中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院頁(yè)巖油地質(zhì)工程一體化團(tuán)隊(duì)青年團(tuán)隊(duì)：科技與管理創(chuàng)新，推動(dòng)中國(guó)陸相頁(yè)巖油革命發(fā)展

頁(yè)巖油是國(guó)內(nèi)原油增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要接替領(lǐng)域，直接影響我國(guó)能源安全。在中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，有一支在院士和首席技術(shù)專(zhuān)家?guī)ьI(lǐng)下，多學(xué)科交叉、多技術(shù)集成、多專(zhuān)業(yè)融合，以青年科研骨干為主的地質(zhì)工程一體化協(xié)同研究團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員平均年齡不足34歲，風(fēng)華正茂、滿(mǎn)懷希望，在中國(guó)陸相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)的道路上砥礪前行。

多學(xué)科交叉，團(tuán)結(jié)協(xié)作

2020年，在勘探院各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)大力支持下，一批來(lái)自石油天然氣地質(zhì)研究所、石油地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究中心、致密油研究所以及能源戰(zhàn)略綜合部的，不同專(zhuān)業(yè)青年科研骨干，組建了勘探院首個(gè)“頁(yè)巖油地質(zhì)工程一體化協(xié)同研究青年團(tuán)隊(duì)”（簡(jiǎn)稱(chēng)“協(xié)同團(tuán)隊(duì)”），他們?nèi)￠L(zhǎng)補(bǔ)短、相互指導(dǎo)，不僅在自己的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?yàn)轫?yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)研究提出獨(dú)到見(jiàn)解，更在團(tuán)隊(duì)協(xié)作、互相溝通中碰撞出新的火花。

巖石力學(xué)研究方向的孟思煒與儲(chǔ)層和含油性表征研究方向的劉暢在一次分別進(jìn)行研究進(jìn)展的匯報(bào)后，碰撞出了要將兩個(gè)學(xué)科進(jìn)行融合來(lái)研究頁(yè)巖油壓裂后可動(dòng)性的思路。基于這個(gè)想法，劉暢、孟思煒和張婧雅組成團(tuán)隊(duì)，以《頁(yè)巖油壓裂后可動(dòng)性定量評(píng)價(jià)》為題，參加集團(tuán)公司勘探開(kāi)發(fā)（含數(shù)字智能技術(shù)）專(zhuān)業(yè)青年科技創(chuàng)意比賽并獲三等獎(jiǎng)。

柳宇柯博士在進(jìn)入勘探院博士后流動(dòng)站工作伊始，就見(jiàn)證了頁(yè)巖油地質(zhì)工程一體化項(xiàng)目的啟動(dòng)，并作為青年團(tuán)隊(duì)的一分子全程參與項(xiàng)目。置身于頁(yè)巖油多學(xué)科交叉的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，對(duì)于柳宇柯而言，團(tuán)隊(duì)成員不僅僅是工作伙伴，更是自己科研道路上的良師益友。

身為油氣田開(kāi)發(fā)工程專(zhuān)業(yè)博士，陶嘉平多年來(lái)研究領(lǐng)域聚焦于非常規(guī)油氣壓裂改造與提高采收率，對(duì)地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)等油氣勘探研究知之甚少。加入?yún)f(xié)同團(tuán)隊(duì)后，他不斷豐富自身知識(shí)儲(chǔ)備。在多學(xué)科交叉思維指導(dǎo)下，陶嘉平將地質(zhì)勘探與工程開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的研究相結(jié)合，以地質(zhì)工程一體化思想為指導(dǎo)，分類(lèi)探索了不同巖性頁(yè)巖油儲(chǔ)層壓裂改造與提高采收率效果，基于不同類(lèi)型的頁(yè)巖地層給出了針對(duì)性的開(kāi)發(fā)對(duì)策，為中國(guó)陸相頁(yè)巖油高效開(kāi)發(fā)提供了理論參考。

深入現(xiàn)場(chǎng)，解決油田生產(chǎn)需求

2021年3月，協(xié)同研究團(tuán)隊(duì)成員王華建、何坤、吳松濤、孟思煒、呂丹、劉暢、柳宇柯、陶嘉平等人作為院級(jí)項(xiàng)目的研究骨干，深入頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，與油田一線專(zhuān)家進(jìn)行交流研討，針對(duì)頁(yè)巖油地層特征制定針對(duì)性的研究計(jì)劃。此后的幾個(gè)月，經(jīng)過(guò)多次線下與線上交流，他們最終與現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家一起敲定了項(xiàng)目研究方案。

為更好落實(shí)集團(tuán)公司關(guān)于頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)的部署安排，配合油田頁(yè)巖油鐵柱子井原始含油氣性資料取全取準(zhǔn)的要求，2021年4月28日至6月1日，團(tuán)隊(duì)成員劉暢、呂丹經(jīng)過(guò)一系列安全培訓(xùn)后，赴油田頁(yè)巖油現(xiàn)場(chǎng)加入取樣隊(duì)伍。他們和油田工人一起，不分白天黑夜和刮風(fēng)下雨，不怕臟不怕累，守著井口打撈并清洗了青山口組全井段巖屑，共計(jì)約700kg，并在現(xiàn)場(chǎng)工作人員的指導(dǎo)下，進(jìn)行快速有序取樣，并包裝好放入液氮筒中，盡最大努力保持頁(yè)巖油儲(chǔ)層內(nèi)部的油氣，為后續(xù)不同性質(zhì)烴類(lèi)分布和輕烴恢復(fù)、微體生物化石鑒定、古環(huán)境研究提供了重要的樣品和一手資料。

完成頁(yè)巖油現(xiàn)場(chǎng)取樣之后，劉暢在學(xué)習(xí)油田針對(duì)密閉保壓巖心進(jìn)行取樣的流程基礎(chǔ)上加入個(gè)人思考，形成系統(tǒng)研究路線，并推廣應(yīng)用至青海油田研究中。

團(tuán)隊(duì)成員吳松濤在2022年到青海油田掛職，主要負(fù)責(zé)英雄嶺頁(yè)巖油綜合地質(zhì)研究，并全程參與項(xiàng)目部一體化管理運(yùn)行工作。隨著對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作的不斷了解，吳松濤進(jìn)一步明確了從科研到生產(chǎn)的轉(zhuǎn)化過(guò)程，也對(duì)“如何做科研”“如何做有用的科研”“如何讓科研有用”有了更深的理解。必須圍繞現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題開(kāi)展科研工作，讓科研成果落地、服務(wù)生產(chǎn)，這才是石油科技工作者首先要解決的問(wèn)題。

踏實(shí)肯干，傳承石油精神

“科學(xué)研究是探索未知的世界，必須不斷通過(guò)韌性的戰(zhàn)斗，才可能獲得輝煌的成就。”這一點(diǎn)，每一名頁(yè)巖油地質(zhì)工程一體化團(tuán)隊(duì)的成員都了熟于心。張婧雅博士階段就在勘探院從事油氣成藏機(jī)理相關(guān)研究課題，博士畢業(yè)進(jìn)入頁(yè)巖油地質(zhì)工程一體化團(tuán)隊(duì)工作，此前她從未涉足過(guò)頁(yè)巖油領(lǐng)域研究。開(kāi)始時(shí)，她常常感覺(jué)迷茫與困惑。在朱如凱首席的悉心指導(dǎo)下，通過(guò)閱讀大量的文獻(xiàn)，張婧雅慢慢摸索實(shí)驗(yàn)方法，埋頭進(jìn)實(shí)驗(yàn)室從最基礎(chǔ)的碎樣工作開(kāi)始，通過(guò)多學(xué)科的方法，親自完成薄片觀察、激光共聚焦等1000余項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，最終在中國(guó)陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層含油性和可動(dòng)性評(píng)價(jià)、頁(yè)巖油層內(nèi)微運(yùn)移等方面取得了突破性的認(rèn)識(shí)。

2021年，為了推進(jìn)頁(yè)巖油項(xiàng)目研究，王華建、何坤、柳宇柯等人在大慶油田巖心庫(kù)工作了近100天，不僅完成了6口井巖心的高密度原位元素掃描和磁化率測(cè)試，還完成了800多塊巖心樣品的采集，為開(kāi)展各類(lèi)分析測(cè)試提供了第一手資料。回到北京后，他們又夜以繼日地開(kāi)展分析測(cè)試工作，追蹤最新研究進(jìn)展。經(jīng)過(guò)兩年的埋頭苦干與不懈努力，終于在重建頁(yè)巖烴源巖發(fā)育機(jī)制與形成環(huán)境方面取得突破認(rèn)識(shí)，為推動(dòng)頁(yè)巖油科技創(chuàng)新成果走向國(guó)際舞臺(tái)貢獻(xiàn)了自己的一份力量。同年，他們又到青海油田現(xiàn)場(chǎng)參與英雄嶺頁(yè)巖油的科研攻關(guān)任務(wù)，完成了柴2-4井下干柴溝組層段的綜合地球化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)了英雄嶺頁(yè)巖油層段的有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來(lái)源和沉積水體環(huán)境與古龍頁(yè)巖有著顯著差異。

石油科技創(chuàng)新，青年人的使命

與北美海相頁(yè)巖油相比，我國(guó)陸相頁(yè)巖油在巖石組構(gòu)、流體相態(tài)、納米-微米級(jí)孔縫體系梯次輸運(yùn)機(jī)制以及滲流機(jī)理方面都具有特殊性，效益開(kāi)發(fā)難度大，研發(fā)陸相頁(yè)巖油多尺度滲流理論與提高采收率關(guān)鍵技術(shù)已成為當(dāng)前最為迫切和緊要的任務(wù)，理論創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新迫在眉睫，需要走出屬于我們自己的“頁(yè)巖油革命”道路。

2022年12月底，一體化團(tuán)隊(duì)成員吳松濤、劉書(shū)劍等人前往青海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院，進(jìn)行英雄嶺頁(yè)巖油擴(kuò)大開(kāi)發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)方案編制。經(jīng)過(guò)十余天緊鑼密鼓的工作，在地質(zhì)綜合研究的基礎(chǔ)上主導(dǎo)編制了地質(zhì)油藏工程方案，通過(guò)對(duì)于井網(wǎng)井距、水平段長(zhǎng)度、壓裂工藝及合理排采制度等參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定了擴(kuò)大開(kāi)發(fā)試驗(yàn)方案24口井的油藏工程參數(shù)，為實(shí)現(xiàn)英雄嶺頁(yè)巖油規(guī)模效益開(kāi)發(fā)做出重要支撐。說(shuō)到頁(yè)巖油生產(chǎn)開(kāi)發(fā)，頁(yè)巖油的“雙曲遞減”生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征無(wú)疑是陸相頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)過(guò)程中的一大難點(diǎn)，這與國(guó)內(nèi)外絕大多數(shù)頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)特征都不一致，讓致密油所的青年科研人員花盡了心思。在與一體化團(tuán)隊(duì)勘探方向的小伙伴們充分溝通后，劉一杉博士在團(tuán)隊(duì)儲(chǔ)層表征和原油賦存狀態(tài)的基礎(chǔ)上，從原油的相變角度給出了頁(yè)巖油產(chǎn)能的二次提升源自于油藏內(nèi)部的合理解釋。

陸相頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙小、流體流動(dòng)能力低，流動(dòng)過(guò)程空間尺度跨越多個(gè)數(shù)量級(jí)（納米到千米），對(duì)數(shù)值模擬提出了極大挑戰(zhàn)，李鑫博士針對(duì)這一問(wèn)題迎難而上，通過(guò)大量算例解剖、技術(shù)細(xì)節(jié)打磨，提出了以多尺度建模為基礎(chǔ)的頁(yè)巖油流動(dòng)全新研究思路。陳哲偉和彭穎鋒博士針對(duì)于“我國(guó)頁(yè)巖油與北美海相頁(yè)巖油大不相同，技術(shù)難以借鑒且采收率極低”的問(wèn)題，探索了頁(yè)巖油超前注氣補(bǔ)能模式并參與了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方案編制，并在油田取得了良好的應(yīng)用效果。

非常規(guī)油藏的成藏特點(diǎn)決定了地質(zhì)甜點(diǎn)與工程甜點(diǎn)的識(shí)別與融合是優(yōu)選靶體、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。如何實(shí)現(xiàn)地質(zhì)甜點(diǎn)與工程甜點(diǎn)的識(shí)別與融合，優(yōu)選能夠獲得最大產(chǎn)量的最優(yōu)靶體，是目前中國(guó)陸相頁(yè)巖油甜點(diǎn)評(píng)價(jià)亟需解決的難題和重點(diǎn)攻關(guān)方向。為了解決這一難題，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)以地質(zhì)工程一體化評(píng)價(jià)為抓手，通過(guò)巖相、烴源巖生烴能力、頁(yè)巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集性、含油性、產(chǎn)油能力以及頁(yè)巖油的賦存狀態(tài)及相態(tài)分析，對(duì)我國(guó)不同盆地的陸相頁(yè)巖油地質(zhì)資源甜點(diǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，從頁(yè)巖可壓性、壓后裂縫擴(kuò)展、裂縫有效支撐評(píng)價(jià)優(yōu)選最佳靶體，為陸相頁(yè)巖油高效開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)和思路。

頁(yè)巖具有黏土礦物含量高、儲(chǔ)集層塑性強(qiáng)、頁(yè)理發(fā)育、力學(xué)各向異性強(qiáng)的典型特征。高密度頁(yè)理縫控制下，頁(yè)巖壓裂裂縫形態(tài)復(fù)雜，但縫高、縫長(zhǎng)受到明顯抑制，人工裂縫擴(kuò)不高、延不遠(yuǎn)，成為頁(yè)巖油儲(chǔ)集層有效改造的主要制約。團(tuán)隊(duì)壓裂方向的骨干孟思煒和陶嘉平通過(guò)大量巖心觀察、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、數(shù)值仿真，在與從事基礎(chǔ)地質(zhì)研究的年輕伙伴充分探討后，創(chuàng)新建立了頁(yè)巖“千層小薄餅”型頁(yè)巖油力學(xué)模型，有力支撐了頁(yè)巖油工程技術(shù)升級(jí)。

頁(yè)巖油地質(zhì)工程一體化青年團(tuán)隊(duì)在科技創(chuàng)新之路上披荊斬棘、勇往直前，成功揭榜2021年黑龍江省第一批“揭榜掛帥”科技攻關(guān)項(xiàng)目2項(xiàng)；獲2022年國(guó)家基金委資助聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)、面上項(xiàng)目1項(xiàng)、青年基金項(xiàng)目2項(xiàng)；針對(duì)陸相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)中存在的甜點(diǎn)評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)方案設(shè)計(jì)優(yōu)化的難題，創(chuàng)新性提出一系列研究解決方案并取得現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；與長(zhǎng)慶油田、大慶油田、新疆油田、青海油田和吉林油田等具有長(zhǎng)期穩(wěn)固的合作關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)陸相頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)的高效支撐。

責(zé)任編輯 華南