勘探分公司攻克關鍵核心技術開啟油氣“大糧倉”

□ 文/ 圖 本刊記者 賀 彥

勘探分公司深耕頁巖氣領域12 年，累計提交頁巖氣儲量超萬億立方米，其中，探明儲量7926.41億立方米、預測儲量2435.63億立方米。從白手起家到碩果累累，勘探分公司以滿足油氣核心需求為己任，集中資源攻克頁巖氣勘探開發關鍵核心技術，先后在涪陵、綦江、元壩、道真等地區取得海相中淺層、深層頁巖氣、陸相頁巖油氣及盆外殘留向斜常壓頁巖氣等多個領域的勘探重大突破及商業發現，為提升能源供給質量和自我保障能力作出了積極貢獻。1月25日，勘探分公司頁巖氣勘探再結碩果—部署在重慶綦江區趕水鎮的重點探井丁頁7井，在4400米深的龍馬溪組頁巖層喜獲日產42.8萬立方米高產氣流，標志著川東南深層頁巖氣勘探攻關取得重大進展。

一場騙局？

進入新世紀以來，北美頁巖氣蓬勃發展，但到2011 年，我國先后實施了120 余口頁巖氣勘探井，效果均不理想，業內一度出現“頁巖氣是一場騙局”的悲觀論調。

頁巖堪稱“最復雜的巖石”：它是由粒徑小于0.0625毫米的顆粒碎屑、黏土、有機質等組成的，孔隙度僅為4%，孔隙直徑僅為0.01～0.1微米，比新冠病毒0.1微米的直徑還小，頁巖氣就藏匿于這些納米級孔隙中。

北美地臺是一個完整的大盤子，而四川盆地年代老，經歷了多期構造運動疊加改造，像一個摔碎的大盤子，頁巖氣散落在錯綜復雜的“迷宮”中，令諸多國際公司折戟于此。

勘探分公司科研骨干研究分析涪陵頁巖氣田發現成功的關鍵因素。

因此，想要實現中國的頁巖氣勘探突破，決不能照搬北美經驗，必須具體問題具體分析。2009年，勘探分公司相繼成立了頁巖氣項目管理部、勘探研究院頁巖氣勘探研究室，正式踏上頁巖氣攻關之旅。

四川盆地是中國頁巖氣資源最豐沛的盆地之一，攻關團隊按照“立足盆內、突破周緣、準備外圍”的思路，以四川盆地及周緣為重點，精耕細作。

他們一邊調研國外頁巖氣成功經驗，一邊系統復查40余口井的老井資料、6500多千米老二維地震、25條露頭剖面、10萬余個分析測試數據，實測60條近3萬米頁巖露頭剖面，剖析3口頁巖氣淺井，開展1萬多項次分析測試研究。

轉向海相

在復查元壩氣田常規老井時，科研人員發現，川東北地區湖相地層侏羅系大安寨段有較好的泥頁巖，雖然都獲得頁巖氣流，但湖相泥頁巖有機質豐度相對低、相帶變化快、非均質性強，氣井產量低，難以實現商業開發。

湖相頁巖氣勘探失利沒有阻擋住科研人員的步伐。他們開展了“勘探南方探區頁巖氣選區及目標評價”項目攻關，初步查明了元壩和涪陵地區陸相和海相頁巖氣的主控因素，提出了總有機碳（TOC）保存條件是四川盆地周緣下古生界頁巖氣成藏的主控因素等新觀點。

在這一觀點啟發下，勘探分公司轉變思維，將主攻目標由陸相調整為海相。

攻關團隊依托“上揚子及滇黔桂區頁巖氣資源調查評價與選區”等4個國家及中國石化重大科研項目，厘定頁巖厚度、有機碳含量、脆性指數等18項參數，創新構建了選區評價體系，評價五峰組-龍馬溪組下部是頁巖氣有利層段，優選了涪陵焦石壩等28個有利區。

二元富集

2011年盛夏，勘探分公司論證部署了第一口海相頁巖氣參數井焦頁1HF井。

2012年11月28日，焦頁1HF井試獲日產20.3萬立方米不含硫化氫的優質高產頁巖氣流。“沉睡數億年，一醒驚天下”，這口井為當時低迷的頁巖氣勘探帶來了生氣，成為中國頁巖氣勘探開發的里程碑。

因榨菜出名的涪陵，又因頁巖氣而備受世界矚目，這里誕生了除北美地區外全球首個千億立方米級儲量規模的頁巖氣田，相當于一個億噸級油田。

相較于北美簡單的“大盤”，在四川盆地這個“碎盤”，富集和保存條件都極其復雜。攻關團隊精細解剖焦頁1HF井，開展古地理地貌恢復，重塑了頁巖氣生成、滯留、散失過程，建立了頁巖氣保存模型和五種頁巖氣逸散破壞模型，進一步揭示了保存條件對頁巖氣富集的控制作用，首次提出“二元富集”理論，即深水陸棚優質泥頁巖發育是頁巖氣“成烴控儲”的基礎，而良好的保存條件是頁巖氣“成藏控產”的關鍵。

作為該理論的主要構建者之一，該公司總地質師魏志紅說，“二元富集”理論指導頁巖氣勘探從焦石壩主體走向外圍，從淺層走向中淺層、深層，以及外圍構造復雜區，不斷擴容頁巖氣“大糧倉”。

挺進深層

2012年底，集團公司在成都召開頁巖氣推進會，會后幾位頁巖氣專家商量，讓隆盛1井（后來的丁頁2HF井）加深一下，取下芯，說不定能實現盆地周緣的突破。

加深鉆探的建議，源于攻關團隊的精細研究。科研人員發現，丁山地區實際上位于深水陸棚沉積相帶，于是大膽提出在常規井的基礎上加深鉆探丁頁2HF井的建議，一旦突破，將解放川東南1000多平方千米的區帶。

果不其然，丁頁2HF井加深后，鉆遇61米厚的優質泥頁巖。但在“臨門一腳”壓裂時，卻遭遇了“步步驚心”。

該井是當時國內最深的頁巖氣探井，垂深超過4400米，地層溫度高達146攝氏度、壓力近140兆帕，而當時國內外測井工具最高抗壓僅105 兆帕。

壓裂第一段，僅上了不到兩立方米砂就“堵死”了，現場人員全蒙了。

沒有任何經驗可借鑒，對加砂造縫情況完全不了解，實際與預測差距大，只能摸著石頭過河。好不容易結束第二段施工，本該上“射孔聯作”了，可合作的外國公司（全球最大的油服公司之一）卻因該井壓力太高、施工沒有把握，不干了。

那時，橋塞射孔聯作工藝被幾家國際大公司壟斷，屬于“卡脖子”技術。不得已，中原測井隊伍來到現場，開啟了“步步驚心”的泵送橋塞作業。

經過“九九八十一難”，最終，他們攻克了“電纜射孔泵送橋塞分段壓裂聯作工藝”這個世界級難題，9次下井都做到了100%順利，創造了“應用一項新技術、實現三個首次、刷新四項紀錄”的佳績，打破了國外公司技術壟斷。

2013年12月，丁頁2HF井試獲日產頁巖氣10.5萬立方米，實現深層頁巖氣突破。

2019年，四川盆地首口埋深大于4200米的頁巖氣井東頁深1井，試獲日產超31萬立方米高產頁巖氣流，令國內外同行眼前一亮。

該井的突破，基本落實東溪—丁山地區5000米以淺有利區塊面積700多平方千米、地質資源量5300多億立方米，有力推動了中國石化川東南探區超2萬億立方米深層頁巖氣的勘探開發。

突破常壓

貴州遵義道真縣，以漢代名儒尹珍之字道真為名。真頁1HF井的突破，讓這個縣城多了一張“名片”，先賢不會想到，這里竟然是頁巖氣的聚寶盆。

相對于盆內高壓區，盆緣常壓頁巖氣地質條件更復雜。如何優選常壓頁巖氣中的“高壓甜點”，是當時的世界性難題。

攻關團隊依據“二元富集”理論，按照“點線面”思路，先敲定“點”上的地質信息，再尋找“線”上差異及演化特征，最后“面”上總結規律，發現了20～30米厚的優質頁巖層。

經過大量研究，攻關團隊最終成功降伏了“五峰組底界構造圖必須準確精細、最大主應力方向必須準確、距靶點西側最近一條大斷裂的距離必須準確”三只“攔路虎”，找到了甜點。

2020年2月19日，真頁1HF井試獲日產5萬多立方米氣流，取得了盆地外圍復雜構造區常壓頁巖氣勘探新突破。

重返陸相

近幾年，四川盆地及周緣地區海相頁巖氣勘探開發如火如荼，但海相中淺層有利目標儲備不足。為尋找新的“大糧倉”，勘探分公司樹立“勘探無禁區”理念，重啟陸相頁巖氣研究。

早在2017 年，勘探分公司就未雨綢繆，在突破深層頁巖氣的同時，組建陸相頁巖氣攻關團隊，依托“四川盆地侏羅系頁巖氣整體評價與目標優選”項目，開展老井復查及選區工作。

越難走的路，機會也會更多。攻關團隊重新梳理四川盆地侏羅系20 多口取芯井及元壩90 余口過路井的資料，運用多種手段開展定性分析和定量研究，剖析陸相頁巖油氣富集高產的主控因素，尋找油氣“糧倉”，鎖定甜點目標。

最終，攻關團隊明確半深湖優質頁巖是物質基礎，保存好、地層超壓是成藏保障，微裂縫發育是高產關鍵，為涪頁10井、泰頁1井及元頁3井等一批重點井的部署提供了支撐。

為了暢通頁巖氣逸出通道，他們敢想、敢試、敢干，探索形成了湖相深層“超密切割、高強度加砂、暫堵轉向、均衡壓裂”高效壓裂關鍵技術。

2021年，泰頁1井在涪陵北部復興地區涼高山組試獲日產油9.8立方米、氣7.5萬立方米；元頁3井在元壩地區千佛崖組測試獲日產油15.6立方米、氣1.18萬立方米，實現了陸相頁巖油氣勘探重大突破。

如今，從海相到陸相，從中淺層到深層、超深層，從盆內到盆外，勘探分公司掌握的金鑰匙越來越多，未來，更深更隱蔽的頁巖氣也將被一一揭開神秘面紗。