油气勘探开发迈入“纳米时代”

非常规油气资源已成为我国能源战略的重要组成部分，随着纳米级孔隙系统的发现与深入研究，我国非常规油气开发进入了“纳米时代”。广义上的非常规油气是指储集在以纳米级孔喉为主体的储集系统中的油气资源，涵盖了页岩油、页岩气、煤层气、致密砂岩油、致密砂岩气、致密灰岩油等，其中页岩油气是典型代表。中国石化通过一系列理论和技术的创新，在页岩油气的勘探与开发方面取得了显著成就，发现了多个海相页岩气田，并在多个盆地实现了陆相页岩油的战略性突破。

纳米级孔隙成为主要储集空间

2000年左右，随着水平钻井技术和水力压裂技术取得重大突破，美国进入页岩气大规模商业化开发阶段，揭示了纳米孔隙中蕴藏着丰富的油气资源，非常规油气理论认识和技术研发不断向深入化精细化推进。

2011年，石油地质学家在对我国非常规油气储层研究中，应用高分辨率场发射扫描电子显微镜和纳米CT重构技术，首次在四川盆地志留系页岩储层中发现了小于1微米的纳米级孔隙，即非常规油气赋存的主要储集空间。该发现对认识非常规油气连续聚集的地质特征、富集机理，增加资源潜力，具有重要的科学意义，标志着我国油气勘探开发迈入“纳米时代”，进源找油气成为重要趋势。

广义上的非常规油气是指储集在以纳米级孔喉为主体的储集系统中的油气资源，涵盖了页岩油、页岩气、煤层气、致密砂岩油、致密砂岩气、致密灰岩油等，其中页岩油气是典型代表。页岩油气的主要特征是：自生自储、连续大面积聚集；储集空间主要为粒间孔、粒内孔和有机质孔，发育纳米级孔隙系统；源内滞留或短距离运移；以扩散作用、分子作用等为主，非浮力聚集。一般页岩油气单井无自然工业产能，需借助水平井压裂技术实现商业开发。

页岩油气藏在数不尽的纳米级孔隙中，开发页岩油气犹如在毛细血管里采血，需要从石头缝里“挤”出。如何才能有效获取这些油气资源呢？这得益于“三个创新”：一是纳米孔喉系统“连续型”油气聚集的地质理论创新，二是“人工油气藏”的水平井、体积压裂、平台式开发的核心技术创新，三是多个“一体化”的管理模式创新。

我国页岩油气发展势头强劲

美国依靠两次页岩革命，实现页岩油气产量快速增长，从石油进口国转变为输出国，实现了能源独立。东方页岩革命在理论认识的持续突破、工程技术和油气装备的迭代创新等方面已取得重大进展，在海相页岩气和陆相页岩油开发中尤为突出，展示出光明前景。

我国页岩油气勘探屡获突破，产业发展驶入“快车道”。据“十三五”全国油气资源评价，我国页岩油地质资源量283亿吨，页岩气地质资源量106万亿立方米，揭示了页岩层系蕴含巨量资源。“十三五”期间，以页岩油气为代表的非常规油气资源逐渐成为我国油气勘探开发的主体，非常规石油与天然气分别占新增油气探明储量的70%和90%以上。经过10多年探索攻关，中国石化发现涪陵页岩气田，这是我国首个实现商业开发的页岩气田。随后，我国页岩气实现了储量和产量的快速增长，在四川盆地探明涪陵、威远、长宁、昭通、泸州、威荣、永川、綦江等8个海相页岩气田，累计探明地质储量超过2.9万亿立方米，年产量从2012年的0.25亿立方米增长到2023年的250亿立方米，我国成为全球第二大页岩气生产国。我国页岩气产业实现了从无到有的重大突破，技术上实现从跟跑到基本并跑的跨越。

我国页岩油已上报探明储量16.9亿吨，累计三级储量超过60亿吨，先后在松辽盆地青山口组、准噶尔盆地芦草沟组、渤海湾盆地沙河街组、苏北盆地阜二段等取得重大突破，新疆吉木萨尔、大庆古龙和胜利济阳三个国家级页岩油示范区勘探开发效果较好，全国页岩油建产步伐不断加快，2023年全国页岩油产量达458.4万吨，创历史新高。

页岩革命的本质是以科技革命推动产业革命，用“人造油气藏”方式使纳米级储层成为具有巨大工业开采价值的页岩油气藏。我国油气田企业在引进消化吸收国外经验的基础上，不断加大页岩油气勘探开发力度，夯实资源基础，攻坚克难，从理论认识、主体技术、管理模式等维度进行创新突破，勘探开发成效显著。页岩油气基础地质理论认识不断发展和完善，配套工程技术取得长足进步，自主创新形成了符合我国页岩油气特点的以“地质评价、开发优化、优快钻井、体积压裂、工厂化作业、清洁开发”为主体的勘探开发技术系列，基本实现关键技术与装备国产化，有效提高了单井产量和采收率，缩短了钻井周期，降低了开发投资。

页岩油气作为非常规油气的代表，已成为我国最具战略性的接替能源之一，在我国能源格局中的地位愈加重要。国家《“十四五”现代能源体系规划》提出，要积极扩大非常规资源勘探开发规模，加快页岩油、页岩气、煤层气开发。2024年是能源转型过渡期，在确保油气供应安全的大背景下，“增储上产”仍然是我国各大油气田企业生产经营活动的主旋律和硬任务。

中国石化页岩油气实现跨越式发展

自2009年起开展页岩气实质性勘探工作以来，中国石化历经“勘探突破、示范区建设，全面拓展”三个阶段。2014年提交国内首个探明储量，全面启动规模建产，2017年涪陵页岩气田高标准建成百亿立方米年产能，率先建成国家级页岩气示范区，并率先推进立体开发调整，实现85亿立方米稳产。2018年以来，中国石化加大新区、新层系、新类型页岩气勘探力度，探明并开发威荣深层页岩气田、南川常压页岩气，突破二叠系新层系、寒武系新类型页岩气，实现“走出涪陵、走出志留系、走出四川盆地”，持续引领我国页岩气发展。

2018年以来，中国石化集中攻关中高成熟度陆相页岩油，在济阳沙河街组、苏北阜二段、四川复兴侏罗系及南襄盆地取得战略性突破，已落实保有三级储量20.2亿吨。2021年，编制《中国石化页岩油“十四五”实施方案》并上报国家能源局，聚焦胜利济阳、苏北溱潼、四川复兴三个地区，按照“单井突破、井组评价、规模探明和效益建产”三步走的思路，积极推进效益开发，2023年页岩油产量40万吨，2024年预测产量超50万吨，可提前一年完成《实施方案》规划产量、探明储量任务。

对非常规油气发展来说，理论创新是实现勘探突破的基础，技术创新是破解其规模开发难题的密码。中国石化经过10余年的基础研究和科技攻关，创新形成页岩气“二元富集”理论认识，发现涪陵页岩大气田；创新形成“超压富气、石英抗压炮孔”新认识，攻关形成“密切割、增净压、促缝网、保充填”深层压裂工艺技术，在威荣、丁山、东溪深层页岩气取得重大突破，实现“走出涪陵”的战略目标；创新形成常压页岩气富集高产受“沉积相带、保存条件、地应力场”三因素控制新认识，攻关形成低成本技术体系，实现常压页岩气规模增储和效益开发；创新形成立体开发新模式，涪陵页岩气田储量动用率、采收率大幅提升；创新形成“有利岩相发育是基础，适宜演化程度是条件，良好可压性能是关键，地质工程一体化是保障”新认识，攻关适应性工程工艺技术，实现陆相页岩油战略性突破。这些理论技术创新有效指导了以四川盆地海相页岩气和东部断陷盆地陆相页岩油为代表的非常规页岩油气勘探开发实践，对我国其他地区页岩油气勘探开发也具有重要的引领示范意义。

石油勘探开发研究院持续加强油气勘探开发理论与技术创新，创新形成了一系列页岩油气关键核心技术：

一是地质理论研究持续完善。明确了我国页岩油气具有“二元”富集理论特征高度统一性，即沉积环境是富集高产的基础，保存条件是富集高产的关键。

二是实验地质评价技术应用广泛，建立了页岩含油气性评价技术系列、页岩储集空间与连通性定量表征技术、页岩油可动性评价技术、纳米流控芯片实验技术，实验地质评价技术和先进仪器设备的应用有效支撑了页岩油气现场测试与分析评价。

三是地球物理评价技术不断进步。建立了页岩含油气性及可压性测井定量评价技术，为源储耦合、选层评价及资源评价提供依据；建立了页岩油气“甜点”要素地球物理预测技术，实现了地质工程“双甜点”钻前预测、压裂效果实时可控，有效支撑了水平井轨迹设计及跟踪调整；形成了复杂构造区页岩多尺度断褶缝分布地震预测特色技术，有效预测了深部页岩多尺度断褶缝的分布；形成了页岩油气压力系数地震预测特色技术，大幅提高了页岩油气地层压力预测精度；形成了深层页岩气压裂监测特色新技术，实时反馈裂缝延伸动态，指导一段一策压裂。地球物理评价技术的进步为“甜点”精细评价提供了物探依据。

四是页岩油气开发评价理论技术不断发展。理论上，揭示了页岩气开发机理，为产能评价和开发指标优化奠定理论基础；提出了页岩油相态与开发机理新认识，为纳米孔内页岩油效益开发奠定理论基础。技术上，形成了适用于中浅层、深层页岩气的产能评价、试井分析、动态储量评价及递减分析等气藏工程技术系列，为页岩气高效开发提供技术支持；初步形成了建模数模一体化技术，可应用于井距优化、加密钻井、重复压裂、立体复杂井网等研究。自主研制了以COMPASS为代表的页岩油气开发系列软件，核心技术优于国外同类产品技术，有效提高了产量预测精度，在涪陵立体开发和威荣深层页岩气开发中得到广泛应用。页岩油气开发评价理论技术支撑了各类页岩油气田开发方案编制及产建部署工作。

聚焦“卡脖子”难题，打好科技自立自强攻坚战

根据国家能源局规划，“十四五”期间我国页岩气产业发展将进一步加快，有望进入大规模商业化开发阶段，页岩油也具备勘探开发大发展的基础。页岩油气不仅是国家未来油气勘探开发的重要战场，更是中国石化未来油气增长的重要领域。未来在页岩油气领域应全力打好科技自立自强攻坚战，加快推进关键核心技术攻关，重点聚焦以下方面开展攻关研究：

加大勘探开发力度，建立页岩油气资源分级评价体系。针对页岩气，着眼全国主要盆地，聚焦页岩气富集机理，协同发展地质与地球物理综合评价与预测技术，加强地质工程一体化攻关；巩固海相页岩气、攻关新区新层系、探索超深层和新类型，为我国页岩气持续发展提供技术与资源储备。针对页岩油，进一步落实各个区块页岩油资源，开展分级精细评价；深化富集规律研究，优先勘探开发中高成熟度页岩油，积极准备中低成熟度页岩油；深化不同类型页岩油开发规律认识，建立适应性的开发技术政策；根据油价择优选择开发策略，实现混积型规模建产、黏土型效益开发、外围页岩油勘探突破。

加快科技创新步伐，攻关关键问题。聚焦面临的地质理论认识、关键技术难题，组织系统内各企业和研究机构强化一体化工作机制，集智创新，有针对性地开展科研攻关，解决“卡脖子”问题，打造技术利器，全力支撑高质量勘探和效益开发。重点研究海相深层、常压页岩气、陆相页岩凝析油气富集高产和多相流动机理，攻关裂缝及地应力预测技术，剩余气精细描述技术，建模数模一体化、立体开发评价技术，研发生产动态分析软件平台，解决国外软件“卡脖子”难题，力争形成国际先进、国内领先的复杂油气藏开发技术和提高采收率技术。着重深化不同类型页岩油赋存状态和流动机理，攻关陆相页岩油防套变、防压窜立体井网压裂技术；进行CCUS、注气驱等补能攻关试验，提高单井产量，形成陆相页岩油提高采收率技术；发展智能压裂技术，提升国产装备智能化水平。

立足国家层面，组织跨界团队围绕关键技术进行攻关。以页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室、国家级页岩油气示范区等平台为依托，在一些理论难题、关键技术、装备研制等方面，组建跨行业、跨企业、跨部门、跨学科的项目联合攻关团队，建立有效的技术交流和沟通机制，举全国之力、用体制优势，联合攻关重大研究项目，攻关“卡脖子”重大技术与装备，实现“科技攻关-装备制造-生产应用”全过程闭环，打造国家级非常规油气科技力量，促进页岩油气产业快速发展。（李倩文　申宝剑）