2022年11月18日，中國(guó)石化勘探分公司提交的綦江頁(yè)巖氣田首期探明地質(zhì)儲(chǔ)量1459.68億立方米通過(guò)自然資源部專家組審定，標(biāo)志著我國(guó)又一個(gè)超千億立方米的整裝頁(yè)巖氣田誕生。

綦江頁(yè)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(gè)中深層—深層頁(yè)巖氣大氣田。

四川盆地埋深3500—5000米的深層頁(yè)巖氣資源量11.4萬(wàn)億立方米，是我國(guó)頁(yè)巖氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重點(diǎn)領(lǐng)域。深層頁(yè)巖氣勘探主要面臨深埋高溫高壓條件下頁(yè)巖氣成儲(chǔ)成藏認(rèn)識(shí)不清、復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁(yè)巖氣層埋深跨度大和“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)難度大、大型壓裂難以形成復(fù)雜縫網(wǎng)等三個(gè)世界性難題，是制約深層頁(yè)巖氣高質(zhì)量勘探和效益開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵問(wèn)題。

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

三個(gè)階段，引領(lǐng)國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣勘探邁向更深禁區(qū)

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

探索階段：初試牛刀，實(shí)現(xiàn)深層頁(yè)巖氣勘探重大突破。

標(biāo)志性成果：國(guó)內(nèi)首口針對(duì)深層頁(yè)巖氣獲得工業(yè)氣流的頁(yè)巖氣井——丁頁(yè)2井。填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)深層頁(yè)巖氣壓裂工藝及工具的空白，打破了國(guó)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(duì)象，但均未實(shí)現(xiàn)商業(yè)突破。中國(guó)工程院院士、時(shí)任勘探南方分公司總經(jīng)理郭旭升以焦頁(yè)1井突破為契機(jī)，要求開(kāi)展了四川盆地及周緣地區(qū)頁(yè)巖氣整體評(píng)價(jià)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(yè)巖發(fā)育，整體展布穩(wěn)定，具有形成頁(yè)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(jìn)行側(cè)鉆，這就是當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的第一口超深頁(yè)巖氣水平井丁頁(yè)2HF井。

電纜射孔泵送橋塞分段壓裂聯(lián)作工藝是世界級(jí)的難題。當(dāng)時(shí)，丁頁(yè)2井井下溫度高達(dá)146攝氏度，井底壓力高達(dá)140兆帕，而國(guó)內(nèi)外施工工具最高抗壓能力僅為105兆帕。在外國(guó)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(tuán)公司射孔井底壓力最高紀(jì)錄和國(guó)內(nèi)深井頁(yè)巖氣層電纜射孔分段壓裂新紀(jì)錄，打破了國(guó)外公司在高溫高壓深井頁(yè)巖氣層施工上的獨(dú)家壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)深井頁(yè)巖氣層分段施工的空白。

2013年12月，測(cè)試日產(chǎn)氣量10.42萬(wàn)方，實(shí)現(xiàn)丁山頁(yè)巖氣勘探突破。

發(fā)展階段：攻堅(jiān)克難，初步形成深層頁(yè)巖氣壓裂工藝技術(shù)。

標(biāo)志性成果：綦江頁(yè)巖氣田第一個(gè)深層頁(yè)巖氣試驗(yàn)區(qū)——東溪深層頁(yè)巖氣試驗(yàn)區(qū)。通過(guò)一體化攻關(guān)，理論認(rèn)識(shí)、關(guān)鍵技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得積極進(jìn)展，初步揭示了深層頁(yè)巖氣富集機(jī)理，建立了“超壓富氣”模式，指導(dǎo)了目標(biāo)優(yōu)選，落實(shí)了有利目標(biāo)區(qū)，分別在丁山、東溪深層部署丁頁(yè)4、5井和東頁(yè)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(shí)施井產(chǎn)能大幅提升，有效推進(jìn)了深層頁(yè)巖氣勘探進(jìn)程。

2019年1月，東頁(yè)深1井試獲日產(chǎn)氣31.18萬(wàn)方。東頁(yè)深1井是四川盆地首口埋深大于4200米的高產(chǎn)頁(yè)巖氣井，其突破表明深層頁(yè)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(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)中國(guó)石化4200米以深深層頁(yè)巖氣勘探重大突破。

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

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

勘探分公司針對(duì)深層頁(yè)巖埋深大、地應(yīng)力高、水平應(yīng)力差大、塑性強(qiáng)、壓裂難以形成復(fù)雜縫網(wǎng)等難點(diǎn)，加強(qiáng)了深層頁(yè)巖氣成藏、甜點(diǎn)預(yù)測(cè)技術(shù)及壓裂工藝攻關(guān)，形成了深層頁(yè)巖氣甜點(diǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)及壓裂工藝方案。2022年1月，丁頁(yè)7井試獲日產(chǎn)42.8萬(wàn)方高產(chǎn)頁(yè)巖氣，實(shí)現(xiàn)了丁山深層頁(yè)巖氣勘探重大突破，深層頁(yè)巖氣壓裂技術(shù)逐步成熟。

自此，中國(guó)石化涪陵頁(yè)巖氣田之外第二個(gè)萬(wàn)億方資源陣地，實(shí)現(xiàn)了川東南盆緣復(fù)雜構(gòu)造區(qū)新場(chǎng)南—東溪—丁山—林灘場(chǎng)整體連片，評(píng)價(jià)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(guó)內(nèi)深層頁(yè)巖氣勘探理論發(fā)展

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

2017年2月，中國(guó)石化成立深層頁(yè)巖氣技術(shù)攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組，在綦江頁(yè)巖氣田丁山—東溪地區(qū)設(shè)立中國(guó)石化首個(gè)深層頁(yè)巖氣攻關(guān)試驗(yàn)區(qū)，由勘探分公司牽頭，中國(guó)石化三大研究院、石油工程公司參加，匯集國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)力量組成聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，按照“地質(zhì)工程一體化，勘探開(kāi)發(fā)一體化”的攻關(guān)思路，系統(tǒng)開(kāi)展深層頁(yè)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(yè)巖氣具有良好的勘探潛力，評(píng)價(jià)川東南深層頁(yè)巖氣資源量超2萬(wàn)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(gè)中深層—深層頁(yè)巖氣田——綦江頁(yè)巖氣田的勘探發(fā)現(xiàn)?！?/p>

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

針對(duì)盆緣“雙復(fù)雜”地區(qū)頁(yè)巖氣成藏規(guī)律認(rèn)識(shí)不清的問(wèn)題，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)依托國(guó)家和中國(guó)石化科研項(xiàng)目，以及國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，通過(guò)超1320米長(zhǎng)的系統(tǒng)取心以及超10000項(xiàng)次的分析化驗(yàn)，開(kāi)展深層深水陸棚相頁(yè)巖孔隙發(fā)育與保持機(jī)理研究，建立了深層優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層發(fā)育模式，揭示了深層頁(yè)巖氣具備良好的勘探潛力。開(kāi)展深層深水陸棚相頁(yè)巖孔隙發(fā)育與保持機(jī)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(yè)巖依然具有高孔、有機(jī)質(zhì)孔發(fā)育的特征； “儲(chǔ)層流體超壓”和“石英抗壓?？住甭?lián)合作用，有利于壓裂縫—粒間孔—納米級(jí)有機(jī)孔的高效連通，創(chuàng)新形成深層頁(yè)巖氣“超壓富氣”新認(rèn)識(shí)，建立了深層頁(yè)巖氣高產(chǎn)富集模式。

“甜”在哪里？——突破了深層頁(yè)巖氣“甜點(diǎn)”地震預(yù)測(cè)技術(shù)瓶頸。

針對(duì)復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁(yè)巖氣層埋深跨度大、“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)難度大的問(wèn)題，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)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(yè)巖氣高精度三維地震資料，收集川南地區(qū)600多口頁(yè)巖氣井的鉆井資料，開(kāi)展深層頁(yè)巖巖石物理測(cè)試及建模研究，突破了深層頁(yè)巖氣“甜點(diǎn)”地震預(yù)測(cè)技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新形成了基于擾動(dòng)體積模量的壓力系數(shù)預(yù)測(cè)技術(shù)、適應(yīng)深層復(fù)雜構(gòu)造的雙約束含氣量預(yù)測(cè)技術(shù)、各向異性增強(qiáng)的裂縫五維地震預(yù)測(cè)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(cè)技術(shù)等多項(xiàng)特色技術(shù)組成的地震預(yù)測(cè)技術(shù)系列，含氣量預(yù)測(cè)相對(duì)誤差小于5%，水平應(yīng)力差預(yù)測(cè)吻合度大于80%，有效提高了地震預(yù)測(cè)精度。

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

針對(duì)前期探井測(cè)試產(chǎn)量低、不穩(wěn)定的問(wèn)題，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)依托中國(guó)石化“十條龍”科研項(xiàng)目，潛心研究深層頁(yè)巖氣破巖模式及縫網(wǎng)形成機(jī)理，開(kāi)展壓裂裝備改進(jìn)攻關(guān)，研發(fā)深層頁(yè)巖氣壓裂測(cè)試裝備，滿足了深層頁(yè)巖氣水平井高壓安全施工的需要。

“通”向哪里？——深層頁(yè)巖氣高應(yīng)力儲(chǔ)層壓裂工藝技術(shù)。針對(duì)深層頁(yè)巖地應(yīng)力高、兩向應(yīng)力差大、轉(zhuǎn)向困難、難以穿透多個(gè)層理等問(wèn)題，創(chuàng)新形成了以多段少簇、大液量、高排量、中強(qiáng)加砂、雙暫堵、一體化滑溜水變粘交替注入等技術(shù)對(duì)策為核心深層頁(yè)巖“密切割、增壓擴(kuò)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(yè)巖氣壓裂裝備及材料。研發(fā)140兆帕帶金屬密封高抗壓頁(yè)巖氣井壓裂測(cè)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(yè)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(chǔ)層大規(guī)模壓裂實(shí)施與評(píng)價(jià)技術(shù)。建立了“四控一防”現(xiàn)場(chǎng)大規(guī)模加砂壓裂施工技術(shù)，嚴(yán)格控制砂比和段塞長(zhǎng)度。

——形成了完整的安全風(fēng)險(xiǎn)清單和管控措施。堅(jiān)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(xì)管控、實(shí)整改”的安全環(huán)保管理模式，有效保障施工全過(guò)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(yè)巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)、井位部署、水平井鉆探等，實(shí)現(xiàn)了埋深4000—4500米深層頁(yè)巖氣勘探重大突破，落實(shí)了川東南盆緣復(fù)雜構(gòu)造區(qū)萬(wàn)億方富集區(qū)帶，為向埋深大于4500米超深層頁(yè)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(tuán)隊(duì)”入選中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部“創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”，也是中國(guó)石化唯一推選單位。

綦江頁(yè)巖氣田建成后，將極大推動(dòng)國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)實(shí)施綠色低碳戰(zhàn)略、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的社會(huì)效益。（黃勇 謝紅斌 段華 王強(qiáng) 王瑋）