页岩油勘探开发“点—线—面”方法论

刘 合 李国欣 姚子修 金 旭 孟思炜 苏 健

（1.中国石油勘探开发研究院；2.中国石油勘探与生产分公司）

我国页岩油资源丰富，已在多个含油气盆地获规模发现，但资源品质总体较差，勘探开发相对滞后，需针对不同类型资源制定合理的勘探开发策略。

1 我国页岩油开发现状与认识

1.1 我国页岩油开发现状

广义上，页岩油是指赋存于富有机质泥页岩中及与之毗邻的砂岩、碳酸盐岩等非烃源岩夹层中的石油资源。我国中—高成熟度页岩油地质资源量约为100×108t，在未来我国油气增储上产中将会扮演战略接替资源的角色。目前已在准噶尔、松辽、渤海湾、鄂尔多斯等盆地获得页岩油规模发现，并实现了工业开发[1-6]。

我国陆相页岩油与北美海相页岩油在资源禀赋、地质条件方面均存在较大差异，直接生搬硬套北美页岩油现成的地质理论和工程技术并不可取[7-8]。当前，我国页岩油开发基础研究滞后，受工程技术制约，施工成本偏高，回报周期较长，管理模式落后，导致页岩油开发具有较高的投资风险，规模效益开发面临重大挑战。为此，需认真审视页岩油开发的成本风险与不确定性因素[9-10]，不断深化地质研究，攻关核心工程技术，编制高效开发方案，加强成本评估与预测；同时，应加强研发体系顶层设计和能力建设，减少重复性研究，提高研发效率。

1.2 美国页岩油气开发经验与启示

美国页岩油气的成功开发经历了漫长的探索和发展阶段。早在1982年，页岩气之父——乔治·米希尔首次尝试页岩气开发，开展页岩气精细地质研究和工程技术研发；1992年，完成首口井的技术试验并取得有关资料，期间投入了大量人力物力；2002年，优选出甜点区段（二叠纪盆地东部米德兰次盆的Wolfcamp组海绿石发育段）并突破水平井钻井技术；2007年，掌握水平井体积压裂开发技术，开始工业化发展；此后，美国页岩气开发进入快速发展时期。2018年，美国页岩气产量达6138×108m3，占美国天然气总产量的64.4%[11-15]。在页岩气开发取得成功后，相关技术被引入页岩油开发，带动了美国页岩油的快速发展。

纵观美国页岩油气工业的发展历程，从精细地质认识、水平井钻井、规模化压裂等核心技术的探索突破，到实现勘探、开发与工程线上的贯通起步，再到石油巨头、独立公司、私营公司市场化推广应用的快速发展，呈现出明显的阶段规律性[12,16-18]。

我国页岩油开发不可能一蹴而就。随着页岩油勘探开发的不断深入，前期积累的知识碎片越来越多，需通过类比和综合分析，将相关信息融会贯通，使知识系统化。为此，需遵从由研究到实践，由“点”到“线”再到“面”的认识过程。从加强基础研究与核心技术攻关入手，建立信息实时更新与共享的地质工程一体化平台，对基础研究与技术攻关进行程序化监管和调控，建立页岩油全生命周期组织管理模式，针对不同类型页岩油资源制定合理的勘探开发策略[19-20]。

2 “点—线—面”创新方法论内涵

2.1 “点”上优选

页岩油气勘探开发要实现高质量科学发展，需从“点”上优选做起，这是“点—线—面”创新方法论的基础。油气勘探开发是一个复杂的系统工程，科技研发体系涉及多学科交叉，环节众多且相关性较大，科技管理人员的精力是有限的，必须集中精力抓住要害。只有厘清科学问题的关键点，抓住主要矛盾和矛盾的主要方面，才能利用好有限的资源解决问题。

随着国内石油勘探开发进入新的阶段，新发现储量品位降低，已开发油田主体处于“双高”开发阶段，多尺度储层表征、资源分级评价、“甜点区”预测与工程评价、储层改造、老井再认识与精细挖潜、控水增油、提高采收率、工程经济性评价等都是关键控制点。应当注意的是，关键控制点是动态变化的，随着研究进程和储层特征变化，控制点也将发生变化。

2.2 “线”上控制

“线”控制的实质就是对研发程序的控制。程序是对操作及处理流程的描述、计划和规定，主要指项目研发前必须要优化顶层设计，制定技术研发路线图，建立和完善各项主要工作的控制线。科研项目所出现的任何进度滞后、费用失控、目标不明确、重复研究等问题，往往是由于违背了程序。特别是油气上游业务，基础研究与技术研发的勘探、开发、工程等不同主线相互依存、相互影响，一条主线的控制点信息更新，往往对其他主线的定位与攻关目标产生深刻影响。需通过大数据、一体化平台等建立实时监测、信息共享和资源优化体系，实现对核心控制点的程序化监管和调控，从而形成“线”控制。

在实际工作中，程序并非一成不变。面对非均质性显著的陆相页岩油藏，不同甜点区、不同钻井平台乃至同平台不同油井间地质特征差异巨大，相同开发程序难以适应复杂多变的储层条件，直接影响最终开发效果。因此，应适时检查程序的执行情况，及时修正程序，才能保证程序的科学性。僵化程序会限制管理者的主观能动性，不能及时应对已经变化的环境条件，可能带来更严重的后果。目前实施的“地质工程一体化”，其内涵和任务就是为了保证“线”控制的有效性，确保每个阶段做到无缝衔接，避免出现各自为政的现象。

2.3 “面”上拓展

项目的“面”拓展，就是要加大技术集成与推广应用力度，制定项目推广应用策略，对项目推广应用全过程进行统筹管理，协调好多个参与主体的工作进度，形成以市场化为基础的全生命周期组织管理模式，加速成果转化与产业化。全生命周期管理是非常规资源高效动用最有效的组织模式，包括勘探、评价、优选、定案、实施（计划、运行）、执行（评估调整）等阶段。各阶段有明确的任务和目标，不可逾越，不可脱节，无缝衔接，只有完整地完成上一阶段的各项任务，才可以转入下一阶段工作。前期研究的认识程度是决定项目最终收益的最关键要素，项目的推进过程，就是认识积累学习曲线不断进步的过程，通过前期精细研究和充足投入，保障后期更好的开发效果。对于石油企业，需要立足于油气资源禀赋与战略定位，在核心控制点的突破与线上控制的基础上，为不同类型、不同开发阶段的油气资源制定合理的勘探开发策略，推动页岩油勘探开发科技创新。

2.4 “点—线—面”三者关系

“点—线—面”三者相互关联、互相依存、依次递进，其中“点”是基础，“线”是方式，“面”是目的，三者要统筹考虑、协同推动、不可偏废。如果不注重“点”上攻关，会导致基础研究不足，对内在的差异性和特殊性认识不充分，关键技术创新存在短板，产生木桶效应，制约整体效果，例如旋转导向技术的缺乏直接影响水平井的钻井进度和钻遇率；如果不注重“线”上控制，会导致研究分散、协同不足，技术衔接与配套不充分，创新效率低下，例如储层地质研究与钻井进度不匹配，导致单井产量低、成本过高、效益变差[5，20-21]；如果不注重“面”上应用，会导致研究与应用脱节，技术集成配套不足，无法实现规模应用。

总之，页岩油开发的速度可以加快，但由点到线、由线到面的程序不可逾越，应按部就班、一步一个脚印，否则会欲速则不达、得不偿失，形成“年年搞创新、年年有突破、年年在研究”的低水平循环。

3 对我国页岩油实施“点—线—面”方法的建议

与美国海相页岩油不同，我国陆相页岩油主要发育于中、新生代湖盆背景，沉积环境变化剧烈，不同盆地间矿物组成差异大，岩心水平方向层理、裂缝发育，纵向层多、层薄。资源禀赋的特殊性使得我国页岩油业务发展可借鉴的经验较为有限，在前期勘探开发过程中已暴露出诸多问题。建议按照“点—线—面”方法体系开展工作。

3.1 找准主要环节的关键点寻求突破

页岩油勘探开发科技创新的“点”上优选在于勘探、开发与工程等环节的基础认识与关键技术。我国页岩油勘探开发尚处于起步探索阶段，勘探方面，我国页岩油复杂的资源条件决定了页岩油业务关键控制“点”的内容应包括建立页岩油资源评价与分类标准，准确掌握资源潜力与分布特点；形成储层岩石多尺度精细评价技术体系，明确微观赋存状态、流动机理与主控因素；建立页岩油甜点地质评价体系等。开发方面，“长水平井段、小井距、密切割、大规模体积改造”仍是目前主导的页岩油开发方式；但应注意我国陆相成藏页岩油的复杂岩性特征、微观非均质性和广泛分布的多套泥岩隔夹层，限制了压裂裂缝纵向穿层，降低了水平井体积压裂效果，应积极探索“页岩油直井、小井距、密切割、大平台规模体积改造”方案的可行性。在制定开发方案时，相对延长页岩油井高产期，提高单井总采出量是亟待解决的问题。工程方面，一系列核心工程技术亟待突破，甚至面临从0到1的技术攻关，例如甜点地震预测技术和高端成像测井装备与技术、一趟钻与旋转导向技术、进一步提高储层纵向动用程度与裂缝复杂程度的储层改造技术与人工裂缝实时监测技术、智能纳米驱油技术、压裂驱替一体化、注气等提高采收率技术、“井工厂”开发技术等。考虑到页岩油业务具有较高的投资风险，完善页岩油矿权、钻井、完井、基础设施和运营等不同环节成本评估，明确不确定性因素影响机制，同样需要作为攻关重点。

3.2 建立页岩油勘探开发工程一体化信息共享平台

页岩油科技创新需要建立基于数据信息共享与勘探开发工程一体化平台的线上控制。让数据说话，用数据决策，是页岩油资源科学高效动用的显著特点。勘探、开发、工程等不同环节的科技创新与发展既互相影响，又互相制约。一个控制点的知识更新，会对整个系统的线上控制产生影响。例如，地质资料具有多解性，需要根据后端业务验证其结果，不断修正优化地质模型及参数，使之逐渐趋于地下真实情况。而现实情况是，工程施工结果往往不能及时反馈给地质部门，油藏模型得不到及时修正。为此需要建立页岩油业务的全生命周期信息共享平台，依托大数据、人工智能、区块链等先进技术，将各专业数据、成果、知识等信息统一管理，打破信息壁垒，使地质评价、开发策略、工程方案等环节的数据更新与优化在平台上能够实时查看、有迹可循，实现整体线上优化与控制。

3.3 顶层设计引领页岩油示范区建设

页岩油业务的“面”上拓展，指的是对页岩油宏观开发策略的把控。页岩油规模有效开发离不开开发策略的支持与引导，亟需强化顶层设计，发挥示范区引领示范作用。例如，新疆吉木萨尔陆相页岩油已于2019年10月通过国家能源局组织的专家论证，成为我国首个国家级页岩油示范区，2020年以来至2月12日，已累计生产原油近2.5×104t。未来应进一步在鄂尔多斯、渤海湾、松辽等盆地相关区块建立不同类型页岩油示范区，并在各示范区内开展全生命周期效益评价研究，根据不同地质特征和发展定位制定效益开发的经济评价标准，明确规模效益动用的经济指标、技术组合和政策配合条件，形成页岩油勘探开发工程一体化平台与全生命周期组织管理模式，推动我国页岩油产业的发展。

4 结束语

在我国陆相页岩油开发过程中，按照“点—线—面”方法体系，应做到：加强勘探、开发、工程、经济性评价等环节基础认识与关键技术研发；建立基于数据信息共享与勘探开发工程经济性评价一体化平台的线上控制，打破信息壁垒；制定合理的页岩油宏观开发策略，强化顶层设计，发挥示范区引领示范作用，推动我国页岩油产业快速发展。