早春時節(jié)，準噶爾盆地寒意未盡。位于準噶爾盆地東部的新疆吉木薩爾國家級陸相頁巖油示范區(qū)內(nèi)，油氣生產(chǎn)仍熱火朝天。該示范區(qū)總面積達1278平方公里，目前資源量超過10億噸。
新疆油田公司吉慶油田作業(yè)區(qū)（吉木薩爾頁巖油項目部），員工在頁巖油聯(lián)合處理站巡檢。張睿攝
2020年，國家能源局、自然資源部復函同意設立我國首個國家級陸相頁巖油示范區(qū)——新疆吉木薩爾國家級陸相頁巖油示范區(qū)。此后，在中國石油新疆油田和吐哈油田的共同努力下，示范區(qū)不斷在頁巖油開采技術、管理模式等方面取得突破。2024年11月，示范區(qū)頁巖油累計年產(chǎn)量突破100萬噸，為我國頁巖油的規(guī)模效益開發(fā)積累了豐富的技術與管理經(jīng)驗。
頁巖油加力“替補”
頁巖具有薄頁狀或薄層狀紋路肌理，頁巖油儲藏在頁巖中，滲透率低、流動性差，滲透率僅為0.1毫達西—1毫達西，被稱作“藏在石頭縫里的石油”。由于開采難度大、成本高昂，頁巖油在過去很長一段時間內(nèi)被認為沒有開采價值。直到21世紀初，受全球石油需求增長和常規(guī)油藏石油資源減少影響，頁巖油逐漸進入人們視野。
當前，已在全球21個國家的75個盆地發(fā)現(xiàn)頁巖油，可采資源量在700億—800億噸。美國是目前全球最大的頁巖油生產(chǎn)國，頁巖油產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的35%。
在新疆油田公司吉慶油田作業(yè)區(qū)，一部部鉆井聳立在天山腳下。克拉瑪依融媒記者 閔勇 攝
中國石油新疆油田吉慶油田作業(yè)區(qū)（吉木薩爾頁巖油項目經(jīng)理部）總地質(zhì)師陳依偉介紹，我國頁巖油資源豐富，主要分布在鄂爾多斯、松遼、準噶爾、四川、渤海灣5個大型盆地以及柴達木、江漢、蘇北等8個中小型盆地，頁巖油可采儲量居世界第三位。
目前，我國已建成3個國家級頁巖油示范區(qū)，即新疆吉木薩爾國家級陸相頁巖油示范區(qū)、大慶油田古龍陸相頁巖油國家級示范區(qū)、勝利濟陽頁巖油國家級示范區(qū)。2024年，我國頁巖油產(chǎn)量達600萬噸，同比增長超30%。
“美國通過頁巖油革命，從石油進口國轉(zhuǎn)變成出口國，改變了世界能源版圖。我國能源具有‘富煤貧油少氣’特點，為保障國家能源安全，頁巖油成為現(xiàn)階段石油資源最現(xiàn)實的接替補充?！睉讶釃覍嶒炇倚陆刭Y深專家唐勇說。
尋找開采“金鑰匙”
不同于常規(guī)油氣藏開發(fā)，頁巖油藏孔隙非常小，滲透率極低，油井打下去后幾乎不會自噴，必須通過大體積壓裂，向地下注入石英砂、水等混合液體，像“切豆腐”一樣把地層切開。
中國石油新疆油田公司吉慶油田作業(yè)區(qū)（吉木薩爾頁巖油項目經(jīng)理部）工藝研究中心負責人魯霖懋介紹，吉木薩爾的頁巖油儲層好比“夾心餅干”，優(yōu)質(zhì)儲層是餅干的“奶油層”。鉆井過程中需要控制鉆具橫向沿著“奶油層”鉆，增加與“奶油層”的接觸，才能產(chǎn)出更多頁巖油。
“在3000多米深的地層，穩(wěn)定操控鉆頭穿越平均1.5米厚的‘奶油層’絕非易事，稍有不慎，鉆頭就可能跑偏?！濒斄仨f。
為提升優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率，示范區(qū)開創(chuàng)了“黃金靶體”跟蹤方法。地質(zhì)工作人員充分利用從地下深處取來的巖屑，分析其所含的地質(zhì)信息，據(jù)此微調(diào)鉆頭導向，使鉆頭軌跡始終處于優(yōu)質(zhì)儲層區(qū)域內(nèi)，鉆遇率從43%提升至87%。
鎖定優(yōu)質(zhì)儲層后，還要更好地讓地層“裂開”，才能高效“榨”油。對此，吉慶油田開發(fā)出一套“縫藏匹配+精準改造+全域支撐+二氧化碳前置”組合式的壓裂技術。
魯霖懋介紹，通過二氧化碳前置壓裂等工程技術手段“打碎”儲層，在形成多條主裂縫的同時，側(cè)向還會形成多條裂縫，諸多裂縫就像是由高速路、國道、省道等組成的“公路網(wǎng)絡”。
“這樣油氣流出后能以最短距離進入‘公路網(wǎng)絡’，大幅提升流動效率。此外，二氧化碳前置壓裂還能在有效驅(qū)油的同時實現(xiàn)碳埋存與利用?！濒斄仨f。
目前，吉木薩爾頁巖油壓裂效率平均達4.9級/天，比2023年提升9%，這一頁巖油水平井壓裂提效新水平，為頁巖油示范區(qū)高效建產(chǎn)樹立了新標桿。
“我們已獲得發(fā)明專利授權(quán)14項，發(fā)布行業(yè)標準1項、企業(yè)標準1項，出版專著3部，發(fā)表論文40篇，軟件著作權(quán)3件。”陳依偉說。
引領效益開發(fā)示范
“所謂示范區(qū)，不僅要形成可復制技術經(jīng)驗，還要推動降低成本、生態(tài)保護等，實現(xiàn)效益開采。”中國石油大學（北京）克拉瑪依校區(qū)石油學院教授趙雄虎說。
據(jù)了解，頁巖油開采的主要成本在打水平井和體積壓裂上，單井投資成本中，頁巖油鉆井和體積壓裂占比達90%。近年來，新疆吉木薩爾國家級陸相頁巖油示范區(qū)引入市場機制，采用“項目制”管理降低單井投資成本，目前已實現(xiàn)單井投資下降40%。
此外，示范區(qū)還利用鉆井提速、壓裂提效等方式提升頁巖油開采效率。近五年平均完井周期縮短64%，一趟鉆（鉆井過程中不換鉆頭）完成率上升至58%。在提升傳統(tǒng)采油方式效率的同時，示范區(qū)采用二氧化碳驅(qū)動采油等舉措，不斷實現(xiàn)廢料無害化處置和循環(huán)再利用，讓頁巖油開采更具生態(tài)效益。
如今，我國頁巖油開采不斷提速：2024年10月，勝利濟陽頁巖油國家級示范區(qū)，單井峰值日產(chǎn)油262.8噸，刷新了國內(nèi)頁巖油單井日產(chǎn)最高紀錄；長慶頁巖油連續(xù)6年保持30萬噸/年增幅，產(chǎn)量連創(chuàng)新高；松遼盆地古龍凹陷深湖純頁巖，實現(xiàn)了由“生油”到“產(chǎn)油”的革命性突破……
“吉木薩爾頁巖油開采形成的理論、技術和管理經(jīng)驗，是我國‘陸相頁巖油革命’的重要標志性成果，將在頁巖油產(chǎn)業(yè)中發(fā)揮引領示范作用?！碧朴抡f。（據(jù)2025年第12期《瞭望》）