頁巖油勘探開發淺析

葉雅萌

摘要：頁巖油是現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方面成果，總結了現階段頁巖油勘探開發的前景、技術難題及對策。北美頁巖油革命已經進入快速發展期，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驗，頁巖油開發前景可期。頁巖油勘探開發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應分階段分層次進行開發，先開發中高成熟度優質頁巖油，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，增加了國內就業率，保障了能源安全。北美頁巖油氣勘探開發分為三個時期：1953—1986年的摸索期，勘探開發相關工作集中在巴肯頁巖油區，整體頁巖油產量低。1987—2006年見產期，借助水平井技術，快速鉆井，獲得工業油氣流，勘探開發相關工作進入鷹灘（Eagle Ford）頁巖油區。2007年至今進入快速發展期，借助水平井分段壓裂技術，頁巖油開發快速發展。2018年，頁巖油產量3.74億方，占美國總油產量的64.7%。中國的頁巖油起步較晚，從現階段實際情況和北美頁巖油對比情況來看，中國頁巖油發展尚處于北美頁巖油開發中的摸索期，且實際地質情況與北美頁巖油的勘探開發不具有可對比性，北美頁巖油氣的開發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技術系列。

2頁巖油開發前景

非常規油氣資源量是常規油氣液量的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。美國能源協會（EIA）及英國石油公司（BP）預測未來油氣供應中，非常規油氣會超過已知油田產量和未發現油田產量之和。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現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，頁巖油勘探開發工作正在有條不紊進行。頁巖油勘探開發的成功能有力補充老油田遞減產量，也有望成為增儲上產的新領域。

3頁巖油勘探開發技術難題

頁巖油勘探開發國內正處于摸索期，對比北美頁巖油存在著一系列的問題和與之帶來的開發技術難題。現階段的主要成果是已經解決了資源計算問題，但資源富集規律、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，以什么相態保存在頁巖中？這些問題都沒有一個統一的答案。

（2）沒有高效的優質儲層段評價方法：現階段已經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無法滿足開發需求：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，如何優化壓裂效果，形成高效縫網，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：不同賦存狀態的原油流動機理和有效動用條件不明，開發參數難以確定;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等等新的工程問題，都對工具帶來一系列挑戰。

4頁巖油開發對策

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

（1）針對中-高成熟度頁巖油藏類型，美國頁巖油勘探開發經驗表明，高成熟度有機質所產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階段勘探開發的重點方向，優先進行鉆探開發。在開發的同時，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，保證優質區鉆完之后，相對較差區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，假如進行開發暫時肯定沒有經濟效益。因此，應在勘探常規非常規油氣藏的同時，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、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進程。

5結論

北美頁巖油革命已經進入快速發展期，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驗，頁巖油開發前景可期。

頁巖油勘探開發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應分階段分層次進行開發，先開發中高成熟度優質頁巖油，再攻關中低成熟度頁巖油。

參考文獻：

[1]鄒才能，楊智，崔景偉，et al.頁巖油形成機制、地質特征及發展對策[J].石油勘探與開發，2013（01）：17-29.

[2]金之鈞，白振瑞，高波，et al.中國迎來頁巖油氣革命了嗎？[J].石油與天然氣地質，2019，40（03）：5-12.

[3]趙文智，胡素云，侯連華.頁巖油地下原位轉化的內涵與戰略地位[J].石油勘探與開發，2018，45（4）.

[4]宋國奇，張林曄，盧雙舫，et al.頁巖油資源評價技術方法及其應用[J].地學前緣，2013，20（4）：221-228.