第二個萬億方頁巖氣陣地找到了

文／賀 彥

中石化勘探分公司著力破解深層頁巖氣勘探理論和技術瓶頸，持續取得勘探重大突破。

●深層頁巖氣勘探開發的大場面已經展開。 供圖/中石化勘探分公司

6 月18 日，從重慶萬盛傳來喜訊————新頁1 井在3800 米的深層頁巖中試獲日產頁巖氣53 萬立方米，創造了川東南盆緣復雜構造帶深層頁巖氣井最高日產紀錄。

這是繼東頁深2 井和丁頁7 井相繼突破日產40 萬立方米后，中石化勘探分公司的又一次重大突破。這標志著繼涪陵頁巖氣田之后，中國石化第二個萬億立方米頁巖氣資源陣地誕生了。

解碼超壓富氣

涪陵頁巖氣田發現后，中石化勘探分公司提出尋找“第二個涪陵頁巖氣田”，擴大頁巖氣儲量。

“我們在四川盆地的勘探區塊就那么幾個。中淺層的頁巖氣目標都打過了，而深層頁巖氣資源量占到探區頁巖氣資源總量的70%以上，走向深層是必由之路。”中石化勘探分公司代表、黨委書記胡東風說。

與涪陵頁巖氣藏約2500 米的埋深相比，深層海相頁巖氣埋深接近或超過4000 米，具有高溫、高壓、高應力的特點。勘探難度更大，突破口在哪？

利用涪陵頁巖氣田發現井————焦頁1HF 井，攻關團隊精細解剖鉆井、露頭和地震等資料，發現近500 公里長的川東南盆緣復雜構造帶上，發育10 多個大大小小的頁巖氣富集區。他們逐一深入開展地質研究，初步落實丁山、東溪和新場等5 個重點區域。

2013 年12 月，丁頁2HF 井試獲日產頁巖氣10.5 萬立方米。“產量雖不高，但證實深層頁巖氣具有良好的勘探前景，解放了川東南1000 多平方千米的區帶，意義很大。”胡東風說。

這一可喜開端極大鼓舞了攻關團隊。他們著手解決“三高”帶來的深層頁巖氣富集規律不清、甜點預測和壓裂技術不適應等難題，并得到了中國石化集團公司的鼎力支持。2017 年，中國石化設立東溪深層頁巖氣攻關試驗區。

依托“海相深層頁巖氣富集規律及開發機理”國家級科研項目和“四川盆地深層與復雜構造區海相頁巖氣富集規律及選區評價”等中國石化科研項目，攻關團隊設立了20 余項企業科研項目，開展深層頁巖氣地質理論攻關。

多輪次的認識——實踐——認識，攻關團隊發現深層優質頁巖氣層普遍具有壓力系數高、孔隙發育、游離氣含量高等特征，由此建立了深層頁巖氣“超壓富氣”富集模式，為中國石化第一口深層頁巖氣攻關試驗井————東頁深1 井及后續井位論證奠定了理論基礎。

2019 年，東頁深1 井喜獲日產31.18萬立方米高產頁巖氣流，取得了深層巖氣勘探戰略性突破。此后喜訊頻傳，從丁山到東溪，先后有9 口探井獲得中高產頁巖氣流。

“此次新頁1 井的重大突破，證實中國石化川東南盆緣復雜構造帶新場——東溪——丁山——林灘場深層優質頁巖整體連片，資源量達到11930.5 億立方米。繼涪陵頁巖氣田之后，我們找到了第二個萬億立方米頁巖氣資源陣地。”胡東風說。

精準鎖定甜點

勘探人習慣把油氣富集且易于開發的區域或層段稱為甜點。找到了甜點，就有了精準的鉆探目標。

在中石化勘探分公司首席專家陳祖慶看來，埋深2500 米左右的涪陵頁巖氣層如同一塊易破裂的鋼化玻璃，而受“三高”影響的深層頁巖就是一塊軟化了的玻璃。頁巖含氣性和塑延性等發生了明顯變化，要找到甜點參數及其變化規律難度大大增加。

為了摸清深層頁巖含氣性以及壓力、應力、脆性等影響甜點預測的關鍵參數，攻關團隊依托國家科技重大專項“頁巖氣勘探地球物理技術研究”，以及“四川盆地深層頁巖氣地震預測技術研究”等中國石化重點科技攻關項目，針對“三高”難題，實施地質、地球物理和工程一體化攻關。

一方面以目標為導向，設計全方位、強耦合的地震采集觀測系統，通過采集及目標精細處理攻關，奠定了良好的數據基礎；另一方面聯合高校、科研院所，創新發展深層頁巖氣甜點地震預測及評價等7 項核心技術。

經過無數次的精細推敲、現場會診和反復論證，攻關團隊逐漸弄清了優質頁巖、高流體壓力、微裂縫發育、低地應力等甜點評價關鍵要素的物探描述方法，創新形成了基于高精度地震勘探的甜點預測技術，實現了深層頁巖氣甜點預測技術從無到有、從有到精的跨越。頁巖氣含氣量預測相對誤差小于5%，水平應力差預測吻合度大于80%。

這些技術在東溪、丁山地區的勘探實踐中不斷完善，最終在丁頁7 井、新頁1 井完美呈現————裂縫預測、應力預測結果均與實鉆高度一致。

鍛造壓裂金鑰匙

為了把蘊藏在深層優質頁巖中的頁巖氣采出來，勘探工程的大神們使出了殺手锏————壓裂。

中石化勘探分公司安全總監、頁巖氣壓裂專家李文錦認為，丁頁2HF 的壓裂堪稱奇跡。因為地層溫度高達146℃，井底壓力高達140MPa，而當時國內外施工工具最高抗壓能力僅105MPa。合作的外國公司撂挑子，說干不了。

重壓之下，中石化勘探分公司聯合中國石化工程技術研究院等單位組成現場技術攻關組，根據實際條件改進壓裂工藝，重新設計加工耐高溫、抗高壓的工器具，在丁頁2HF 井創造了應用一項新技術、實現三個首次、刷新四項紀錄的佳績。

盡管從壓裂工藝、壓裂液配方、壓裂工器具等方面進行了改進，但壓裂完工后裂縫體系并沒有完全建立起來，導致丁頁2HF 井的測試產量不高且不穩定。發展深層頁巖氣壓裂工藝技術任重道遠。

2013 年起，攻關團隊潛心研究深層頁巖氣破巖模式及縫網形成機理，開展壓裂裝備改進攻關，精心優化壓裂工藝。從水平段分段、壓裂液配方、壓力大小選擇、壓裂液注入量等決定壓裂效果的參數入手，開展各參數配伍關系研究和室內模擬，在模擬成功后開展現場攻關。近10 年來，他們在20 多口井進行了500多段的現場攻關試驗。

功夫不負有心人。打開深層頁巖氣的金鑰匙逐漸鍛造成型。2016 年，攻關團隊在東頁深1 井成功應用密切割、增凈壓、促縫網、保充填壓裂工藝技術，實現單井穩定高產。而后持續開展現場攻關，創新形成了多段少簇密切割、大液量、高排量、中強加砂、雙暫堵、一體化滑溜水變黏交替注入的深層頁巖氣體積壓裂技術。

打通深層頁巖的奇經八脈，頁巖氣源源不斷奔流而出。從東頁深1 井日產突破30 萬立方米，到東頁深2 井和丁頁7 井日產突破40 萬立方米，再到新頁1井日產突破50 萬立方米大關，單井穩定產量連破大關，標志著深層頁巖氣壓裂技術走向了成熟。