梁 興 張 朝 單長安 張介輝 王維旭 徐政語 李兆豐梅 玨 張 磊 徐進賓 王高成 徐云俊 蔣立偉

1.中國石油浙江油田公司 2.西安石油大學地球科學與工程學院 3.中國石油杭州地質研究院

0 引言

我國頁巖氣勘探開發(fā)在“十三五”期間取得了顯著的成績，2020 年頁巖氣年產(chǎn)量超過200×108m3，已成為全球第二大頁巖氣生產(chǎn)國。目前，我國頁巖氣建產(chǎn)主要集中在四川盆地上奧陶統(tǒng)五峰組（O3w）—下志留統(tǒng)龍馬溪組（S1l）埋深介于2 000 ～3 500 m的南方海相古生界領域，已形成了涪陵、長寧、威遠、昭通和威榮5 個大中型頁巖氣生產(chǎn)基地。四川盆地作為中國頁巖氣勘探開發(fā)的發(fā)源地，埋深介于2 000 ～3 500 m 的中深層海相頁巖氣已取得了良好開局，建成了探明地質儲量超1×1012m3、年產(chǎn)能達100×108m3規(guī)模的川南頁巖氣區(qū)。五峰組—龍馬溪組海相頁巖在四川盆地外緣和滇黔北地區(qū)埋深范圍變化較大，淺層（小于2 000 m）、中層 （2 000 ～3 500 m）、深層（3 500 ～4 500 m）和超深層（大于4 500 m）均非常發(fā)育。中國石油西南油氣田公司、中國石油浙江油田公司（以下簡稱浙江油田公司）、中國石化勘探分公司等單位正在努力尋求深層頁巖氣的有效開發(fā)和規(guī)模性商業(yè)生產(chǎn)[1-9]。

浙江油田公司在探索中—深層頁巖氣勘探開發(fā)的同時，結合昭通國家級頁巖氣示范區(qū)（以下簡稱昭通示范區(qū)）主體處于盆外復雜構造殘留坳陷區(qū)、五峰組—龍馬溪組淺層頁巖廣泛發(fā)育的實際情況，清晰地認識到山地頁巖氣帶來的勘探挑戰(zhàn)，基于筆者提出的“封存箱內可有效保存淺層頁巖氣”的評價認識[10]，率先在太陽背斜構造封存箱內展開了淺層頁巖氣勘探評價，通過老井復查與新井部署實施實現(xiàn)了淺層頁巖氣勘探開發(fā)突破。在兩年時間內實現(xiàn)了集中評價與產(chǎn)能試驗，探明了千億立方米級儲量的太陽大型淺層頁巖氣田，形成了淺層頁巖氣高效勘探開發(fā)的多項關鍵技術[11]。

目前，國外淺層頁巖氣開發(fā)已在美國的Antrim（埋深介于180 ～660 m）、New Albany（埋深介于300 ～1 350 m）、Ohio（埋深介于600 ～1 500 m）盆地/區(qū)塊取得成功[12-14]，但昭通示范區(qū)太陽淺層頁巖氣勘探開發(fā)實踐的成功在國內尚屬首例。較之于中深層頁巖氣，淺層頁巖氣具有鉆探周期短、建產(chǎn)速度快、投資成本低等優(yōu)勢，目前淺層頁巖氣已開始受到國內油氣行業(yè)的廣泛關注。為了有效拓展山地頁巖氣勘探的新領域并推動國家淺層頁巖氣勘探開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展，筆者對山地頁巖氣的內涵進行了闡述，明確了昭通示范區(qū)山地頁巖氣地質特征及其所帶來的勘探挑戰(zhàn)，總結了太陽淺層頁巖氣富集高產(chǎn)規(guī)律，提出了山地頁巖氣的勘探思路和工作理念，并對昭通示范區(qū)及四川盆地外緣淺層頁巖氣的勘探前景進行了展望。

1 區(qū)域地質背景

昭通示范區(qū)位于云貴川3 省交界的云貴高原烏蒙山區(qū)，大地構造上處于揚子陸塊西緣三江特提斯造山帶與東南緣江南—雪峰構造帶的疊合部位，自北向南跨越了上揚子區(qū)四川盆地南緣臺坳、滇黔北坳陷、滇東—黔中隆起3 大二級構造單元。由南部的滇東—黔中隆起向北部的四川盆地方向，構造樣式依次由隔槽式過渡到等幅式與隔檔式的褶皺樣式，構造變形區(qū)對應為黔中隆起剪切變形區(qū)、滇黔北坳陷壓扭變形區(qū)與蜀南坳陷擠壓變形區(qū)。昭通示范區(qū)主體位于滇黔北坳陷復雜構造變形區(qū)，內部構造單元細分為雷波復向斜、牛街—大雪山背斜帶、彝良—麟鳳—羅布向斜帶、鹽源—威信背斜帶、花郎向斜帶、赤水源背斜帶、六曲河—星光復向斜、那西—桐梓背斜帶8 個三級構造單元（圖1）。

昭通示范區(qū)經(jīng)歷了多期疊置的構造活動，地層變形改造強烈，區(qū)域封閉保存條件控制頁巖氣分布，盆外山地頁巖氣富氣甜點控制因素復雜。隨著頁巖氣甜點選區(qū)評價工作的持續(xù)深化，已由四川盆地內部及周緣向盆外造山運動強烈改造的構造復雜區(qū)快速拓展，甜點選區(qū)也由早期“源儲”靜態(tài)評價[16]逐漸向“構造”動態(tài)保存評價轉變[17-22]。經(jīng)歷強烈造山運動的板內形變改造、有機質過成熟演化、高度復雜的剪應力下的構造復雜區(qū)山地頁巖氣，其富集成藏賦存條件受沉積烴源巖、優(yōu)質頁巖氣儲層、控藏封閉保存條件的綜合控制。

2 山地頁巖氣內涵及其挑戰(zhàn)

多期次造山運動疊置的板內形變作用造就了中國南方海相頁巖氣的山地特殊性，筆者在2010 年進行中國石油重大專項立項時率先提出“山地頁巖氣”的概念。通過近幾年山地頁巖氣的勘探與開發(fā)評價實踐，對“山地頁巖氣”內涵特征有了更加詳實地歸納和闡述性總結，認為復雜的山地地質構造特征和縱橫深切割的地形地貌條件為昭通頁巖氣勘探開發(fā)帶來了巨大的困難和挑戰(zhàn)。

2.1 地表復雜的地貌大山

圖1 滇黔北坳陷及其周緣構造單元格局圖

秦嶺—大別造山帶以南的中國南方地區(qū)，地表條件復雜多變，尤其是西南烏蒙山區(qū)溝壑縱橫切割，山地、丘陵、河谷和山間盆地相互交錯，山高谷深，落差普遍超過300 m，局部地區(qū)可達500 ～ 1 000 m。山地主體部位陡峭，坡度較大，多介于20°～70°[23]。高陡山區(qū)植被茂密，多為灌木荊棘；坡度較緩的山體區(qū)多被水稻、玉米等經(jīng)濟農(nóng)作物覆蓋。人口相對集中在山地—丘陵地區(qū)，人文環(huán)境復雜，交通不發(fā)達。

昭通示范區(qū)地處盆緣及盆外的云貴高原烏蒙山地貌區(qū)，山高谷深，最高海拔為2 786 m，海拔高度及落差變化明顯大于四川盆地內的長寧、威遠、焦石壩等地區(qū)（圖2）。復雜的地形地貌造成該區(qū)平壩稀少，人煙密集；尋找落實安全實施的井場難度大；道路坡陡、彎多、道窄，經(jīng)濟條件較為落后，公路交通存在諸多不便，車輛設備運行和鉆探地面工程建設難度大；碳酸鹽巖裸露山地區(qū)井場工程量大；通天斷層、溶孔、溶洞發(fā)育，頁巖氣水平井鉆探工程風險大；鉆前工程和鉆井壓裂工程成本高。地面上的“這座大山”給烏蒙山山地頁巖氣勘探開發(fā)等帶來了巨大的困難和挑戰(zhàn)。

圖2 昭通—長寧—威遠—焦石壩地區(qū)地貌地勢對比圖

2.2 地腹復雜的地質大山

昭通示范區(qū)歷經(jīng)多期次疊置的板內造山構造形變活動，晚奧陶世—早志留世前陸盆地廣闊陸棚海洋沉積的深水富有機質頁巖地層表現(xiàn)為“強改造、過成熟、復雜應力”的盆外山地頁巖氣特點[24]，甜點控制因素復雜。多期多組構造擠壓與走滑疊加作用，致使地層錯斷多、褶皺變形強和隆升剝蝕量大，斷層、天然裂縫帶發(fā)育，地層產(chǎn)狀復雜且傾角大、目的層埋藏深度變化大，背斜構造帶內頁巖氣儲層多數(shù)被剝蝕殆盡或埋藏淺，頁巖氣儲層主要分布于向斜構造區(qū)帶，并呈現(xiàn)連片面積小、展布分散的格局，地表多為溶蝕洞縫、暗河發(fā)育的海相碳酸鹽巖裸露區(qū)。走滑+壓扭性構造運動疊合形成的構造地應力環(huán)境極為復雜，剪切構造應力導致地應力絕對值高、方向變化大，在向斜深埋區(qū)帶水平應力差值普遍高達20 ～30 MPa。

復雜的“地質大山”背景致使地腹構造形變強度、地層產(chǎn)狀、埋深、地應力、斷層、裂縫變化多，給頁巖氣開發(fā)帶來了一系列的工程技術難題。如：地震地質激發(fā)條件差，優(yōu)質品質資料采集難，地震地質解釋精度與儲層模型深度準確性差；井區(qū)水平井主方向微幅度構造發(fā)育，出/入靶點高差大，平滑軌跡、箱體鉆遇率、Ⅰ類儲層高鉆遇率控制困難；天然裂縫帶井漏、頁巖破碎帶坍塌頻發(fā)，鉆井風險大，提速控制挑戰(zhàn)大；地質甜點落實難度大，地質工程動態(tài)評價挑戰(zhàn)大。

3 太陽山地淺層頁巖氣富集高產(chǎn)規(guī)律

太陽淺層頁巖氣田主體位于昭通示范區(qū)東北部的太陽背斜構造區(qū)（圖1），主力產(chǎn)氣層位為五峰組—龍一1 亞段。該套頁巖氣儲層埋深介于700 ～2 000 m，厚度介于53 ～56 m，平面連續(xù)穩(wěn)定分布。頁巖氣儲層之上連續(xù)沉積的龍一2 亞段（S1l12）至下志留統(tǒng)石牛欄組（S1s）巖性以致密的泥巖、砂質泥巖、泥灰?guī)r、泥質灰?guī)r為主，厚度介于500 ～1 500 m，可作為五峰組—龍一1 亞段儲層的區(qū)域蓋層和頂板，起到了封蓋層和保持溫壓場的作用。儲層之下連續(xù)沉積的中奧陶統(tǒng)寶塔組（O2b）巖性為致密的瘤狀含泥質生屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，厚度介于35～53 m，可作為五峰組—龍一1 亞段儲層的封隔底板。頂?shù)装鍘r性致密、厚度大、分布穩(wěn)定、突破壓力高、排替壓力高，封隔性能好，具備整體封閉的區(qū)域封存條件。太陽背斜雖經(jīng)歷了多期構造活動疊加改造，但背斜圈閉形態(tài)保存完整，發(fā)育壓扭性的走滑—逆沖斷層因斷層兩側致密巖性對接而具有良好的封閉性?？梢?，太陽頁巖氣田主力氣層在縱向和橫向上均具有較好的封閉保存條件，在頁巖氣儲層頂?shù)装?、封閉斷層的共同作用下構建成三維的頁巖氣儲層封存體系（圖3），頁巖氣擴散和漏失程度也就相對較低，使得背斜構造富氣區(qū)仍處于微超壓—超壓狀態(tài)，表明研究區(qū)氣源充足、保存條件良好，具備富集成藏的地質資源基礎。

圖3 太陽地區(qū)五峰組—龍一1 亞段淺層頁巖氣富集成藏模式圖

通過對淺層頁巖氣地質特征和氣藏開發(fā)過程的深入分析，總結太陽山地淺層頁巖氣富集成藏與單井高產(chǎn)的地質條件：①地處前陸盆地的深水陸棚沉積相帶，火山頻發(fā)，還原環(huán)境強，發(fā)育富有機質高碳、高硅質、低黏土礦物的優(yōu)質頁巖，有機質地球化學指標優(yōu)良，成烴的物質基礎條件優(yōu)越，優(yōu)質頁巖連續(xù)厚度大，區(qū)域穩(wěn)定分布，即烴源條件好；②頁巖氣儲層頂?shù)装鍘r性致密，連續(xù)沉積且厚度大，構造形變改造程度弱，壓扭性斷層封堵性好，背斜構造完整，頁巖自封閉條件形成了完整保存體系，即控藏封存條件好；③地處盆外的背斜構造區(qū)較寬廣，頁巖氣儲層在背斜區(qū)連續(xù)分布，頁巖微觀儲集空間發(fā)育、物性條件好、含氣性高，呈現(xiàn)一個過成熟狀態(tài)的干氣型微超壓體系連續(xù)型頁巖氣藏，即頁巖氣儲集條件好；④優(yōu)質頁巖氣儲層脆性礦物含量高，微裂縫較發(fā)育，背斜構造區(qū)地應力相對深洼的向斜區(qū)低，水平應力差小，易于儲層體積壓裂改造并形成復雜縫網(wǎng)的人造頁巖氣藏，即體積壓裂工程條件好。

4 山地頁巖氣可持續(xù)勘探方向與對策

昭通示范區(qū)具有構造地質復雜、地層產(chǎn)狀變化多端、巖石地應力大小與方向多變、頁巖氣豐度與地層壓力較低等特點，鑒于目前探區(qū)位于近盆地邊緣區(qū)，存在著平地井場難尋、適宜埋深勘探區(qū)塊缺乏的實際情況。基于油田公司礦權限制的客觀現(xiàn)實，因地制宜地創(chuàng)新制訂了主動工作思路，開創(chuàng)持續(xù)的頁巖氣高效勘探。

4.1 可持續(xù)勘探方向

鑒于昭通示范區(qū)五峰組—龍馬溪組淺層、中層、深層廣泛分布，而且古生界發(fā)育多套頁巖層系，結合浙江油田公司勘查礦權的實際情況，為更有效地拓展勘探領域和高效開發(fā)頁巖氣資源，為此，創(chuàng)新地提出了“兩個走出”的勘探戰(zhàn)略思路，即“走出盆地穩(wěn)定區(qū)，向盆外山地區(qū)帶發(fā)展”和“走出五峰組—龍馬溪組，實現(xiàn)其他頁巖層系突破”，為昭通示范區(qū)頁巖氣可持續(xù)發(fā)展不斷蓄力賦能。

4.1.1 走出盆地構造穩(wěn)定區(qū)，向盆外山地區(qū)帶發(fā)展

昭通示范區(qū)地處四川盆地南部邊緣丘陵山區(qū)向盆外云貴高原過渡的烏蒙山區(qū)，目前主力產(chǎn)區(qū)主要處于四川盆地南部邊緣地帶，開發(fā)層位五峰組—龍一1 亞段埋深主要介于2 000 ～3 500 m。截至目前，區(qū)內屬于盆地邊緣構造相對穩(wěn)定的勘探甜點區(qū)帶已幾乎全部動用，因此，該示范區(qū)下一步勘探方向勢必要走出盆地構造穩(wěn)定區(qū)，挺進構造復雜的盆外山地區(qū)帶。

昭通示范區(qū)主體位于盆外的滇黔北坳陷構造復雜區(qū)，褶皺變形特征明顯，由南向北依次表現(xiàn)為隔槽式、等幅式與隔檔式3 種褶皺樣式[15]，這種構造背景造就了五峰組—龍馬溪組埋深變化幅度大，淺層、中層和深層頁巖氣均有大范圍分布。通過構造地質與頁巖氣資源評價，可供勘探的淺層頁巖氣、深層頁巖氣分布面積分別占到了示范區(qū)的50%和40%，資源量分別占到了示范區(qū)的20%和30%。在此背景下，結合復雜山地區(qū)連續(xù)穩(wěn)定致密頂?shù)装鍢嫿ǖ娜S封閉保存體系內能賦存頁巖氣的評價認識，提出了“走出盆地穩(wěn)定區(qū)，向山地區(qū)帶發(fā)展”的應對之策，即要敢于創(chuàng)新走出盆地—盆地邊緣的構造穩(wěn)定區(qū)，在盆外地質復雜的構造殘留坳陷區(qū)，針對五峰組—龍馬溪組往淺層和深層雙向發(fā)展，不斷實現(xiàn)頁巖氣勘探的新突破。

4.1.2 走出當前的頁巖氣主產(chǎn)層，實現(xiàn)其他頁巖層系突破

南方揚子區(qū)發(fā)育多套頁巖氣層系[25-26]，自下而上分別為海相沉積的上震旦統(tǒng)陡山沱組、下寒武統(tǒng)筇竹寺組/水井沱組、五峰組—龍馬溪組、下石炭統(tǒng)大塘組/舊司組、下二疊統(tǒng)梁山組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M/ 樂平組，向上還有陸相沉積的上三疊統(tǒng)須家河組和下侏羅統(tǒng)自流井組[27-31]。除五峰組—龍馬溪組當前主力產(chǎn)層外，其他層位已在多處見到了鉆井顯示，部分井開展的壓裂后測試獲得了頁巖氣流，展示了復雜構造區(qū)勘探的新苗頭[32-34]。

浙江油田公司在四川盆地南部邊緣的筠連煤層氣勘查區(qū)塊，已完成了樂平組3×108m3山地煤層氣產(chǎn)能建設，實現(xiàn)了南方首個煤層氣田的商業(yè)化開采，建成了山地煤層氣有效開發(fā)的生產(chǎn)基地[35-36]。在筠連山地煤層氣田及其以東區(qū)塊，在多年的非常規(guī)頁巖氣和常規(guī)天然氣勘探評價實踐中，十余口評價井證實了樂平組海相—海陸過渡相碳質泥頁巖具有較好的氣測顯示，優(yōu)質碳質泥頁巖發(fā)育穩(wěn)定，厚度介于30 ～80 m，氣測異常明顯，最高值達到60%，實測頁巖含氣量最高達4.91 m3/t，已有兩口井壓裂測試獲得了頁巖氣流。目前結合樂平組地表剖面與實鉆井揭示的沉積相展布、頁巖氣儲層特征與含氣情況，昭通頁巖氣示范區(qū)初步評價優(yōu)選出以太陽—海壩背斜、星火—可樂向斜為代表的樂平組勘探有利區(qū)，總面積近500 km2，頁巖氣資源量超過1 000×108m3，揭示海陸過渡相頁巖氣具有較好的資源潛力。

4.2 打造透明頁巖氣藏

面對山地頁巖氣地質工程復雜的挑戰(zhàn)，筆者在2014 年提出了“頁巖氣地質工程一體化”綜合評價理念并在昭通地區(qū)黃金壩構造Y108 井區(qū)現(xiàn)場應用[37]，通過室內研究與現(xiàn)場實施互動融合的地質工程一體化評價手段，強化頁巖氣儲層多學科、多工種資源的綜合評價[21]，精細建立包含小層的儲層厚度、埋深、總有機碳含量（TOC）、孔滲物性、微裂縫（螞蟻體）、地應力、巖石脆性、楊氏模量、泊松比、地層壓力系數(shù)等地質工程參數(shù)的儲層三維模型。同時將互動迭代更新的儲層三維地質/工程模型成果，通過地質工程一體化平臺實時有效指導頁巖氣鉆井壓裂作業(yè)并取得良好的實踐成效[37]，以規(guī)避部署設計與施工作業(yè)風險，形成了“有序選區(qū)→評價定靶→分區(qū)建產(chǎn)→效益開發(fā)”的山地頁巖氣勘探開發(fā)技術體系，開啟了南方海相頁巖氣地質工程一體化高效開發(fā)引領模式[38]。

針對昭通復雜構造區(qū)山地特殊性挑戰(zhàn)，為了實現(xiàn)山地頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)，提出“全鏈條打造透明人造裂縫頁巖氣藏”的工作理念：①以遠程實時大數(shù)據(jù)和技術專家+智能化為基礎，創(chuàng)新性構建地質工程一體化評價實施平臺。即：通過地質與工程多學科融合的一體化綜合研究，建立清晰的三維儲層模型與人造裂縫頁巖氣藏模型；以效益產(chǎn)量目標導向進行一體化逆向技術設計，設計精準可行的產(chǎn)效實施技術方案；通過一體化迭代更新評價研究與工程實施品質對標的實時互動監(jiān)管，建立全鏈條多工種協(xié)同的一體化產(chǎn)量導向質效評價管控機制。②綜合地質、地震、測井、鉆井、壓裂、試氣等多學科資料，進行地質工程一體化綜合研究，精準建立構造微裂縫、儲層品質、工程品質3 大類20 項參數(shù)的三維儲層地質模型[37,39]，同時根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)進展及時迭代更新頁巖氣地質與氣藏工程成果，更清晰地認識頁巖氣地球物理特征，確保有效指導全鏈條的工程實施，提升頁巖氣人造氣藏的開發(fā)成效。③以效益產(chǎn)量為目標，進行精準的“逆向思維設計、正向作業(yè)施工、全程質效監(jiān)控”鉆壓采全鏈條一體化高效開發(fā)模式實施[38]，實現(xiàn)儲層綜合評價成果提前預測和實時工程預警一體化整合，品質成效對標監(jiān)管進行實時作業(yè)調整，循環(huán)優(yōu)化實施，減少井下復雜事件，提高工程質量，達到“提質、提效、提產(chǎn)”的目標。

4.3 有效培植頁巖氣高產(chǎn)井

有效培植頁巖氣高產(chǎn)井是效益開發(fā)的根本出路和高質量發(fā)展的永恒目標。按照“全鏈條打造透明人造裂縫頁巖氣藏”的理念，基于頁巖氣富集高產(chǎn)地質工程規(guī)律認識，培植頁巖氣高產(chǎn)井要落實到從井位部署設計至鉆井工程實施、氣井投產(chǎn)的全生產(chǎn)鏈上，全方位落實以效益產(chǎn)量為導向的“逆向設計、正向施工、質效監(jiān)控”地質工程一體化的技術保障思路，即從布井、鉆井、壓裂、試氣到氣井投產(chǎn)、生產(chǎn)全過程一體化實施優(yōu)化設計與現(xiàn)場實時調整協(xié)同作業(yè)，為此提出了全過程一體化“五得”精準管控模式。

4.3.1 甜點評價設計得準

把井布在頁巖氣資源最豐富的甜點區(qū)，設計精準地鉆進靶體軌跡，是培植高產(chǎn)井的資源前提。以地質工程一體化綜合評價技術為手段[37-38]，以精細的三維儲層品質描述與甜點評價為核心，結合儲層裂縫模型和地應力模型，重視并突出設計井裂縫模擬的效果比對與產(chǎn)能預測的評價工作，從而精準優(yōu)選出頁巖氣富集的平面甜點區(qū)和開發(fā)高產(chǎn)的縱向甜點靶層，即在頁巖富氣地質甜點、工程甜點疊合評價決定鉆探的最優(yōu)蜜點和靶體層。

4.3.2 鉆井導向控制得好

鉆準長水平井靶體是培植高產(chǎn)井的關鍵基礎。鉆前設計精準的頁巖儲層三維軌跡模型，采用經(jīng)濟有效的近鉆頭精準地質導向[39]進行互動式的工程品質實施監(jiān)控，是提高水平井鉆井的靶體鉆遇率和Ⅰ類頁巖氣儲層鉆遇率、實現(xiàn)水平井軌跡的平滑性和井筒完整性的關鍵保障。氣井高產(chǎn)主控因素分析研究結果表明，淺層頁巖氣水平井鉆井軌跡打得準、控制得好，使穿越最優(yōu)質頁巖層段龍一11小層Ⅰ類儲層的累計鉆遇長度超過700 m，優(yōu)質儲層鉆遇率大于90%。

4.3.3 體積壓裂碾壓得碎

水平井分級體積壓裂是提高頁巖氣井產(chǎn)量和估算最終可采儲量（EUR）的核心技術，把頁巖氣儲層碾壓破碎形成縫網(wǎng)復雜、改造規(guī)模大的有效改造儲層體積（ESRV）是培植高產(chǎn)井的關鍵保障。室內裂縫模擬與現(xiàn)場規(guī)模試驗相結合的評價結果表明，采用“短小簇間距、多簇密切割+大排量+高加砂強度+暫堵劑主動轉向+全程滑溜水+石英砂強勁支撐”的水平井分級強體積壓裂技術，既能把頁巖氣儲層精細的壓裂改造[11]，又可以有效地把頁巖氣儲層“碾壓打碎”，實現(xiàn)單段ESRV ≥300×104m3，其核心是長段多簇密縫切割、大排量+主動暫堵轉向造復雜縫網(wǎng)、全程石英砂+低黏滑溜水、連續(xù)加砂強支撐。

4.3.4 控壓返排采氣做得細

壓后的精細控壓排水采氣是培植氣井獲得高產(chǎn)能的技術保障，這項技術工作在現(xiàn)場往往被不同程度的忽視。現(xiàn)場測試實施總結成果表明，以提高氣相滲透率和精細控制壓力遞降速率為核心的壓后返排測試和采氣生產(chǎn)，需要精細調制4 個環(huán)節(jié)（即壓降平穩(wěn)時、返排液礦化度快速升高并趨于穩(wěn)定時、見氣初期水氣比下降出現(xiàn)拐點時、氣相滲透率顯著上升時），重點監(jiān)管“井口壓力、氣水比、返排液礦化度”3 大指標，而且要及早下生產(chǎn)管柱（小尺寸連續(xù)速度管優(yōu)先），利用地層能量努力提升單井產(chǎn)氣量和最大化EUR 是培植高產(chǎn)井的必然選擇。

4.3.5 實施品質監(jiān)管得狠

鑒于頁巖氣“人造裂縫型氣藏”的形成是鉆探系統(tǒng)工程的綜合結果，是各個工程環(huán)節(jié)“品質系數(shù)”的連乘積，各環(huán)節(jié)品質的短板決定了氣井儲層釋放出來產(chǎn)能的大小，所以實時有效監(jiān)控全鏈條的工程實施品質是培植高產(chǎn)井的關鍵之關鍵，是決定氣井產(chǎn)能的“活靈魂”。實踐經(jīng)驗表明，鉆探工程質效監(jiān)控應以地質工程一體化綜合評價為抓手[37]，通過一體化評價實施平臺，一體化協(xié)同地對頁巖氣井全生命周期4Q 品質［儲層品質（RQ）、鉆井品質（DQ）、完井品質（CQ）、開發(fā)品質（PQ）］進行四維度的動態(tài)評估與生產(chǎn)制度實時優(yōu)化調控[21]，才能實現(xiàn)氣井提質、工程提效、單井提產(chǎn)。

5 山地淺層頁巖氣勘探前景

昭通示范區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖主體埋深較淺，埋深介于500 ～2 000 m 的面積占2/3 以上。根據(jù)中國石油第四輪油氣資源評價專項成果，昭通頁巖氣示范區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣資源量為2.487×1012m3[40]，其中埋深小于2 000 m 的淺層頁巖氣資源量為1.280×1012m3，約占昭通示范區(qū)頁巖氣總資源量的51%，占據(jù)了區(qū)內未開發(fā)頁巖氣資源的3/4。

在淺層頁巖氣封存體系成藏賦存評價理論指導下，2018 年在昭通頁巖氣示范區(qū)中部淺埋區(qū)部署實施了YQ6、YQ7、YQ8 等3 口頁巖氣地質調查淺井（圖1），鉆探結果均具有較好的頁巖氣顯示（表1），為此將示范區(qū)中部區(qū)帶背斜構造翼部的頁巖淺埋深區(qū)作為了示范區(qū)的重點接替領域。2019 年6 月，在太陽背斜南部的海壩背斜構造南北兩翼，部署完鉆了Y137（龍馬溪組底界埋深1 032 m）和Y203（龍馬溪組底界埋深1 643 m）兩口評價直井，壓后測試日產(chǎn)氣量分別為4.20×104m3和4.40×104m3（表1）。2019 年底，在海壩背斜構造區(qū)進一步完鉆了YQ10、YQ11 兩口地質淺井（圖1），在頁巖埋藏深度198 m、465 m 處見到了豐富的頁巖氣顯示，現(xiàn)場解析氣含量分別為0.11 m3/t、1.44 m3/t（未包括分析入罐前的取心損失氣量）（表1），測井解釋優(yōu)質頁巖厚度介于20 ～30 m，平均TOC 為4.2%、平均孔隙度為5.3%、平均含氣量為3.5 m3/t，達到了頁巖氣有效開發(fā)的甜點區(qū)評價標準。為此，2020 年下半年在海壩背斜區(qū)專門部署了5 個平臺的淺層頁巖氣水平井開發(fā)先導試驗（最淺的埋深不足300 m），實施效果良好，展示了海壩背斜構造區(qū)良好的淺層頁巖氣發(fā)展前景，驗證了山地淺層頁巖氣封存箱賦存規(guī)律認識的正確性。

太陽淺層頁巖氣田的評價新認識及其勘探開發(fā)實踐成果，不僅對昭通盆外復雜構造區(qū)起到了重要的示范與引領作用，而且對受四周造山帶強烈改造的整個中國南方強改造殘留盆地頁巖氣勘探具有較大的啟示意義。目前在四川盆地外部的東緣、南緣殘留構造坳陷區(qū)，除昭通探區(qū)的筠連南、敘永南、威信等多處實施淺層頁巖氣評價外[41]，中國地質調查局、中國科學院等單位也已在貴州習水、重慶黔江、湖北宜昌等地完鉆了數(shù)口頁巖氣評價淺井[42-43]（表1），頁巖氣儲層埋深介于156 ～1 453 m，均具有較好的淺層頁巖氣顯示，并見到壓裂測試日產(chǎn)氣量達數(shù)千立方米的淺井（表1），預示著以四川盆地外緣為代表的南方復雜構造殘留坳陷區(qū)海相山地淺層頁巖氣大有可為[10]。

表1 昭通國家級頁巖氣示范區(qū)及四川盆地外緣五峰組—龍馬溪組部分淺層頁巖氣井含氣性數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

6 結論

1）昭通示范區(qū)地處盆外復雜構造區(qū)，山地頁巖氣具有復雜地表地貌和地腹地質特征，構造改造強形變復雜，頁巖地層年代老、過成熟，頁巖氣封閉保存是關鍵；儲層非均質性強，剪切應力高、復雜；斷層、裂縫和表層溶洞發(fā)育，鉆探工程實施風險大成本高，頁巖氣勘探開發(fā)面臨巨大的挑戰(zhàn)。

2）針對昭通示范區(qū)巨大挑戰(zhàn)與浙江油田公司礦權限制，提出山地頁巖氣“兩個走出”主動進攻的勘探新思路：①“走出盆地穩(wěn)定區(qū)，向山地區(qū)帶發(fā)展”，探索四川盆地外淺層、深層和超深層五峰組—龍馬溪組頁巖氣；②“走出五峰組—龍馬溪組，實現(xiàn)其他頁巖層系突破”，在五峰組—龍馬溪組頁巖氣規(guī)模有效勘探開發(fā)的基礎上，積極地尋求樂平組、大塘組等海相—過渡相頁巖氣的突破接替，以求山地頁巖氣更廣泛的可持續(xù)發(fā)展。

3）提出“全鏈條打造透明人造裂縫頁巖氣藏”和山地頁巖氣高產(chǎn)井培植“五得”精準管控模式的工作理念，即充分應用地質工程一體化綜合評價方法，精細建立迭代更新的多參數(shù)三維儲層模型，全鏈條互動式指導頁巖氣勘探開發(fā)，一體化有效培植頁巖氣高產(chǎn)井，實現(xiàn)降本增效開發(fā)目標。

4）昭通示范區(qū)及四川盆地外緣復雜構造區(qū)海相淺層頁巖氣資源豐富，已在昭通頁巖氣示范區(qū)東北部、中部區(qū)帶有勘探發(fā)現(xiàn)，并建成了太陽淺層頁巖氣田；四川盆地以外的貴州習水、重慶黔江、湖北宜昌等地見到了良好的淺層頁巖氣顯示，預示著南方淺層頁巖氣勘探前景廣闊。