孫煥泉，周德華，趙培榮，李王鵬，馮動(dòng)軍，高波

（1.中國(guó)石化油田勘探開(kāi)發(fā)事業(yè)部，北京100728；2.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京100083）

1 北美頁(yè)巖革命的啟示

1.1 地質(zhì)工程一體化的效果

頁(yè)巖是指由黏土和極細(xì)粒礦物堆積固化而形成的巖石，一般富含有機(jī)物，是一種生油氣母巖[1]。頁(yè)巖油氣與常規(guī)油氣相比，具有源—儲(chǔ)一體、儲(chǔ)層物性差、自然產(chǎn)能低、產(chǎn)量遞減快等特點(diǎn)，這要求特殊的理論和技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)油氣資源的高效勘探和效益開(kāi)發(fā)。興起于美國(guó)20世紀(jì)70年代的頁(yè)巖革命，帶來(lái)了頁(yè)巖油氣理論的創(chuàng)新和一系列勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的突破，使得頁(yè)巖油氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，極大降低了油氣對(duì)外依存度，最終實(shí)現(xiàn)了能源自給。頁(yè)巖革命起先局限在“頁(yè)巖氣革命”，后來(lái)在頁(yè)巖油的開(kāi)采上也取得了成功，統(tǒng)稱“頁(yè)巖革命”[2]。

1821年，在美國(guó)紐約州的弗里多尼亞鎮(zhèn)（Fredonia）首次發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣[3]。1914年，在阿巴拉契亞（Appalachia）盆地泥盆系俄亥俄（Ohio）頁(yè)巖中，發(fā)現(xiàn)世界第一個(gè)頁(yè)巖氣田——大桑迪（Big Sandy）氣田。20世紀(jì)70年代，全球爆發(fā)第一次石油危機(jī)，并引起了美國(guó)政府對(duì)國(guó)家能源安全的擔(dān)心。經(jīng)過(guò)20多年的探索，水平井鉆井技術(shù)和分段壓裂技術(shù)得到快速發(fā)展及大規(guī)模應(yīng)用，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量迅猛增長(zhǎng)[4-8]。巴奈特（Barnett）頁(yè)巖氣區(qū)帶年產(chǎn)量由1999年的22×108m3快速增加到2009年的560×108m3（圖1），產(chǎn)量在10年間增長(zhǎng)了25倍，成為頁(yè)巖氣革命成功的標(biāo)志。2010年后，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量進(jìn)入了高速增長(zhǎng)階段，由2010年的1 511×108m3增加到2019年的7 158×108m3（圖2），頁(yè)巖氣產(chǎn)量占2019年天然氣總產(chǎn)量的75%。美國(guó)Range公司總地質(zhì)師ZAGORSKI B曾就頁(yè)巖氣革命提出兩點(diǎn)成功經(jīng)驗(yàn)：一是基于正確的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，二是雇用最好的工程技術(shù)人員和施工隊(duì)伍，即“地質(zhì)工程一體化”。

圖1 美國(guó)沃斯堡盆地巴奈特頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)歷史Fig.1 Production history of Barnett Shale Gas in the Fort Worth Basin,USA

圖2 美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量爆發(fā)式增長(zhǎng)Fig.2 Surge of shale gas production in America

1.2 低油價(jià)時(shí)期的措施

雖然2015年底世界油價(jià)持續(xù)低迷，但是美國(guó)頁(yè)巖油氣產(chǎn)量并沒(méi)有隨之降低，仍保持著相當(dāng)高的產(chǎn)量。頁(yè)巖革命使得美國(guó)實(shí)現(xiàn)了從能源危機(jī)到能源獨(dú)立的華麗轉(zhuǎn)身，2017年成為天然氣凈出口國(guó)，2019年成為石油凈出口國(guó)。推動(dòng)美國(guó)頁(yè)巖油氣實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益開(kāi)發(fā)的主要因素有政策引領(lǐng)、開(kāi)發(fā)技術(shù)進(jìn)步和管理模式優(yōu)化3個(gè)方面[9]。

21世紀(jì)初始，美國(guó)對(duì)頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)給予政策補(bǔ)貼，加之對(duì)能源安全的重視，頁(yè)巖油氣產(chǎn)量大幅提升。良好的政策引領(lǐng)增強(qiáng)了美國(guó)石油公司勘探開(kāi)發(fā)非常規(guī)資源的積極性，同時(shí)國(guó)家主導(dǎo)的技術(shù)攻關(guān)也為之提供了堅(jiān)實(shí)的后盾，使非常規(guī)資源逐漸變得具有經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)進(jìn)步是頁(yè)巖油氣等非常規(guī)油氣資源從無(wú)效資源轉(zhuǎn)變?yōu)榭缮虡I(yè)開(kāi)發(fā)有效資源的關(guān)鍵因素，有效降低開(kāi)發(fā)成本的關(guān)鍵技術(shù)包含：①“一趟鉆”高效鉆井。美國(guó)在頁(yè)巖水平井鉆井過(guò)程中普遍推行一趟鉆，縮短頁(yè)巖油氣水平井鉆井周期，如井深4 000～5 000 m的水平井平均鉆井周期已縮短至10 d左右?！耙惶算@”作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，既包括鉆頭等工具的改進(jìn)，還包括鉆井工程全面升級(jí)、地質(zhì)工程一體化解決方案等，需要集成應(yīng)用先進(jìn)的鉆井技術(shù)及高效的團(tuán)隊(duì)協(xié)作。通過(guò)鉆機(jī)升級(jí)，地質(zhì)工程一體化提升鉆井作業(yè)效率，大幅縮短鉆井周期，已成為北美頁(yè)巖油氣公司低油價(jià)時(shí)期鉆井實(shí)現(xiàn)降本的主要做法。②水平井軌跡遠(yuǎn)程導(dǎo)向。美國(guó)頁(yè)巖油氣鉆井已由地質(zhì)導(dǎo)向進(jìn)入遠(yuǎn)程控制模式階段，通過(guò)遠(yuǎn)程指令，可提高定向決策效率和質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)（2018年），在貝克休斯（Baker Hughes）98臺(tái)鉆機(jī)定向井服務(wù)過(guò)程中，58臺(tái)鉆機(jī)采用遠(yuǎn)程地質(zhì)導(dǎo)向服務(wù)。鉆機(jī)—鉆井的地上—地下一體化發(fā)展，可整合鉆井過(guò)程所涉及的軟硬件設(shè)備及過(guò)程，用井下實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)時(shí)指導(dǎo)優(yōu)化鉆井方案，不斷提高鉆井效率。③儲(chǔ)層精細(xì)改造。美國(guó)卡博特（Cabot）公司通過(guò)增加壓裂強(qiáng)度和壓裂密度，在馬塞勒斯（Marcellus）壓裂設(shè)計(jì)的第1代到第4代水平井單位長(zhǎng)度產(chǎn)量提高50 %。該技術(shù)還形成了近井地帶最大化精細(xì)改造方法：短縫+高砂量+簇間復(fù)雜縫網(wǎng)（不追求縫長(zhǎng)）。④三維立體開(kāi)發(fā)。頁(yè)巖油氣的開(kāi)發(fā)模式由早期多井平臺(tái)開(kāi)發(fā)向立體化開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)變，利用多分支水平井大幅增加每個(gè)井場(chǎng)鉆井?dāng)?shù)量，實(shí)現(xiàn)多層合采，最大化利用地下資源和地面設(shè)施。

在積極推進(jìn)技術(shù)攻關(guān)的同時(shí)，創(chuàng)新管理也是降本增效的重要手段：①建立并利用學(xué)習(xí)曲線進(jìn)行管理。學(xué)習(xí)曲線也稱經(jīng)驗(yàn)曲線，反映通過(guò)經(jīng)驗(yàn)積累、調(diào)整及優(yōu)化等措施使技術(shù)成本和生產(chǎn)效率隨著技術(shù)規(guī)模擴(kuò)大而降低的生產(chǎn)規(guī)律[10-11]，在很多行業(yè)中均有應(yīng)用。對(duì)于不同地質(zhì)條件及實(shí)際情況，通過(guò)不同的方法進(jìn)行參數(shù)選取[12]，設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的施工方案。與技術(shù)進(jìn)步相比，學(xué)習(xí)曲線對(duì)于頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)成本的降低直接影響較小，但具有持續(xù)性效果。②優(yōu)選“甜點(diǎn)”優(yōu)化投資。在低油價(jià)的現(xiàn)狀下，借助開(kāi)發(fā)技術(shù)水平的提高，通過(guò)采取“甜點(diǎn)”優(yōu)選措施，在大幅提升原油產(chǎn)量的同時(shí)，也相應(yīng)使原油盈虧平衡價(jià)格大幅下降。為應(yīng)對(duì)國(guó)際油價(jià)的影響，美國(guó)大部分石油公司均減少了投資力度，工作鉆機(jī)數(shù)量大幅減少。石油公司基于“優(yōu)中選優(yōu)”的指導(dǎo)思想，將資金及設(shè)備主要用于核心區(qū)域中優(yōu)質(zhì)“甜點(diǎn)”區(qū)的開(kāi)發(fā)，對(duì)于低產(chǎn)油區(qū)逐漸減少投資及鉆機(jī)數(shù)量并撤出。單井產(chǎn)量的大幅提高在保證石油公司原油產(chǎn)量的同時(shí)，確保了現(xiàn)金流的充足，提供了良好的經(jīng)營(yíng)環(huán)境[13-14]。③優(yōu)化經(jīng)營(yíng)舉措。降低開(kāi)發(fā)技術(shù)服務(wù)成本也是降本增效的關(guān)鍵，石油公司和專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司以項(xiàng)目制進(jìn)行管理，各司其職、分工明確。石油公司提供合理的方案設(shè)計(jì)和進(jìn)行組織管理工作，專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司以專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、工廠化及高度協(xié)同為特征進(jìn)行服務(wù)。石油公司與不同的服務(wù)公司合作，使各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)投入小、效率高、作業(yè)周期短、資金回收快、資本效率高的效果，大幅降低施工成本，實(shí)現(xiàn)非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)常規(guī)化。

1.3 借鑒意義與啟示

地質(zhì)工程一體化是實(shí)現(xiàn)油氣資源高質(zhì)量勘探和高效益開(kāi)發(fā)的必經(jīng)之路。頁(yè)巖革命成功經(jīng)驗(yàn)值得借鑒，同時(shí)中國(guó)頁(yè)巖與美國(guó)頁(yè)巖存在明顯差別，海相頁(yè)巖地質(zhì)年代老、埋深大、熱演化程度高，構(gòu)造和地貌條件復(fù)雜。海陸過(guò)渡相和陸相頁(yè)巖巖性變化快，非均質(zhì)性強(qiáng)，黏土含量高，壓裂難度大[15-17]，北美頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)理論技術(shù)不完全適用于中國(guó)盆地。中國(guó)要實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油氣的規(guī)模開(kāi)發(fā)還有較長(zhǎng)的路要走，首先要掌握自身頁(yè)巖的特點(diǎn)，明確基礎(chǔ)地質(zhì)認(rèn)識(shí)；克服深層頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)難點(diǎn)，在核心技術(shù)與裝備上取得突破，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新；建立多學(xué)科多專業(yè)多層次的技術(shù)與管理創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，明確高效的領(lǐng)導(dǎo)與決策機(jī)制，并將基礎(chǔ)地質(zhì)研究、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新緊密結(jié)合，形成提效降本的地質(zhì)工程一體化技術(shù)攻關(guān)與管理創(chuàng)新模式。

2 中國(guó)石化地質(zhì)工程一體化發(fā)展方向

中國(guó)石化探區(qū)石油與天然氣資源豐富，有利目標(biāo)類型多，各類油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)仍將快速發(fā)展[18]。中國(guó)石化圍繞隱蔽油氣藏、超深層碳酸鹽巖、致密油氣、頁(yè)巖油氣等重點(diǎn)領(lǐng)域的高效勘探開(kāi)發(fā)，將持續(xù)加強(qiáng)增產(chǎn)降本技術(shù)攻關(guān)和地質(zhì)工程一體化發(fā)展。

2.1 隱蔽油氣藏

2.1.1 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

隱蔽油氣藏勘探程度高，石油資源豐富，發(fā)育多種類型的油氣藏，但剩余石油資源依然雄厚。近年通過(guò)創(chuàng)新思路，在油藏有序分布等新認(rèn)識(shí)指導(dǎo)下，富油凹陷精細(xì)勘探不斷有新發(fā)現(xiàn)，仍將是國(guó)家石油安全和中國(guó)石化增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn)的“壓艙石”?！笆奈濉逼陂g具有新增石油探明儲(chǔ)量3.2×108t以上的潛力。在濟(jì)陽(yáng)、蘇北等13個(gè)斜坡帶剩余資源量12×108t，具有年均探明3 000×104t以上的增儲(chǔ)潛力。這類油氣藏有利目標(biāo)零散、碎小、隱蔽，勘探難度大，規(guī)模發(fā)現(xiàn)難度更大，技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件較差，對(duì)勘探部署、工程技術(shù)等要求高。

2.1.2 典型案例攻關(guān)分析

鹽家油田砂礫巖油藏位于東部斷陷盆地東營(yíng)凹陷北帶東段（圖3），區(qū)帶探明含油面積20.49 km2，探明地質(zhì)儲(chǔ)量5 345×104t。先后動(dòng)用了鹽22、永920等4個(gè)區(qū)塊1 815×104t儲(chǔ)量，未動(dòng)用儲(chǔ)量主要集中在鹽222、永936區(qū)塊。

圖3 渤海灣盆地東營(yíng)凹陷鹽家油田砂礫巖油藏位置Fig.3 Location of glutenite reservoir in Yanjia Oilfield of Dongying Sag,Bay Basin

鹽222塊位于已動(dòng)用區(qū)塊鹽22塊側(cè)翼，完鉆井3口，含油面積2.5 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量450×104t，屬特低孔、特低滲、常溫、常壓、稀油油藏[19-20]。針對(duì)砂礫巖油藏埋藏深、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大、物性差、產(chǎn)能低等特點(diǎn)，勝利油田分公司制定了一體化開(kāi)發(fā)方案進(jìn)行降本增效。一是地球物理與油藏地質(zhì)相結(jié)合，描述油層展布，優(yōu)選開(kāi)發(fā)“甜點(diǎn)”區(qū)。通過(guò)井—震結(jié)合，綜合沉積相和地震相研究，確定沉積特征，預(yù)測(cè)砂礫巖體儲(chǔ)層展布。同時(shí)，結(jié)合扇中有利相帶特征分析，利用相控約束反演開(kāi)展有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，確定油層分布。利用經(jīng)濟(jì)極限初產(chǎn)確定經(jīng)濟(jì)界限生產(chǎn)厚度，結(jié)合油層分布特征、油層落實(shí)程度、布井風(fēng)險(xiǎn)，確定開(kāi)發(fā)布井區(qū)。二是地質(zhì)與油藏工程相結(jié)合，優(yōu)化井網(wǎng)井距及縱向動(dòng)用程度。根據(jù)地層最大主應(yīng)力方向，預(yù)測(cè)鹽222塊壓裂裂縫方向（NE60°），兼顧后期補(bǔ)充能量井網(wǎng)調(diào)整的需要，確定井排方向與裂縫方向一致NE60°?？紤]鹽222塊極限泄油半徑小（75 m），經(jīng)濟(jì)極限井距大（259 m），通過(guò)壓裂改造擴(kuò)大泄油面積，可拉大技術(shù)井距至490 m。圍繞鹽222塊砂礫巖體縱向跨度300～400 m，在一次動(dòng)用的基礎(chǔ)上，對(duì)比段數(shù)與產(chǎn)能的關(guān)系（鹽222井分段數(shù)大于5段，產(chǎn)能增幅?。瑑?yōu)化該井分5段壓裂經(jīng)濟(jì)性最佳。三是地質(zhì)與鉆井工程相結(jié)合，優(yōu)化鉆井設(shè)計(jì)，提高鉆井速度。在滿足安全和后期壓裂的必要條件下，將三開(kāi)改二開(kāi)，最大限度簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)。由于目的層含油井段較長(zhǎng)，油藏要求垂直中靶以保證縱向上不同層系井網(wǎng)規(guī)則，造成了軌跡控制難、鉆頭加壓難和鉆具易疲勞等現(xiàn)象。通過(guò)把地質(zhì)與鉆井工程充分結(jié)合，井身軌跡由臺(tái)階式改為緩弧形，適當(dāng)放寬中靶要求，降低了鉆井難度。針對(duì)砂礫巖可鉆性差、降斜段托壓等共性問(wèn)題，改進(jìn)設(shè)計(jì)五刀翼雙排齒PDC提高破巖效率、適配水力振蕩器防托壓，實(shí)現(xiàn)提速。四是地質(zhì)與壓裂工程結(jié)合，優(yōu)化縫網(wǎng)壓裂技術(shù)。針對(duì)厚層砂礫鹽油藏，以提高“縫控儲(chǔ)量”為目標(biāo)，適配縱向交錯(cuò)、橫向分支縫+高導(dǎo)流主裂縫的立體組合縫網(wǎng)體積壓裂技術(shù)。由于常規(guī)壓裂液體系成本高、大型壓裂施工組織困難，研發(fā)了一體化、多功能、低成本聚合物壓裂液體系，通過(guò)在線實(shí)時(shí)調(diào)整黏度，實(shí)現(xiàn)滑溜水、線性膠、膠液一體化配制，滿足井工廠整體壓裂實(shí)施。

通過(guò)地質(zhì)工程一體化攻關(guān)，鹽家油田砂礫巖體實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量勘探和效益開(kāi)發(fā)。探明地質(zhì)儲(chǔ)量4 167×104t，動(dòng)用儲(chǔ)量1 616×104t，建成產(chǎn)能10×104t。其中，2017—2018年動(dòng)用儲(chǔ)量780×104t，建成產(chǎn)能3.3×104t。

2.1.3 下步攻關(guān)方向

隱蔽油氣藏在深層及潛山領(lǐng)域整體勘探程度較低。近年來(lái)，在濟(jì)陽(yáng)坳陷沙四下—孔店組、勝利灘海古近系、南襄盆地凝析油氣以及復(fù)雜潛山等取得了新突破，形成多個(gè)千萬(wàn)噸級(jí)規(guī)模儲(chǔ)量陣地?！笆奈濉逼陂g具有新增探明儲(chǔ)量1.1×108t油當(dāng)量的潛力，可在深部烴源發(fā)育條件、儲(chǔ)層發(fā)育條件與機(jī)制研究，多類型潛山成儲(chǔ)成山模式及非均質(zhì)性儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，深層儲(chǔ)層保護(hù)、優(yōu)快鉆井及增產(chǎn)技術(shù)等方面開(kāi)展攻關(guān)。此外，為加快隱蔽油氣藏效益開(kāi)發(fā)，還可在以下3個(gè)方面開(kāi)展一體化技術(shù)攻關(guān)：①加強(qiáng)砂礫巖體深度域成像、有效連通體交互反演預(yù)測(cè)等技術(shù)的重點(diǎn)攻關(guān)，進(jìn)一步落實(shí)地質(zhì)“甜點(diǎn)”；②綜合多種地球物理資料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的高精度聯(lián)合成像及反演、地球物理信息約束的匹配確定性油藏建模等核心技術(shù)，大幅提升地球物理資料的三維空間分辨能力，建立確定性精細(xì)油藏模型；③利用快速分段高效壓裂管柱、低傷害壓裂液為核心的立體組合縫網(wǎng)壓裂工藝技術(shù)，可有效提高壓裂體積和單井產(chǎn)能。

2.2 超深層碳酸鹽巖

2.2.1 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

我國(guó)海相碳酸鹽巖領(lǐng)域已發(fā)現(xiàn)油田21個(gè)，探明儲(chǔ)量40.6×108t，探明天然氣田20個(gè)，探明儲(chǔ)量5.5×1012m3。中國(guó)石化“十四五”具有新增探明石油儲(chǔ)量4.4×108t、天然氣儲(chǔ)量4 500×108m3以上的潛力。超深層海相碳酸鹽巖的油氣資源具有規(guī)模整裝、資源豐度高、成藏條件復(fù)雜、埋藏深度大的特點(diǎn)[21-22]。如四川盆地風(fēng)險(xiǎn)探井川深1井揭示，在8 100 m以下燈影組仍鉆揭優(yōu)質(zhì)溶蝕孔隙型儲(chǔ)層且含氣性較好，揭示四川北部地區(qū)超深層碳酸鹽巖具有巨大的勘探潛力；但是其儲(chǔ)層埋藏深、溫度高（大于180℃）、應(yīng)力高、物性差，酸液對(duì)油管腐蝕較大，測(cè)試工具失效風(fēng)險(xiǎn)極大，充分改造儲(chǔ)層難度大[23]。川深1井因地層垮塌導(dǎo)致卡鉆后側(cè)鉆，完鉆周期超過(guò)設(shè)計(jì)63 d，試氣期間又出現(xiàn)井筒落魚(yú)，延誤工期3個(gè)月，這也是超深層海相碳酸鹽巖油氣藏普遍存在的問(wèn)題。

2.2.2 典型案例攻關(guān)分析

塔里木盆地蘊(yùn)含著豐富的超深層海相碳酸鹽巖油氣資源，具體表現(xiàn)為儲(chǔ)集體埋深大、地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜、儲(chǔ)集體類型復(fù)雜、目的層溫壓條件復(fù)雜，油氣藏流體性質(zhì)復(fù)雜等特點(diǎn)[24-25]。順北41X井位于順北4號(hào)主干斷裂帶（圖4），井區(qū)地表松散沙漠覆蓋，勘探目標(biāo)埋藏深度大，地震波反射能量弱，深層信噪比低，二疊系和奧陶系上部火成巖發(fā)育，奧陶系目的層目標(biāo)屏蔽及假象問(wèn)題突出，超深不同尺度斷裂體系解釋評(píng)價(jià)難度大，規(guī)模儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征不清，不同類型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)描述給目標(biāo)優(yōu)選與井軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)造成了較大困難，二疊系火山巖、志留系斷裂、下古生界侵入巖發(fā)育造成多口鉆井發(fā)生卡鉆、漏失等井況，同時(shí)奧陶系目的層具有超深、高溫等特點(diǎn)，鉆井難度大。為此，針對(duì)地質(zhì)、物探、工程難點(diǎn)開(kāi)展了一系列針對(duì)性的技術(shù)攻關(guān)：①通過(guò)“三保一測(cè)”關(guān)鍵參數(shù)優(yōu)選，做好精細(xì)預(yù)處理工作，通過(guò)“三層一帶”精細(xì)速度建模，改善復(fù)雜地表地下地質(zhì)條件帶來(lái)的走滑斷裂帶成像難度大問(wèn)題；②創(chuàng)新建立了儲(chǔ)集體分類預(yù)測(cè)，融合雕刻的“三元一體”斷控儲(chǔ)集體三維空間描述技術(shù)，形成了規(guī)模儲(chǔ)集體評(píng)價(jià)技術(shù)，提高了斷裂帶和斷控儲(chǔ)集體描述精度，指導(dǎo)了規(guī)模井位目標(biāo)優(yōu)選；③在斷裂帶擠壓、平移、拉張段精細(xì)對(duì)比分析已鉆井儲(chǔ)量產(chǎn)量與地震反射特征關(guān)系，以多穿斷面，打通阻隔，多點(diǎn)控制、縱橫連通為原則，依據(jù)“主斷斷面+異?！眱?yōu)選和設(shè)計(jì)井位，提高了井位部署工作效率和精準(zhǔn)性。在項(xiàng)目管理中，以問(wèn)題、目標(biāo)、結(jié)果為導(dǎo)向，聚焦關(guān)鍵環(huán)節(jié)，全流程貫通地質(zhì)、物探、工程一體化思路，處理緊扣地質(zhì)目標(biāo)，解釋深度參與處理質(zhì)控，為圈閉、井位部署提供技術(shù)支撐。全井周期地質(zhì)與工程密切融合，開(kāi)展復(fù)雜井況（漏失、卡鉆等）精細(xì)分析，最終為工程避風(fēng)險(xiǎn)、提效率、降成本提供指導(dǎo)。

圖4 塔里木盆地順北41X井位置Fig.4 Location of Well-Shunbei-41X in Tarim Basin

通過(guò)積極打造“采集—處理—解釋一體化”“地質(zhì)—物探—工程一體化”融合模式，井深結(jié)構(gòu)從前期六開(kāi)優(yōu)化為四開(kāi)，安全提速增效效果顯著，順北41X井節(jié)約鉆井周期63 d（提速28%），節(jié)約費(fèi)用1 200萬(wàn)元。

2.2.3 下步攻關(guān)方向

為實(shí)現(xiàn)超深層海相碳酸鹽巖領(lǐng)域高質(zhì)量勘探和效益開(kāi)發(fā)，“瞄的準(zhǔn)，打的快，產(chǎn)量高”是關(guān)鍵。地質(zhì)工程一體化研究可在以下2個(gè)方面開(kāi)展攻關(guān)：①加強(qiáng)成藏演化研究，建立超深層碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“瞄的準(zhǔn)”。綜合研究“源巖演化、構(gòu)造演化、圈閉形成、疏導(dǎo)蓋保體系”等成藏要素的配置關(guān)系，重點(diǎn)研究構(gòu)造演化對(duì)成藏調(diào)整的影響，明確成藏規(guī)律。儲(chǔ)層預(yù)測(cè)可在建立地震—地質(zhì)有利相帶及儲(chǔ)層識(shí)別模式的基礎(chǔ)上，利用地震幾何及物理屬性分析有利相帶，預(yù)測(cè)藻丘相儲(chǔ)層展布及圈閉邊界分布。②地質(zhì)工程結(jié)合形成優(yōu)快鉆井技術(shù)體系，確?！按虻目臁?。首先，加強(qiáng)區(qū)域地質(zhì)特征研究，地質(zhì)工程結(jié)合，優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其次，加強(qiáng)鉆遇地層巖石物性研究，開(kāi)展PDC+大扭矩螺桿、混合鉆頭等鉆井配套工具優(yōu)選。此外，加強(qiáng)地層壓力體系研究，形成配套井筒工作液體系。最后，為了確保單井高產(chǎn)，必須加強(qiáng)深層儲(chǔ)層改造技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)選低傷害工作液，優(yōu)化深度酸壓改造，進(jìn)一步提高酸壓工藝針對(duì)性；同時(shí)優(yōu)化測(cè)試方式及測(cè)試管柱結(jié)構(gòu)，提升關(guān)鍵工具性能，增強(qiáng)測(cè)試可靠性。

2.3 致密油氣

2.3.1 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

致密油氣藏是一個(gè)相對(duì)概念，因不同國(guó)家、不同時(shí)期的資源狀況和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件而劃定。致密油氣儲(chǔ)層通常具有低或特低的基質(zhì)滲透率，在未經(jīng)壓裂情況下，單井一般不能獲得自然工業(yè)產(chǎn)能[26]，但在一定經(jīng)濟(jì)條件和技術(shù)措施下可獲得工業(yè)油氣產(chǎn)量，通常情況下，這些措施包括壓裂、水平井、多分支井等。造成致密油氣藏單井產(chǎn)能差異的主要影響因素為裂縫發(fā)育程度，裂縫的存在能顯著改善致密油氣儲(chǔ)層的物性條件，并能為烴類從源巖到致密油氣儲(chǔ)層中持續(xù)充注提供有效的運(yùn)移通道[27]。天然裂縫的存在及分布特征對(duì)盆地內(nèi)流體流動(dòng)及熱質(zhì)傳導(dǎo)等方面具有重大影響[28]。對(duì)于致密油氣儲(chǔ)層而言，在天然裂縫發(fā)育區(qū)內(nèi)打井，經(jīng)一定壓裂增產(chǎn)措施改造后，通?？色@得高產(chǎn)[29]。

中國(guó)石化致密油藏主要分布在濟(jì)陽(yáng)坳陷、鄂爾多斯盆地及準(zhǔn)噶爾盆地等區(qū)域，已探明儲(chǔ)量5.05×108t。截至2019年，致密油已動(dòng)用儲(chǔ)量2.0×108t，未動(dòng)用儲(chǔ)量3.05×108t，年產(chǎn)油51×104t。致密油藏主要特點(diǎn)為平面分布不穩(wěn)定，單油層厚度薄；含油飽和度低，非均質(zhì)性強(qiáng)；油藏流度低，滲流阻力大，動(dòng)用半徑??；地應(yīng)力各向異性強(qiáng)，壓裂形成復(fù)雜縫網(wǎng)難度大。目前，中國(guó)石化已建成四川盆地和鄂爾多斯盆地兩大致密低滲氣產(chǎn)區(qū)，年產(chǎn)氣76×108m3。截至2019年底，中國(guó)石化累計(jì)探明致密低滲氣藏地質(zhì)儲(chǔ)量1.63×1012m3，動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量6 897.7×108m3，儲(chǔ)量動(dòng)用程度低。

2.3.2 典型案例攻關(guān)分析

勝利油田致密油儲(chǔ)量豐富，埋藏深、物性差、巖性復(fù)雜，常規(guī)壓裂后產(chǎn)量低、遞減快，開(kāi)發(fā)效益較差。2008年起，勝利油田便開(kāi)始了致密油儲(chǔ)層的水平井多級(jí)分段壓裂技術(shù)攻關(guān)，并逐步形成了相應(yīng)的致密油壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)體系。針對(duì)砂礫巖、灘壩砂儲(chǔ)層縱向跨度大（200～600 m）的儲(chǔ)層特點(diǎn)，優(yōu)化采用多層樓水平井和直斜井多級(jí)分段壓裂相結(jié)合的開(kāi)發(fā)方式，主要采用水平井套管固井泵送橋塞分段壓裂工藝和連續(xù)油管拖動(dòng)封隔器分段壓裂工藝以及直斜井多級(jí)分段壓裂，通過(guò)平面上和縱向上的分段改造提高改造體積[30]。針對(duì)致密油儲(chǔ)層壓裂遞減快的問(wèn)題，在壓裂工藝方面，針對(duì)物性較好的儲(chǔ)層，以提高裂縫有效縫長(zhǎng)和導(dǎo)流能力為主，攻關(guān)研究了高導(dǎo)流通道壓裂技術(shù)；針對(duì)物性較差的儲(chǔ)層，以提高改造體積、形成復(fù)雜縫網(wǎng)為主，攻關(guān)研究了組合縫網(wǎng)壓裂技術(shù)，在保證裂縫改造體積的同時(shí)，提高主裂縫導(dǎo)流能力?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方面，全面推廣了井工廠實(shí)施模式，并配套了對(duì)水源水質(zhì)要求低、可以連續(xù)在線混配施工的乳液締合型壓裂液體系和低濃度速溶瓜爾膠壓裂液體系[31]。通過(guò)關(guān)鍵技術(shù)的集成應(yīng)用，大幅提高了單井產(chǎn)能、延長(zhǎng)了有效期，提高了區(qū)塊開(kāi)發(fā)效益，有效開(kāi)發(fā)了一批難動(dòng)用儲(chǔ)量，大幅提高了勝利油田致密油藏經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用程度。

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地北部，屬于典型的低孔、特低滲致密砂巖氣藏，自上而下發(fā)育7套氣層。2012年以前采用直井開(kāi)發(fā)，之后采用水平井開(kāi)發(fā)[32]。針對(duì)大牛地氣田的地質(zhì)特征及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，在該氣田綜合調(diào)整中開(kāi)展“地質(zhì)物探多學(xué)科精細(xì)研究部署、全過(guò)程儲(chǔ)層保護(hù)+密切割大規(guī)模壓裂、強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)管理”的一體化開(kāi)發(fā)管理攻關(guān)和試驗(yàn)，在井位優(yōu)選、儲(chǔ)層保護(hù)、儲(chǔ)層改造和現(xiàn)場(chǎng)管理優(yōu)化方面充分發(fā)揮“地質(zhì)+工程+現(xiàn)場(chǎng)+管理”一體化作業(yè)優(yōu)勢(shì)，在提高單井產(chǎn)量的同時(shí)控制開(kāi)發(fā)投資，提升開(kāi)發(fā)效益。在儲(chǔ)層精細(xì)描述基礎(chǔ)上，形成水平井“精細(xì)分段+無(wú)級(jí)滑套”高效壓裂技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了裂縫分段與砂體展布的有機(jī)結(jié)合，使儲(chǔ)層更充分改造，有利于提高單井產(chǎn)量，平均單井測(cè)試產(chǎn)量9.6×104m3/d，較常規(guī)分段提高24.6%。此外，面對(duì)氣田產(chǎn)量遞減快，層間、平面儲(chǔ)量動(dòng)用不清等問(wèn)題，復(fù)合砂體研究已不能滿足精細(xì)開(kāi)發(fā)調(diào)整的需求，單砂體精細(xì)描述技術(shù)攻關(guān)成為關(guān)鍵。單砂體攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，從砂體沉積演化與控制因素出發(fā)，綜合運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)、沉積過(guò)程分析、物探預(yù)測(cè)、動(dòng)態(tài)分析等方法，明確了儲(chǔ)層沉積模式、砂體形態(tài)規(guī)模與疊置關(guān)系，形成了針對(duì)氣田3大沉積體系特點(diǎn)的單砂體精細(xì)描述技術(shù)，為剩余氣定量描述奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)了單砂體研究的整體進(jìn)程。

2.3.3 下步攻關(guān)方向

致密油藏普遍具有“甜點(diǎn)”小且分散，有效識(shí)別難度大及工程技術(shù)要求高，效益開(kāi)發(fā)難度大的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)。主要在以下3個(gè)方面開(kāi)展一體化攻關(guān)：①發(fā)展陸相致密油藏精細(xì)描述及選區(qū)評(píng)價(jià)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)綜合灘壩砂薄互層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、儲(chǔ)層質(zhì)量非均質(zhì)性表征、地應(yīng)力預(yù)測(cè)及多尺度裂縫分級(jí)描述和含油非均質(zhì)性表征等關(guān)鍵技術(shù)，可大幅度提高油藏描述精度，識(shí)別優(yōu)選“甜點(diǎn)”區(qū)，并提高水平井油層鉆遇率及井控儲(chǔ)量。②發(fā)展水平井優(yōu)快鉆完井技術(shù)。包含水平井鉆井提速優(yōu)化、井壁穩(wěn)定及儲(chǔ)層保護(hù)、大位移長(zhǎng)水平井固井技術(shù)和黃土塬鉆井“井工廠”模式，可顯著提高鉆速、縮短鉆井周期，加強(qiáng)儲(chǔ)層保護(hù)，提升固井質(zhì)量和降本增效。③發(fā)展與儲(chǔ)層特征相適應(yīng)的儲(chǔ)層改造技術(shù)。技術(shù)的關(guān)鍵在于復(fù)雜縫網(wǎng)體積壓裂技術(shù)，具備低傷害增能增效驅(qū)油壓裂液介質(zhì)和多尺度裂縫全支撐裂縫加砂技術(shù)體系，可同步實(shí)現(xiàn)“增大SRV（有效改造體積）+補(bǔ)充地層能量+提高油藏流度”，并提高單井產(chǎn)量與采收率。

致密氣藏在以下2個(gè)方面存在攻關(guān)難點(diǎn)：①儲(chǔ)量動(dòng)用程度低，未動(dòng)用儲(chǔ)量效益開(kāi)發(fā)難度大。中國(guó)石化低滲—致密氣藏探明未動(dòng)用儲(chǔ)量7 842×108m3，儲(chǔ)量動(dòng)用率48.4%，探明未動(dòng)用區(qū)塊儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、物性差、儲(chǔ)量豐度低，含水飽和度高（大于40%）、氣水關(guān)系復(fù)雜，單井產(chǎn)量低、開(kāi)發(fā)成本高、效益開(kāi)發(fā)難度大。②已開(kāi)發(fā)氣田采收率相對(duì)較低，穩(wěn)產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻。已開(kāi)發(fā)氣田剩余氣分布復(fù)雜、定量刻畫(huà)難度大，缺乏新型提高采收率技術(shù)，目前已開(kāi)發(fā)氣藏采收率僅為24.6%，氣井初期遞減快、氣水流動(dòng)機(jī)理及規(guī)律認(rèn)識(shí)不清、低壓低產(chǎn)井排液難度大，控制遞減難度大、氣藏穩(wěn)產(chǎn)面臨挑戰(zhàn)。針對(duì)上述問(wèn)題，可采取以下措施開(kāi)展一體化攻關(guān)：①開(kāi)展高效調(diào)整。應(yīng)用大數(shù)據(jù)研究剩余氣分布、監(jiān)測(cè)生產(chǎn)設(shè)備的性能和工況進(jìn)行資源“甜點(diǎn)”分析、指導(dǎo)精確布井、高效鉆井和壓裂設(shè)計(jì)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)科學(xué)、氣藏研究、鉆井和完井工程協(xié)作，為油田建立一個(gè)可互動(dòng)的地質(zhì)模型，通過(guò)模型進(jìn)行“甜點(diǎn)”識(shí)別、氣藏模擬和鉆完井優(yōu)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效調(diào)整。②優(yōu)化完井方式、提高單井產(chǎn)量和儲(chǔ)量動(dòng)用程度。建立地質(zhì)工程一體化平臺(tái)，促進(jìn)多學(xué)科組織管理和數(shù)據(jù)融合，通過(guò)多專業(yè)協(xié)同和數(shù)據(jù)挖掘不斷調(diào)整和完善鉆井、壓裂等工程技術(shù)方案，縮短鉆井周期、提高水平井鉆遇率和儲(chǔ)層改造效果，提高儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

2.4 頁(yè)巖油氣

2.4.1 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

據(jù)“十三五”資評(píng)，全國(guó)頁(yè)巖油地質(zhì)資源量約290×108t，其中，中國(guó)石化頁(yè)巖油地質(zhì)資源量84.88×108t，可采資源量10.49×108t，主要分布在渤海灣、江漢、四川、鄂爾多斯、蘇北等盆地。中國(guó)石化頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)大致經(jīng)歷了3個(gè)階段：第一階段（2010年以前），“常規(guī)石油”兼探階段。頁(yè)巖油勘探進(jìn)展緩慢，兼顧常規(guī)石油勘探。第二階段（2010—2013年），“非常規(guī)頁(yè)巖油”探索階段。一方面，在濟(jì)陽(yáng)坳陷、東濮凹陷、泌陽(yáng)凹陷和潛江凹陷等東部探區(qū)，針對(duì)常規(guī)探井頁(yè)巖層段開(kāi)展頁(yè)巖油老井復(fù)查和復(fù)試工作，1 559口井頁(yè)巖層段見(jiàn)到油氣顯示，103口井獲工業(yè)油流；另一方面，部署B(yǎng)YHF-1、BYHF-2、BYP1、BYP2、YYHF-1等專探井開(kāi)展頁(yè)巖油資源及其基礎(chǔ)地質(zhì)規(guī)律的探索，同時(shí)開(kāi)展相關(guān)工程工藝技術(shù)攻關(guān)。第三階段（2014年至今），新一輪基礎(chǔ)研究與先導(dǎo)試驗(yàn)階段。在國(guó)家“973”、國(guó)家重大專項(xiàng)和中國(guó)石化科技部等項(xiàng)目的依托下，持續(xù)開(kāi)展頁(yè)巖油基礎(chǔ)地質(zhì)研究和先導(dǎo)試驗(yàn)，并在我國(guó)典型沉積盆地開(kāi)展陸相頁(yè)巖油勘探選區(qū)與目標(biāo)評(píng)價(jià)工作，聚焦?jié)?yáng)坳陷沙河街組、潛江凹陷潛江組、四川盆地侏羅系開(kāi)展不同類型頁(yè)巖油“甜點(diǎn)”區(qū)，部署蚌頁(yè)油1、義頁(yè)平1、涪頁(yè)10、元頁(yè)2等新一批頁(yè)巖油探井探索資源潛力，多口井獲得了工業(yè)油氣流，展示出較好的頁(yè)巖油勘探開(kāi)發(fā)前景[33-35]。然而，與美國(guó)海相頁(yè)巖油相比，我國(guó)陸相頁(yè)巖面臨非均質(zhì)性強(qiáng)、頁(yè)巖油“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)難度大、熱演化程度低、原油可流動(dòng)性差、單井產(chǎn)量低、黏土含量高、可壓裂性差等問(wèn)題，距離我國(guó)“頁(yè)巖油革命”的到來(lái)還有一段路要走。

我國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富，發(fā)育海相、海陸過(guò)渡相和陸相多種類型頁(yè)巖氣，頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量122×1012m3，技術(shù)可采資源量21.8×1012m3。其中，海相頁(yè)巖氣可采資源量13×1012m3，主要分布在四川盆地及其周緣地區(qū)；海陸過(guò)渡相5.1×1012m3、陸相3.7×1012m3，主要分布在鄂爾多斯、四川、松遼等盆地（據(jù)原國(guó)土資源部，2015年）。與頁(yè)巖氣生產(chǎn)大國(guó)美國(guó)相比，我國(guó)頁(yè)巖地層一般經(jīng)歷了多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，褶皺、斷裂及隆升剝蝕作用頻繁，構(gòu)造變形作用強(qiáng)，地貌條件復(fù)雜，保存條件差異性大。陸相和海陸過(guò)渡相富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)，熱演化程度差異大，陸相頁(yè)巖普遍具有油氣共生的特點(diǎn)，海陸過(guò)渡相具有頁(yè)巖氣、致密氣和煤層氣共生的特點(diǎn)，且有效壓裂改造難度大。2012年中國(guó)石化在四川盆地海相頁(yè)巖氣勘探取得重大突破，建成中國(guó)首個(gè)大型頁(yè)巖氣田——涪陵頁(yè)巖氣田，并實(shí)現(xiàn)深層頁(yè)巖氣大規(guī)模商業(yè)開(kāi)發(fā)（圖5）[36-37]。借鑒涪陵頁(yè)巖氣田成功經(jīng)驗(yàn)，中國(guó)石化持續(xù)加大頁(yè)巖氣勘探，重點(diǎn)聚焦四川盆地志留系深層、常壓及新區(qū)新層系頁(yè)巖氣勘探，進(jìn)一步拓展資源陣地。2017年，通過(guò)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率、深層壓裂的技術(shù)攻關(guān)，威頁(yè)23-1HF井測(cè)試獲日產(chǎn)氣26×104m3高產(chǎn)氣流，發(fā)現(xiàn)了威榮頁(yè)巖氣田。該氣田地層壓力系數(shù)為1.94～2.06，氣田埋深達(dá)3 550～3 880 m，屬于深層高壓頁(yè)巖氣藏，2018年提交探明儲(chǔ)量1 246.78×108m3，同步啟動(dòng)產(chǎn)能建設(shè)。與此同時(shí)，永川、南川、丁山—東溪、武隆、彭水等深水陸棚優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖分布區(qū)均實(shí)現(xiàn)勘探突破[36]，是下步實(shí)現(xiàn)商業(yè)增儲(chǔ)上產(chǎn)的潛力區(qū)。近期，在志留系外圍新區(qū)以及陸相、海陸過(guò)渡相新層系的風(fēng)險(xiǎn)勘探見(jiàn)到好的苗頭，宜昌地區(qū)宜志頁(yè)1井志留系、涪陵地區(qū)涪頁(yè)10井侏羅系和建南地區(qū)紅頁(yè)1井二疊系均獲工業(yè)油氣流。截至2019年底，中國(guó)石化累計(jì)探明儲(chǔ)量7 489×108m3，年產(chǎn)氣量達(dá)73.8×108m3，累計(jì)產(chǎn)氣294.6×108m3。

圖5 四川盆地涪陵頁(yè)巖氣田開(kāi)發(fā)歷程Fig.5 Production history of Fuling Shale Gas Field in Sichuan Basin

2.4.2 典型案例攻關(guān)分析

2012年11月28 日，焦頁(yè)1HF井（圖6）五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣層測(cè)試獲得日產(chǎn)20.3×104m3高產(chǎn)頁(yè)巖氣流，宣告了涪陵頁(yè)巖氣田的發(fā)現(xiàn)，并于2013年被國(guó)家能源局批準(zhǔn)設(shè)立重慶涪陵國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)[36]。涪陵頁(yè)巖氣田地質(zhì)條件較北美更復(fù)雜，無(wú)成熟可借鑒的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，面臨技術(shù)、成本、環(huán)保等多方面挑戰(zhàn)。為解決諸多困難，科研人員通過(guò)地質(zhì)—工程一體化科技攻關(guān)，全力推進(jìn)涪陵國(guó)家級(jí)示范區(qū)建設(shè)，高效建成了全球除北美以外最大的頁(yè)巖氣田。

圖6 四川盆地焦頁(yè)1HF井五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖氣綜合評(píng)價(jià)Fig.6 Comprehensive evaluation of shale gas in Wufeng-Longmaxi Formations of Well-Jiaoye-1HF in Sichuan Basin

在涪陵焦石壩區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)時(shí)（圖7），上部氣層穿行層位如何優(yōu)選成為困擾地質(zhì)和工程人員的難題。焦石壩上部氣層（⑥—⑨小層）構(gòu)造特征與下部氣層（①—⑤小層）基本一致，頁(yè)巖品質(zhì)、儲(chǔ)層物性等方面則均存在一定差異性，上部氣層TOC（總有機(jī)碳含量）平均為1.61%，孔隙度平均為3.98%，含氣量約為3～4 m3/t。除⑨小層外，脆性礦物含量為54 %～59 %，整體評(píng)價(jià)上部氣層仍屬于Ⅱ類氣層。其中，⑧小層頁(yè)巖紋層較為發(fā)育，有機(jī)碳含量和孔隙度較高，為上部氣層優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段?；诘刭|(zhì)工程一體化綜合分析，確定焦石壩區(qū)塊平面上采用加密井進(jìn)一步完善下部井網(wǎng)，縱向上部署調(diào)整井網(wǎng)動(dòng)用上部氣層儲(chǔ)量，其中，上部氣層控制⑧小層底上、下5 m內(nèi)；水平井方位均沿垂直最大主應(yīng)力方向—南北向部署，水平段長(zhǎng)度以2 000 m為主，結(jié)合地面平臺(tái)適當(dāng)調(diào)整；布井方式采用交叉布井+單向布井，盡可能利用老平臺(tái)；針對(duì)上部氣層易漏失、長(zhǎng)水平井眼軌跡控制難度大的難題，開(kāi)展了頁(yè)巖地層巖石力學(xué)特征精細(xì)描述，形成了“導(dǎo)眼+三開(kāi)制”的長(zhǎng)井段水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。在堅(jiān)持地質(zhì)工程一體化的優(yōu)化方案下，焦頁(yè)30井組上部氣層井優(yōu)化穿行層位后，測(cè)試產(chǎn)量和壓力大幅提升，平均測(cè)試產(chǎn)量由9.7×104m3/d上升到14.5×104m3/d。方案共部署焦石壩開(kāi)發(fā)調(diào)整井223口，預(yù)計(jì)區(qū)塊立體開(kāi)發(fā)有利區(qū)的地質(zhì)儲(chǔ)量預(yù)測(cè)采收率由12.57%提高到了40%。

圖7 四川盆地涪陵頁(yè)巖氣田產(chǎn)能建設(shè)開(kāi)發(fā)形勢(shì)Fig.7 Productivity construction development situation of Fuling Shale Gas Field in Sichuan Basin

復(fù)興地區(qū)位于川東高陡褶皺帶萬(wàn)縣復(fù)向斜、拔山寺向斜、梁平向斜，為低山—丘陵地貌。復(fù)興地區(qū)侏羅系自下而上發(fā)育3套淺湖—半深湖相泥頁(yè)巖，埋深2 350～3 000 m，勘探有利區(qū)面積合計(jì)2 100 km2，油氣資源規(guī)模達(dá)1.27×1012m3，勘探開(kāi)發(fā)潛力巨大。與海相頁(yè)巖相比，復(fù)興地區(qū)侏羅系頁(yè)巖儲(chǔ)層類型多樣，巖性、物性和裂縫縱橫向變化快、非均質(zhì)性更強(qiáng)；頁(yè)巖黏土礦物含量30%～60%，可壓性較差；流體性質(zhì)復(fù)雜，相態(tài)多樣化，凝析油、凝析氣和濕氣并存；氣藏賦存于低壓、常壓和高壓多個(gè)系統(tǒng)。2019年涪頁(yè)10HF井、涪頁(yè)8-1HF井分別在東岳廟段和大安寨段鉆獲工業(yè)氣流。2020年忠1井在涼高山組見(jiàn)到良好油氣顯示，呈大面積、多層段、整體含油氣態(tài)勢(shì)，是中國(guó)石化“十四五”規(guī)模增儲(chǔ)、上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。

2.4.3 下步攻關(guān)方向

地質(zhì)工程一體化實(shí)施方案在涪陵頁(yè)巖氣田已取得顯著成效，基于前期勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，今后頁(yè)巖油氣資源可在以下4個(gè)方面開(kāi)展攻關(guān)：①單層/兩層開(kāi)發(fā)向多層系立體開(kāi)發(fā)攻關(guān)。多層系立體開(kāi)發(fā)可將頁(yè)巖油氣田的頁(yè)巖油氣資源整體采收率明顯提升，最大化地實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量整體動(dòng)用。為實(shí)現(xiàn)多層系立體開(kāi)發(fā)的可行性，需針對(duì)多層系水平井穿行層位優(yōu)選技術(shù)、同平臺(tái)密集水平井軌跡整體規(guī)劃與防碰繞障技術(shù)、水平井可控體積壓裂技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化技術(shù)等開(kāi)展攻關(guān)。②向深層頁(yè)巖油氣領(lǐng)域攻關(guān)。深層頁(yè)巖是指埋深大于3 500 m的區(qū)域，主要分布在四川盆地深層，是近中期頁(yè)巖油氣資源增儲(chǔ)上產(chǎn)的重點(diǎn)方向，但其埋藏深、鉆完井周期長(zhǎng)、壓裂改造難度大、套變問(wèn)題突出、施工成本高。鑒于此，一體化研究需在明確深層頁(yè)巖“甜點(diǎn)”層—“甜點(diǎn)”區(qū)、深層高陡構(gòu)造精細(xì)解釋與水平井軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)、深層水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)、深層適應(yīng)性壓裂技術(shù)和深層—超壓頁(yè)巖氣單井生產(chǎn)規(guī)律與適應(yīng)性開(kāi)采方式等方面展開(kāi)攻關(guān)。③向常壓頁(yè)巖油氣領(lǐng)域攻關(guān)。常壓頁(yè)巖是指地層壓力系數(shù)小于1.2的頁(yè)巖油氣藏，主要分布在四川盆地盆緣地區(qū)，主要特點(diǎn)是埋藏淺、構(gòu)造復(fù)雜、高角度縫及層理縫更發(fā)育、孔隙度略低與吸附氣占比高、最大和最小水平主應(yīng)力差異大、壓裂返排率高與縫網(wǎng)復(fù)雜程度變差、分布面積廣。初步評(píng)價(jià)中國(guó)石化四川盆地探區(qū)擁有2.8×1012m3頁(yè)巖氣資源，需要在復(fù)雜構(gòu)造區(qū)“甜點(diǎn)”優(yōu)選技術(shù)、復(fù)雜構(gòu)造區(qū)低成本水平井與軌跡控制技術(shù)、單井產(chǎn)量提高、立體開(kāi)發(fā)與儲(chǔ)量動(dòng)用、低成本壓裂工程工藝和地質(zhì)工程經(jīng)濟(jì)一體化體系等方面加強(qiáng)攻關(guān)。以效益最大化，根據(jù)工程成本與產(chǎn)量之間最佳匹配關(guān)系，優(yōu)化提出最合理水平段長(zhǎng)、壓裂規(guī)模等施工最優(yōu)參數(shù)。④向陸相頁(yè)巖油氣領(lǐng)域攻關(guān)。陸相頁(yè)巖油氣是指湖相沉積體系及海陸過(guò)渡相的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖形成的油氣資源，主要分布在四川盆地、鄂爾多斯盆地等地區(qū)，但是這類油氣藏巖性變化快、儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)、熱演化程度低與原油可流動(dòng)性差、成巖作用弱與塑性強(qiáng)、黏土含量高、壓裂難度大。陸相頁(yè)巖油氣是中長(zhǎng)期攻關(guān)及發(fā)展領(lǐng)域，初步評(píng)價(jià)資源量為5×1012m3，并且近期中國(guó)石化在涪頁(yè)10井取得陸相頁(yè)巖氣新突破。前期研究表明，頁(yè)巖油勘探宜向中高成熟度的生烴洼陷轉(zhuǎn)移，紋層（夾層）發(fā)育段、中高成熟區(qū)、異常高壓帶為有利勘探方向。為能夠有效動(dòng)用陸相頁(yè)巖油氣資源，可在陸相頁(yè)巖“甜點(diǎn)”區(qū)段識(shí)別與優(yōu)選技術(shù)、陸相頁(yè)巖地球物理“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)技術(shù)、陸相頁(yè)巖水平井軌跡精準(zhǔn)控制技術(shù)、流動(dòng)機(jī)理及有效動(dòng)用條件、低成熟度陸相頁(yè)巖原位改質(zhì)技術(shù)和高黏土頁(yè)巖適應(yīng)性壓裂技術(shù)體系等開(kāi)展攻關(guān)。

3 結(jié)論

1）頁(yè)巖革命的意義在于突破常規(guī)圈閉型油氣藏地質(zhì)理論，打破油氣勘探開(kāi)發(fā)儲(chǔ)層下限，推動(dòng)石油工業(yè)技術(shù)升級(jí)換代，建立一體化提效降本模式，是基礎(chǔ)地質(zhì)研究、科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新成功緊密結(jié)合的綜合體現(xiàn)。

2）地質(zhì)工程一體化本質(zhì)上是一種技術(shù)管理模式，其核心是實(shí)現(xiàn)地質(zhì)、工程跨學(xué)科、跨部門(mén)多元協(xié)作，實(shí)現(xiàn)快速高效科學(xué)決策與實(shí)施。成功的地質(zhì)工程一體化項(xiàng)目，往往具備一支多學(xué)科扁平化、高效一體化的團(tuán)隊(duì)，具有現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)協(xié)同化運(yùn)作機(jī)制和地質(zhì)工程一體化工作平臺(tái)，從而降低工程風(fēng)險(xiǎn)、提高工作效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

3）油氣資源劣質(zhì)化和油氣開(kāi)發(fā)對(duì)象復(fù)雜化趨勢(shì)日益明顯，油氣勘探開(kāi)發(fā)工程作業(yè)難度日益增大，疊加油價(jià)持續(xù)低迷，效益勘探開(kāi)發(fā)挑戰(zhàn)更為突出，通過(guò)地質(zhì)工程一體化，將有望探索出一條提高油氣勘探開(kāi)發(fā)效果、有效降低工程作業(yè)成本的新路。

4）不同地質(zhì)條件、不同地表環(huán)境、不同工程特征的油氣藏，對(duì)地質(zhì)工程一體化實(shí)施的要求存在差異。地質(zhì)工程一體化實(shí)踐必須根據(jù)油氣藏自身的特點(diǎn)，探索出符合地質(zhì)、地表和油田生產(chǎn)特點(diǎn)的技術(shù)體系與管理模式，形成各類復(fù)雜油氣藏的地質(zhì)工程一體化發(fā)展之路。