頁巖油勘探開發(fā)淺析

葉雅萌

摘要：頁巖油是現(xiàn)階段全球能源機構關注的熱點。調研近年關于頁巖油勘探開發(fā)方面成果，總結了現(xiàn)階段頁巖油勘探開發(fā)的前景、技術難題及對策。北美頁巖油革命已經(jīng)進入快速發(fā)展期，中國頁巖油革命處于探索期，按照理論資源量和北美實踐經(jīng)驗，頁巖油開發(fā)前景可期。頁巖油勘探開發(fā)還存在三大技術問題：高黏土層頁巖壓裂技術、高粘度流體開采技術及降本增效技術。后期頁巖油勘探開發(fā)應分階段分層次進行開發(fā)，先開發(fā)中高成熟度優(yōu)質頁巖油，再攻關中低成熟度頁巖油。

關鍵詞：北美頁巖油;壓裂;成熟度;高粘度

1北美頁巖油與中國頁巖油對比

北美頁巖油氣的革命改變了世界能源格局，也改變了美國內部能源供給關系，使美國從一個油氣進口國成為一個油氣出口國，增加了國內就業(yè)率，保障了能源安全。北美頁巖油氣勘探開發(fā)分為三個時期：1953—1986年的摸索期，勘探開發(fā)相關工作集中在巴肯頁巖油區(qū)，整體頁巖油產(chǎn)量低。1987—2006年見產(chǎn)期，借助水平井技術，快速鉆井，獲得工業(yè)油氣流，勘探開發(fā)相關工作進入鷹灘（Eagle Ford）頁巖油區(qū)。2007年至今進入快速發(fā)展期，借助水平井分段壓裂技術，頁巖油開發(fā)快速發(fā)展。2018年，頁巖油產(chǎn)量3.74億方，占美國總油產(chǎn)量的64.7%。中國的頁巖油起步較晚，從現(xiàn)階段實際情況和北美頁巖油對比情況來看，中國頁巖油發(fā)展尚處于北美頁巖油開發(fā)中的摸索期，且實際地質情況與北美頁巖油的勘探開發(fā)不具有可對比性，北美頁巖油氣的開發(fā)模式不適合在中國應用，需要建立適合自身頁巖油氣特征的相應勘探開發(fā)技術系列。

2頁巖油開發(fā)前景

非常規(guī)油氣資源量是常規(guī)油氣液量的5倍強。頁巖油資源量約為油田尚未找到資源的可采常資源量的7倍。美國能源協(xié)會（EIA）及英國石油公司（BP）預測未來油氣供應中，非常規(guī)油氣會超過已知油田產(chǎn)量和未發(fā)現(xiàn)油田產(chǎn)量之和。2018年全球一次能源消費總量已達135億噸油當量，其中原油和天然氣的占比超過50%（金之鈞，2019），到2040年還會保持在這個水平線之上。國內各大油氣田頁巖油氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀和前景給了我們強大的信心：總體資源量豐富，相應的一體化開發(fā)技術已初步形成，下一步攻關目標也較為明確，頁巖油勘探開發(fā)工作正在有條不紊進行。頁巖油勘探開發(fā)的成功能有力補充老油田遞減產(chǎn)量，也有望成為增儲上產(chǎn)的新領域。

3頁巖油勘探開發(fā)技術難題

頁巖油勘探開發(fā)國內正處于摸索期，對比北美頁巖油存在著一系列的問題和與之帶來的開發(fā)技術難題?，F(xiàn)階段的主要成果是已經(jīng)解決了資源計算問題，但資源富集規(guī)律、怎么采出來、用什么方式采及采出成果是否具有效益都存在著問題。具體可以細分以下5個方面的問題：

（1）頁巖油賦存機理不清：頁巖油是頁巖儲層生成的，但頁巖是怎么形成的，是物理、化學、生物還是環(huán)境造成？對應的頁巖內有機質是怎么形成，形成后以什么方式保存下來？保存下來后又如何演變成油氣，以什么相態(tài)保存在頁巖中？這些問題都沒有一個統(tǒng)一的答案。

（2）沒有高效的優(yōu)質儲層段評價方法：現(xiàn)階段已經(jīng)認識到頁巖儲層內部存在著強烈的非均質性，有儲層礦物成分的貢獻，也有解析結構的復雜性，也有微觀裂縫的無序分布，如何識別這些特征，并通過這些特征來尋找優(yōu)質的頁巖儲層是我們急需解決的問題。

（3）壓裂方法和壓裂參數(shù)無法滿足開發(fā)需求：可以完成1500-2000米段頁巖儲層壓裂技術，但壓裂方法和壓裂效果不能保證。同時，低成熟度頁巖黏土含量太高或儲層韌性太強都制約壓裂效果，選取什么壓裂方法，如何優(yōu)化壓裂效果，形成高效縫網(wǎng)，也是一個重要的科學問題。

（4）頁巖油粘度高、地層動力不足，開采困難：不同賦存狀態(tài)的原油流動機理和有效動用條件不明，開發(fā)參數(shù)難以確定;有機質成熟度低、流體粘度高和驅動能力不足等因素導致流動能力差、采出困難。

（5）面對新的儲層類型，工程問題復雜：鉆具選擇、井深結構、異常高壓、儲層強敏感及鹽間儲層失穩(wěn)等等新的工程問題，都對工具帶來一系列挑戰(zhàn)。

4頁巖油開發(fā)對策

盡管存在著方方面面的問題，但同時頁巖油的開發(fā)也能帶來了實實在在的成果和收益，面對困難，應該穩(wěn)扎穩(wěn)打，建立頁巖油勘探開發(fā)分布實施方法。針對不同資源類型采取不同勘探開發(fā)方法。

（1）針對中-高成熟度頁巖油藏類型，美國頁巖油勘探開發(fā)經(jīng)驗表明，高成熟度有機質所產(chǎn)出的頁巖油氣油比大，與之相應儲層的能量比較充足，對于這一類型資源應成為現(xiàn)階段勘探開發(fā)的重點方向，優(yōu)先進行鉆探開發(fā)。在開發(fā)的同時，兼顧一些中高成熟度但資源潛力較差的資源類型，進行相應的技術儲備和資源評價，保證優(yōu)質區(qū)鉆完之后，相對較差區(qū)域的資源能有效接替，對應技術也能相對成熟。

（2）針對中-低成熟度頁巖油藏類型，在原油物性性質上通常表現(xiàn)為原油粘度高、含蠟量高，化學性質為碳鏈較長，分子大，不易流動。該類油藏由于有機質成熟度低，以大分子結構原油為主，不能有效動用開發(fā)，假如進行開發(fā)暫時肯定沒有經(jīng)濟效益。因此，應在勘探常規(guī)非常規(guī)油氣藏的同時，順便對該類頁巖油資源進行評價和對應技術的攻關，重點研究改變碳鏈長度，促進油氣轉變速度，改善流動性方法，發(fā)展化學、加熱及注氣等技術，提高儲層原油流動性。

同時，一些新技術新方法的研發(fā)也應加緊準備進行。例如加強利用紅外加熱，放射源加熱、聲波震動、電加熱及其它能改善儲層或原油物理、化學性質的各種新技術的研發(fā)、測試及應用。相信這些方法和措施的快速進步會有效促進頁巖油的勘探開發(fā)進程。

5結論

北美頁巖油革命已經(jīng)進入快速發(fā)展期，中國頁巖油革命處于探索期，按照理論資源量和北美實踐經(jīng)驗，頁巖油開發(fā)前景可期。

頁巖油勘探開發(fā)還存在三大技術問題：高黏土層頁巖壓裂技術、高粘度流體開采技術及降本增效技術。

后期頁巖油勘探開發(fā)應分階段分層次進行開發(fā)，先開發(fā)中高成熟度優(yōu)質頁巖油，再攻關中低成熟度頁巖油。

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