為攻克中國陸相頁巖油的核心技術(shù)難題，中國石油勘探開發(fā)研究院組建了一支陸相頁巖油地質(zhì)工程一體化協(xié)同創(chuàng)新

　　日前，在黑龍江省“揭榜掛帥”項目里程碑考評會議上，“古龍頁巖油相態(tài)、滲流機(jī)理及地質(zhì)工程一體化增產(chǎn)改造研究”“古龍頁巖儲層成巖動態(tài)演化過程與孔縫耦合關(guān)系研究”2個項目順利通過專家組考核，標(biāo)志著古龍頁巖油基礎(chǔ)研究和現(xiàn)場應(yīng)用技術(shù)邁入新的發(fā)展階段。

　　頁巖油是常規(guī)技術(shù)難以開采的石油資源。近年來，中國陸相頁巖油相繼在鄂爾多斯盆地長7段、準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城組等實現(xiàn)了頁巖層系內(nèi)的工業(yè)開發(fā)，特別是圍繞松遼盆地古龍凹陷深湖純頁巖，實現(xiàn)了由“生油”到“產(chǎn)油”的革命性突破。然而，盡管取得了這些進(jìn)展，與美國2023年超4億噸的頁巖油產(chǎn)量相比，仍有較大差距。

　　為此，中國石油勘探開發(fā)研究院組建了一支陸相頁巖油地質(zhì)工程一體化協(xié)同創(chuàng)新團(tuán)隊，致力于攻克中國陸相頁巖油的核心技術(shù)難題。一段艱苦卓絕的探索之旅由此開啟。

　　協(xié)同破局：地質(zhì)工程一體化助力頁巖油效益開發(fā)

　　在全球能源格局深刻變革的大背景下，中國陸相頁巖油成為推動中國原油增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵力量，承擔(dān)著保障國家能源安全的重任。

　　2020年，大慶古龍古頁油平1井獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，揭示了純頁巖型頁巖油巨大的資源潛力，為我國陸相頁巖油開發(fā)開辟了新路徑。

　　然而，古龍頁巖油特殊的資源稟賦條件和儲集層特征，顛覆了傳統(tǒng)頁巖油勘探開發(fā)的理念和認(rèn)識。例如，儲層黏土含量高，油氣賦存在納米級孔隙中，油氣相態(tài)和賦存特征復(fù)雜，納微米級頁理縫極為發(fā)育，就像深埋于地下的“千層小薄餅”。即便是國際知名的石油公司，在2020年對古龍頁巖油進(jìn)行系統(tǒng)評價后，也認(rèn)為其實現(xiàn)商業(yè)油流交付的風(fēng)險極高。

　　科技創(chuàng)新就要奔著能源領(lǐng)域最緊急、最緊迫的問題去。面對前所未有的復(fù)雜地質(zhì)條件，以及國外專家?guī)缀鯚o解的“判決書”，古龍頁巖油要想實現(xiàn)規(guī)模有效開發(fā)，必須要走出一條原創(chuàng)性、自主創(chuàng)新的科研攻關(guān)之路。

　　基礎(chǔ)理論是解鎖古龍頁巖油最為關(guān)鍵的“鑰匙”。2017年，勘探院組建了一支多學(xué)科團(tuán)隊，該團(tuán)隊由中國工程院院士劉合領(lǐng)銜，并由勘探院首席專家具體負(fù)責(zé)。團(tuán)隊成員涵蓋沉積學(xué)、儲層地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、古生物學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)、油氣田開發(fā)以及壓裂工程等多個專業(yè)領(lǐng)域。他們齊心協(xié)力，全身心投入古龍頁巖油的基礎(chǔ)理論研究工作中。

　　團(tuán)隊成員將巖石力學(xué)、儲層含油性、孔隙結(jié)構(gòu)及烴類分布研究有機(jī)融合，圍繞古龍頁巖生油、儲油與產(chǎn)油過程的基礎(chǔ)理論問題，初步建立了綜合考慮壓裂裂縫和原油自身性質(zhì)的可動性評價方法。

　　團(tuán)隊負(fù)責(zé)人表示，截至目前，團(tuán)隊針對陸相頁巖油的基礎(chǔ)研究已達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

　　技術(shù)賦能：多學(xué)科融合推動頁巖油革命啟航

　　要實現(xiàn)從0到1的科技創(chuàng)新絕非易事。古龍頁巖油主體為純頁巖型頁巖油，沒有成功經(jīng)驗可借鑒，一切都需要摸著石頭過河，有的領(lǐng)域甚至連石頭都沒有。面對這些從未涉足的挑戰(zhàn)，團(tuán)隊成員肩上一直扛著“三重壓力”。

　　頁巖里是否有油？油又在哪里？

　　團(tuán)隊提出了湖盆細(xì)粒沉積物“四端元”分類方案，重建“古湖泊”環(huán)境，明確古龍頁巖具有高生油量與低排烴效率特征，為頁巖“產(chǎn)油”提供重要的物質(zhì)基礎(chǔ)；建立古龍東部中熟咸化烴源巖早生烴和遠(yuǎn)源濁流沉積模式，有效拓展了松遼盆地頁巖油的勘探開發(fā)范圍。

　　如何把頁巖里的油驅(qū)出來？

　　團(tuán)隊厘清壓裂液彈性驅(qū)、巖石和流體彈性驅(qū)、溶解氣驅(qū)的釋放過程和先后順序，合理控制壓力、有序釋放彈性能量，實現(xiàn)了頁巖儲層的體積開發(fā)，并有效控制了頁巖油產(chǎn)量的遞減速度。

　　如何保障頁巖中的油流通道長期暢通？

　　團(tuán)隊深入分析古龍頁巖的復(fù)雜紋層結(jié)構(gòu)，提出提升胍膠壓裂液使用比例、使用粉砂堵塞近井微裂縫等工程技術(shù)措施，實現(xiàn)“控近擴(kuò)遠(yuǎn)”的縫網(wǎng)擴(kuò)展理念，讓壓裂液延伸至裂縫更遠(yuǎn)端，大大提高了頁巖儲層的改造規(guī)模與程度。

　　在大量室內(nèi)實驗研究與現(xiàn)場測試的加持下，團(tuán)隊在重建頁巖發(fā)育機(jī)制與形成環(huán)境、頁巖油烴類賦存、縫網(wǎng)擴(kuò)展等方面獲取了扎實的一手?jǐn)?shù)據(jù)，古龍頁巖油神秘的面紗被逐漸揭開。

　　筑夢未來：引領(lǐng)頁巖油革命新征程

　　事不避難者進(jìn)，志不求易者成。要想把中國陸相頁巖油的關(guān)鍵核心技術(shù)牢牢攥在自己手里，注定是一場孤獨和向難的遠(yuǎn)征。

　　前不久，由中華國際科學(xué)交流基金會設(shè)立并承辦的第六屆“杰出工程師獎”獲獎名單出爐。這是國內(nèi)工程科技領(lǐng)域最具影響力的綜合性獎項，團(tuán)隊負(fù)責(zé)人朱如凱榜上有名。

　　自團(tuán)隊成立以來，有2人獲聘“長江學(xué)者獎勵計劃”校企聯(lián)聘學(xué)者，4人獲評集團(tuán)公司“杰出青年創(chuàng)新人才”和“十大杰出青年”稱號；近4年發(fā)表論文86篇，其中SCI共55篇，累計被引用超過1700次，獲國家授權(quán)發(fā)明專利25件，獲軟件著作權(quán)8項，出版專著9部……

　　7載耕耘，在這條創(chuàng)新攻堅的路上，團(tuán)隊成員正逐漸從入局者成為領(lǐng)跑者。

　　由于在頁巖油領(lǐng)域獲得越來越多的認(rèn)可，團(tuán)隊先后承辦、協(xié)辦了第一屆和第二屆中國陸相頁巖油勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)與管理研討會、第一屆北京交叉科學(xué)大會G3地質(zhì)工程一體化分論壇等國內(nèi)外大型學(xué)術(shù)會議8次，為推動我國陸相頁巖油的基礎(chǔ)研究與實踐應(yīng)用貢獻(xiàn)力量。