從四川盆地出發(fā)，兩千多公里長(zhǎng)的“川氣東送”工程跨越6省2市，把天然氣源源不斷地送入千家萬戶。這條能源大動(dòng)脈里流淌的不僅有常規(guī)天然氣，還有深埋于地下四、五千米“磨刀石”中的頁巖氣。
2019年4月20日，重慶，中國石化涪陵頁巖氣公司施工隊(duì)伍在進(jìn)行新井投產(chǎn)前的作業(yè)施工視覺中國
中國石化綦江頁巖氣田中國石化西南石油局
工作中的郭彤樓（中）中國石化西南石油局
2023年，我國頁巖氣產(chǎn)量250億立方米，占全國天然氣年產(chǎn)量的比重已超過十分之一。
中國頁巖氣的勘探和開采有何難點(diǎn)？近年來獲得哪些突破？中國是否迎來了頁巖氣大發(fā)展？
帶著這些問題，觀察者網(wǎng)近日對(duì)話中國石化首席工程技術(shù)大師、中國石化西南石油局黨委書記郭彤樓。
中國石化首席工程技術(shù)大師、中國石化西南石油局黨委書記郭彤樓（中）中國石化西南石油局
頁巖氣資源量：全球最大在中國，中國最大在四川
作為一種清潔、高效的能源，天然氣在中國乃至全球能源結(jié)構(gòu)中扮演著重要角色，更與能源安全息息相關(guān)。
雖然我國天然氣產(chǎn)量穩(wěn)步提高，但天然氣對(duì)外依存度依然較高。國家能源局7月23日發(fā)布的《中國天然氣發(fā)展報(bào)告（2024）》顯示，2023年，全國天然氣產(chǎn)量2324億立方米，同比增長(zhǎng)5.6%，增量123億立方米，連續(xù)7年年增產(chǎn)超百億立方米?！吨袊烊粴庑袠I(yè)年度運(yùn)行報(bào)告藍(lán)皮書（2023-2024）》顯示，2023年，我國天然氣總進(jìn)口量為1656億立方米，增速為9.5%；天然氣對(duì)外依存度為42.3%，較上年上漲1.1個(gè)百分點(diǎn)。
另一方面，我國有著豐富的頁巖氣資源。中國石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院發(fā)布的《2018年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示，我國頁巖氣可采資源量達(dá)21.8萬億立方米，高居世界第一；美國能源信息署（EIA）2015年發(fā)布的頁巖氣資源評(píng)估報(bào)告顯示，中國頁巖氣技術(shù)可采資源量約為36萬億立方米，居世界第一位。
中國具有“富煤、貧油、少氣”的資源特點(diǎn)，頁巖氣發(fā)展對(duì)于中國能源格局具有舉足輕重的戰(zhàn)略意義。
近年來，包括頁巖氣、致密氣在內(nèi)的非常規(guī)天然氣，已經(jīng)成為我國天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要增長(zhǎng)極，2023年產(chǎn)量突破960億立方米，占我國天然氣總產(chǎn)量的43%。
中國石化積極承擔(dān)起為國找氣的責(zé)任，在2012年底發(fā)現(xiàn)了涪陵頁巖氣田，2014年，拉開了中國頁巖氣商業(yè)化開發(fā)的序幕，使我國成為除美國、加拿大之外第三個(gè)實(shí)現(xiàn)頁巖氣商業(yè)化開發(fā)的國家。
中國石化威榮頁巖氣田中國石化西南石油局
2017年，中國石化建成我國首個(gè)百億方產(chǎn)能頁巖氣田——涪陵頁巖氣田；2020年，建成我國首個(gè)探明儲(chǔ)量超千億立方米的深層頁巖氣田——威榮頁巖氣田，非常規(guī)的勘探開發(fā)具有里程碑意義，持續(xù)為清潔能源發(fā)展不斷注入新動(dòng)力。
自2012年涪陵頁巖氣田取得重大勘探突破以來，經(jīng)過十幾年的探索，四川盆地頁巖氣成為我國天然氣產(chǎn)量增長(zhǎng)的重要陣地，已提交探明儲(chǔ)量近3萬億立方米、年產(chǎn)超過250億立方米。
不過，盡管中國頁巖氣資源豐富，勘探技術(shù)迅速發(fā)展，但仍難以像北美那樣大規(guī)模開采利用。郭彤樓坦言，目前國內(nèi)在頁巖氣勘探開發(fā)方面真正取得重大突破的僅在四川盆地及其周緣。
劍指“更深、更古老”頁巖氣勘探開發(fā)新領(lǐng)域
相較于常規(guī)天然氣，頁巖氣儲(chǔ)層具有低孔隙度、低滲透率的特征。“以孔隙度來說，儲(chǔ)存常規(guī)天然氣的巖石，如碳酸鹽巖、砂巖等，其孔隙一般用肉眼可見，而頁巖的孔隙都是納米級(jí)的，要放大上千、上萬倍才能看到。”郭彤樓說。
他進(jìn)一步介紹，這樣的特性導(dǎo)致儲(chǔ)存在頁巖孔隙中的天然氣很難被排出，因此頁巖氣需要通過打水平井和水力壓裂才能被開采出來。即通過高壓泵向地層打入壓裂液，把頁巖層撐開，這樣就“打通”了原有的細(xì)小孔隙，人工制造出裂縫，壓裂液攜帶的石英砂等物質(zhì)進(jìn)入裂縫后起到支撐作用。隨著壓裂液被抽回地表，頁巖氣也就從裂縫中被釋放出來。
頁巖氣開采示意圖歐洲環(huán)境署網(wǎng)站截圖（觀察者網(wǎng)漢化）
談及我國頁巖氣開采，郭彤樓用“螺獅殼里做道場(chǎng)”來形容。他表示，中國地下資源稟賦遠(yuǎn)不如美國，地質(zhì)條件更為復(fù)雜，一些曾經(jīng)規(guī)模很大的古油氣藏在后期構(gòu)造活動(dòng)過程中遭到破壞，或分割成規(guī)模更小的油氣藏。
“就四川盆地來說，去掉周邊的山區(qū)，有大約18萬平方公里，而真正能開采頁巖氣的區(qū)域也就三分之一左右，即5、6萬平方公里。如果頁巖儲(chǔ)層連續(xù)分布、埋在地下2、3千米的深度，就能形成一個(gè)很大規(guī)模的頁巖氣田。但現(xiàn)實(shí)是，一億多年來，由于多期地殼運(yùn)動(dòng)和改造，頁巖被斷層切割成眾多塊體?，F(xiàn)在能找到一塊2、3千平方米大小的頁巖氣連續(xù)分布且穩(wěn)定的區(qū)域，已經(jīng)很難得了。”郭彤樓說。
2019年4月20日，重慶，中國石化涪陵頁巖氣公司施工隊(duì)伍在進(jìn)行新井投產(chǎn)前的作業(yè)施工視覺中國
“因此，雖然我們是頁巖氣資源大國，但我國頁巖氣開采難度大，成本高。這就意味著，我們不可能采取美國那樣的開發(fā)方式。作為央企，我們考慮的是如何把已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的頁巖氣盡可能多地開采出來，盡可能延長(zhǎng)頁巖氣井的穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間。”
為了最大化開發(fā)資源，中國石化積極探索立體開發(fā)模式。截至目前，涪陵氣田焦石壩區(qū)塊整體采收率提高到23.3%，相比2013年開發(fā)初期翻了一番。涪陵頁巖氣田三層立體開發(fā)井組采收率更是達(dá)到44.6%，達(dá)到國際先進(jìn)水平。
在開發(fā)頁巖氣資源潛力的道路上，我國地質(zhì)工作者的腳步從未停歇。
據(jù)了解，四川盆地主要有龍馬溪組和寒武系筇竹寺組兩套主力海相頁巖層系，其中龍馬溪組已實(shí)現(xiàn)規(guī)模開發(fā)。近年來，中國石化和中國石油都把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了寒武系筇竹寺組，其儲(chǔ)層分布范圍廣、厚度大 、含氣量高，總資源量超過15萬億立方米。但受地層時(shí)代老、埋藏深度大、構(gòu)造演化期次多等復(fù)雜地質(zhì)工程條件影響，實(shí)現(xiàn)商業(yè)性規(guī)模開發(fā)難度極大。
中國石化綦江頁巖氣田中國石化西南石油局
2022年10月，中國石化部署在四川盆地樂山地區(qū)的金石103井測(cè)試獲日產(chǎn)25.86萬立方米高產(chǎn)頁巖氣，這是我國首次在寒武系筇竹寺組地層取得頁巖氣勘探的重大突破，開辟了頁巖氣規(guī)模增儲(chǔ)新陣地。2023年4月，中國石油部署在四川內(nèi)江的頁巖氣井——資201井測(cè)試獲穩(wěn)定日產(chǎn)氣量73.88萬立方米，這是全球首次在距今5.4億年的寒武系頁巖地層中鉆獲具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的高產(chǎn)工業(yè)氣流。
2024年6月，中國石化部署在四川盆地的兩口頁巖氣探測(cè)井——金頁3井和資陽2井接連獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，測(cè)試日產(chǎn)量分別為82.6萬立方米和125.7萬立方米。兩口頁巖氣探測(cè)井完成鉆井深度分別達(dá)到5850米和6666米，目標(biāo)儲(chǔ)層均為寒武系。其中，資陽2井在超深層寒武系，成為全球時(shí)代最古老、頁巖氣產(chǎn)量最高井。多井多地取得突破，證實(shí)了寒武系頁巖氣具備規(guī)模增儲(chǔ)潛力。
“油氣勘探是不斷自我突破的過程”
“敢于質(zhì)疑現(xiàn)有理論，勇于開拓新的方向”，四川盆地頁巖氣勘探的重大突破，就是貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記“創(chuàng)新是第一動(dòng)力”的實(shí)踐成果。
眼下，川渝地區(qū)正聯(lián)手打造天然氣千億立方米級(jí)國家產(chǎn)能基地，力爭(zhēng)到2035年建成中國第一個(gè)千億級(jí)天然氣生產(chǎn)基地。
郭彤樓預(yù)計(jì)，2025年整個(gè)四川盆地天然氣產(chǎn)量可以達(dá)到700億立方米左右，若要在2035年建成千億級(jí)天然氣生產(chǎn)基地，很大程度上要靠頁巖氣來填補(bǔ)這300億立方米的空缺。
“我記得在一次會(huì)議上，有專家提出，如果（川渝地區(qū)）天然氣年產(chǎn)量達(dá)到1000億立方米，頁巖氣需要貢獻(xiàn)40%以上的產(chǎn)量。”郭彤樓表示。
要達(dá)成這一目標(biāo)并不容易。除了開采難度大，頁巖氣還具有“初產(chǎn)高、遞減快，長(zhǎng)期低產(chǎn)”的特點(diǎn)，如何保證其穩(wěn)定持續(xù)性開采是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。
“雖然我國頁巖氣的勘探開發(fā)還面臨諸多挑戰(zhàn)，但對(duì)于頁巖氣的前景，我始終持樂觀態(tài)度。”郭彤樓說。
工作中的郭彤樓（中）中國石化西南石油局
郭彤樓表示，油氣勘探就是不斷自我突破的過程，“今天我們?cè)谥猩?、超深層?shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，遠(yuǎn)的不說，就算放在10年前都是不可思議的。當(dāng)年我們認(rèn)為不可能開發(fā)的層系，今天已經(jīng)能夠獲得高產(chǎn)頁巖氣。”
“如果我們能在技術(shù)方面取得更多突破，把開采成本降下來，即使達(dá)不到美國的產(chǎn)量，達(dá)到中國天然氣產(chǎn)量三分之一甚至50%還是有希望的。我認(rèn)為，到那個(gè)時(shí)候，我們就實(shí)現(xiàn)了中國的頁巖氣大發(fā)展。”郭彤樓說。
作為普光、元壩、涪陵等大氣田的主要發(fā)現(xiàn)者之一，郭彤樓認(rèn)為，能在勘探工作中不斷獲得突破離不開三大要素：第一，扎實(shí)的基礎(chǔ)研究工作；第二，穩(wěn)定的團(tuán)隊(duì)和優(yōu)秀的帶頭人；第三，敢于創(chuàng)新。一方面要在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，敢于提出質(zhì)疑，另一方面要海納百川，思想碰撞更易產(chǎn)生創(chuàng)新的思維。
