页岩油勘探开发浅析

叶雅萌

摘要：页岩油是现阶段全球能源机构关注的热点。调研近年关于页岩油勘探开发方面成果，总结了现阶段页岩油勘探开发的前景、技术难题及对策。北美页岩油革命已经进入快速发展期，中国页岩油革命处于探索期，按照理论资源量和北美实践经验，页岩油开发前景可期。页岩油勘探开发还存在三大技术问题：高黏土层页岩压裂技术、高粘度流体开采技术及降本增效技术。后期页岩油勘探开发应分阶段分层次进行开发，先开发中高成熟度优质页岩油，再攻关中低成熟度页岩油。

关键词：北美页岩油;压裂;成熟度;高粘度

1北美页岩油与中国页岩油对比

北美页岩油气的革命改变了世界能源格局，也改变了美国内部能源供给关系，使美国从一个油气进口国成为一个油气出口国，增加了国内就业率，保障了能源安全。北美页岩油气勘探开发分为三个时期：1953—1986年的摸索期，勘探开发相关工作集中在巴肯页岩油区，整体页岩油产量低。1987—2006年见产期，借助水平井技术，快速钻井，获得工业油气流，勘探开发相关工作进入鹰滩（Eagle Ford）页岩油区。2007年至今进入快速发展期，借助水平井分段压裂技术，页岩油开发快速发展。2018年，页岩油产量3.74亿方，占美国总油产量的64.7%。中国的页岩油起步较晚，从现阶段实际情况和北美页岩油对比情况来看，中国页岩油发展尚处于北美页岩油开发中的摸索期，且实际地质情况与北美页岩油的勘探开发不具有可对比性，北美页岩油气的开发模式不适合在中国应用，需要建立适合自身页岩油气特征的相应勘探开发技术系列。

2页岩油开发前景

非常规油气资源量是常规油气液量的5倍强。页岩油资源量约为油田尚未找到资源的可采常资源量的7倍。美国能源协会（EIA）及英国石油公司（BP）预测未来油气供应中，非常规油气会超过已知油田产量和未发现油田产量之和。2018年全球一次能源消费总量已达135亿吨油当量，其中原油和天然气的占比超过50%（金之钧，2019），到2040年还会保持在这个水平线之上。国内各大油气田页岩油气勘探开发现状和前景给了我们强大的信心：总体资源量丰富，相应的一体化开发技术已初步形成，下一步攻关目标也较为明确，页岩油勘探开发工作正在有条不紊进行。页岩油勘探开发的成功能有力补充老油田递减产量，也有望成为增储上产的新领域。

3页岩油勘探开发技术难题

页岩油勘探开发国内正处于摸索期，对比北美页岩油存在着一系列的问题和与之带来的开发技术难题。现阶段的主要成果是已经解决了资源计算问题，但资源富集规律、怎么采出来、用什么方式采及采出成果是否具有效益都存在着问题。具体可以细分以下5个方面的问题：

（1）页岩油赋存机理不清：页岩油是页岩储层生成的，但页岩是怎么形成的，是物理、化学、生物还是环境造成？对应的页岩内有机质是怎么形成，形成后以什么方式保存下来？保存下来后又如何演变成油气，以什么相态保存在页岩中？这些问题都没有一个统一的答案。

（2）没有高效的优质储层段评价方法：现阶段已经认识到页岩储层内部存在着强烈的非均质性，有储层矿物成分的贡献，也有解析结构的复杂性，也有微观裂缝的无序分布，如何识别这些特征，并通过这些特征来寻找优质的页岩储层是我们急需解决的问题。

（3）压裂方法和压裂参数无法满足开发需求：可以完成1500-2000米段页岩储层压裂技术，但压裂方法和压裂效果不能保证。同时，低成熟度页岩黏土含量太高或储层韧性太强都制约压裂效果，选取什么压裂方法，如何优化压裂效果，形成高效缝网，也是一个重要的科学问题。

（4）页岩油粘度高、地层动力不足，开采困难：不同赋存状态的原油流动机理和有效动用条件不明，开发参数难以确定;有机质成熟度低、流体粘度高和驱动能力不足等因素導致流动能力差、采出困难。

（5）面对新的储层类型，工程问题复杂：钻具选择、井深结构、异常高压、储层强敏感及盐间储层失稳等等新的工程问题，都对工具带来一系列挑战。

4页岩油开发对策

尽管存在着方方面面的问题，但同时页岩油的开发也能带来了实实在在的成果和收益，面对困难，应该稳扎稳打，建立页岩油勘探开发分布实施方法。针对不同资源类型采取不同勘探开发方法。

（1）针对中-高成熟度页岩油藏类型，美国页岩油勘探开发经验表明，高成熟度有机质所产出的页岩油气油比大，与之相应储层的能量比较充足，对于这一类型资源应成为现阶段勘探开发的重点方向，优先进行钻探开发。在开发的同时，兼顾一些中高成熟度但资源潜力较差的资源类型，进行相应的技术储备和资源评价，保证优质区钻完之后，相对较差区域的资源能有效接替，对应技术也能相对成熟。

（2）针对中-低成熟度页岩油藏类型，在原油物性性质上通常表现为原油粘度高、含蜡量高，化学性质为碳链较长，分子大，不易流动。该类油藏由于有机质成熟度低，以大分子结构原油为主，不能有效动用开发，假如进行开发暂时肯定没有经济效益。因此，应在勘探常规非常规油气藏的同时，顺便对该类页岩油资源进行评价和对应技术的攻关，重点研究改变碳链长度，促进油气转变速度，改善流动性方法，发展化学、加热及注气等技术，提高储层原油流动性。

同时，一些新技术新方法的研发也应加紧准备进行。例如加强利用红外加热，放射源加热、声波震动、电加热及其它能改善储层或原油物理、化学性质的各种新技术的研发、测试及应用。相信这些方法和措施的快速进步会有效促进页岩油的勘探开发进程。

5结论

北美页岩油革命已经进入快速发展期，中国页岩油革命处于探索期，按照理论资源量和北美实践经验，页岩油开发前景可期。

页岩油勘探开发还存在三大技术问题：高黏土层页岩压裂技术、高粘度流体开采技术及降本增效技术。

后期页岩油勘探开发应分阶段分层次进行开发，先开发中高成熟度优质页岩油，再攻关中低成熟度页岩油。

参考文献：

[1]邹才能，杨智，崔景伟，et al.页岩油形成机制、地质特征及发展对策[J].石油勘探与开发，2013（01）：17-29.

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