文/鄒才能 中國石油勘探開發(fā)研究院副院長

頁巖氣早在1821年就已在美國被發(fā)現(xiàn)，但長期以來，頁巖一直被視為生成油氣的烴源巖，而不能成為有效儲集層。即使在頁巖中鉆探出工業(yè)氣流，也被認(rèn)為是裂縫性氣藏。直到上世紀(jì)70年代中后期，頁巖氣才逐漸受到人們重視。

進入21世紀(jì)，隨著理論創(chuàng)新、水平井與水力壓裂技術(shù)突破，美國率先在海相沉積地層實現(xiàn)了頁巖氣大規(guī)模開發(fā)利用，2013年頁巖氣產(chǎn)量達3100億立方米，改變了美國乃至全球能源供應(yīng)格局，也帶動全球開展頁巖氣研究與勘探開發(fā)。

中國頁巖氣研究與勘探開發(fā)雖起步晚，但發(fā)展較快。2010年在四川盆地海相頁巖氣勘探開發(fā)率先取得重大突破，目前已累計生產(chǎn)頁巖氣5億立方米，掀起了新一輪頁巖氣勘探開發(fā)熱潮,初步實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)開發(fā)。

這主要得益于頁巖氣連續(xù)型聚集地質(zhì)理論創(chuàng)新、高產(chǎn)富集“甜點區(qū)”評選方法進步、水平井體積壓裂技術(shù)突破與國家管理機制的驅(qū)動。

中國主要發(fā)育的海相、沼澤相與湖相三類頁巖，都有形成頁巖氣的基本條件與潛力。當(dāng)前基礎(chǔ)研究與鉆探實踐表明，中國陸相頁巖氣仍需繼續(xù)探索與突破；海相頁巖氣現(xiàn)實性最好，高產(chǎn)富集“甜點區(qū)”主要受深水陸棚相帶、較好基質(zhì)孔縫、較高異常高壓力、適中埋藏深度等主要因素控制。

加快發(fā)現(xiàn)海相新“甜點區(qū)”

從區(qū)塊看，已在四川盆地焦石壩、威遠、長寧等區(qū)塊實現(xiàn)初期高產(chǎn)，在每個鉆井平臺，仍需選井進行1～2年連續(xù)試采，獲取開發(fā)關(guān)鍵參數(shù)，最大限度降低規(guī)模開發(fā)方案風(fēng)險。在川東的焦石壩、蜀南的威遠與長寧等區(qū)塊,發(fā)現(xiàn)了幾百到幾千平方千米的勘探開發(fā)面積。

頁巖氣開采呈現(xiàn)典型的“L型”曲線遞減規(guī)律，初始產(chǎn)量高，但遞減很快。北美頁巖氣單井第一年產(chǎn)量遞減率一般在60%～70%，區(qū)塊規(guī)模穩(wěn)產(chǎn)和上產(chǎn)須通過加密井和發(fā)現(xiàn)新區(qū)塊實現(xiàn)接替。

從層系看，中國南方地區(qū)主要發(fā)育八套海相頁巖，其中志留系龍馬溪組、寒武系筇竹寺組相對有利，區(qū)域分布穩(wěn)定，有利區(qū)面積分別達10萬平方千米左右，初步評價頁巖氣技術(shù)可采資源量達5萬億和4萬億立方米。目前僅在志留系龍馬溪組實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，而地質(zhì)基本條件相似的寒武系筇竹寺組僅有4口井獲得頁巖氣流，尚未實現(xiàn)商業(yè)性開采。

從深度看，目前實現(xiàn)工業(yè)開采深度主要在2000～3500米，井深超過5000米的只有丁頁2HF井獲得日產(chǎn)4.3萬立方米頁巖氣流。但是，中國工業(yè)性海相頁巖氣在盆地內(nèi)埋藏深度普遍偏大，南方上揚子寒武系筇竹寺組黑色頁巖在四川盆地大部分地區(qū)埋藏深度大于4000米，實施水平井鉆井與壓裂施工難度更大、成本更高，這也是筇竹寺組頁巖氣尚未實現(xiàn)突破的原因之一。

總體上看，中國海相頁巖氣具有分布范圍廣、分布層系多、埋藏深度大等特點，需要研究“甜點區(qū)”最大可采儲量、單井最大產(chǎn)氣量、開發(fā)區(qū)效益最大產(chǎn)量；加快海相頁巖氣新區(qū)塊、新層系、新深度“三新”領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)，擴大川東、蜀南之外工業(yè)性“甜點區(qū)”范圍，將是加快中國頁巖氣規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵。

突破湖相與沼澤相局限

根據(jù)2012年國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心完成的全國頁巖氣資源潛力評價結(jié)果，中國已實現(xiàn)工業(yè)開發(fā)的海相頁巖氣資源只占三分之一左右，約三分之二的頁巖氣資源分布在湖相、沼澤相頁巖沉積地層中。

目前中國已在鄂爾多斯盆地湖相頁巖、四川盆地沼澤相地層中，鉆探證實存在頁巖氣，但主要因單井產(chǎn)量低，難以達到工業(yè)生產(chǎn)要求。沼澤相頁巖母質(zhì)類型以煤系為主，具有較好發(fā)展?jié)摿Γ缓囗搸r成熟度低，主體處于生油階段，生氣范圍較小，工業(yè)開發(fā)利用陸相頁巖氣仍需探索。

需繼續(xù)摸清中國不同類型頁巖氣資源家底，突破發(fā)現(xiàn)陸相頁巖氣“甜點區(qū)”、擴大頁巖氣新類型，將是實現(xiàn)中國頁巖氣大規(guī)模發(fā)展的重要資源基礎(chǔ)。

重點創(chuàng)新四項關(guān)鍵技術(shù)

與此同時，需進行海相、沼澤相與湖相三種類型工業(yè)化試驗區(qū)建設(shè)，加快推進中國頁巖氣開發(fā)，近斯還應(yīng)當(dāng)重點加大四項關(guān)鍵技術(shù)的科技創(chuàng)新。

一是及時部署高精度三維地震。實踐表明高精度三維地震技術(shù)應(yīng)用，可有效確定頁巖氣富集區(qū)與高產(chǎn)段，預(yù)測裂縫發(fā)育區(qū)與展布方位，對提高水平井鉆探與壓裂效果十分關(guān)鍵。加快勘探“甜點區(qū)”發(fā)現(xiàn)后三維地震部署，可為開發(fā)階段大批量水平井鉆探提供準(zhǔn)確井眼軌跡。

二是實現(xiàn)水平井“工廠化”生產(chǎn)。中國頁巖氣資源主要分布在山地、丘陵等復(fù)雜地表區(qū)，不僅施工作業(yè)難度大、技術(shù)要求高，而且可以實施水平井加大規(guī)模壓裂的井場有限，美國平原為主的均勻布井“工廠化”生產(chǎn)模式難以復(fù)制，需加快形成適宜中國復(fù)雜地表的“工廠化”生產(chǎn)模式。

三是材料裝備技術(shù)全面國產(chǎn)化。水平井體積壓裂是頁巖氣大規(guī)模開發(fā)利用的核心，而所涉及的關(guān)鍵材料、裝備與技術(shù)的進口是造成頁巖氣井成本居高不下的原因之一，目前四川盆地海相頁巖氣單井成本普遍在8000萬元左右。加快水平井體積壓裂材料、裝備與技術(shù)的國產(chǎn)化與產(chǎn)業(yè)化，提高低成本規(guī)?；l(fā)展速度，可降低頁巖氣經(jīng)濟開發(fā)門檻。

四是節(jié)約利用水資源與環(huán)境保護。與常規(guī)儲層相比，頁巖基本沒有滲透率，決定頁巖氣井需要進行大規(guī)模水力壓裂，形成人造網(wǎng)絡(luò)裂縫“滲透率”，以維持長期生產(chǎn)能力。形成大規(guī)?；锼畨毫鸭夹g(shù)與重復(fù)利用方法，最大限度節(jié)約水資源和保護環(huán)境，并加快創(chuàng)新發(fā)展液化石油氣（LPG）、二氧化碳、空氣等非水壓裂新技術(shù)，對頁巖氣大規(guī)模發(fā)展至關(guān)重要。