王志剛

(中國(guó)石油化工股份有限公司，北京 100029)

涪陵頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)重大突破與啟示

王志剛

(中國(guó)石油化工股份有限公司，北京 100029)

中國(guó)海相頁(yè)巖氣分布領(lǐng)域廣，資源豐富，但與北美相比，具有頁(yè)巖時(shí)代老、熱演化程度高的特點(diǎn)；同時(shí)由于經(jīng)歷多期次的構(gòu)造改造，具有保存條件和埋深差異大的特殊性。針對(duì)這些特點(diǎn)和特殊性，提出了生烴條件、儲(chǔ)集條件和保存條件為核心的頁(yè)巖氣“三元富集”理論。以此為指導(dǎo)，中國(guó)石化集團(tuán)公司的頁(yè)巖氣勘探向四川盆地及其近緣聚焦，確定川東南地區(qū)下志留統(tǒng)是首選的頁(yè)巖氣勘探突破領(lǐng)域。建立了海相頁(yè)巖氣區(qū)帶和目標(biāo)評(píng)價(jià)方法,優(yōu)選涪陵焦石壩構(gòu)造為頁(yè)巖氣突破目標(biāo)，2012年部署鉆探焦頁(yè)1井，一舉發(fā)現(xiàn)了中國(guó)首個(gè)大型頁(yè)巖氣田——焦石壩龍馬溪組海相頁(yè)巖氣田。同時(shí)，借鑒、集成和研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，形成了中、淺層海相頁(yè)巖氣鉆井技術(shù)和大井段分段壓裂的海相頁(yè)巖儲(chǔ)層改造技術(shù)。在勘探開(kāi)發(fā)一體化的工作思路指導(dǎo)下，通過(guò)精細(xì)高效的組織管理實(shí)現(xiàn)焦石壩大型頁(yè)巖氣田的快速高效開(kāi)發(fā)。

三元富集；勘探開(kāi)發(fā)一體化；海相地層；頁(yè)巖氣；志留系；焦石壩氣田

美國(guó)是頁(yè)巖氣大規(guī)模商業(yè)性開(kāi)采最成功的國(guó)家，從2006年開(kāi)始，頁(yè)巖氣產(chǎn)量呈“爆發(fā)式”增長(zhǎng)[1]，在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了美國(guó)的天然氣基本自給。中國(guó)擁有豐富的頁(yè)巖氣資源，據(jù)2012年國(guó)土資源部評(píng)價(jià)，全國(guó)頁(yè)巖氣可采資源潛力為25×1012m3。

中國(guó)石化高度重視非常規(guī)油氣的勘探開(kāi)發(fā)，2009年開(kāi)始進(jìn)行頁(yè)巖氣勘探，先后經(jīng)歷了選區(qū)評(píng)價(jià)、鉆探評(píng)價(jià)和產(chǎn)能評(píng)價(jià)3個(gè)階段，通過(guò)勘探實(shí)踐和理論創(chuàng)新，在頁(yè)巖氣富集理論新認(rèn)識(shí)的指導(dǎo)下，在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣勘探由南方海相向四川盆地、再由四川盆地向川東南聚焦的“兩大轉(zhuǎn)移”，2012年在涪陵焦石壩構(gòu)造部署鉆探焦頁(yè)1井，發(fā)現(xiàn)了中國(guó)首個(gè)大型頁(yè)巖氣田——焦石壩龍馬溪組頁(yè)巖氣田。截止到2014年6月，共有產(chǎn)氣井28口，日產(chǎn)氣322×104m3，產(chǎn)能達(dá)到11×108m3/a，初步建成我國(guó)第一個(gè)大型頁(yè)巖氣田，已經(jīng)啟動(dòng)了一期50×108m3產(chǎn)能建設(shè)。

涪陵大型頁(yè)巖氣田的勘探突破與成功開(kāi)發(fā)，是理論創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新共同作用、相互融合的結(jié)果。

1 在地質(zhì)理論新認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下，建立評(píng)價(jià)方法優(yōu)選目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)勘探重大突破

1.1 中國(guó)海相頁(yè)巖氣地質(zhì)條件的特殊性

在多旋回的構(gòu)造與沉積過(guò)程中，中國(guó)發(fā)育了海相、陸相和過(guò)渡相三種類型的多套富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖。與北美頁(yè)巖氣主要形成于上古生界及侏羅系海相頁(yè)巖不同[2]，我國(guó)發(fā)育的海相頁(yè)巖縱向上主要分布于下古生界寒武系和志留系，平面上主要分布于揚(yáng)子地區(qū)及塔里木盆地。具有時(shí)代老、盆地內(nèi)部埋深大、熱演化程度高的特點(diǎn)[3-4]。以南方海相下寒武統(tǒng)黑色頁(yè)巖為例，大部分地區(qū)的鏡質(zhì)體反射率(Ro)大于3%，處于過(guò)成熟晚期階段，局部地區(qū)的Ro超過(guò)4%。下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖熱演化程度相對(duì)較低，但也普遍進(jìn)入了過(guò)成熟階段，Ro一般大于2.5%[5]。

通過(guò)頁(yè)巖地層發(fā)育狀況、演化程度和埋藏深度等綜合分析，認(rèn)為南方地區(qū)海相層系是頁(yè)巖氣勘探的重要領(lǐng)域。由于我國(guó)下古生界海相頁(yè)巖時(shí)代老，進(jìn)入大量生氣的時(shí)間早，頁(yè)巖氣大規(guī)模生成之后經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間、多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，褶皺、斷裂及隆升剝蝕作用頻繁，致使地表、地貌和地質(zhì)條件復(fù)雜，保存條件差異性大[6-7]。盆地內(nèi)部保存條件較好，但埋深大；盆地周緣埋深相對(duì)較淺，但構(gòu)造復(fù)雜，同一個(gè)構(gòu)造可能在深部具有較好的保存條件，而在淺部常由于上覆蓋層的缺失或斷裂的發(fā)育導(dǎo)致保存條件變差甚至失效，因此，保存條件是中國(guó)海相頁(yè)巖氣富集的關(guān)鍵因素。

1.2 提出了海相頁(yè)巖氣“三元富集”理論新認(rèn)識(shí)，評(píng)價(jià)有利地區(qū)

我國(guó)海相頁(yè)巖氣的特殊性與美國(guó)頁(yè)巖氣的差異性不能說(shuō)明我們的頁(yè)巖氣沒(méi)有成藏與富集條件，而是需要具體情況具體分析，形成適合中國(guó)海相頁(yè)巖氣地質(zhì)特點(diǎn)的理論認(rèn)識(shí)和勘探思路。通過(guò)頁(yè)巖氣形成條件研究、富集主控因素分析及勘探實(shí)踐，提出了南方海相頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)的 “三元富集”理論。一是深水陸棚相優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖是頁(yè)巖氣富集的基礎(chǔ)，深水陸棚優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖具有高有機(jī)碳含量、高硅質(zhì)含量特征，有機(jī)質(zhì)是烴類生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是有機(jī)孔發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，而硅質(zhì)含量是評(píng)價(jià)頁(yè)巖可壓性的基礎(chǔ)地質(zhì)參數(shù)；二是適中的熱演化程度有利于海相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)孔的形成，為頁(yè)巖氣的富集提供了有利的儲(chǔ)集空間，有機(jī)質(zhì)熱演化控制了有機(jī)孔的形成與演化，在主要的生烴階段，有機(jī)孔生成率與有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化率呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，但熱演化程度過(guò)高，會(huì)引起有機(jī)質(zhì)孔隙度的降低；三是保存條件是海相頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)的關(guān)鍵，頁(yè)巖氣產(chǎn)量與壓力系數(shù)正相關(guān)性明顯，超壓或超高壓是頁(yè)巖氣井高產(chǎn)、高效的重要特征，而高壓和超高壓意味著良好的保存條件。四川盆地內(nèi)部總體保存條件好，壓力系數(shù)高，如涪陵焦石壩志留系氣田的壓力系數(shù)為1.55，頁(yè)巖氣單井日產(chǎn)量普遍達(dá)到10×104m3以上。四川盆地外部總體保存條件較盆地內(nèi)部變差，如位于焦石壩氣田東南120 km的彭水地區(qū)，其壓力系數(shù)在0.9左右，頁(yè)巖氣產(chǎn)量較低，最高日產(chǎn)氣3×104m3左右。

基于“三元富集”理論的提出，我們認(rèn)識(shí)到并非有頁(yè)巖就有頁(yè)巖氣，也不是有頁(yè)巖氣就能富集高產(chǎn)，而是要從生烴、儲(chǔ)集、保存等多個(gè)要素進(jìn)行綜合分析，從而調(diào)整了勘探思路，南方海相頁(yè)巖氣勘探向四川盆地及其近緣聚焦，確定川東南地區(qū)下志留統(tǒng)是首選的頁(yè)巖氣勘探突破領(lǐng)域。

1.3 建立目標(biāo)評(píng)價(jià)方法，優(yōu)選有利目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)焦石壩頁(yè)巖氣勘探的重大突破

針對(duì)中國(guó)海相頁(yè)巖氣地質(zhì)條件的特殊性，以區(qū)塊和富含有機(jī)質(zhì)的泥頁(yè)巖層系為評(píng)價(jià)單元，建立了基于頁(yè)巖氣地質(zhì)條件和工程技術(shù)條件的雙因素評(píng)價(jià)模型和評(píng)價(jià)方法，開(kāi)展了四川盆地及其周緣頁(yè)巖氣的選區(qū)評(píng)價(jià)。在選區(qū)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，充分利用研究區(qū)的地質(zhì)、鉆井、錄井、測(cè)井解釋、地震解釋及相關(guān)分析測(cè)試資料，從頁(yè)巖的分布及地球化學(xué)特征、儲(chǔ)集性能、頁(yè)巖氣的保存條件和頁(yè)巖氣資源量分級(jí)評(píng)價(jià)等方面[8]，進(jìn)行頁(yè)巖層段的含氣性評(píng)價(jià)，從頁(yè)巖的可壓裂性、埋藏深度、地表?xiàng)l件和水源條件等方面進(jìn)行優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段的工程技術(shù)條件評(píng)價(jià)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，優(yōu)選有利目標(biāo)。

區(qū)域研究認(rèn)為涪陵區(qū)塊龍馬溪組位于深水陸棚沉積相帶，預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度30～50 m，熱演化程度適中，評(píng)價(jià)為Ⅰ類勘探有利地區(qū)。位于該區(qū)塊南部的焦石壩構(gòu)造為一個(gè)寬緩的斷背斜(圖1)，構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，保存條件較好，高點(diǎn)埋深在2 500 m左右，具有較好的頁(yè)巖氣地質(zhì)條件和工程技術(shù)條件，綜合評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣成藏富集條件優(yōu)越，確定為頁(yè)巖氣的重點(diǎn)突破目標(biāo)。

2012年2月部署實(shí)施了焦頁(yè)1井，該井在五峰組-龍馬溪組底部揭示38 m優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖(圖2)，含氣量高達(dá)5.19 m3/t，完鉆井深3 653.99 m，水平段長(zhǎng)1 007.9 m，在水平段中志留系龍馬溪組頁(yè)巖見(jiàn)良好顯示，全烴最高達(dá)30.95%，2012年11月，對(duì)水平段分15段進(jìn)行大型水力加砂壓裂，獲最高日產(chǎn)氣20.3×104m3，實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)公司頁(yè)巖氣勘探重大戰(zhàn)略突破。

焦石壩五峰組-龍馬溪組主要產(chǎn)氣段巖性為黑色、灰黑色硅質(zhì)、炭質(zhì)富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，局部夾含粉砂質(zhì)頁(yè)巖。含氣頁(yè)巖橫向分布穩(wěn)定(圖3)，達(dá)83.5～102 m；

圖1 焦石壩構(gòu)造形態(tài)Fig.1 Structural features of Jiaoshiba Block

其中，有機(jī)碳含量(TOC)大于2%的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚38～44 m，頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型為主，Ro平均為2.65%左右，處于過(guò)成熟階段，以生成干氣為主；儲(chǔ)集空間以有機(jī)質(zhì)孔隙為主(圖4)，孔徑為2～300 nm，即以納米級(jí)孔隙為主，孔隙度3.4%～6.98%。滲透率具有水平滲透率高，垂直滲透率低的特點(diǎn)，平均水平滲透率為0.25×10-3μm2，垂直滲透率為0.003 2×10-3μm2。頁(yè)巖脆性礦物含量高，石英含量大于40%，具有較好的可壓性。頁(yè)巖氣組分以甲烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，平均含量達(dá)到98%以上，不含硫化氫和一氧化碳。壓力系數(shù)達(dá)1.55，保存條件優(yōu)越。綜合氣藏的生烴條件、儲(chǔ)集條件、保存條件和構(gòu)造、沉積特征，焦石壩志留系氣藏是典型的海相頁(yè)巖氣藏。

2 集成創(chuàng)新與技術(shù)研發(fā)并重，突破有效開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的工程技術(shù)

借鑒北美頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)考慮焦石壩地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖層與北美頁(yè)巖層的差異，通過(guò)精心組織、大膽嘗試，按照“對(duì)外引進(jìn)與自主研發(fā)相結(jié)合”的思路，集中優(yōu)勢(shì)力量開(kāi)展科技攻關(guān)。在對(duì)外技術(shù)引進(jìn)方面，按照“積極引進(jìn)”、“以我為主”原則加大了科研對(duì)外合作。在自主研發(fā)方面，針對(duì)急切解決的瓶頸技術(shù)，建立頁(yè)巖氣長(zhǎng)水平井段優(yōu)快鉆井、頁(yè)巖氣儲(chǔ)層水平井分段改造和頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)等重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展攻關(guān)以及重大裝備研發(fā)，基本形成有效開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的工程技術(shù)。

2.1 形成適用性的中淺層海相頁(yè)巖氣鉆井工程技術(shù)

針對(duì)焦石壩頁(yè)巖氣井鉆遇地層的特點(diǎn)，開(kāi)展鉆井工程技術(shù)攻關(guān)，形成了空氣鉆、泡沫鉆、清水鉆、PDC+螺桿復(fù)合鉆等水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)系列，20口井的平均機(jī)械鉆速比常規(guī)井大大提高，單井平均機(jī)械鉆速為4.2 m/h；鉆井周期也大大縮短，最短鉆井周期為60天，平均鉆井周期為80天。實(shí)現(xiàn)了1 500～2 000 m長(zhǎng)水平井段鉆井，焦石壩頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)最長(zhǎng)水平段達(dá)到2 130 m。

圖2 焦頁(yè)1井形成條件綜合評(píng)價(jià)柱狀圖Fig.2 Comprehensive evaluation histogram of the forming conditions of Well Jiaoye1

圖3 焦石壩地區(qū)五峰組-龍馬溪組頁(yè)巖氣藏剖面Fig.3 Shale gas reservoir profile of Wufeng -Longmaxi Formation in Jiaoshiba Block

圖4 焦頁(yè)1井龍馬溪組頁(yè)巖有機(jī)孔分布Fig.4 Organic pore distribution of Longmaxi shale in Well Jiaoye1(井深2 403.23 m，TOC=3.79%)

1) 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)上部復(fù)雜的地質(zhì)情況。在較淺層遇到溶洞的情況下，適當(dāng)增加導(dǎo)管下深，用鉆井液(或清水)搶鉆，鉆過(guò)溶洞后下入導(dǎo)管。如果預(yù)測(cè)溶洞較深，則增加一層導(dǎo)管，第二層導(dǎo)管采用空氣鉆，確認(rèn)鉆過(guò)溶洞后下入第二層導(dǎo)管。針對(duì)水平井段漏失，強(qiáng)化井漏的預(yù)防與處理措施，提高易漏地層的堵漏效率，優(yōu)化鉆井參數(shù)，提高鉆井速度。

2) 采用油基鉆井液，確定合理的鉆井液安全密度，保證井壁穩(wěn)定。焦石壩頁(yè)巖氣富集的地層主要為硬脆性的頁(yè)巖，層理、微裂隙較發(fā)育，易水化分散，在頁(yè)巖氣鉆井過(guò)程中易發(fā)生剝蝕、掉塊等嚴(yán)重的井壁失穩(wěn)問(wèn)題。通過(guò)確定頁(yè)巖地層長(zhǎng)水平段坍塌、漏失等段的地層壓力，形成適應(yīng)不同泥頁(yè)巖地層的坍塌、漏失、破裂的壓力分析方法，確定合理的鉆井液安全密度窗口。水平段采用油基鉆井液，不僅可保持井壁穩(wěn)定，而且對(duì)頁(yè)巖氣層的損害小，能最大限度地保護(hù)油氣層[9]。

3) 采用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，確保水平段軌跡穿行于五峰組-龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣層。焦石壩頁(yè)巖氣富集的地層主要為龍馬溪組的下部，通過(guò)將旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)與地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的結(jié)合，及時(shí)掌握井眼的井斜、方位及造斜率，確保實(shí)鉆井眼軌跡在優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣層，提高了開(kāi)發(fā)效果[10]。

2.2 形成長(zhǎng)井段分段壓裂的海相頁(yè)巖儲(chǔ)層改造技術(shù)

通過(guò)焦石壩開(kāi)發(fā)試驗(yàn)井組的實(shí)踐與研究，建立了水平井長(zhǎng)度、段數(shù)和壓裂簇?cái)?shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，形成了3 500 m以淺水平井分段壓裂配套技術(shù)。

1) 形成多段、多簇、大液量、大規(guī)模的縫網(wǎng)壓裂技術(shù)。根據(jù)焦石壩龍馬溪組頁(yè)巖氣層的脆性礦物、粘土礦物、地應(yīng)力場(chǎng)以及巖石力學(xué)的綜合分析，壓裂過(guò)程中以形成主裂縫為主，天然裂縫發(fā)育的條件下形成復(fù)雜的體積裂縫。所以確定以“復(fù)雜網(wǎng)縫+支撐主縫”為主的壓裂模式，以形成有效支撐的縫網(wǎng)體系[11-12]。

通過(guò)開(kāi)發(fā)試驗(yàn)證實(shí)，水平段長(zhǎng)度及壓裂段數(shù)對(duì)單井產(chǎn)能呈現(xiàn)明顯正相關(guān)性[13]。按照投入與產(chǎn)出收益比最大化原則，優(yōu)化形成焦石壩地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖氣水平井分段方案，水平井長(zhǎng)度1 500 m，分18～22段壓裂。

綜合地質(zhì)和工程因素，優(yōu)化射孔簇?cái)?shù)、簇間距和段間距[14-15]。采用高排量注入提高凈壓力，促進(jìn)層理縫剪切、滑移，實(shí)現(xiàn)裂縫網(wǎng)絡(luò)化，提升改造體積；采用減阻水+線性膠的混合壓裂液體系促進(jìn)裂縫系統(tǒng)復(fù)雜化；采用低密度支撐劑組合和段塞式加砂提高裂縫導(dǎo)流能力。形成3 500 m以淺水平井簇射孔、可鉆式橋塞分段、電纜泵送橋塞、連續(xù)油管鉆塞等配套水平井分段壓裂技術(shù)系列，實(shí)現(xiàn)了最高26段壓裂，最大壓裂液量4.66×104m3，最大加砂量2 108 m3；實(shí)現(xiàn)了壓裂液國(guó)產(chǎn)化，降低了壓裂施工成本；形成了地質(zhì)分類，工藝分段，組合加砂，混合壓裂，控近擴(kuò)遠(yuǎn)，高導(dǎo)主縫，平衡頂替，快速控采的縫網(wǎng)壓裂設(shè)計(jì)思路方法與工藝流程,形成了頁(yè)巖氣復(fù)雜裂縫壓裂工藝技術(shù)。

2) 重大裝備與關(guān)鍵完井工具研發(fā)取得突破性進(jìn)展。成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3000型壓裂車(圖5)，代表了世界壓裂裝備技術(shù)的最高水平，目前已有4臺(tái)投入焦石壩現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用；自主研發(fā)的裸眼封隔器、橋塞等井下壓裂工具，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化批量生產(chǎn)，打破了國(guó)外專業(yè)化公司在該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷，使同類設(shè)備在國(guó)內(nèi)價(jià)格降低了50%以上，有效降低了頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的成本。

3 創(chuàng)新組織管理模式，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣的快速、經(jīng)濟(jì)、高效開(kāi)發(fā)

3.1 勘探開(kāi)發(fā)一體化是實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣田高效、快速開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)

焦石壩頁(yè)巖氣勘探獲得重大突破后，按照勘探開(kāi)發(fā)一體化工作思路，勘探上甩開(kāi)部署三口評(píng)價(jià)井，揭示龍馬溪組底部深水陸棚相優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖分布廣泛而穩(wěn)定和良好的含氣性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)焦石壩構(gòu)造主體頁(yè)巖氣分布的整體控制，落實(shí)了頁(yè)巖氣規(guī)模開(kāi)發(fā)的資源基礎(chǔ)。在鉆井和壓裂施工過(guò)程中，為了提高工作效率和降低成本，探索井工廠作業(yè)模式，目前已實(shí)現(xiàn)了同一井臺(tái)兩口井同時(shí)施工、同一井臺(tái)一口井鉆井、一口井壓裂等作業(yè)模式，尤其是研發(fā)了滑軌式鉆井，實(shí)現(xiàn)了對(duì)同一井臺(tái)、四口鉆井-水平井-壓裂的拉鏈?zhǔn)阶鳂I(yè)。開(kāi)發(fā)上，建立開(kāi)發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)，通過(guò)不同水平段長(zhǎng)度和壓裂段數(shù)開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，采用定產(chǎn)、大壓差兩種生產(chǎn)制度，評(píng)價(jià)最佳的鉆井水平段長(zhǎng)度、方位、壓裂工藝技術(shù)、壓裂段數(shù)、壓裂規(guī)模、單井產(chǎn)能等焦石壩頁(yè)巖氣規(guī)模有效開(kāi)發(fā)的基本條件，為大規(guī)模頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)積累經(jīng)驗(yàn)，為形成相對(duì)成熟的配套工程工藝技術(shù)系列奠定基礎(chǔ)。焦石壩頁(yè)巖氣在開(kāi)發(fā)試驗(yàn)區(qū)取得成功后，迅速在全區(qū)進(jìn)一步開(kāi)展氣藏規(guī)模及產(chǎn)能評(píng)價(jià)，實(shí)施產(chǎn)能建設(shè)，大大加快了頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)度。在勘探開(kāi)發(fā)的每個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，均采用“學(xué)習(xí)曲線法”提高速度和效率，以前需要幾年才能完成的工作，通過(guò)勘探開(kāi)發(fā)一體化，可能用不到一年的時(shí)間就可完成。目前焦石壩氣田頁(yè)巖氣資源和儲(chǔ)量規(guī)模落實(shí)，開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)效果良好，已確定了一期50×108m3產(chǎn)能建設(shè)方案并已有序?qū)嵤?，為?shí)現(xiàn)焦石壩頁(yè)巖氣田的高效、快速開(kāi)發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 精細(xì)高效的組織管理是實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣可持續(xù)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵

中國(guó)石化集團(tuán)公司提出要按照高水平、高速度、高質(zhì)量、高效益的“四高”要求建設(shè)涪陵焦石壩頁(yè)巖氣田。首先，加強(qiáng)組織機(jī)構(gòu)建設(shè)，成立了頁(yè)巖氣公司，專門(mén)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工隊(duì)伍組織與管理、生產(chǎn)運(yùn)行管理及企地關(guān)系協(xié)調(diào)等，確保高效運(yùn)行管理。其次，強(qiáng)化制度建設(shè)，圍繞“勘探開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)組織、現(xiàn)場(chǎng)管理、投資成本、安全環(huán)?！钡确矫?，系統(tǒng)制定或完善符合頁(yè)巖氣田建設(shè)的管理制度，實(shí)現(xiàn)了涪陵工區(qū)各項(xiàng)工作有章可循、有據(jù)可依、規(guī)范運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，全力推進(jìn)“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化采購(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)化施工、信息化管理”的四化建設(shè)，全力打造國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范工程。另外，作為中國(guó)第一個(gè)商業(yè)開(kāi)發(fā)的大型頁(yè)巖氣田，焦石壩氣田的建設(shè)也在探索一條符合頁(yè)業(yè)氣行業(yè)發(fā)展的機(jī)制，積極向國(guó)家提出產(chǎn)業(yè)發(fā)展和政策建議，注重頁(yè)巖氣在民眾中的宣傳，加強(qiáng)與地方合作、共謀發(fā)展，吸引包括民營(yíng)企業(yè)在內(nèi)的各方有技術(shù)優(yōu)勢(shì)企業(yè)參與到涪陵焦石壩頁(yè)巖氣田的開(kāi)發(fā)中。

圖5 3000型壓裂車Fig.5 Model 3000 fracturing truck

4 啟示

1) 與以美國(guó)為代表的北美地區(qū)相比，中國(guó)頁(yè)巖氣具有差異性、特殊性和復(fù)雜性，但這些都不能作為否定中國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力和勘探開(kāi)發(fā)前景的依據(jù)。要堅(jiān)定信心、創(chuàng)新思路，樹(shù)立每一種頁(yè)巖都具有特殊性的理念，具體情況具體分析，要加強(qiáng)研究探索、勇于勘探實(shí)踐，逐步建立中國(guó)海相、海陸交互相、陸相等領(lǐng)域的頁(yè)巖氣地質(zhì)理論和勘探評(píng)價(jià)技術(shù)，爭(zhēng)取中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的全面突破。

2) 礁石壩頁(yè)巖氣藏主力產(chǎn)層位于上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組碳質(zhì)頁(yè)巖、硅質(zhì)頁(yè)巖中，頁(yè)巖氣產(chǎn)層是最優(yōu)質(zhì)的烴源層，是真正意義上的頁(yè)巖氣，說(shuō)明海相頁(yè)巖氣具備經(jīng)濟(jì)規(guī)模有效開(kāi)發(fā)資源條件。頁(yè)巖氣富集受控于烴源條件、儲(chǔ)集條件和保存條件的優(yōu)劣及相互的配置，在常規(guī)油氣發(fā)現(xiàn)較多的大盆地中尋找較厚的、品質(zhì)優(yōu)的海相頁(yè)巖是主要的勘探方向。

3) 長(zhǎng)水平井、多段壓裂技術(shù)是目前開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的主體技術(shù)，快速掌握技術(shù)是決定頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)成效的關(guān)鍵之一。通過(guò)借鑒、集成和研發(fā)，形成了適用性的中淺層海相頁(yè)巖氣鉆井工程技術(shù)和長(zhǎng)井段分段壓裂的海相頁(yè)巖儲(chǔ)層改造技術(shù)。盆地深層蘊(yùn)藏著豐富的頁(yè)巖氣資源，但目前來(lái)看，3 500 m以深的地區(qū)對(duì)水平井分段壓裂的技術(shù)要求很高，一旦突破技術(shù)瓶頸將解放一大批頁(yè)巖氣資源。

4) 與常規(guī)油氣相比，頁(yè)巖氣是開(kāi)發(fā)技術(shù)難度大、經(jīng)濟(jì)效益較差的資源，降本增效是頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的主旋律，需要在勘探開(kāi)發(fā)一體化的工作思路指導(dǎo)下，統(tǒng)籌考慮勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、市場(chǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)精細(xì)管理與科學(xué)組織，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣的快速、高效開(kāi)發(fā)，并在勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐過(guò)程中通過(guò)不斷學(xué)習(xí)使管理方法不斷得到優(yōu)化和完善。同時(shí)，頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要國(guó)家、地方政府、產(chǎn)業(yè)部門(mén)的支持配合乃至全社會(huì)的關(guān)心理解。

[1] 《頁(yè)巖氣地質(zhì)與勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐叢書(shū)》編委會(huì).北美地區(qū)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)新進(jìn)展[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009. Editorial Committee of “shale gas geology and exploration and development practice series”.New progress of shale gas exploration and development in North American [ M ].Beijing:Petroleum Industry Press,2009.

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(編輯 董 立)

Breakthrough of Fuling shale gas exploration and development and its inspiration

Wang Zhigang

(ChinaPetroleum&ChemicalCorporation,Beijing100029,China)

China marine shale gas field is characterized by wide distribution and richness in resources.But compared with North America,because of suffering multi-stages tectonic reworking,China marine shale is older and more mature,as a result,it is unique in preservation condition and buried depth.Based on these features,the theory of ‘three-element enrichment’,whose cores include the conditions of hydrocarbon generation,reservoir conditions and shale gas preservation conditions,is put forward.On this basis,shale gas exploration is focused on Sichuan Basin and its peripheral regions,and the Lower Silurian of Southeast region of Sichuan Basin is chosen to be the preferred breakthrough field for shale gas exploration by China Petroleum & Chemical Corporation.Shale gas zone and the target evaluation method is set up,and Jiaoshiba Block of Fuling is as the target area.And in 2012,well Jiaoye 1 was drilled,and discovered the first large shale gas field in China,i.e.marine shale gas field of Longmaxi Formation in Jiaoshiba Block.Drilling technologies and multi-stage fracturing technologies were developed for the marine shale with shallow to moderate burial depths.The rapid and highly efficient development of the Jiaohsiba shale gas field was realized through effective management under the guidance of integrated exploration and development.

three-element enrichment,integrated exploration and development,marine layer，shale gas，Silurian,Jiaoshiba gas field

2014-09-04;

2014-10-16。

王志剛(1957—)，男,博士、教授級(jí)高級(jí)工程師，石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理。

中國(guó)石化頁(yè)巖氣示范項(xiàng)目(FS13006)。

0253-9985(2015)01-0001-06

10.11743/ogg20150101

TE132.1

A