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陆相页岩油成为国家战略资源

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“在陆相页岩油勘探开发过程中,不光要找得到、看得清,还要钻得准、压得开、采得出。”中国石油勘探开发研究院致密油研究所副所长、中国石油“十四五”页岩油前瞻性基础性重大科技项目执行项目长杨智表示,相比北美海相页岩油,我国陆相页岩油开发普遍面临油质偏重、流动难度大;甜点范围小、预测难度大;黏土含量高、压裂难度大;连续分布偏差、作业难度大等问题,这在一段时间内制约着我国陆相页岩油规模效益开采。

近年来,中国石油在陆相页岩油领域,创建了源内富集地质理论5大关键技术体系,形成11项国家和行业标准,168件发明专利等一批自主知识产权,并获得了一批重大勘探发现,正在建设我国目前规模最大的页岩层系整装油田鄂尔多斯盆地陇东开发示范基地,我国第一个国家级陆相页岩油示范区准噶尔盆地吉木萨尔,以及大庆古龙陆相页岩油国家级示范区。

经过十年攻关试验,我国陆相页岩油从无到有,2022年中国石油探区陆相页岩油年产量已突破300万吨。杨智表示,陆相页岩产油将开启新一轮“石油革命”,有望支撑起我国未来非常规石油的工业发展。

中国陆相页岩引发了两次“石油革命”。第一次是“陆相页岩生油”,发现了大庆等一批大油田,打破了“中国贫油说”,支撑了我国常规石油工业发展;第二次是“陆相页岩产油”,工作对象从资源占比20%的“单体型”常规石油向80%的“连续型”非常规石油迈进,开启了新一轮“石油革命”,有望支撑我国未来非常规石油工业发展。

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我国页岩油主要分布于鄂尔多斯、松辽、准噶尔、渤海湾、四川等大型盆地,以及许多“小而肥”的中小型盆地;以陆相页岩油为主,连续分布面积偏小,成熟度偏低,黏土含量偏高,油质偏重,同时我国页岩油勘探开发起步晚,研究程度低,钻井压裂周期长,施工费用高。中西部盆地中高成熟页岩油资源,普遍埋藏较深,目前最大页岩油层埋深已超过5000米,钻完井、压裂等工程实施难度大,投资大,风险大。

从勘探角度来讲,在地下几千米深度范围钻探找准几米十几米的薄富集层,这对于预测精度要求是非常高的。经过艰难的探索实践,目前中国石油能达到90%以上的有利储层钻遇率。从开发角度来讲,一般都是打一口直井下去,在自然能量条件下,石油就可以自己通过井筒流动到达地面,但页岩油没有自然流动条件,需要人为干预、打碎铁板页岩,创造流动条件。

尽管开采难度大、成本高,但为了保障石油安全,我们仍需依靠科技自立自强进源找油。页岩层系石油是战略接替石油资源,其规模效益开发具有重要战略意义。杨智介绍,近十年,中国石油在页岩油领域先后经历了纳米孔发现、国家973研发、国家实验室建设、国际合作研究、勘探风险井部署、开发先导试验、国家示范区建设等一系列重大标志性事件,实现了“陆相页岩产油”革命性创新,形成了特色理论技术系列。

近年来,理论技术创新引领推动了我国陆相页岩油实现三个方面的战略突破:一是在鄂尔多斯、准噶尔、松辽、渤海湾、四川、柴达木等盆地获得了一批重大勘探发现。二是建设了陇东、吉木萨尔、古龙国家级示范区与基地;鄂尔多斯盆地建成了我国目前规模最大的页岩油整装油田;西部准噶尔盆地吉木萨尔,是我国第一个国家级陆相页岩油示范区;东部大庆古龙陆相页岩油国家级示范区,已取得具有战略意义重大突破。三是创新成果推动,陆相页岩油成为国家战略资源。

赵文智院士介绍:“初步评价我国可原位转化开采的陆相页岩技术可采资源量,原油600亿–800亿吨,天然气55万亿立方米;在50美元–60美元/桶油价下,经济可采资源量150亿–200亿吨。但仍需在基础研究、核心技术、关键装备方面加强攻关。在中高成熟度陆相页岩油方面,中国石油评价资源量180亿吨,目前已探明石油地质储量3.77亿吨,建产能329万吨,是近期石油勘探重要接替领域。”

“受多期构造运动影响,造成塔里木盆地沉积层系普遍深埋,最大沉积厚度2.5万米。”中国石油勘探开发研究院地质所塔里木室主任、高级工程师贾进华介绍,正是因为塔里木盆地地质条件复杂,油气勘探经历了“五下六上”的曲折历程。该盆地是由古生代克拉通盆地与中新生代前陆盆地组成的大型多旋回的复合叠合盆地,具有多期成藏、多期调整改造,多种圈闭和油气藏类型特征和复式聚集的特点。勘探证实在塔里木盆地深层甚至超深层具有油气。台盆区自塔深1井在8000米以下发现液态烃以来,中深1井深层寒武系盐下白云岩勘探获得突破,勘探深度7000米。前陆区克拉苏构造带深层突破8000米。勘探深度不断向深层—超深层拓展,成为塔里木盆地油气勘探的大趋势。

我国陆相页岩油革命地位不亚于美国海相页岩革命,其前景值得期待。根据中国深层油气重点实验室数据,目前我国中高成熟度页岩油资源潜力较大,初步评价中高成熟度页岩油地质资源量为145亿–215亿吨,是稳产2亿吨重要支撑,具有较好的现实性。目前在准噶尔盆地吉木萨尔凹陷落实储量11亿吨、2021年建产能120万吨,在鄂尔多斯盆地探明储量20亿吨、2021年建产能110万吨,在大港油田沧东地区落实储量8.3亿吨、2021年建产能14万吨;但经济性有待改进,按油价55美元–60美元/桶测算,内部收益率低于4%。据预测,2025年我国中高成熟度页岩油产量可达800万–900万吨,占全国总产量的5%;到2035年可达1500万吨,占比7%。

“中低成熟度页岩油潜力巨大,一旦突破将带来一场革命。”赵文智院士称,中低成熟度页岩油主要采用原位转化技术开采,即通过人工加热至450摄氏度,使地层中多类有机物向油气转化,可称为“地下炼厂”。其技术优势是可生成轻质油和气,可产生裂缝,采收率高达60%–70%,无须压裂,焦炭等废弃物留在地下。其关键技术包括加热器材料与制造、超长时连续加热控温技术,以及小井眼、小井距水平井高精度磁定位与导向钻井技术。

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2023年, 第7期
刊出日期:2023.7
单月刊,1984年创刊
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