頁巖油環(huán)保型開發(fā)策略實現(xiàn)資源開發(fā)和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展

關(guān)鍵詞/主題詞：頁巖油；開發(fā)策略；環(huán)境保護；綠色低碳；環(huán)境友好；資源節(jié)約；可持續(xù)；高質(zhì)量

0引言

減少碳排放、推動綠色低碳發(fā)展成為全球氣候變化問題日益嚴峻背景下國際社會的共識。中國作為世界上最大的能源消費國和二氧化碳排放國，正在積極響應(yīng)全球減排倡議，推動經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，力爭在2030年前實現(xiàn)碳達峰，在2060年前實現(xiàn)碳中和。在國家“雙碳”戰(zhàn)略的推動下，石油石化行業(yè)面臨著從依賴化石能源向發(fā)展清潔能源轉(zhuǎn)變的壓力，正在加快技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，努力降低能源消耗和減少碳排放。一方面，石油石化企業(yè)正在通過提高能源利用效率、采用先進的環(huán)保技術(shù)、發(fā)展碳捕集與存儲（CCUS）技術(shù)等措施，來減少生產(chǎn)過程中的碳排放。另一方面，行業(yè)也在積極探索和發(fā)展新能源和可再生能源，比如太陽能、風能、氫能、地熱等，以減少對傳統(tǒng)化石能源的依賴。

立足于中國的油氣資源稟賦，頁巖油是油田未來增儲上產(chǎn)的戰(zhàn)略接替資源。2022年年底，中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《擴大內(nèi)需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2022—2035年）》，綱要第三十二條措施“強化能源資源安全保障”中，明確提出“推動頁巖氣穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、提升頁巖油開發(fā)規(guī)模”，國內(nèi)頁巖油規(guī)模效益開采已上升至國家戰(zhàn)略規(guī)劃的高度［1］。面對“雙碳”目標，頁巖油資源開發(fā)也要積極探尋多能互補、綠色低碳的轉(zhuǎn)型路徑，堅持走資源節(jié)約、環(huán)境友好的發(fā)展之路。

地處鄂爾多斯盆地的慶城油田頁巖油資源十分豐富，探明地質(zhì)儲量11.54×108t，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)探明儲量規(guī)模最大的整裝頁巖油田［2］。歷經(jīng)了早期勘探、評價與技術(shù)攻關(guān)、規(guī)模勘探開發(fā)三個階段，頁巖油勘探開發(fā)技術(shù)取得了重大突破，率先實現(xiàn)了規(guī)模效益開發(fā)，建成國內(nèi)首個百萬噸頁巖油開發(fā)基地。2023年慶城油田頁巖油產(chǎn)量達到269.9×104t，產(chǎn)量規(guī)模居國內(nèi)各大油田第一，處于行業(yè)領(lǐng)先地位。2023年中國石油出臺《中國石油推動頁巖油氣革命行動方案》，規(guī)劃部署了頁巖油“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，繼續(xù)加大頁巖油資源開發(fā)和上產(chǎn)速度，計劃到2030年整個中國石油頁巖油產(chǎn)量要達到1000×104t以上，產(chǎn)量占比達到原油生產(chǎn)總產(chǎn)量的10%以上。而頁巖油資源的規(guī)模開采對環(huán)境、生態(tài)、資源會造成一定影響［3］，如何在保證頁巖油產(chǎn)量穩(wěn)定增長的同時減少環(huán)境影響，如何通過技術(shù)創(chuàng)新和管理改進實現(xiàn)低碳發(fā)展，成為頁巖油開發(fā)實踐中亟須解決的問題。

因此，我們提出研究頁巖油的生態(tài)開發(fā)策略，堅持在保護中開發(fā)、在開發(fā)中保護，以建設(shè)環(huán)境友好型石油開采企業(yè)為目標，加大產(chǎn)量規(guī)模增長，提高開發(fā)效益，推廣土地、水資源保護，做到節(jié)能控碳減排，以綠色生產(chǎn)組織方式和環(huán)境保護技術(shù)，推動慶城頁巖油綠色發(fā)展和可持續(xù)開發(fā)，保障慶城頁巖油大油田的高效開發(fā)。

1方法過程

1.1室內(nèi)研究

立足于國家戰(zhàn)略部署和政策導(dǎo)向，基于頁巖油資源可持續(xù)開發(fā)與環(huán)境資源保護之間的影響分析，從增儲上產(chǎn)保障能源安全、低成本開發(fā)降低開發(fā)投入、節(jié)約利用保護自然資源、綠色低碳促進發(fā)展轉(zhuǎn)型四個方面對頁巖油生態(tài)開發(fā)策略進行研究。

1.1.1頁巖油增儲上產(chǎn)措施研究

（1）我國石油對外依存度高達73%，能源安全面臨嚴峻挑戰(zhàn)。隨著國內(nèi)大多數(shù)常規(guī)油氣開發(fā)進入中后期，頁巖油成為穩(wěn)住油氣產(chǎn)量基本盤的戰(zhàn)略接替資源［4］。中國頁巖油資源豐富，據(jù)國際能源信息署預(yù)測，中國頁巖油技術(shù)可開采量約43.93×108t，僅次于美國、俄羅斯，居世界第三，遠高于國內(nèi)常規(guī)油氣資源量，主要分布在鄂爾多斯、松遼、準噶爾、四川、渤海灣5個大型盆地和柴達木、江漢、蘇北等8個中小型盆地［5］，其中，地處鄂爾多斯盆地的慶城油田頁巖油資源十分豐富，其資源量達90×108t，排名國內(nèi)油田第二，探明儲量規(guī)模居國內(nèi)各大油田第一，開發(fā)增產(chǎn)潛力巨大［6］。因此，加快頁巖油增儲上產(chǎn)是立足中國現(xiàn)有油氣資源稟賦、確保油氣產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全穩(wěn)定運行的戰(zhàn)略選擇，對保障國家能源安全意義重大。同時，中國石油將頁巖油等非常規(guī)資源的開發(fā)列入石油行業(yè)領(lǐng)域大力布局發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一［7］，加快推進頁巖油資源開發(fā)也是低碳經(jīng)濟背景下石油企業(yè)因地制宜發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、推動傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要抉擇，是在能源行業(yè)控降煤炭消費、建立綠色低碳循環(huán)體系的發(fā)展要求［8］。加快推進頁巖油增儲上產(chǎn)是頁巖油資源生態(tài)開發(fā)的首要策略。

（2）成本是決定產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本因素，頁巖油也不例外［9］。按照2020年國家頒布的《頁巖油地質(zhì)評價方法》（GB/T38718—2020）定義，頁巖油是指“賦存于富有機質(zhì)頁巖層系中的石油”，無自然產(chǎn)能或低于工業(yè)石油產(chǎn)量下限。頁巖油開發(fā)主要依靠“水平井+體積壓裂”技術(shù)，初期產(chǎn)量高但遞減大，導(dǎo)致投資成本相較于常規(guī)開發(fā)高，效益開發(fā)面臨挑戰(zhàn)。慶城油田頁巖油開發(fā)同樣面臨產(chǎn)建投資大、開發(fā)成本高、經(jīng)濟效益差等問題，一直以來都難以實現(xiàn)規(guī)模化效益化的開發(fā)。近年來隨關(guān)鍵核心技術(shù)的攻關(guān)，雖然取得了一定的突破，基本實現(xiàn)效益開發(fā)，但相較于常規(guī)資源開發(fā)，頁巖油開發(fā)投資成本高仍然較高，如圖1所示。

從圖1中可以看出，慶城頁巖油的水平井開發(fā)投資包含征地、手續(xù)辦理、鉆井、固井、錄井、測井、試油壓裂、化工液、支撐劑、油套、表套、防腐、監(jiān)督技術(shù)服務(wù)、投產(chǎn)投注、測試、地面建設(shè)等過程，總投資達33，500，000元，是常規(guī)開發(fā)的數(shù)十倍［10］。其中鉆井投入7，070，000元，占到總投資的21.1%，壓裂投入6，320，000元，占到總投資的18.9%，地面建設(shè)投入5，000，000元，占到總投資的14.9%，這三個過程投資合計超過總投資的50%。

由此，頁巖油開發(fā)建設(shè)各環(huán)節(jié)投資成本仍有較大降控空間，需要大力實施低成本開發(fā)策略，持續(xù)探索完善頁巖油的開發(fā)技術(shù)與管理模式，對設(shè)計、建設(shè)、開發(fā)、管理的全鏈條全要素控投資、降成本、增效益［11］，控降開發(fā)成本是慶城油田頁巖油實施的生態(tài)開發(fā)策略之一。

1.1.2頁巖油開發(fā)背景下的環(huán)保措施研究

（1）節(jié)約利用土地和水資。保護土地和節(jié)約水資源均是我國的基本國策。慶城油田地處隴東黃土高原，黃土地貌發(fā)育，受水流侵蝕影響，土質(zhì)疏松、節(jié)理發(fā)育、植被稀疏，加上集中降水且暴雨天氣頻發(fā)，極易發(fā)生水土流失，形成了溝壑縱深、溝谷眾多、地面破碎的黃土地貌特征。石油開采往往要占用大量土地、消耗大量水資源，尤其對頁巖油資源的動用開發(fā)，建產(chǎn)鉆試、體積壓裂等工序用水量大。經(jīng)現(xiàn)場統(tǒng)計，2023年頁巖油壓裂水平井171口，整體入地液量為392.9×104m3，平均每口井供水2.6×104m3，壓裂用水2.3×104m3，占整體用水量的88.5%，但黃土塬地貌干旱缺水，且分布不均，僅靠地表水和淺層水難以滿足頁巖油資源大規(guī)模開發(fā)的需求，頁巖油資源開發(fā)往往需要花費大量投入建設(shè)供水系統(tǒng)，以滿足大規(guī)模跨區(qū)域調(diào)用的需求，水資源較為短缺。且壓后返排液量大，單井回用僅占整體用水量5.4%，返排液的合理處理及回收利用極為重要。另外，頁巖油開發(fā)建設(shè)需要大量土地資源，管線鋪設(shè)、場站建設(shè)等占用大量土地，而黃土塬地貌溝壑縱橫，林地、水源等保護區(qū)大量分布，土地資源十分緊缺［12］。因此，需要采取集約節(jié)約的用地、用水策略以緩解快速建產(chǎn)需求矛盾，才能加快頁巖油資源開發(fā)。

（2）全面推進清潔綠色生產(chǎn)。隨著全球?qū)τ诃h(huán)境保護和氣候變化的日益關(guān)注，碳排放成為衡量企業(yè)社會責任和環(huán)境友好度的重要指標，對企業(yè)的國際形象和市場競爭力產(chǎn)生了深遠影響。在低碳經(jīng)濟背景下，石油石化行業(yè)必須有效制定和實施碳減排策略，積極調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，通過發(fā)展和利用清潔能源來降低碳排放，實現(xiàn)綠色、可持續(xù)發(fā)展［13］。慶城油田地處黃河流域生態(tài)環(huán)境保護區(qū)，擔負生態(tài)環(huán)境保護重大責任。針對頁巖油開采產(chǎn)生大量鉆井巖屑、泥漿、污油泥等廢棄物易對環(huán)境造成影響，需采用清潔生產(chǎn)技術(shù)減少資源浪費和環(huán)境影響。同時，頁巖油開發(fā)的過程也會消耗大量能源，同時伴隨產(chǎn)出大量石油伴生氣，屬于高耗能、高碳排放行業(yè)，需采取相應(yīng)節(jié)能減排措施進行控降［14］。另外，慶城頁巖油所處區(qū)域風光熱資源豐富，具備發(fā)展清潔能源的天然優(yōu)勢，也需要在開發(fā)的同時加大在清潔能源領(lǐng)域的研發(fā)投入，積極拓展天然氣、太陽能和風能等在內(nèi)的多元化清潔能源利用途徑。基于以上分析，實施綠色低碳開發(fā)生產(chǎn)，也是頁巖油生態(tài)開發(fā)的重要策略之一。

1.2現(xiàn)場實踐

通過踐行生態(tài)開發(fā)策略，有效應(yīng)對頁巖油開發(fā)中的環(huán)境、資源沖突，實現(xiàn)了綠色低碳發(fā)展，推動地方經(jīng)濟社會進步，增強了核心競爭力和價值創(chuàng)造力，在行業(yè)內(nèi)樹立起了安全和諧、平安穩(wěn)定、環(huán)境友好的良好發(fā)展形象。

1.2.1建成國內(nèi)最大的頁巖油開發(fā)示范基地

慶城油田以每年40×104t規(guī)模推動頁巖油快速上產(chǎn)，年產(chǎn)量達到270×104t，占國內(nèi)頁巖油產(chǎn)量的2/3，增幅30%位居行業(yè)首位，建成國內(nèi)最大頁巖油開發(fā)示范基地［15］，展現(xiàn)了負責任、有溫度、敢擔當?shù)钠髽I(yè)形象。

（1）加大儲量資源增長與探明。在陸相淡水湖盆頁巖油成藏理論指導(dǎo)下，通過一體化攻關(guān)，率先實現(xiàn)了夾層型頁巖油規(guī)模增儲，提交三級儲量18.15×108t，探明夾層型頁巖油地質(zhì)儲量11.54×108t。圍繞頁巖油新類型持續(xù)加大攻關(guān)力度，加快紋層型儲量升級，拓展泥紋型勘探開發(fā)新領(lǐng)域［16］，提交紋層型預(yù)測儲量2.05×108t，紋層型、泥紋型頁巖油可新增資源量59×108t，總資源量有望能夠突破100×108t，夯實可持續(xù)發(fā)展的資源基礎(chǔ)，如圖2所示。

從圖2中可以看出，慶城油田動用開發(fā)頁巖油資源主要為夾層型，儲量達到40.5×108t，隨著地質(zhì)理論創(chuàng)新、工程技術(shù)進步和勘探程度提高，資源量可增加至50×108t。目前紋層型、泥紋型頁巖油資源量仍未探明，但風險勘探展現(xiàn)出較好的前景，紋層型頁巖油資源量預(yù)計可增加20×108t，泥紋型頁巖油資源量預(yù)計可增加39×108t，具有較大增儲空間，有望成為新的接替領(lǐng)域。

（2）加快儲量資源的動用開發(fā)。借鑒北美頁巖油“水平井+體積壓裂”的開發(fā)理念［17］，開展科技創(chuàng)新和管理改革，創(chuàng)新攻關(guān)三維地震甜點優(yōu)選、三維優(yōu)快鉆完井、水平井可溶球座細分切割體積壓裂等建產(chǎn)技術(shù)［18］，以及黃土塬特色高效工廠化作業(yè)、智能集約地面建設(shè)、扁平化勞動組織架構(gòu)、市場化運作機制等管理模式，推動頁巖油產(chǎn)建提速提效，以年部署產(chǎn)能100×104t的速度推進規(guī)模建產(chǎn)，保障了慶城油田頁巖油開發(fā)每年30×104t到40×104t的產(chǎn)量增幅。

（3）實施老井穩(wěn)產(chǎn)壓艙石工程。針對頁巖油產(chǎn)量遞減大、氣油比變化快、采收率低的技術(shù)難題［19］，深化產(chǎn)量遞減及氣油比變化規(guī)律研究，開展頁巖油不同類型能量采收率貢獻研究，如圖3所示。

從圖3中可以看出，慶城油田頁巖油開發(fā)采出程度達10%，在生產(chǎn)過程中驅(qū)替能量主要有壓裂液彈性驅(qū)、巖石和流體彈性驅(qū)、溶解氣驅(qū)，其中壓裂液彈性能貢獻采收率僅為0.7%，溶解氣驅(qū)貢獻2.1%，巖石和流體彈性驅(qū)對采收率貢獻最大達到7.2%。

結(jié)合以上規(guī)律研究，探索試驗二氧化碳補能、活性納米水驅(qū)、重復(fù)壓裂改造等提高采收率技術(shù)，優(yōu)化“初期強排快見油、見油控排防出砂、穩(wěn)壓生產(chǎn)保能量”穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)政策［20］，制定了“連續(xù)、穩(wěn)定、按量”放噴排液技術(shù)規(guī)范，如表1所示。

從表1中可以看出，慶城頁巖油開發(fā)按照單井水平段長度的不同，細分了高含水階段（含水90%～60%）、中含水階段（含水60%～40%）、低含水階段（含水＜40%）的開發(fā)技術(shù)政策，高含水階段合理流飽比控制在1.2～1.6，動液面控制在200～800m；中含水階段合理流飽比0.8～1.5，動液面控制在400～1000m；低含水階段合理流飽比0.8～1.0，動液面控制在800～1000m。

經(jīng)現(xiàn)場生產(chǎn)實踐總結(jié)得出，合理流飽比是穩(wěn)壓生產(chǎn)的關(guān)鍵，圍繞合理流飽比控制，探索形成定液降壓、穩(wěn)壓限液、控壓穩(wěn)液降控遞減技術(shù)，延長開發(fā)穩(wěn)產(chǎn)期，自然遞減控制在16.3%、單井EUR（評估最終可采儲量）達到2.8×104t以上。

（4）優(yōu)化采油工藝技術(shù)配套。針對頁巖油井筒“砂、蠟、垢、氣、磨”突出矛盾，建立“以防為主、動態(tài)治理”的頁巖油井筒防治體系，形成了頁巖油高效清防蠟、全生命周期防垢、無桿舉升工藝等特色技術(shù)，井筒維護性作業(yè)頻次下降50%。同時，針對黃土塬地形復(fù)雜問題，頁巖油單井初期液量高、氣量大的特點，推行立體式布置、工廠化預(yù)制、模塊化建設(shè)，應(yīng)用同步回轉(zhuǎn)裝置［21］，推動傳統(tǒng)“平臺—增壓點—聯(lián)合站”兩級布站向“平臺直進聯(lián)合站”一級布站模式轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)橇裝集成、快速建站，減少了地面設(shè)備和建設(shè)環(huán)節(jié)，縮短建設(shè)周期25%，保障了頁巖油的快速規(guī)模上產(chǎn)。

1.2.2引領(lǐng)了國內(nèi)陸相頁巖油規(guī)模效益開發(fā)

慶城油田率先實現(xiàn)了國內(nèi)陸相頁巖油規(guī)模效益開發(fā)［22］，將完全成本控制在53美元/桶，近三年累計營業(yè)收入1257億元，利潤總額達到459億元，百萬噸規(guī)模用工在200人以內(nèi)，人均利潤623億元，是同規(guī)模傳統(tǒng)采油單位的十倍，各項經(jīng)營管理指標達到行業(yè)領(lǐng)先水平。

（1）控降單井投資，基于業(yè)務(wù)流程梳理，圍繞地質(zhì)建模與產(chǎn)建關(guān)鍵環(huán)節(jié)，推行“全場景、多專業(yè)、多維度”地質(zhì)工程一體化開發(fā)［23］，創(chuàng)新“一體化總包+專業(yè)總承包”市場化運行機制，在鉆井、固井、試油、壓裂等工程作業(yè)中實施一體化總包，對試油壓裂工程作業(yè)中實施專業(yè)總承包，不斷優(yōu)化控壓鉆井工作量、壓裂改造方案等，工程作業(yè)費用下降8%，單井投資由34，270，000元控降至32，520，000元。

（2）優(yōu)化建產(chǎn)模式，結(jié)合多層系、立體式、大平臺布井模式［24］，探索以“水電路訊超前共建、多級連續(xù)供蓄水、鉆試多機組同步同向作業(yè)、遠程智能決策支持”為核心的工廠化作業(yè)模式，鉆井周期縮短38%，壓裂效率提升40.1%，作業(yè)效率提高15%以上。推進集約化橇裝化地面建設(shè)，應(yīng)用“密閉集輸、集中穩(wěn)定、伴生氣回收、返排液循環(huán)利用”工藝，采用“移動+固定”和橇體拼接建站方式，場站建設(shè)周期縮短50%，投資降低10%至20%。

（3）提高單井產(chǎn)量，針對部分井油層鉆遇率低、儲量動用程度低、含水下降慢、吐砂結(jié)垢嚴重等問題，優(yōu)化“甜點”評價標準、布井模式，固化井網(wǎng)參數(shù)，探索二氧化碳體積壓裂等提產(chǎn)技術(shù)，迭代升級體積壓裂技術(shù)體系［25］，將合理悶井時間由60d優(yōu)化為30d，見油周期由120d下降至26d，平均單井產(chǎn)量提升10%，進一步攤薄開發(fā)成本。

（4）控降人工成本，創(chuàng)新兩級扁平化勞動組織架構(gòu)，取消了傳統(tǒng)作業(yè)區(qū)管理層級，三級機構(gòu)由常規(guī)采油廠的22個壓減至8個，形成降維式扁平化管理模式，較常規(guī)采油開發(fā)管理架構(gòu)更扁平、機構(gòu)設(shè)置更精簡、勞動組織更高效，管理人工成本更低。同時，推行市場化的運行機制，在工程技術(shù)服務(wù)、第三方審計監(jiān)督、科技創(chuàng)新攻關(guān)、后勤物資經(jīng)營等多維度、多領(lǐng)域開展市場化合作［26］，市場化業(yè)務(wù)占比達到70%，自有用工壓減為常規(guī)采油廠的1/10。深度應(yīng)用數(shù)智化賦能提效，創(chuàng)新采供服務(wù)一體化總包的資產(chǎn)輕量化運行模式，推動“大監(jiān)控”生產(chǎn)組織方式改革，進一步提高勞動效率，壓減用工數(shù)量，降低管理成本。

1.2.3創(chuàng)建了慶城頁巖油綠色低碳示范區(qū)

創(chuàng)建了資源節(jié)約、環(huán)境友好、安全生產(chǎn)的慶城頁巖油綠色低碳示范區(qū)，形成油、氣、光、電、熱多能互補相輔的新型能源供應(yīng)體系，有效控制和降低碳排放，清潔能源替代率達12%，累計生產(chǎn)綠電2652×104kW·h、回收伴生氣量127.7×104m3、節(jié)約標煤9800t，場站道路綠化率100%，減排二氧化碳3.3×104t，實現(xiàn)了綠色低碳開發(fā)，在行業(yè)發(fā)展和綠色經(jīng)濟建設(shè)中起到集中示范、帶動引領(lǐng)作用。

（1）集約高效利用土地資源。推進土地集約高效利用，推行大井叢、多層系、立體式開發(fā)，創(chuàng)新應(yīng)用超長水平井開發(fā)技術(shù)［27］，集中規(guī)劃建設(shè)大平臺，針對林緣、水源等環(huán)境保護區(qū)儲量無法動用問題，創(chuàng)新研究扇形井網(wǎng)布井開發(fā)方式［28］，在不占用保護區(qū)土地前提下有效動用地下儲量，如圖4所示。

從圖4中可以看出，在儲量受限區(qū)實施扇形井網(wǎng)開發(fā)，采用變井距、變角度、分區(qū)域精準改造，井距跟部150～200m、中部大于300m，在平臺地面用地受限背景下提高儲量動用，經(jīng)測算動用儲量由50%提高到了85%。

另外，針對黃土塬地形地貌復(fù)雜問題，集成油氣水系統(tǒng)、集中立體布置，在地面流程建設(shè)中推行井站合建、多站合建、一級布站、立體建站，系統(tǒng)規(guī)劃利用油區(qū)廢棄井場、井站空閑土地，提高地面建設(shè)用地集約程度，同規(guī)模下較常規(guī)采油單位節(jié)約用地達60%。

（2）大力開展水資源綜合利用。從源頭設(shè)計進行減量，結(jié)合儲層特征對壓裂液進行差異化設(shè)計，優(yōu)化地質(zhì)工程技術(shù)參數(shù)和配液體系，壓裂用液強度由每米23m3調(diào)整至20m3，源頭消減鉆井、壓裂和施工組織等用水量，如圖5所示。

從圖5中可以看出，自2018年以來對水平井體積壓裂參數(shù)不斷調(diào)整，壓裂段數(shù)由23段提高到28段，水平段長度由1670m下降到1627m，整體入地液量由最高3.0×104m3降低至2.5×104m3，通過參數(shù)優(yōu)化設(shè)計調(diào)整，大幅降低了壓裂等關(guān)鍵工序的用水量。

大力攻關(guān)介質(zhì)替代技術(shù)，試驗攻關(guān)二氧化碳泡沫減水壓裂，液氮、液化石油氣無水壓裂等介質(zhì)替代技術(shù)，持續(xù)擴大應(yīng)用規(guī)模，經(jīng)現(xiàn)場試驗，1m3液態(tài)二氧化碳可替代減少3m3用水量，在減少用水量的同時可提高單井產(chǎn)量，如圖6所示。

從圖6中可以看出，二氧化碳壓裂試驗112-4井采用水力壓裂和二氧化碳壓裂組合，壓裂用水2.43×104m3、用二氧化碳0.3×104m3，對比單純水力壓裂試驗112-1井、壓裂用水3.5862×104m3，減少用水量1.1562×104m3，換算注入1m3液態(tài)二氧化碳可替代減少3m3用水量。

開展水資源重復(fù)回收利用，對頁巖油生產(chǎn)過程中的返排液、采出水回收進行水質(zhì)達標處理，創(chuàng)新水資源高效利用處理工藝關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用新場景，大力研發(fā)鉆井液壓濾回配、新型耐鹽壓裂體系、放噴液直接高效回用等技術(shù)，將處理后的采出水等用于洗井、沖砂、調(diào)剖作業(yè)以及跨區(qū)域調(diào)水回注驅(qū)油，打造全生命周期水資源高效回收利用新模式，重復(fù)利用率達到50%以上，年重復(fù)利用水量60×104m3，重復(fù)利用率達到50%以上。

（3）全面應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)。推廣應(yīng)用密閉作業(yè)、鋼制平臺+高分子軟體平臺等油泥不落地技術(shù)，回收落地泥漿、油泥等開展減量化，嚴控建設(shè)、生產(chǎn)、管理全過程污染物產(chǎn)生，綜合減量率達到95%，累計減量化處置油泥13.3×104t。通過機械分離、化學熱洗、生物處理等對油泥固廢進行無害化處理，去除其中石油烴等污染物，將經(jīng)過無害化處置的泥漿、泥餅等用于堵水調(diào)剖、鋪墊道路、制成建筑材料等，實現(xiàn)資源化利用。

（4）推動節(jié)能減排降碳。加強節(jié)能降耗管控，建立能耗監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測重點環(huán)節(jié)能耗情況，將節(jié)能減排工作納入績效考核，及時發(fā)現(xiàn)并解決能耗異常問題。實施節(jié)能技術(shù)改造和設(shè)備升級，應(yīng)用“電代油”鉆井壓裂技術(shù)，提高開發(fā)電氣化率，引進節(jié)能電機、無功補償、變頻輸油、高效相變加熱爐等高效節(jié)能設(shè)備，優(yōu)化簡化工藝流程，減少生產(chǎn)中能源消耗，慶城頁巖油噸油單耗由34.2kg標煤下降至31.2kg標煤，優(yōu)于上游平均水平，如圖7所示。

從圖7中可以看出，上游企業(yè)平均噸油單耗109.6kg標煤，其中遼河和新疆油田噸油單耗較高分別為283.6kg標煤和291.8kg標煤，煤層氣和玉門油田最低，分別為22.8kg標煤、29.6kg標煤，長慶油田噸油單耗處于居中水平為82.3kg標煤，慶城油田頁巖油噸油單耗為31.2kg標煤，優(yōu)于長慶油田整體水平，接近上游企業(yè)最優(yōu)水平。

推進伴生氣綜合回收利用，按照“應(yīng)收盡收、全額回收、系統(tǒng)配套、管網(wǎng)互通”的思路，通過平臺定壓集氣、油氣密閉集輸、零散氣回收、伴生氣集中處理等技術(shù)，大力發(fā)展輕烴生產(chǎn)和燃氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)，將伴生氣加工制成輕烴、壓縮天然氣（CNG）、液化天然氣（LNG）等銷售產(chǎn)品，富余氣量用于燃氣發(fā)電，日回收伴生氣59.3×104m3，年燃氣發(fā)電量5620×104kW·h，年產(chǎn)輕烴和LNG15×104t。2021年至2024年，慶城頁巖油開發(fā)伴生氣處理場站數(shù)量由3座增加至11座，日處理氣量由9.7×104m3增加至59.3×104m3，年減排二氧化碳75×104t，預(yù)計2025年可達到74×104m3，可實現(xiàn)減排二氧化碳93×104t。

（5）推動新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。多元化布局光伏發(fā)電、CCUS、清潔熱力、等新能源產(chǎn)業(yè)，充分發(fā)揮頁巖油大平臺土地資源優(yōu)勢和自消納便利，在井站閑置土地建設(shè)分布式光伏，總裝機規(guī)模達到10.88MW，年發(fā)綠電1500×104kW·h，如圖8所示。

從圖8中可以看出，2022年慶城頁巖油利用大平臺土地資源便利，規(guī)模建設(shè)分布式光伏發(fā)電項目，當年裝機達7.185MW、年發(fā)電量249×104kW·h，2023年、2024年繼續(xù)利用閑置空地開展分布式光伏建設(shè)，裝機規(guī)模和年發(fā)電能力逐步提升，2024年年發(fā)綠電預(yù)計突破1500×104kW·h，折合油氣當量3208t。

同時，基于頁巖油準自然能量開發(fā)特性，積極探索試驗CCUS二次補能和二氧化碳前置壓裂等協(xié)同碳埋存與高效驅(qū)油技術(shù)［29］，年埋碳14×104t；大力布局清潔熱力新項目，對頁巖油開發(fā)過程中的地熱和生產(chǎn)過程中的余熱進行綜合利用改造，實施清潔熱力替代，減少流程熱能消耗和環(huán)境污染，年節(jié)電168.6×104kW·h、減排二氧化碳289.6t。

2結(jié)果現(xiàn)象討論

2.1油氣產(chǎn)量年增長率達30%原因分析

在頁巖油資源勘探開發(fā)的過程中，油氣生產(chǎn)單位注重生態(tài)環(huán)境保護，通過踐行生態(tài)開發(fā)策略，實現(xiàn)了資源有效開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護協(xié)同發(fā)展的和諧統(tǒng)一，保障了頁巖油資源的快速規(guī)模開發(fā)，慶城油田頁巖油產(chǎn)量持續(xù)增長勢頭強勁，行業(yè)引領(lǐng)示范作用顯著。如圖9所示：

從圖9中可以看出，中國頁巖油經(jīng)歷研究探索、勘探突破與試驗攻關(guān)、規(guī)模開發(fā)建產(chǎn)三個階段。長慶油田對頁巖油開發(fā)研究探索的較早，自2010年開始，但當時受限于技術(shù)壁壘，整體產(chǎn)量較低，僅維持在10×104t規(guī)模。2013年開始進入勘探突破與試驗攻關(guān)階段，借鑒北美頁巖油“水平井+多段壓裂”技術(shù)［30］，加大勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的試驗攻關(guān)，年產(chǎn)量增長維持在70×104t左右，具備一定規(guī)模，這一階段新疆油田剛開始起步研究頁巖油資源開發(fā)，產(chǎn)量規(guī)模較小。至2018年，頁巖油勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)取得突破性進展，掀起了中國陸相頁巖油革命浪潮，頁巖油產(chǎn)量規(guī)模逐年大幅攀升。長慶慶城油田頁巖油、新疆吉木薩爾頁巖油初步實現(xiàn)規(guī)模開發(fā)，實現(xiàn)了頁巖油工業(yè)起步。這其中尤以長慶慶城頁巖油產(chǎn)量攀升勢頭強勁，以年產(chǎn)量30×104t到40×104t的增幅規(guī)模上產(chǎn)，年均產(chǎn)量增幅達到了30%以上，2023年頁巖油產(chǎn)量達到269.9×104t，占到國內(nèi)頁巖油總產(chǎn)量的2/3，產(chǎn)量增幅、速度、規(guī)模均領(lǐng)先于同行業(yè)，在各大油田行業(yè)中引領(lǐng)示范作用顯著。

通過總結(jié)分析近年來的開發(fā)實踐，慶城頁巖油產(chǎn)量快速增長主要得益于以下四方面原因：

（1）增儲上產(chǎn)的政策導(dǎo)向。中國頁巖油儲量豐富，具有較大的潛在產(chǎn)量空間。國家作出加大油氣資源勘探開發(fā)力度的戰(zhàn)略部署，將頁巖油等非常規(guī)資源作為油田重要的戰(zhàn)略接替資源，先后在準噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系、鄂爾多斯盆地三疊系、渤海灣盆地古近系、松遼盆地白堊系、四川盆地侏羅系和蘇北盆地古近系等取得重大突破和積極進展，新疆吉木薩爾、大慶古龍、勝利濟陽3個國家級示范區(qū)建設(shè)持續(xù)推進［31］，國家政策的引導(dǎo)和支持推動了頁巖油的快速增儲上產(chǎn)。從國家政策層面引領(lǐng)了頁巖油開發(fā)。

（2）豐富的儲量資源基礎(chǔ)。據(jù)“十三五”全國資源評價，中國石油陸上中高熟頁巖油資源量201×108t，占全國71%。主要分布在鄂爾多斯、松遼、渤海灣、準噶爾等盆地，落實頁巖油三級儲量44×108t，其中探明儲量14.08×108t［32］。慶城油田位于鄂爾多斯盆地中南部，累計提交石油探明地質(zhì)儲量11.54×108t，是中國已探明儲量規(guī)模最大的頁巖油田。鄂爾多斯盆地、松遼盆地、渤海灣盆地、準噶爾盆地頁巖油地質(zhì)資源量豐富，是中國石油頁巖油開發(fā)上產(chǎn)的主要區(qū)域。其中鄂爾多斯盆地頁巖油地質(zhì)資源量達60.5×108t，占中國石油頁巖油資源量的30.1%，其勘探開發(fā)主要區(qū)域為慶城油田三疊系長7頁巖油，累計提交探明儲量11.54×108t，占中國石油頁巖油總探明儲量的82%，具備規(guī)模開發(fā)、快速上產(chǎn)的先天資源基礎(chǔ)。

（3）關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新與突破。慶城油田是中國開發(fā)時間較長、開發(fā)規(guī)模最大的頁巖油田，開發(fā)頁巖油類型主要為夾層型，地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜，整體儲層非均質(zhì)性強，原油性質(zhì)變化大，實現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā)難度大。早在2011年，在慶城油田隴東地區(qū)就率先部署，開辟了西233、莊183、寧89中國陸上首個頁巖油水平井試驗區(qū)，借鑒北美頁巖油“水平井+體積壓裂”的開發(fā)理念，技術(shù)攻關(guān)取得了重大突破，堅定了盆地頁巖油規(guī)模效益勘探開發(fā)的信心。2018年至今，通過持續(xù)深化基礎(chǔ)理論研究、加強技術(shù)攻關(guān)創(chuàng)新，在地質(zhì)“甜點”優(yōu)選、改造工藝、合理生產(chǎn)制度等方面取得了一系列突破，形成了長7頁巖油地質(zhì)工程一體化的主體開發(fā)技術(shù)體系，如圖10所示。

從圖10中可以看出，慶城頁巖油地質(zhì)工程一體化開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新涵蓋基礎(chǔ)地質(zhì)研究、鉆井設(shè)計、隨鉆導(dǎo)向、鉆后研究、壓裂設(shè)計、壓后迭代多場景，地質(zhì)、物探、鉆測錄井、地面、采油等多專業(yè)，水平井軌跡、井網(wǎng)井距評價、裂縫評價、砂體油層認識等多維度，創(chuàng)新應(yīng)用三維地震、地球物理測井、地質(zhì)力學建模、地質(zhì)甜點優(yōu)選等技術(shù)，形成頁巖油高效產(chǎn)建一體化工作流，推動體積壓裂技術(shù)不斷迭代升級，基礎(chǔ)理論研究和工程技術(shù)水平不斷提升，支撐實現(xiàn)慶城油田長7頁巖油規(guī)模效益開發(fā)。

（4）運營模式的提效改革。中國工程院劉合院士研究團隊發(fā)表的《中國非常規(guī)油氣開發(fā)的“一全六化”系統(tǒng)工程方法論》，提出了非常規(guī)油氣效益開發(fā)的“一全六化”方法論，即全生命周期管理、一體化統(tǒng)籌、專業(yè)化協(xié)同、市場化運作、社會化支撐、數(shù)字化管理、綠色化發(fā)展，對實現(xiàn)資源大規(guī)模效益動用和大幅度提高年產(chǎn)量提供了指導(dǎo)借鑒，在吉木薩爾頁巖油應(yīng)用取得良好效果。慶城頁巖油深入總結(jié)借鑒“一全六化”頁巖油勘探開發(fā)理念，在頁巖油革命中著力推動生產(chǎn)關(guān)系、生產(chǎn)力、管理方式三方面進行顛覆性變革，推行“扁平化”組織模式改革［33］，搭建油氣生產(chǎn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，創(chuàng)新大項目組產(chǎn)建開發(fā)模式，構(gòu)建“一體化總包+專業(yè)總承包”的市場化運行機制，推行“以量換價”“工廠直達現(xiàn)場”等規(guī)模采購降本模式，形成了“架構(gòu)扁平化、運行市場化、生產(chǎn)數(shù)智化”的頁巖油開發(fā)管理模式，實現(xiàn)組織體系更加科學、資源配置合理優(yōu)化、油藏經(jīng)營策略靈活高效和生產(chǎn)運行管控有力，推動頁巖油開發(fā)質(zhì)量、效率提升。

2.2清潔能源替代年增長率達5%原因分析

慶城油田聚焦國家“雙碳”目標，在實現(xiàn)頁巖油規(guī)模上產(chǎn)的同時兼顧油田降耗、減碳、增綠，多元化加快發(fā)展新能源業(yè)務(wù)，規(guī)模實施清潔生產(chǎn)，推進節(jié)能降耗減碳，清潔能源利用規(guī)模不斷擴大，清潔能源替代率大幅提升。

2021年以來慶城油田頁巖油產(chǎn)量穩(wěn)定增長，年產(chǎn)量增幅均保持在30×104t以上，但清潔能源替代率2021年為1%、2022年為2%，在頁巖油規(guī)模上產(chǎn)過程中清潔能源比例較低，2023年開始重視頁巖油清潔能源替代工作，在開發(fā)建設(shè)頁巖油同時加大清潔能源利用規(guī)模，在2023年、2024年替代率大幅提升至7%、12%，平均年增長達5%，實現(xiàn)了頁巖油產(chǎn)量規(guī)模和清潔能源同步增長。

結(jié)合實踐分析，慶城頁巖油清潔能源能夠快速增長，主要得益于以下三方面原因。

（1）國家戰(zhàn)略部署和政策導(dǎo)向。中國將綠色發(fā)展納入“五位一體”戰(zhàn)略布局，提出碳達峰、碳中和目標，國家“雙碳”戰(zhàn)略加速推進，政府監(jiān)管日趨嚴格，公眾和社會對石油企業(yè)的環(huán)境責任更加關(guān)注，隨著能源產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈快速重構(gòu)，統(tǒng)籌推進非常規(guī)油氣開發(fā)和綠色低碳轉(zhuǎn)型成為石油企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要抉擇。針對頁巖油開發(fā)高能耗、高碳排放、高廢棄物作業(yè)的特點，慶城油田積極制定并實施相對應(yīng)的發(fā)展政策和落實舉措，規(guī)劃建設(shè)頁巖油綠色低碳開發(fā)示范區(qū)，在政策、投資上加大投入，統(tǒng)籌推進油氣供應(yīng)安全和綠色發(fā)展，在穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的基礎(chǔ)上，持續(xù)加大清潔能源開發(fā)利用和生產(chǎn)用能替代，推動了頁巖油開發(fā)清潔能源替代率的大幅提升。

（2）新能源與油氣產(chǎn)業(yè)鏈高度融合。陸上油氣開發(fā)業(yè)務(wù)與新能源業(yè)務(wù)具有天然的互補、融合特點，油氣能源企業(yè)不僅在勘探、開發(fā)、生產(chǎn)和運營方面具備豐富的技術(shù)經(jīng)驗和專業(yè)知識，還擁有廣泛的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)［34］，在布局發(fā)展“油氣、地熱、風光發(fā)電、綠氫、儲能”等多元供能產(chǎn)業(yè)方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。2023年國家能源局印發(fā)的《加快油氣勘探開發(fā)與新能源融合發(fā)展的行動方案》中就指出，要推動傳統(tǒng)油氣生產(chǎn)向綜合能源開發(fā)利用和新材料制造基地轉(zhuǎn)型發(fā)展，形成油氣上游領(lǐng)域與新能源新產(chǎn)業(yè)融合、多能互補的發(fā)展新格局，持續(xù)推動能源生產(chǎn)供應(yīng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級。慶城油田所處黃土高原風光電資源稟賦較好，尤其頁巖油開發(fā)具備大平臺閑置土地資源、驅(qū)油補能技術(shù)需求、伴生氣資源豐富等先天優(yōu)勢，在自然資源、土地礦權(quán)、工程作業(yè)等方面具有便利條件，且具有很強的新能源就地消納能力，具備持續(xù)規(guī)模化實施清潔能源替代的基礎(chǔ)條件，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)間協(xié)同互促和資源高效綜合利用。

（3）清潔生產(chǎn)技術(shù)的大力推廣應(yīng)用。很多油氣企業(yè)都在積極布局風電、光伏、地熱、氫能、儲能、海洋能、LNG冷能等新能源以及CCUS等低碳產(chǎn)業(yè)，石油開發(fā)領(lǐng)域多元化的清潔能源替代技術(shù)為頁巖油資源開發(fā)提供了成熟經(jīng)驗和參考借鑒。慶城油田在頁巖油開發(fā)建設(shè)過程中同步配套應(yīng)用清潔生產(chǎn)技術(shù)，以生態(tài)效益開發(fā)為目標，充分依托產(chǎn)區(qū)地貌特點、生產(chǎn)運行模式和綠色開發(fā)技術(shù)，對勘探、產(chǎn)建、開發(fā)、管理的全業(yè)務(wù)領(lǐng)域、全流程環(huán)節(jié)優(yōu)化能耗結(jié)構(gòu)，因地制宜推動風、光、熱等綠能布局利用，促進全方位降耗減排，逐步構(gòu)建形成效益建產(chǎn)、高效穩(wěn)產(chǎn)、多資源協(xié)同利用的全生命周期綠色開采技術(shù)體系，提高清潔能源使用率。

3結(jié)論建議

（1）頁巖油生態(tài)開發(fā)策略有效解決石油資源開發(fā)與環(huán)境保護之間的矛盾，在實現(xiàn)環(huán)境和資源保護的基礎(chǔ)上，推動了頁巖油規(guī)模高效增儲上產(chǎn)，支撐保障了百萬噸規(guī)模頁巖油開發(fā)示范基地的快速建成。

（2）頁巖油生態(tài)開發(fā)策略仍然面臨一些技術(shù)和資金難題，如水資源重復(fù)利用、二氧化碳壓裂等通常需要大量資金投入，目前技術(shù)水平可能無法滿足生態(tài)開發(fā)的需求，還需要持續(xù)開展技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新。

（3）頁巖油生態(tài)開發(fā)符合當下油田企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢，與對標世界一流導(dǎo)向高度契合，要持續(xù)將生態(tài)開發(fā)策略升級打造為發(fā)展的核心競爭力，全面提升頁巖油綠色低碳開發(fā)的引領(lǐng)力。同時，控降化石能源、構(gòu)建清潔能源體系是產(chǎn)業(yè)變革趨勢，要繼續(xù)堅持多元化布局，充分發(fā)揮新能源與油氣產(chǎn)業(yè)鏈高度融合的優(yōu)勢，大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，形成以油氣生產(chǎn)為主、多能互補相輔的協(xié)同發(fā)展新模式。低成本、有效益的開發(fā)是頁巖油規(guī)模上產(chǎn)的先決條件，而技術(shù)創(chuàng)新和管理改革則是推動效益開發(fā)的“關(guān)鍵路徑”，要著力新型綠色采油技術(shù)研發(fā)，融合數(shù)智化、市場化等要素推進管理變革，以效益、效率提升帶動頁巖油規(guī)模上產(chǎn)和綠色轉(zhuǎn)型。