中國化工報：助推我國頁巖氣產量持續(xù)增長——記科技進步一等獎海相頁巖氣富集機理與評價關鍵技術及應用成效
發(fā)布時間:2024-01-17 | 來源：中國化工報 | 瀏覽量：
頁巖氣是重要的戰(zhàn)略接替資源，增加頁巖氣產量是我國實現(xiàn)“雙碳”目標和能源轉型、建設“美麗中國”的關鍵路徑之一,。由中國石油大學(北京)、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司頁巖氣研究院,、中國石油天然氣股份有限公司勘探開發(fā)研究院等完成的“海相頁巖氣富集機理與評價關鍵技術及應用成效”項目創(chuàng)新了海相頁巖儲層特征精細評價技術和儲層演化過程評價技術,，揭示了海相頁巖氣藏的微觀賦存機理和宏觀富集機理，對我國頁巖氣大規(guī)模商業(yè)勘探開發(fā)起到重要支撐作用,，也因此于近日獲得2023年度中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科學技術獎科技進步一等獎,。
圖為非常規(guī)油氣研究創(chuàng)新團隊正在實驗室進行交流。(團隊供圖)
12年持續(xù)攻關 形成我國頁巖氣成藏理論
我國天然氣自2009年開始依賴進口,，且對外依存度持續(xù)攀升,，保供形勢日益嚴峻。尋找常規(guī)天然氣的接替領域,，滿足國家和社會需求,，成為油氣科技人員面臨的關鍵科學問題。
2010年北美頁巖氣產量達到1379億立方米,，引發(fā)頁巖氣革命,，為我國天然氣發(fā)展指明了方向。我國海相頁巖氣資源豐富,，但地質條件更為復雜,，北美頁巖氣富集地質理論及開發(fā)技術難以在我國成功復制。
該技術成果第一完成人,、中國石油大學(北京)姜振學教授介紹說,，我國海相頁巖厚度大、分布穩(wěn)定,、有機質豐度高,、熱成熟度高、納米孔隙發(fā)育,，頁巖氣資源潛力巨大,。但要想對海相頁巖氣進行勘探開發(fā)，就要對海相頁巖氣富集機理與評價這一基礎性和關鍵性問題進行深入研究,，進而形成廣泛適用于我國油氣地質特點的海相頁巖氣成藏富集地質理論,，研發(fā)頁巖氣富集和甜點評價關鍵技術。這是實現(xiàn)我國海相頁巖氣重大突破,、快速增儲上產的必由之路,。
在2011年之前，受海相頁巖多期復雜構造演化的影響,，我國海相頁巖氣開發(fā)面臨兩大挑戰(zhàn),。一是優(yōu)質頁巖儲層精細刻畫與評價困難，頁巖儲層致密,，發(fā)育納米到微米多尺度孔隙,，以往認為無儲集能力,，且高熱成熟度條件下儲層性質演化過程復雜,，常規(guī)技術無法滿足研究需求,。二是頁巖氣成藏富集機理復雜，我國海相頁巖地層時代老,，經歷了復雜的構造演化過程,，氣水賦存、運移和富集條件不清楚,，北美頁巖氣成藏理論無法有效指導我國頁巖氣勘探,。
面對兩大挑戰(zhàn)，為滿足國家油氣重大戰(zhàn)略需求,，姜振學帶領的科研團隊依托國家科技重大專項,、國家自然基金項目和國土資源部全國油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)與評價國家專項，先后投入200余名科研人員歷經12年持續(xù)攻關研究,。他們采用“模擬實驗揭機制,、學科交叉求突破、綜合研究尋規(guī)律,、理論實踐謀創(chuàng)新”的研究思路,，以“儲層精細特征—儲層演化過程—微觀賦存機理—宏觀富集規(guī)律”為研究主線，開展了大量的工作,，取得了一系列創(chuàng)新性的技術方法與理論成果,。
實現(xiàn)4項關鍵創(chuàng)新 支撐海相頁巖氣勘探開發(fā)
該項技術成果實現(xiàn)了4項關鍵技術創(chuàng)新?！笆紫?，我們創(chuàng)新了海相頁巖‘孔隙結構定量識別、儲集能力定量刻畫’儲層特征精細評價技術,?！苯駥W介紹說，包括基于二氧化碳吸附,、氮氣吸附,、高壓壓汞聯(lián)測，孔徑疊合區(qū)間加權平均的頁巖全孔徑評價技術;基于大視域圖像定量刻畫的頁巖基質孔隙評價技術,；基于孔體積和比表面積雙因素的頁巖儲集能力評價技術,。
其次，科研團隊創(chuàng)新了海相頁巖“孔隙演化,、潤濕性演化,、石墨化”儲層演化過程評價技術，包括基于仿真地層孔隙熱壓生排烴模擬的頁巖孔隙演化過程評價技術,，基于導向型自發(fā)滲吸的頁巖潤濕性演化評價技術,，基于透射電鏡、X射線光電子能譜,、傅里葉紅外光譜的頁巖石墨化過程評價技術,。通過以上技術形成了海相頁巖儲層孔隙形成的兩個“窗口期”是孔隙發(fā)育最好時期,，偏親油頁巖最有利于吸附氣和游離氣賦存等理論成果認識。
再次,，科研團隊揭示了海相頁巖氣藏“多狀態(tài),、微運移、自封閉”微觀賦存機理,?！拔覀兘沂玖撕Ｏ囗搸r氣藏中氣水賦存狀態(tài)及其競爭賦存過程，回答了頁巖中氣水能否共存及如何共存的難題,；揭示了海相頁巖氣藏中氣體微運移的形式,、臨界條件及運移能力，回答了頁巖中氣體能否運移及如何運移的難題,；揭示了海相頁巖氣自封閉體系的構成和形成機制,，回答了頁巖中氣體能否封閉及如何封閉的難題?！苯駥W進一步介紹說,。
最后，科研團隊揭示了海相頁巖氣藏“構造樣式,、構造演化,、時空匹配”宏觀富集機理。具體來說,，他們揭示了構造樣式對頁巖氣差異富集的控制作用,，構造演化對頁巖氣差異富集的控制作用，以及海相頁巖氣“生—儲—?！睍r空匹配的成藏效應,。他們還發(fā)現(xiàn)頁巖“生氣高峰、成孔高峰,、初始抬升”時間與“小幅度,、低傾角、弱變形”空間的最佳匹配期是頁巖氣成藏最佳時期等,。
這些創(chuàng)新成果實現(xiàn)了海相頁巖氣儲集空間預測和富集層段優(yōu)選,，提升了海相頁巖優(yōu)質儲層選區(qū)準確性，支撐了頁巖氣有利區(qū)分級評價,，獲得了多個頁巖氣甜點區(qū)商業(yè)突破,，對我國海相頁巖氣勘探開發(fā)發(fā)揮了重要支撐作用。
直接經濟效益35億元 推動頁巖氣勘探開發(fā)進程
業(yè)內專家表示,，該項技術成果突破了海相頁巖儲層特征定量表征,、儲層演化過程評價、氣水賦存精細刻畫,、構造演化過程恢復4方面技術瓶頸,，為我國頁巖氣勘探奠定了理論基礎,，提升了我國頁巖氣相關領域技術的國際競爭力。技術成果在四川盆地推廣應用,，指導部署長寧,、瀘州,、大足等區(qū)塊頁巖氣井獲得高產,，近3年產生間接經濟效益222億元、直接經濟效益35億元,，有力推動了我國頁巖氣勘探開發(fā)進程,。
此外，該項目還為“油氣資源與工程全國重點實驗室”獲批,、“地質資源與地質工程”雙一流學科建設,、非常規(guī)油氣領域人才培養(yǎng)做出了突出貢獻，形成了一支國內外知名的非常規(guī)油氣研究創(chuàng)新團隊,。依托該項目形成的知識產權包括發(fā)明專利32件,、論文209篇、學術專著3部,，受到國內外廣泛關注和引用,。
詳情見鏈接：
中國化工報：
http://mpaper.ccin.com.cn:81/pc/page.do?pageId=670508&pId=1639
中化新網：
http://www.ccin.com.cn/detail/878452fb90e6768b5f65bb34dac6d023/news
（編輯 劉曉琳）
