岩油探井涠页-1 井压裂测试成功并获商业油流，标志着我国海上页岩油勘探取得重大突破。与此同时，陆地页岩油勘探也获得新进展。7 月 19 日，中国石化江苏油田花 2 侧 HF 井取得勘探突破，获日产油超30 吨、天然气超 1500 立方米，标志着中国石化在苏北盆地高邮、金湖凹陷的 11 亿吨页岩油资源量被激活。11 月 18 日，位于鄂尔多斯盆地的长庆油田页岩油开发取得重大突破，日产原油达到3030 吨。截至 2022 年 12 月 31 日，作为我国最大油气田，中国石油长庆油田全年生产油气当量突破 6500 万吨，达到 6501.55 万吨，创造了国内油气田年产油气最高纪录。这是长庆油田 2020 年突破 6000 万吨之后，实现的又一历史性跨越。中国是北美以外最早、目前规模最大页岩气生产国家，同时也是目前世界上唯一实现陆相页岩油商业化规模开发成功的国家。根据中国石油和化学工业联合会的相关数据，迄今，在中国南方累计探明页岩气田 8 个、探明页岩气地质储量 2.89 亿我国页岩油气产业井喷的背后本刊记者 王雅卿方，累计生产页岩气 1150 亿方以上，2022 年页岩气产量 240 亿方，占中国天然气产量的 11%以上。中国在四川盆地及其周缘实现了海相页岩气工业突破和快速规模发展，发现了 10 万亿级以上规模海相页岩气区，在鄂尔多斯、准噶尔、松辽、渤海湾等盆地获得陆相页岩油重大发现和规模生产，2022 年页岩油加快发展成为中国原油稳产的生力军，2022 年中国页岩油产量超过了 300 万吨。随着中国石化、中国石油等中央企业加大页岩油气勘探开发力度、重点工程建设力度、产区创新管理水平，一批陆上、海上的新供给、新产能陆续形成。近年来，面对全球范围的能源需求日益攀升、常规油气资源消耗、油气供需矛盾突出等问题，抢抓非常规油气资源的发展新机遇，既是保障国家能源安全的需要，也是我国油气资源禀赋下的必然选择。作为非常规油气的代表之一，页岩油气在2022 年跑出了高质量发展的“加速度”，助力我国实现从常规油气向非常规油气的跨越式发展。产业井喷的背后，是中国石化、中国石油等中央企业深度报道 行业洞察IN DEPTH REPORT100在政策和市场的引导及驱动下，持续不断地通过科技创新对资源接替、技术变革和成本降低等多重难题进行突破。我国页岩油气的勘探与开发页岩气本质是天然气，与常规油气资源相比，页岩气不仅储量丰富，而且清洁高效。我国地大物博，发育有多种富有机质页岩类型：包括海相、海陆过渡相和陆相 3 种类型。勘探开发实践证实，3类富有机质页岩中，海相页岩气勘探开发前景最为现实。页岩油主要指分布在页岩地层孔隙中的石油资源，是典型的非常规油气，也是常规油气的战略性接替领域。与常规油气相比，页岩油的藏油孔隙小到纳米级，采出难度大，但是存储量却很高，陆上主要盆地页岩油资源量 153 亿 335 亿吨，2022年中国页岩油产量超过了 300 万吨。虽然中国页岩油气资源潜力较大，但现阶段勘探开发程度、认识程度尚待提升。美国经过页岩气革命实现了能源独立和能源转型，但作为其主要突破领域的海相层系具有时代新、地层分布稳定、地面条件简单等资源优势和勘探开发有利条件。与此比较，我国页岩气形成地质条件复杂，海相页岩时代老，后期改造破坏强，地面条件多为缺水的山地；陆相和海陆过渡相页岩非均质性强。因此，美国的成功经验不能直接指导我国页岩油气的有效开发。对于国内页岩油气的勘探现状和发展方向，中国石油和化学工业联合会副会长孙伟善表示，中国页岩油勘探开发尚处于探索攻关试验阶段，未来发展将以中高成熟页岩油为重点，在 2025 年前，集中陆上大型含油气盆地，攻关中高成熟页岩油高压富集区段评价，力争实现中国页岩油生产能力达到 500 万吨/年，2026 年2030 年在进一步升级和优化技术，持续降低成本，使中国页岩油产量达到 1000 万吨/年以上，成为中国原油年亿吨以上稳定的重要保障。未来中国页岩气发展，以海相深层页岩气规模效益开发为基础，实现页岩气储量、产量进一步大幅度增长，以海陆过渡相及陆相页岩气为突破，力争在鄂尔多斯、四川两个盆地再实现页岩气新的规模建产，实现页岩气持续发展。开发中的涪陵页岩气田深度报道行业洞察IN DEPTH REPORT101“近年来，我们在页岩气规模高效开发中取得了一些成功做法和经验，比如强化建产区资源评价工作，全面支撑规模建产和接替稳产、强化工程技术持续迭代升级，实现高产井培育技术可推广可复制、强化地面工程标准化设计，打造数字化、智能化页岩气田典范等。通过十余年的不懈努力，我们实现了页岩气独立自主的商业化开采，并且在中深层全面建成了我国首个百亿方页岩大气区。”中国石油集团相关业务负责人回顾了过往成功的开发经验和成果。关于当前我国页岩油气规模上产存在的技术难点，中国工程院院士、中国石化副总地质师、石勘院院长郭旭升表示，目前，一趟钻、体积压裂、立体开发等亟待创新，旋转导向、大型软件等存在卡点。我国页岩油气高效开发，需要根据我国古克拉通海相页岩多期改造和陆相页岩多种类型的地质特点，针对性地解决页岩油气富集与分布预测方法、智能钻井与探测、地质工程一体化立体开发、油气智能工程软件、水平井优快钻井与体积压裂技术装置等重大科技问题。“十三五”以来，我国页岩气产业实现了跨越式发展。一是页岩气资源基础雄厚，根据自然资源部动态资源评价结果（2015），全国页岩气技术可采资源量 21.8 万亿方，其中海相 13 万亿方，过渡相 5.1 万亿方，陆相 3.7 万亿方，可采资源量 7.8万亿方；二是勘探获得重大突破，探明涪陵、威远、长宁、昭通、泸州、威荣、永川、綦江 8 个气田，累计探明地质储量 2.89 万亿方;三是页岩气实现规模效益开发。经过 10 余年攻关，中国页岩气产量从无到有，用 6 年时间实现了年产 100 亿方，其后又用 2 年时间实现了 200 亿方的历史跨越，创造了中国天然气发展史上的奇迹，2022 年产量达 240 亿方，成为北美之外最大的页岩气生产国。中国的页岩气经历了近 10 年的攻坚和发展，勘探开发技术水平不仅大幅提升，而且诸多关键技术实现了自主化，由此带来了开发成本下降。同时，近年来中国天然气消费量激增，这也对页岩气的勘探开发提供了市场支撑。受技术和市场的双重驱动，中国的页岩气开发逐步走上了可持续发展之路。页岩气开发的逐步成熟，使得中国拥有了基础进一步向页岩油的开发发起攻坚。中央企业引领产业创新突破“过去我们在页岩油气产业发展上攻克的主要挑战，就是提高认识，快速摸清家底，尽快制定有效的发展战略和规划，尤其是充分认识到中国有丰富的页岩油气资源，且在中国能源领域具有极其重要的战略地位。”中国石油和化学工业联合会副会长孙伟善说道，“勘探开发中取得的重大技术突破，一是在基础理论认识方面，包括页岩油气富集理论；二是在勘探开发关键技术，包括页岩油气甜点预测评价技术、水平井钻完井及多分段体积压裂技术及配套装备。”涪陵页岩气田是中国首个大型页岩气田，同时也是全球除北美之外最大的页岩气田。2012 年 12月 28 日焦页 1HF 井试获日产气 20.3 万方高产工业气流后，实现了海相页岩气的重大突破，这是我国首次实现了页岩气的商业性开采。由于页岩气勘探开发在国内尚属首次，没有成熟可借鉴的经验，且地质条件复杂，开发难度更大。面对诸多开发难题，中国石化集团公司用 5 年的时间探索出了一条深度报道 行业洞察IN DEPTH REPORT102技术自主、装备国产、环境友好、效益优化的涪陵特色页岩气开发之路。10 年来，涪陵气田累计探明储量 7926 亿方，进一步夯实了涪陵万亿方储量规模阵地。2022 年气田产量 85 亿方，已稳产 4 年，累计产气 578 亿方。作为勘探发现涪陵页岩气田的项目牵头人和贡献者，郭旭升院士在分享勘探开发中攻克的挑战和成功经验时表示，中国石化通过开展海相前瞻性项目、数轮国家油气重大专项项目和国家“973”项目攻关，明确了我国主要盆地富有机质页岩的空间分布和基本特征；提出“二元富集”理论新认识，取得页岩气“甜点”预测技术的重大突破，为涪陵页岩气富集高产区的确定提供了技术保障。2022 年 11 月，地处四川盆地的綦江页岩气田首期探明地质储量 1459.68 亿立方米通过自然资源部专家组审定，标志着我国又一个超千亿立方米的大型整装页岩气田诞生。这个新发现的大型页岩气田，是中国石化“深地工程”的又一个重大突破，吹响了向 4000-5000 米深层-超深层页岩气进军的号角。“通常而言，埋深超过 3500 米的页岩气，被定义为深层页岩气，綦江页岩气田的页岩层埋深从1900 米跨度到 4500 米，主体部分埋深大于 3500米。深层页岩气上覆地层复杂，存在着页岩埋深大、地应力多变等多项世界级难题，对技术要求高，勘探开发难度大。如果说浅层页岩气开发是将羊肠小道扩建为高速公路，那么深层页岩气开发便是在青藏高原上开山架桥，修建复杂交错的盘山公路，勘探开发难度高。”对于此次突破性进展的意义，郭旭升院士作出了形象的比喻。同年 12 月，中国石油西南油气田公司大页1H 井测试获日产页岩气 32.06 万立方米，发现四川盆地页岩气规模增储新层系，这是我国首次在二叠系吴家坪组页岩气勘探取得重大突破。实钻证实，大页 1H 井获高产的层系页岩储层横向连续稳定分布、品质优、含气性好，有利勘探区面积 2885 平方千米，资源量达万亿立方米。西南油气田公司地质勘探首席专家杨跃明表示，在四川盆地大页 1H井获得高产工业气流，是四川盆地页岩气勘探在新区新领域新层系获得的重大发现，它进一步拓展了四川盆地海相页岩气勘探的领域，整体的勘探面积将大大拓展。经过十余年的勘探开发，西南油气田公司在川南地区建成我国首个“万亿储量、百亿产量”页岩气田，目前已累计生产页岩气超 550 亿立方米。在页岩气发展增速势头不减的同时，国内正全方位加大页岩油工作部署，并取得系列成果。2021 年 6 月，中国石油长庆油田在鄂尔多斯盆地获得重大成果，探明地质储量超 10 亿吨的页岩油整装大油田。当年 11 月，中国石化胜利油田济阳页岩油勘探取得多点突破，首批上报预测石油地质储量 4.58 亿吨，初步测算该地区页岩油资源量达40 亿吨以上。2022 年 7 月，中国石化江苏油田苏北盆地高邮、金湖凹陷的 11 亿吨页岩油资源量被成功激活。放眼全国，各大油田纷纷在页岩领域展开部署，并相继斩获储量巨大的接替资源，老油区迸发出新的生命活力，页岩油产业展现出巨大的开发潜力。中国油气开采短短 10 余年间加速迈向非常规时代，离不开经年的技术累积和核心科技的自立。关于在页岩油气勘探开发过程中取得的技术性突破，中石油集团相关业务负责人表示，企业在不断攻关深度报道行业洞察IN DEPTH REPORT103下逐渐形成了页岩气勘探开发的六大主体技术成果，包括：多期构造演化、高过成熟页岩气地质综合评价技术；复杂地下、地面条件页岩气高效开发优化技术；多压力系统和复杂地层条件下水平井组优快钻井技术；高水平主应力差储层水平井分段多簇提高储层改造程度体积压裂技术；复杂山地水平井组工厂化作业技术和页岩气特色高效清洁开采技术。页岩油气的产业前景和未来挑战在推动我国能源转型，全面落实国家“碳达峰、碳中和”目标重大部署过程中，未来 10 年仍是清洁能源的黄金期。作为未来最有发挥空间的低碳化石能源，天然气还将与可再生能源长期相伴相生，而页岩气仍将是“十四五”期间中国天然气增量市场的主力军。我国页岩气商业开发近 10 年，2000米浅层地下页岩气开采模式成熟、增速良好。未来，四川盆地将成为我国最大的油气产区之一，页岩气将成为支撑我国天然气产量增长的重要组成部分。目前，我国的页岩气勘探开发逐渐由中浅层到45005000 米超深层拓展，由志留系向寒武系、二叠系和其他新层系拓展，由四川盆地向中扬子、华北和东北等新区拓展。但是，这些领域的页岩气地质条件复杂，规模效益开发还面临着资源、技术和经济等多重挑战。深层页岩具有地应力高、压裂难度大、目前产量差异性、生产规律不清等挑战；常压页岩气具有单井产量低、EUR 低、经济性差等挑战；新层系新类型页岩气存在资源富集程度不清、工程工艺技术不配套、只有点上突破难以规模建产等挑战。关于未来的发展方向，郭旭升院士认为，下一步要进一步深化地质认识、加强工程技术攻关和地质-工程-经济一体化勘探开发实践。一是深化页岩气地质理论与富集规律研究。加强页岩气资源区带评价和“甜点”预测，积极推进有利目标优选与钻探，实现新区、新领域勘探突破。二是强化页岩气关键技术攻关。针对深层页岩气高效压裂、新层系新类型页岩气有效压裂、不同类型页岩气多层立体开发、不同类型气井生产优化管理等生产实践中的技术难题，开展全产业链关键技术攻关和核心装备研发，推进大幅降本提产增效，为多类型页岩气效益开发提供技术保障。三是产能接替后备阵地攻关评价。加强四川盆外复杂构造区常压页岩气、海陆过渡相和陆相页岩气等新类型页岩气的勘探开发评价，通过技术进步推动页岩气开发的提产降本，实现后备资源有序接替。2022 年，国家能源局发布的“十四五”现代能源体系规划强调，要积极扩大非常规资源勘探开发，加大页岩油、页岩气、煤层气开发力度。此外，规划还将吉木萨尔页岩油，鄂尔多斯盆地页岩油、致密气，以及松辽盆地大庆古龙页岩油等资源区，列入能源安全保障重点工程。2012 年起我国政府各部门制定了多项与页岩气有关的政策，支持页岩气开发及产业发展。政策的先后出台对我国页岩气发展起到了良好的推动作用，2012 年到 2020 年，我国页岩气产量从 0.25亿立方米增长到 200.4 亿立方米，8 年 CAGR 高达 130.67%。根据国家能源局规划目标，“十四五”及“十五五”期间，我国页岩气产业将加快发展，预计 2030 年实现页岩气产量 800 亿-1000 亿立方米，国内页岩气资源有望进入大规模商业化开发阶段。