2022年11月18日，中國石化勘探分公司提交的綦江頁巖氣田首期探明地質(zhì)儲量1459.68億立方米通過自然資源部專家組審定，標志著我國又一個超千億立方米的整裝頁巖氣田誕生。

綦江頁巖氣田位于重慶市綦江區(qū)和貴州省習(xí)水縣境內(nèi)，處于四川盆地川東南盆緣復(fù)雜構(gòu)造區(qū)，是這一領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)的首個中深層—深層頁巖氣大氣田。

四川盆地埋深3500—5000米的深層頁巖氣資源量11.4萬億立方米，是我國頁巖氣增儲上產(chǎn)的重點領(lǐng)域。深層頁巖氣勘探主要面臨深埋高溫高壓條件下頁巖氣成儲成藏認識不清、復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁巖氣層埋深跨度大和“甜點”預(yù)測難度大、大型壓裂難以形成復(fù)雜縫網(wǎng)等三個世界性難題，是制約深層頁巖氣高質(zhì)量勘探和效益開發(fā)的關(guān)鍵問題。

面對深層頁巖氣這塊“硬骨頭”，勘探分公司十年磨一劍，發(fā)展了頁巖氣成藏富集理論認識，形成了“看得準、打得快、壓得開、能高產(chǎn)”的可復(fù)制的關(guān)鍵配套技術(shù)。

三個階段，引領(lǐng)國內(nèi)頁巖氣勘探邁向更深禁區(qū)

綦江頁巖氣田的勘探發(fā)現(xiàn)歷經(jīng)探索、發(fā)展、成熟三個階段。

探索階段：初試牛刀，實現(xiàn)深層頁巖氣勘探重大突破。

標志性成果：國內(nèi)首口針對深層頁巖氣獲得工業(yè)氣流的頁巖氣井——丁頁2井。填補了國內(nèi)深層頁巖氣壓裂工藝及工具的空白，打破了國外在裝備及工具領(lǐng)域的壟斷地位。

丁山地區(qū)油氣勘探起步較早，主要以二疊系茅口組和震旦系燈影組為主要勘探對象，但均未實現(xiàn)商業(yè)突破。中國工程院院士、時任勘探南方分公司總經(jīng)理郭旭升以焦頁1井突破為契機，要求開展了四川盆地及周緣地區(qū)頁巖氣整體評價工作，從而發(fā)現(xiàn)丁山地區(qū)五峰組—龍馬溪組深水陸棚相優(yōu)質(zhì)頁巖發(fā)育，整體展布穩(wěn)定，具有形成頁巖氣大氣藏的良好物質(zhì)基礎(chǔ)。

2013年7月，勘探分公司決定利用原常規(guī)天然氣探井隆盛2井直井眼進行側(cè)鉆，這就是當(dāng)時國內(nèi)的第一口超深頁巖氣水平井丁頁2HF井。

電纜射孔泵送橋塞分段壓裂聯(lián)作工藝是世界級的難題。當(dāng)時，丁頁2井井下溫度高達146攝氏度，井底壓力高達140兆帕，而國內(nèi)外施工工具最高抗壓能力僅為105兆帕。在外國公司單方面“宣布”退出合作后，勘探南方分公司聯(lián)合參建單位通力合作，不斷攻關(guān)新技術(shù)，成功創(chuàng)造了集團公司射孔井底壓力最高紀錄和國內(nèi)深井頁巖氣層電纜射孔分段壓裂新紀錄，打破了國外公司在高溫高壓深井頁巖氣層施工上的獨家壟斷，填補了國內(nèi)深井頁巖氣層分段施工的空白。

2013年12月，測試日產(chǎn)氣量10.42萬方，實現(xiàn)丁山頁巖氣勘探突破。

發(fā)展階段：攻堅克難，初步形成深層頁巖氣壓裂工藝技術(shù)。

標志性成果：綦江頁巖氣田第一個深層頁巖氣試驗區(qū)——東溪深層頁巖氣試驗區(qū)。通過一體化攻關(guān)，理論認識、關(guān)鍵技術(shù)和現(xiàn)場試驗取得積極進展，初步揭示了深層頁巖氣富集機理，建立了“超壓富氣”模式，指導(dǎo)了目標優(yōu)選，落實了有利目標區(qū)，分別在丁山、東溪深層部署丁頁4、5井和東頁深1井；探索形成了“密切割、增凈壓、促縫網(wǎng)、保充填”1.0版縫網(wǎng)壓裂工藝技術(shù)，實施井產(chǎn)能大幅提升，有效推進了深層頁巖氣勘探進程。

2019年1月，東頁深1井試獲日產(chǎn)氣31.18萬方。東頁深1井是四川盆地首口埋深大于4200米的高產(chǎn)頁巖氣井，其突破表明深層頁巖氣具有壓力系數(shù)高、含氣性好的良好地質(zhì)條件，突破了埋深超4000米以深壓裂工藝技術(shù)，為深層頁巖氣勘探開發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，實現(xiàn)中國石化4200米以深深層頁巖氣勘探重大突破。

成熟階段：持續(xù)攻關(guān)，實現(xiàn)深層頁巖氣商業(yè)勘探突破。

標志性成果：綦江頁巖氣田日產(chǎn)量最高井丁頁7井，突破了川南埋深超4400米的深層頁巖氣高產(chǎn)氣流關(guān)。其壓裂裝備、工具及材料全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，大幅降低了施工成本，實現(xiàn)了降本增效的預(yù)期目標。

勘探分公司針對深層頁巖埋深大、地應(yīng)力高、水平應(yīng)力差大、塑性強、壓裂難以形成復(fù)雜縫網(wǎng)等難點，加強了深層頁巖氣成藏、甜點預(yù)測技術(shù)及壓裂工藝攻關(guān)，形成了深層頁巖氣甜點評價技術(shù)及壓裂工藝方案。2022年1月，丁頁7井試獲日產(chǎn)42.8萬方高產(chǎn)頁巖氣，實現(xiàn)了丁山深層頁巖氣勘探重大突破，深層頁巖氣壓裂技術(shù)逐步成熟。

自此，中國石化涪陵頁巖氣田之外第二個萬億方資源陣地，實現(xiàn)了川東南盆緣復(fù)雜構(gòu)造區(qū)新場南—東溪—丁山—林灘場整體連片，評價埋深小于5000米有利面積1585平方千米，資源量11930.5億方。

匯聚力量，引領(lǐng)國內(nèi)深層頁巖氣勘探理論發(fā)展

丁頁2HF井突破后，深層頁巖氣仍然存在富集高產(chǎn)主控因素不清，深層頁巖氣“甜點”關(guān)鍵參數(shù)預(yù)測技術(shù)及高效壓裂技術(shù)和裝備深層頁巖壓裂難度大，現(xiàn)有工程工藝、裝備遠不能滿足深層頁巖氣壓裂的需要等問題。

2017年2月，中國石化成立深層頁巖氣技術(shù)攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組，在綦江頁巖氣田丁山—東溪地區(qū)設(shè)立中國石化首個深層頁巖氣攻關(guān)試驗區(qū)，由勘探分公司牽頭，中國石化三大研究院、石油工程公司參加，匯集國內(nèi)優(yōu)勢力量組成聯(lián)合攻關(guān)團隊，按照“地質(zhì)工程一體化，勘探開發(fā)一體化”的攻關(guān)思路，系統(tǒng)開展深層頁巖氣基礎(chǔ)地質(zhì)理論研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。

“深層頁巖氣具有良好的勘探潛力，評價川東南深層頁巖氣資源量超2萬億方?！笨碧椒止敬?、黨委書記胡東風(fēng)表示，“我們的研究成果支撐了盆緣復(fù)雜構(gòu)造區(qū)首個中深層—深層頁巖氣田——綦江頁巖氣田的勘探發(fā)現(xiàn)?！?/p>

“儲”在哪里？——建立了深層優(yōu)質(zhì)頁巖儲層發(fā)育模式，揭示了深層頁巖氣具備良好的勘探潛力。

針對盆緣“雙復(fù)雜”地區(qū)頁巖氣成藏規(guī)律認識不清的問題，攻關(guān)團隊依托國家和中國石化科研項目，以及國家重點實驗室平臺，通過超1320米長的系統(tǒng)取心以及超10000項次的分析化驗，開展深層深水陸棚相頁巖孔隙發(fā)育與保持機理研究，建立了深層優(yōu)質(zhì)頁巖儲層發(fā)育模式，揭示了深層頁巖氣具備良好的勘探潛力。開展深層深水陸棚相頁巖孔隙發(fā)育與保持機理研究，首次發(fā)現(xiàn)埋深近6000米的超深層深水陸棚相優(yōu)質(zhì)頁巖依然具有高孔、有機質(zhì)孔發(fā)育的特征； “儲層流體超壓”和“石英抗壓保孔”聯(lián)合作用，有利于壓裂縫—粒間孔—納米級有機孔的高效連通，創(chuàng)新形成深層頁巖氣“超壓富氣”新認識，建立了深層頁巖氣高產(chǎn)富集模式。

“甜”在哪里？——突破了深層頁巖氣“甜點”地震預(yù)測技術(shù)瓶頸。

針對復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁巖氣層埋深跨度大、“甜點”預(yù)測難度大的問題，攻關(guān)團隊在川東南盆緣復(fù)雜區(qū)采集了滿覆蓋面積3662平方千米的深層頁巖氣高精度三維地震資料，收集川南地區(qū)600多口頁巖氣井的鉆井資料，開展深層頁巖巖石物理測試及建模研究，突破了深層頁巖氣“甜點”地震預(yù)測技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新形成了基于擾動體積模量的壓力系數(shù)預(yù)測技術(shù)、適應(yīng)深層復(fù)雜構(gòu)造的雙約束含氣量預(yù)測技術(shù)、各向異性增強的裂縫五維地震預(yù)測技術(shù)以及區(qū)域應(yīng)力背景約束的水平應(yīng)力差預(yù)測技術(shù)等多項特色技術(shù)組成的地震預(yù)測技術(shù)系列，含氣量預(yù)測相對誤差小于5%，水平應(yīng)力差預(yù)測吻合度大于80%，有效提高了地震預(yù)測精度。

持續(xù)攻關(guān)，引領(lǐng)深層頁巖氣壓裂技術(shù)突破

針對前期探井測試產(chǎn)量低、不穩(wěn)定的問題，攻關(guān)團隊依托中國石化“十條龍”科研項目，潛心研究深層頁巖氣破巖模式及縫網(wǎng)形成機理，開展壓裂裝備改進攻關(guān)，研發(fā)深層頁巖氣壓裂測試裝備，滿足了深層頁巖氣水平井高壓安全施工的需要。

“通”向哪里？——深層頁巖氣高應(yīng)力儲層壓裂工藝技術(shù)。針對深層頁巖地應(yīng)力高、兩向應(yīng)力差大、轉(zhuǎn)向困難、難以穿透多個層理等問題，創(chuàng)新形成了以多段少簇、大液量、高排量、中強加砂、雙暫堵、一體化滑溜水變粘交替注入等技術(shù)對策為核心深層頁巖“密切割、增壓擴體、均衡延展、保充填”立體縫網(wǎng)壓裂2.0版技術(shù)方案，提產(chǎn)效果顯著。

——配套了深層頁巖氣壓裂裝備及材料。研發(fā)140兆帕帶金屬密封高抗壓頁巖氣井壓裂測試井口以及抗高壓壓裂及電纜泵送配套裝備，滿足了深層頁巖氣水平井超高壓壓裂及泵送施工需要。

——形成了高應(yīng)力儲層大規(guī)模壓裂實施與評價技術(shù)。建立了“四控一防”現(xiàn)場大規(guī)模加砂壓裂施工技術(shù)，嚴格控制砂比和段塞長度。

——形成了完整的安全風(fēng)險清單和管控措施。堅持習(xí)近平總書記“綠水青山就是金山銀山”理念，打造“全排查、深分析、細管控、實整改”的安全環(huán)保管理模式，有效保障施工全過程安全、高效、環(huán)保。

這些研究成果有力支撐和指導(dǎo)了四川盆地五峰組—龍馬溪組深層頁巖氣選區(qū)評價、井位部署、水平井鉆探等，實現(xiàn)了埋深4000—4500米深層頁巖氣勘探重大突破，落實了川東南盆緣復(fù)雜構(gòu)造區(qū)萬億方富集區(qū)帶，為向埋深大于4500米超深層頁巖氣拓展奠定了基礎(chǔ)。

2020年4月，勘探分公司“海相天然氣勘探創(chuàng)新團隊”入選中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部“創(chuàng)新人才推進計劃重點領(lǐng)域創(chuàng)新團隊”，也是中國石化唯一推選單位。

綦江頁巖氣田建成后，將極大推動國內(nèi)頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對實施綠色低碳戰(zhàn)略、促進地方經(jīng)濟發(fā)展具有重要的社會效益。（黃勇 謝紅斌 段華 王強 王瑋）