中國(guó)化工報(bào):助推我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)——記科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)海相頁(yè)巖氣富集機(jī)理與評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用成效
發(fā)布時(shí)間:2024-01-17 | 來(lái)源:中國(guó)化工報(bào) | 瀏覽量:
頁(yè)巖氣是重要的戰(zhàn)略接替資源,增加頁(yè)巖氣產(chǎn)量是我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和能源轉(zhuǎn)型、建設(shè)“美麗中國(guó)”的關(guān)鍵路徑之一。由中國(guó)石油大學(xué)(北京)、中國(guó)石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司頁(yè)巖氣研究院、中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院等完成的“海相頁(yè)巖氣富集機(jī)理與評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用成效”項(xiàng)目創(chuàng)新了海相頁(yè)巖儲(chǔ)層特征精細(xì)評(píng)價(jià)技術(shù)和儲(chǔ)層演化過(guò)程評(píng)價(jià)技術(shù),揭示了海相頁(yè)巖氣藏的微觀(guān)賦存機(jī)理和宏觀(guān)富集機(jī)理,對(duì)我國(guó)頁(yè)巖氣大規(guī)模商業(yè)勘探開(kāi)發(fā)起到重要支撐作用,也因此于近日獲得2023年度中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

圖為非常規(guī)油氣研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)正在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行交流。(團(tuán)隊(duì)供圖)
12年持續(xù)攻關(guān) 形成我國(guó)頁(yè)巖氣成藏理論
我國(guó)天然氣自2009年開(kāi)始依賴(lài)進(jìn)口,且對(duì)外依存度持續(xù)攀升,保供形勢(shì)日益嚴(yán)峻。尋找常規(guī)天然氣的接替領(lǐng)域,滿(mǎn)足國(guó)家和社會(huì)需求,成為油氣科技人員面臨的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。
2010年北美頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)到1379億立方米,引發(fā)頁(yè)巖氣革命,為我國(guó)天然氣發(fā)展指明了方向。我國(guó)海相頁(yè)巖氣資源豐富,但地質(zhì)條件更為復(fù)雜,北美頁(yè)巖氣富集地質(zhì)理論及開(kāi)發(fā)技術(shù)難以在我國(guó)成功復(fù)制。
該技術(shù)成果第一完成人、中國(guó)石油大學(xué)(北京)姜振學(xué)教授介紹說(shuō),我國(guó)海相頁(yè)巖厚度大、分布穩(wěn)定、有機(jī)質(zhì)豐度高、熱成熟度高、納米孔隙發(fā)育,頁(yè)巖氣資源潛力巨大。但要想對(duì)海相頁(yè)巖氣進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā),就要對(duì)海相頁(yè)巖氣富集機(jī)理與評(píng)價(jià)這一基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行深入研究,進(jìn)而形成廣泛適用于我國(guó)油氣地質(zhì)特點(diǎn)的海相頁(yè)巖氣成藏富集地質(zhì)理論,研發(fā)頁(yè)巖氣富集和甜點(diǎn)評(píng)價(jià)關(guān)鍵技術(shù)。這是實(shí)現(xiàn)我國(guó)海相頁(yè)巖氣重大突破、快速增儲(chǔ)上產(chǎn)的必由之路。
在2011年之前,受海相頁(yè)巖多期復(fù)雜構(gòu)造演化的影響,我國(guó)海相頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)面臨兩大挑戰(zhàn)。一是優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層精細(xì)刻畫(huà)與評(píng)價(jià)困難,頁(yè)巖儲(chǔ)層致密,發(fā)育納米到微米多尺度孔隙,以往認(rèn)為無(wú)儲(chǔ)集能力,且高熱成熟度條件下儲(chǔ)層性質(zhì)演化過(guò)程復(fù)雜,常規(guī)技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足研究需求。二是頁(yè)巖氣成藏富集機(jī)理復(fù)雜,我國(guó)海相頁(yè)巖地層時(shí)代老,經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化過(guò)程,氣水賦存、運(yùn)移和富集條件不清楚,北美頁(yè)巖氣成藏理論無(wú)法有效指導(dǎo)我國(guó)頁(yè)巖氣勘探。
面對(duì)兩大挑戰(zhàn),為滿(mǎn)足國(guó)家油氣重大戰(zhàn)略需求,姜振學(xué)帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然基金項(xiàng)目和國(guó)土資源部全國(guó)油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)與評(píng)價(jià)國(guó)家專(zhuān)項(xiàng),先后投入200余名科研人員歷經(jīng)12年持續(xù)攻關(guān)研究。他們采用“模擬實(shí)驗(yàn)揭機(jī)制、學(xué)科交叉求突破、綜合研究尋規(guī)律、理論實(shí)踐謀創(chuàng)新”的研究思路,以“儲(chǔ)層精細(xì)特征—儲(chǔ)層演化過(guò)程—微觀(guān)賦存機(jī)理—宏觀(guān)富集規(guī)律”為研究主線(xiàn),開(kāi)展了大量的工作,取得了一系列創(chuàng)新性的技術(shù)方法與理論成果。
實(shí)現(xiàn)4項(xiàng)關(guān)鍵創(chuàng)新 支撐海相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)
該項(xiàng)技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)了4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。“首先,我們創(chuàng)新了海相頁(yè)巖‘孔隙結(jié)構(gòu)定量識(shí)別、儲(chǔ)集能力定量刻畫(huà)’儲(chǔ)層特征精細(xì)評(píng)價(jià)技術(shù)。”姜振學(xué)介紹說(shuō),包括基于二氧化碳吸附、氮?dú)馕健⒏邏簤汗?lián)測(cè),孔徑疊合區(qū)間加權(quán)平均的頁(yè)巖全孔徑評(píng)價(jià)技術(shù);基于大視域圖像定量刻畫(huà)的頁(yè)巖基質(zhì)孔隙評(píng)價(jià)技術(shù);基于孔體積和比表面積雙因素的頁(yè)巖儲(chǔ)集能力評(píng)價(jià)技術(shù)。
其次,科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新了海相頁(yè)巖“孔隙演化、潤(rùn)濕性演化、石墨化”儲(chǔ)層演化過(guò)程評(píng)價(jià)技術(shù),包括基于仿真地層孔隙熱壓生排烴模擬的頁(yè)巖孔隙演化過(guò)程評(píng)價(jià)技術(shù),基于導(dǎo)向型自發(fā)滲吸的頁(yè)巖潤(rùn)濕性演化評(píng)價(jià)技術(shù),基于透射電鏡、X射線(xiàn)光電子能譜、傅里葉紅外光譜的頁(yè)巖石墨化過(guò)程評(píng)價(jià)技術(shù)。通過(guò)以上技術(shù)形成了海相頁(yè)巖儲(chǔ)層孔隙形成的兩個(gè)“窗口期”是孔隙發(fā)育最好時(shí)期,偏親油頁(yè)巖最有利于吸附氣和游離氣賦存等理論成果認(rèn)識(shí)。
再次,科研團(tuán)隊(duì)揭示了海相頁(yè)巖氣藏“多狀態(tài)、微運(yùn)移、自封閉”微觀(guān)賦存機(jī)理?!拔覀兘沂玖撕O囗?yè)巖氣藏中氣水賦存狀態(tài)及其競(jìng)爭(zhēng)賦存過(guò)程,回答了頁(yè)巖中氣水能否共存及如何共存的難題;揭示了海相頁(yè)巖氣藏中氣體微運(yùn)移的形式、臨界條件及運(yùn)移能力,回答了頁(yè)巖中氣體能否運(yùn)移及如何運(yùn)移的難題;揭示了海相頁(yè)巖氣自封閉體系的構(gòu)成和形成機(jī)制,回答了頁(yè)巖中氣體能否封閉及如何封閉的難題?!苯駥W(xué)進(jìn)一步介紹說(shuō)。
最后,科研團(tuán)隊(duì)揭示了海相頁(yè)巖氣藏“構(gòu)造樣式、構(gòu)造演化、時(shí)空匹配”宏觀(guān)富集機(jī)理。具體來(lái)說(shuō),他們揭示了構(gòu)造樣式對(duì)頁(yè)巖氣差異富集的控制作用,構(gòu)造演化對(duì)頁(yè)巖氣差異富集的控制作用,以及海相頁(yè)巖氣“生—儲(chǔ)—?!睍r(shí)空匹配的成藏效應(yīng)。他們還發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖“生氣高峰、成孔高峰、初始抬升”時(shí)間與“小幅度、低傾角、弱變形”空間的最佳匹配期是頁(yè)巖氣成藏最佳時(shí)期等。
這些創(chuàng)新成果實(shí)現(xiàn)了海相頁(yè)巖氣儲(chǔ)集空間預(yù)測(cè)和富集層段優(yōu)選,提升了海相頁(yè)巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層選區(qū)準(zhǔn)確性,支撐了頁(yè)巖氣有利區(qū)分級(jí)評(píng)價(jià),獲得了多個(gè)頁(yè)巖氣甜點(diǎn)區(qū)商業(yè)突破,對(duì)我國(guó)海相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)發(fā)揮了重要支撐作用。
直接經(jīng)濟(jì)效益35億元 推動(dòng)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程
業(yè)內(nèi)專(zhuān)家表示,該項(xiàng)技術(shù)成果突破了海相頁(yè)巖儲(chǔ)層特征定量表征、儲(chǔ)層演化過(guò)程評(píng)價(jià)、氣水賦存精細(xì)刻畫(huà)、構(gòu)造演化過(guò)程恢復(fù)4方面技術(shù)瓶頸,為我國(guó)頁(yè)巖氣勘探奠定了理論基礎(chǔ),提升了我國(guó)頁(yè)巖氣相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。技術(shù)成果在四川盆地推廣應(yīng)用,指導(dǎo)部署長(zhǎng)寧、瀘州、大足等區(qū)塊頁(yè)巖氣井獲得高產(chǎn),近3年產(chǎn)生間接經(jīng)濟(jì)效益222億元、直接經(jīng)濟(jì)效益35億元,有力推動(dòng)了我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程。
此外,該項(xiàng)目還為“油氣資源與工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”獲批、“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程”雙一流學(xué)科建設(shè)、非常規(guī)油氣領(lǐng)域人才培養(yǎng)做出了突出貢獻(xiàn),形成了一支國(guó)內(nèi)外知名的非常規(guī)油氣研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。依托該項(xiàng)目形成的知識(shí)產(chǎn)權(quán)包括發(fā)明專(zhuān)利32件、論文209篇、學(xué)術(shù)專(zhuān)著3部,受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注和引用。

詳情見(jiàn)鏈接:
中國(guó)化工報(bào):
http://mpaper.ccin.com.cn:81/pc/page.do?pageId=670508&pId=1639
中化新網(wǎng):
http://www.ccin.com.cn/detail/878452fb90e6768b5f65bb34dac6d023/news
(編輯 劉曉琳)
