■本報記者 李惠鈺
近日，國際油氣巨頭殼牌與中國石化籤署協議，將與中國石化勝利油田聯合研究勘探中國勝利區的頁巖油資源。這表明殼牌對中國非常規上遊資源的興趣與日俱增，也釋放出這樣的信號——中國頁巖油市場前景可期。
據國際能源署的統計，作為全球僅次於俄、美的頁巖油資源量大國，中國的頁巖油可採儲量接近50億噸，佔據全球頁巖油可採儲量超過10%。從目前中國的頁巖油開採規模來看，擁有非常高的增產潛力。
不過，當前我國頁巖油開發總體進展仍不容樂觀。中國的頁巖油開採已近十年，但目前國內的勘探開發進度和我國頁巖油資源的資源稟賦相比，顯然相對落後。
為此，中國科學院院士金之鈞近日在第二屆頁巖油資源與勘探開發技術國際研討會上呼籲，我國亟待加強頁巖油基礎理論及勘探開發關鍵技術的研究，應儘快制定頁巖油發展戰略規劃，確保該產業的健康、穩定和可持續發展。
美國的啟示：降本增效有一個過程
過去，人們普遍認為頁巖似「磨刀石」鐵板一般沒有孔隙，只可作為常規油氣的蓋層，而如今，頁巖不僅可儲油、儲氣，甚至可產油、產氣，勘探理論的深化加速非常規頁巖油氣革命的到來。
據金之鈞介紹，頁巖油是指蘊藏在以富含有機質頁巖和頁理與紋層發育的碳酸鹽巖，具有超低孔隙度和滲透率的烴源巖層系中的石油資源，包括泥頁巖孔隙和裂縫中的石油，也包括泥頁巖層系中的緻密碳酸巖或碎屑巖中的石油資源，其開發需要使用與頁巖氣類似的水平井和水力壓裂技術。
儘管頁巖油資源廣泛存在於世界各地，但是由於自然環境、地質構造和技術水平等因素的限制，頁巖油開採並沒有在全世界大規模普及。目前，世界上只有美國和加拿大進行了大規模商業化的開採活動。其中，美國頁巖油的生產佔絕對主導地位。
金之鈞表示，當前，頁巖油已經成為北美地區石油工業快速發展的主要資源，2018年，美國頁巖油產量達3.29億噸，佔原油產量的59%，形成了美國原油產量的第二次高峰，正深刻地影響著國際能源格局。
美國頁巖油霸主的地位與其較低的成本不無關係。金之鈞給出一組數據：美國早期階段主要頁巖區帶頁巖油成本在80美元/桶以上，目前保本成本大致在45~55美元/桶，單井鑽完井成本2012~2016年持續下降，2017~2018年有所上升，但仍低於油價下跌前。
此外，美國頁巖油開採效率也在不斷提升。「美國主要頁巖區帶的鑽完井效率和生產效率持續增高，低油價以來尤為明顯，鑽井效率提高了約50%、水平效率提高了100%。單臺鑽機新井頁巖油日產量是油價下跌前的3倍左右。」金之鈞說。
不過，從美國頁巖油勘探開發歷程來看，雖然現在的成本很低，但在初期階段成本依然很高，最高時可達100~120美元/桶。所以，在金之鈞看來，美國的經驗帶來的啟示是，頁巖油開發降本增效需要有一個過程，任何國家都無法做到一下子降低成本，他認為這個概念國內產業界一定要樹立起來。
「頁巖油開發在開始階段一定是高成本的，只有慢慢隨著技術的進步與成熟，成本才可能降低。隨著規模的展開，成本慢慢攤薄，才能夠把成本逐一地降下來。」金之鈞強調說，自2014年以來，美國通過技術進步降低成本才取得了如今的成就。
金之鈞進一步舉例稱，美國先進的選區與甜點評價技術，能夠精準識別甜點區，這也是其成功的要素之一。另外，美國超長水平井技術也十分驚人，一趟鑽水平井段可以達到5000米，而我國最長記錄只有2000多米，差距十分明顯。不僅如此，美國立體井網布井技術、多分支井技術、細切割水力壓裂技術以及重複壓裂技術等技術的進步，也都成為其頁巖油降本增效的核心。
中國的挑戰：仍需加強科研攻關
技術不對路，油就出不來；管理不革命，就不能實現經濟開採。要想達到頁巖油規模巨大的效益開發，建井周期長、開發成本高、核心技術未突破等都是我國必須要邁過的坎兒。
雖然我國頁巖油開發起步較晚，但是近年來我國頁巖油勘探開發在東、中、西部多點取得突破，特別是在地質認識和工程技術上也取得一定進展。
金之鈞介紹，我國目前已經初步形成了頁巖油水平井鑽井關鍵技術，優化形成了二開制井身結構方案，降低了鑽井成本；形成了「一趟鑽」鑽井配套技術，鑽井周期大幅度下降；長水平段固井技術日趨成熟。
此外，我國也實現了工廠化鑽井作業模式，大幅降低了鑽井綜合成本。例如，吉林油田通過井工廠作業，鑽井費用降幅達40%~55%。
不僅如此，金之鈞表示，我國還形成了各具特色的頁巖油體積壓裂技術系列，壓裂效果取得突破；規模優化了壓裂材料，壓裂綜合成本有所降低；充分利用壓裂液增能、滲析置換作用，低返排率提高壓後產量等一系列工程技術進展。
但他也同時指出，我國頁巖油地質條件複雜，富有機質頁巖以陸相的湖泊沉積為主，盆地形成時間晚，熱演化程度偏低，具有油質重、黏度高、流動能力差、黏度礦物含量高、脆性較差、氣油比低、地層能量不足等特點，依靠現有的技術還無法實現規模效益開發。
「我國頁巖油的勘探開發工作起步晚，油藏特徵複雜，在理論和技術層面還沒有找到適合我國陸相特點的頁巖油開發技術，亟須加強科研攻關。」金之鈞強調，「在設備與人才隊伍支撐上，我國從企業到研究院所和高校都普遍缺乏針對頁巖油理論研究與技術研發的實驗條件和科研隊伍。」
中國工程院院士、中國石油化工股份有限公司總經理馬永生在致大會的賀信中也表示，我國油氣對外依存度越來越高，大力提升油氣勘探開發力度，既是保障國家能源安全的需要，又是各大石油公司肩負的重要使命。為此，各油氣企業應加強交流，增進合作，共同尋找資源與勘探開發領域下一步攻關的突破口和技術路線。
未來發展與建議
「加強頁巖油勘探開發是保障國家能源安全的重要舉措，也是老油田及百萬石油人可持續發展的關鍵。」為此，金之鈞建議，首先應在理論研究的基礎上，儘快組織專業隊伍開展全國頁巖油資源評價工作，進一步摸清家底，制定我國頁巖油發展戰略和相關規劃，從總體上對其開發進行戰略部署，進而確保該產業的健康、穩定和可持續發展。
其次，要加強基礎理論及勘探開發關鍵技術研究——2019—2025年，重點突破陸相頁巖油甜點預測技術、水平井多分段壓裂技術，能夠有效動用我國中高成熟度高壓區頁巖油資源；2028年前，重點突破陸相頁巖油水平井增能驅油壓裂技術，能夠有效動用我國普遍存在的常壓低壓中高成熟度頁巖油資源；2030年前，重點突破陸相頁巖油儲層高效原位改質開採技術；2035年前，具備規模化工業產能，能夠有效動用我國中低成熟度頁巖油資源。
在實驗室與人才隊伍建設方面，金之鈞建議國家發展改革委能夠給予重大裝備研發支持，包括大型壓裂設備、旋轉導向鑽井、低下原位加熱工具等重大裝備。另外，通過走出去與請進來相結合、研究與實踐相結合的辦法，加大加快人才隊伍建設，加強國家實驗室建設，並考慮建立頁巖油勘探開發國家實驗室。
最後，金之鈞還建議推進勘探開發重點示範工程建設，重點開展準噶爾盆地吉木薩爾蘆草溝組頁巖油、渤海灣盆地古近系頁巖油、漢江盆地古近系頁巖油、鄂爾多斯盆地三疊系頁巖油、松遼盆地白堊系頁巖油五大勘探開發示範工程先導試驗區建設，做到先行先試。
中國科學院院士、中國石油勘探開發研究院副院長鄒才能表示，陸相頁巖油革命之夢是中國石油工業的一個願景，也許很快實現，也許路途艱難。只有不斷求索科學真理，不斷研發工程技術，探索出一條成熟的技術路線，才能完成「頁巖油革命」的歷史使命。
《中國科學報》 (2019-05-06 第7版 能源化工)