延长石油集团研究院“非常规压裂技术攻关团队”设计并现场技术指导的页岩油水平探井——新探平22井克服复杂地质条件和井况,顺利完成储层改造并投产,填补了延长复杂地质条件下页岩油水平井储层段负压自封技术应用的空白。
新探平22井是集团研究院2023年页岩油技术指导的重点水平井,在钻进过程中易发生漏失等复杂井况,钻完井井筒完整性欠佳。团队技术人员拿到基础资料后,发现该井不具备常规压裂条件。如何实现高水平储层改造,确保压裂施工安全,实现低渗透储层压裂改造,成为困扰团队的一大技术难题。
面对问题,科研人员进行了无数次方案论证和技术研讨,最终,团队技术人员采用连续油管底封拖动+段内负压自封技术,完成该井压裂施工方案设计,并选派技术骨干驻井现场技术指导,确保压裂改造新工艺取得新突破。据介绍,该井自8月29日投产以来,日稳定产液30方,日均产油14吨。
1、页岩油有着特殊的价值
“页岩气是以游离或吸附状态,储存在富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩层系的裂缝中、孔隙中或泥页岩内有机质的表面,是具有商业价值的天然气。”常州大学石油工程学院何岩峰教授说,这种天然气,极大地改写了世界能源格局。
何岩峰告诉记者,页岩油则是储存在富含有机质的泥页岩层系、或泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩夹层中的石油。

因此,这种石油在天然情况下没有自然产能或不具备商业开采价值,需要采用压裂、蒸汽驱动等特殊的开采技术工艺技术,才能获得工业石油产量。
页岩油中,包含了大量的烷烃、环烷烃和芳香烃等。尽管页岩气可以部分替代页岩油作为燃料,但是因为页岩油中含有更为丰富的烷烃和烯烃,所以可生产出更多的高附加值化学品,是更好的化工原料。
例如:C6~10馏分可以用于生产增塑剂;C10~13馏分可以用于生产作为清洁剂的十二烷基苯;重质烷烃馏分可以生产各种低分子质量的烯烃或沥青等产品等。
何岩峰介绍,我国的页岩油储集层主要为陆相湖盆富有机质泥页岩,广泛分布在松辽、鄂尔多斯、准格尔、柴达木等盆地。
初步估计,我国的陆相页岩油资源量约1500×108 吨,可采资源量约(30~60)×108 吨,但是因为我国页岩沉积相变快、储层非均质性强、热演化程度低,页岩中原油含蜡量高、流动性差,所以开采难度比较大。
2、4项关键技术,中国破解页岩产油3项世界难题
近十年,中国石油在页岩油领域,先后经历了纳米孔发现、国家973研发、国家实验室建设、国际合作研究、勘探风险井部署、开发先导试验、国家示范区建设等一系列重大标志性事件,实现了“陆相页岩产油”革命性创新,形成了特色理论技术系列。
第一方面,创新了中国陆相页岩油富集地质理论,解决了陆相页岩“生油”“储油”“产油”3项世界科学难题。第1项:创建陆相富有机质页岩沉积模式。一是明确了不同盐度湖盆生烃母质类型差异,提出了中国“页岩生油模式”。例如在鄂尔多斯长7页岩,发现10余种金藻孢囊,勃发—消亡促进有机质富集。二是揭示了火山灰与热液等重大事件对有机质富集的控制机理,造成的湖泊富营养化、藻类勃发、水体分层导致缺氧环境,促进黑色页岩形成。三是创建了陆相富有机质页岩沉积模式,提出了混源页岩沉积陆源碎屑、内源沉积、火山灰、热液活动4个控制因素,预测了富有机质黑色页岩的空间分布。
第2项:发现了页岩纳米级孔喉储油系统。一是2011年,我们首次发现了陆相页岩纳米级孔喉系统,提出页岩油流动孔喉下限20nm;二是明确了页岩油“微纳米孔储油,微页理与裂缝渗流”的微观机理。

第3项:揭示了页岩油“连续型”甜点区、甜点段富集规律。一是揭示了区域构造事件、湖平面升降、火山活动、缺氧事件、重力流事件5大地质事件控制有机质富集,近源中低有机质丰度层为页岩油富集段;二是提出页岩油甜点区/段 总有机质丰度、孔隙度、地层压力系数、微裂缝及页理发育程度、气油比等5个关键指标,制订了《页岩油地质评价方法》国家标准;三是评价预测了我国重点探区页岩油“甜点区”分布,指明了陆相页岩油勘探的主攻方向。
第二方面,创建了中国陆相页岩油实验研究、勘探评价、开发工程和超前创新4项关键技术体系,形成了一批自主知识产权。
第1项:创建了页岩油实验研究技术系列,包括数字岩石智能化定量评价、综合矿物分析、孔隙—裂缝多尺度融合—演化模拟、微纳米孔石油赋存地球化学表征、有机质原位高分辨率定量分析、可动流体核磁共振分析、微纳米尺度流体流动模拟、成岩物理模拟与孔隙保持评价、岩石薄片智能鉴定等9项关键技术。其中数字岩石智能化评价技术实现了从米到纳米“9”个数量级融合。
第2项:创建了页岩油甜点综合评价技术系列,包括高精度地震预测甜点区、高分辨测井预测甜点段和甜点区/段“六性”评价等3项核心技术,“甜点区/段”预测符合率达90%以上。
第3项:创建了页岩油开发工程技术系列,主要包括体积开发、大平台—井工厂开发、长水平段水平井优快钻井、水平井一趟钻、原位转化、水平井旋转导向技术、高性能钻井液与体积压裂技术、顶部驱动与安全下套管技术等8项核心技术。特别是创建了陆相页岩油“体积开发”理论技术,实现多层一次性动用与提速增效。形成了人造复杂缝网干扰、水平与纵向流动耦合复合流动2项核心开发理论认识。水平井优快钻井,细分割体积压裂与工厂化作业,水平井提速40%以上。
第4项:启动了中低成熟页岩油原位转化攻关,基本解决了资源评价与选区、动态油藏数值模拟、加热器及辅助系统设计、小井距水平井簇高精度钻完井、高温高腐蚀油气采油、高温高腐蚀油气处理与集输等关键技术难题。准备启动鄂尔多斯盆地页岩油原位转化先导试验,验证技术可行性。研发形成了一批具有自主知识产权的成果,包括科技论文358篇、学术专著25部、国家标准3项、行业标准8项、发明专利168件、软件著作权68项、技术秘密35项。
面对全球能源危机,页岩油的价值不容小觑。中国在这方面的技术突破,不仅仅是为了国家的能源安全,更是对全人类未来能源解决方案的探索和贡献。随着技术的不断进步,我们有理由相信,未来的能源问题会得到有效的解决。