当前我国页岩油发展中面临的问题与对策——访中国科学院院士、石油地质学家金之钧

□ 文/唐大麟

记者：金院士您好，页岩油气开采技术的发展带来了世界能源格局的巨大变化，在您的建议和助力下，十多年前，我国在四川盆地取得了页岩气勘探开发的巨大突破，近年来页岩油的勘探开发也开始不断取得新的进展。请您介绍一下我国页岩油勘探开发的历史与现状。

金之钧：我国的页岩油资源主要是陆相，其勘探开发大致经历了“常规石油”兼探、“非常规页岩油”探索，以及针对性技术攻关和新一轮评价、部署三个阶段。2010年以前是与“常规石油”兼探阶段。这一时期在鄂尔多斯、渤海湾、江汉等盆地烃源层系均发现了泥页岩裂缝型油气，但总体上储产量规模有限，发展较为缓慢。2010——2014年是“非常规页岩油”探索阶段。中国石化和中国石油选取了若干典型盆地，在凹陷边缘构造高部位部署了一批页岩油专探井。2014年至今，是针对性技术攻关和新一轮评价、部署阶段。2014年以来，在国家“973”计划和油气重大专项支持下，陆相页岩油地质评价及开采关键技术攻关全面启动，并取得了可喜进展。

据美国EIA估算，我国页岩油技术可采资源量为43.7亿吨，但这一评价明显偏低。中国石化石油勘探开发研究院研究团队初步估算，中国陆上主要盆地页岩油资源量为186亿吨。根据目前新疆油田页岩油实际生产数据统计，划分初始产能高于30吨/天为Ⅰ类，低于10吨/天为Ⅲ类，中间则为Ⅱ类，当前吉木萨尔凹陷Jx23井最高页岩油日产88.3吨，Jx25井最高日产油108.3吨，玛湖凹陷MY1井最高日产量可达31吨，都具有非常大的资源潜力。2018年以来，中国页岩油发展战略研究专家组完成了全国几大盆地的调研，一致认为各盆地都获得了勘探上的重大突破。从准噶尔盆地吉木萨尔凹陷到鄂尔多斯盆地中部，再到江汉盆地潜江凹陷，以及渤海湾盆地的黄骅坳陷和济阳坳陷均有突破，近期在松辽盆地北部的古龙凹陷白垩系下部青山口组一、二段深湖相页岩中也获得了大于30吨的单井日产量。2020年5月30日古龙凹陷YP1井日产油35.3立方米，日产气11.992立方米，油嘴6.3毫米，套压8.3兆帕。然而，这只是单井的突破，整体来说，当前页岩油勘探开发面临的挑战之一仍然包括单井产量低、效益差，尤其是在低油价背景下，规模开发遇到了极大挑战。

我们在《中国陆相页岩油资源发展战略研究报告》中已明确提出，中高成熟度页岩油是中国页岩油战略突破的重点领域，加强陆相页岩油气勘探开发是保障国家能源供应安全的重要途径。我国多套湖相泥页岩层系具有分布范围广、时代较新、有机质丰度高、厚度大、埋藏浅、成熟度低、以生油为主的特点，且陆相富有机质页岩黏土矿物含量高、基质渗透率低、碎屑含量和可压性变化大，因此规模有效勘探开发面临资源规模不清、富集规律不明和可动用资源分布预测困难等重大挑战。当前我国陆相页岩油勘探中单井产量普遍较低，且高产、低产井分布极不均匀，页岩油富集主控因素不清，甜点评价标准不一，预测评价难度大，制约了中国陆相页岩油的勘探部署和规模化开采。

记者：目前国际上页岩油开发的现状如何？我国与之相比差距在哪？

金之钧：全球页岩油资源丰富，在美国、俄罗斯、阿根廷等都有开发，我重点介绍一下美国页岩油勘探开发的情况。2019年，美国页岩油产量为3.85亿吨，占其原油总产量的65.2%。页岩油已经成为原油产量增长的主体。美国海相页岩油成功勘探与经济效益开发首先得益于基础地质认识的不断提高，理论上突破了传统的圈闭找油模式，极大地扩展了找油区域，实现了全盆地勘探开发的革命。它的主要产区在威利斯顿盆地上泥盆统——下石炭统巴肯区带（Bakken）、墨西哥湾白垩系鹰滩区带（Eagle Ford）、二叠盆地二叠系伯恩斯普林和沃夫坎等区带（Spraberry and Wolfcamp）、阿帕拉契亚盆地奥陶系尤提卡区带（Utica）等。目前二叠盆地页岩油的产量上亿吨，2019年开始页岩油勘探开发的阿纳达科盆地，早期开发的富有机质层系页岩油单井直井产量并不高，后期勘探在盆地深凹处4500米以深获得了高产。

美国海相页岩油勘探开发历经长期探索。1953年，在威利斯顿盆地巴肯组发现了Antelope油田，但是由于长期低产无人关注。1987年，受页岩气探索影响，在巴肯组上段打了页岩油第1口水平井，但产量低，无经济效益。2000年转向巴肯组中段的致密层段，获得巨大成功，该层系平均厚度为15-20米，盆地中心是碳酸盐岩，盆地边缘是碎屑岩，在盆地中心发现了美国第1个页岩油田Elm Coulee，总体处在盆地的中央部位，具有低缓背斜背景。2007年巴肯组产量突破110万吨，距离第1个油田发现共用了7年的时间。继巴肯组产量突破之后，美国页岩油勘探开发先后在南部鹰滩（Eagle Ford）、中部二叠盆地等地展开，页岩油产量迅速上升，最高峰时期每年增长5000万吨，2019年美国页岩油总产量达3.85亿吨。巴肯组在2009年之前的单井产量低，2012年实现平均产量约8.22万吨，2017年以来平均日产量超过20.55万吨；鹰滩组日产量也超过54.8万吨。美国目前高产页岩油井多分布在威利斯顿盆地、二叠盆地和海湾盆地鹰滩组。

我国页岩油气资源丰富，初步评价结果位居世界第三位，是建成千万吨级产量油气田最现实的战略接替资源。但是，我国主要为陆相页岩油气，具有不同于美国海相页岩油气的显著特点，美国技术在我国难以完全复制。我国能否像“陆相生油理论”一样，掀起一场“陆相页岩油气”革命，关乎国家能源安全，关乎百万石油人就业岗位，也关乎能否在世界“页岩革命”中抢得先机并从海外获取页岩油气资源的战略问题。

记者：当前我国页岩油发展面临的主要问题是什么？

金之钧：当前我国页岩油存在的最主要的问题，还是陆相页岩油与美国海相页岩油在地质条件上的巨大差异，这决定了我们无法完全复制美国理论与技术模式。具体来说存在的问题，一是陆相页岩油富存机理认识不清，评价手段亟需完善。我国陆相页岩沉积相变快、非均质性强、热演化程度低、成岩作用弱，难以借鉴北美资源评价方法。二是陆相页岩油甜点构成要素不清，预测技术尚未建立。矿物成分和储集体孔隙结构类型复杂多变，微观复杂性在宏观尺度上的地震响应特征和规律不清，常规均匀各项同性的等效介质理论与方法不能有效描述；储层甜点关键参数的地球物理测井识别与评价，特别是岩电关系认识与含油性评价十分困难；非均匀各向异性页岩油目标层的高精度成像与“甜点”要素精确反应十分困难。三是陆相页岩油储层流动机理不清，有效动用条件不明。页岩油以游离、吸附或溶解等多种形式赋存于微裂缝、纳米孔隙，有机质内部等多种孔隙空间中，不同赋存状态的原油流动机理和流动条件不明；缺乏针对页岩油储层的流体运移数学模型、分析计算方法和手段，无法有效预测单井生产动态和产量递减规律。四是陆相页岩油储层压裂困难，难以形成有效支撑缝网。与海相页岩油储层相比，陆相页岩油储层塑性强，地层压开难度大，难以形成有效的压裂缝网，人工裂缝波及体积小；页岩油储层塑性强导致压裂支撑剂嵌入严重，裂缝长期导流能力低；页岩油储层水敏性强，对储层伤害大，现有压裂技术不适应。五是陆相页岩油黏度较高等因素导致流动能力差，采出困难。陆相页岩油存在有机质成熟度低、流体黏度高、驱动能力不足等难题，目前缺乏提高页岩油流动性能的成熟工艺方法，相关研究亟待开展。六是井深、异常高压、储层强敏感、盐间储层失稳带来系列工程问题。深层泥页岩岩性致密、可钻性差、钻井速度慢、钻井周期长；盐间页岩储层特殊岩性造成井筒损坏严重，措施有效期短、累积产油量低、经济效益差。

记者：针对以上存在的问题，我们发展页岩油的思路是怎样的？

金之钧：针对目前我国页岩油发展过程中存在的这些问题，结合国家对能源的需求，以及常规油气资源的整体情况分析，我们提出了针对页岩油发展的四大原则，即“坚持政策引导，科技先行的原则”“坚持自主创新，开放合作的原则”“坚持先易后难，有序推进的原则”“坚持国企主导，多方参与的原则”。

在以上发展思路指导下，根据我国陆相页岩油的特殊性，针对页岩油产业未来发展，我们以油价70美元/桶为测算值，也制定了三个阶段的发展目标。首先是战略准备阶段，即在“十四五”时期，集中科技攻关，制定相关政策，形成高成熟度页岩油勘探开发关键技术，落实高成熟度页岩油技术可采资源量20亿-30亿吨；探索中低成熟度页岩油原位改质技术，落实中低成熟度页岩油原位改质技术可采资源量30亿-40亿吨；全国页岩油年产量达到500万-800万吨。其次是战略突破阶段，即在“十五五”期间，继续强化科技攻关，形成关键技术系列；落实高成熟度页岩油技术可采资源量5亿-10亿吨；突破中低成熟度页岩油关键技术，落实中低成熟度页岩油原位改质技术可采资源量40亿-50亿吨；全国页岩油年产量达到1000万-1500万吨。再次是战略展开阶段，即在“十六五”期间，完善中低成熟度页岩油关键技术，有效动用中低成熟度页岩油资源；落实中高成熟度页岩油技术可采资源量5亿-10亿吨；落实中低成熟度页岩油原位改质技术可采资源量30亿-40亿吨；全面展开页岩油开发，实现全国页岩油大规模工业化生产，年产量达到2000万吨以上。美国页岩油气革命使得美国实现了能源独立，改变了世界能源版图。中国页岩油革命正处于起步阶段，页岩油开发应成为国家战略，通过政策引导、金融支持、技术进步与管理创新，实现中国页岩油气的有效开发，保障我国能源安全。

记者：您认为我们在实现这些发展目标的实践中具体该拿出什么措施？

金之钧：加强页岩油勘探开发是保障原油稳产两亿吨的重要举措，也是老油田及百万石油人可持续发展的关键。要实现以上目标，我们一是要提高认识，摸清家底，尽快制定页岩油发展战略规划，充分认识页岩油资源在我国能源领域的战略地位和重大意义。在理论研究的基础上，尽快组织专门队伍开展全国页岩油资源评价工作，进一步摸清家底，制定我国页岩油发展战略和相关规划，从总体上对其开发进行战略部署，进而确保该产业的健康稳定和可持续发展。二是要加强基础理论及勘探开发关键技术的研究，“十四五”期间重点突破陆相页岩油“甜点”预测技术、水平井多分段压裂技术，从而有效动用我国中高成熟度高压区页岩油资源。2030年前要重点突破陆相页岩油水平井增能驱油压裂技术，从而有效动用我国普遍存在的常压低压中高成熟度页岩油资源。在2030—2035年，要重点突破陆相页岩油储存高效原位改质开采技术，具备规模化工业产能，以保证能够有效动用我国中低成熟度页岩油资源。为保障上述技术攻关快速形成成果，建议部分基础研究及关键技术列入国家重大基础研究项目计划和国家自然科学基金重点研究项目计划，并给予优先安排；建议国家科技部持续支持页岩油勘探开发进入油气科技重大专项；部分前沿技术攻关进入颠覆性技术计划。三是要加强实验室与人才队伍建设。建议国家发改委给予重大装备研发支持，包括大型压裂设备，旋转导向钻井，地下原位加热工具等，通过走出去与请进来相结合，研究与实践相结合的办法，加大加快人才队伍建设，加强国家重点实验室建设。四是要推进勘探开发重点示范工程，重点开展准噶尔盆地、渤海湾盆地、江汉盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地等五大领域先导试验区建设，先行先试。

此外，还需要完善相关配套政策。在体制机制上探索成立独立的页岩油公司或页岩油项目经理部，实行一体化管理，提升开发效益。考虑引入混合所有制，联合外企，民企等，共同推进陆相页岩油商业开发，探索页岩油勘探开发领域的金融创新，考虑多方向资本引入，共同推进陆相页岩油商业开发。在财税政策方面，建议国家出台鼓励和支持页岩油开发的税收减免或补贴政策，比照页岩气给予500元/吨的补贴，也可以从特别收益金里核减。