文 |《財經國家週刊》特約撰稿 王坤(中國石油勘探開發研究院高級工程師)

“十四五”開局伊始,面對我國日益嚴重的原油供給形勢,貫徹落實“七年行動計劃”,確保我國原油產量2.0億噸穩產,是我國油氣行業竭盡全力力保的生命線。

美國依賴頁岩油氣革命的成功大幅度提高了其油氣出產自給能力,並深刻改變了全球能源供應格式與地緣政治形勢。我國陸相頁岩油資源也十分豐碩,能否鑑戒美國經驗,對確保原油2.0億噸穩產,甚至在2.0億噸基礎上實現規模上產施展有力支撐作用?

爲此,就我國陸相頁岩油發展前景與未來地位等話題,我們專訪了中國工程院院士趙文智。

可與美國海相頁岩油革命相媲美

《財經國家週刊》:美國頁岩油氣革命成功的主要原因有哪些?我國是否可以鑑戒美國頁岩油氣革命的模式?

趙文智:美國頁岩油氣革命的成功原因有四點:一是基礎研究超前走得早,爲後來頁岩油氣“甜點”選區與進步前輩適應性技術突破奠定了基礎;二是關鍵技術選得準,尋找到水平井+體積壓裂這一解決頁岩油氣開發的最佳技術組合;三是甲乙方通力合作做得好,對開發成本控制好;四是中小企業家面對資源新領域敢闖天下有膽識。

中美兩國的頁岩油類型不同,資源品質也有很大差異,發展模式也有不同。如美國頁岩油氣革命首先是由中小企業開啓了成功之路,而中國則主要依賴大型油氣企業的介入和引領。

▲2008年8月19日在墨西哥灣拍攝的雪佛龍公司鑽井平臺。圖/新華社發

但是,兩國發展路徑應該大同小異,就是對這樣一個全新的資源領域,既要有前期國家的政策攙扶,還要有超前基礎研究支撐下的技術創新甚至革命。在此基礎上,還要有業界的高瞻遠矚,即面對這一新資源要給予積極的探索,努力尋找把資源變爲現實產量的可行途徑。

中國的陸相頁岩油包括三大部分,一是埋藏深度小於300米的油頁岩油,這是可以通過地面乾餾的方式開採的一類資源。對它的資源潛力與未來開發利用地位,目前還有爭議。

此外,只有單層厚度大、分佈有一定規模且含油率高的油頁岩纔可能投入經濟開發利用。從這一點來說,我國油頁岩油的資源總量就比較有限了。

二是中低熟頁岩油,是指頁岩中只有一小部分有機物轉化爲石油,且已轉化的石油丰度低、粘度高、流動性差,不能利用現有成熟的技術進行開採,需要採用地下人工加熱的方法,將頁岩中剩餘有機質和高粘度石油轉化爲易採出的輕質石油和伴生天然氣。

據初步評價,我國中低熟頁岩油資源總量巨大,一旦技術成熟,將帶來我國石油工業的一場革命,我們稱之爲陸相頁岩油革命,可以與美國海相頁岩油革命相媲美。

三是中高熟頁岩油,地下溫度、壓力比較高,埋藏時間比較長,大部分有機質已經轉化爲石油和伴生天然氣,大量滯留在頁岩層系內。通過水平井技術增加井筒與頁岩地層的接觸面積,水力壓裂技術進步地層內頁岩油向井筒的活動能力和規模,即可獲得產業產量。

我國陸相頁岩的資源稟賦和現有采收率水平決定了高熟頁岩油經濟可採總量比較有限。從目前已有試採資料看,我國中高熟頁岩油對支撐我國原油年產2.0億噸有很好的現實性,但貢獻的產量份額不夠大。

陸相頁岩油革命將帶來四大轉變

《財經國家週刊》:中國的陸相頁岩油革命應該是什麼樣的?

趙文智:與美國不同,我國陸相頁岩油革命的實現需要中高熟頁岩油與中低熟頁岩油的接續發展。

其中,中高熟頁岩油現實性好,可以依賴成熟的水平井和體積壓裂技術實現有效開發利用,“十四五”是我國原油兩億噸穩產的重要增補。中低熟頁岩油資源潛力巨大,但現有技術的穩定性和適應性還有待先導試驗驗證,目前還有不確定性。一旦技術取得突破,將帶來原油產量的大規模增長,對保國家油氣供給安全將施展重大作用。因此,實現陸相頁岩油革命的主體是中低熟頁岩油。

總體看,我國陸相頁岩油革命一旦發生,將具有四方面內涵:

一是資源類型的革命—從“人工油藏”邁向“人造油藏”。

中高熟頁岩油的開發思路與美國無異,即依賴改變地下流體滲流環境和增補地層能量,在“甜點”內形成高滲入活動通道,即人工改造油藏。中低熟頁岩油開發的樞紐是採用人工加熱改質的方法,使富有機質頁岩在地下原位產生輕質石油和天然氣並採至地表,是真正意義上的“人造油藏”。

二是開採技術的革命—從“水平井+體積壓裂”邁向“地下原位轉化”。

中高熟頁岩油的開發可以照搬頁岩氣開發的成功技術和經驗,即通過水平井+體積壓裂技術形成複雜人工縫網,進步地層內頁岩油向井筒的活動能力和規模。

中低熟頁岩油的開發則需要地下原位轉化技術,這是和現有的水平井和體積壓裂技術完全不同的一類全新技術,但相關工具都是成熟的,就待先導試驗予以證明。這套技術一旦成功,將帶來頁岩油地下原位轉化的技術革命。

三是開發方式的革命—從地上“井工廠”邁向地下“油煉廠”。

當前,中高熟頁岩油的開發普遍採用“井工廠”的方式,即利用一個功課平臺完成多口水平井的鑽完井,達到降本增效的目標。中低熟頁岩油的開發除利用“井工廠”技術完成鑽完井外,還需要人工升溫使頁岩中的有機質發生裂解天生輕質石油和天然氣,並把裂解過程中產生的焦瀝青、二氧化碳和部門硫化氫等污染物留在地下,相當於在地下建立一座“煉廠”,從而實現油氣的綠色開採。

四是資源地位的革命—從“保2億噸原油穩產”邁向“大規模上產”。

我國中高熟頁岩油的開發已經起步,“十四五”將是我國陸相頁岩油快速發展期。中低熟頁岩油地下原位轉化技術有望在“十四五”期間完成先導試驗並向工業化生產邁出樞紐一步。同時,樞紐裝備的國產化也在積極推進中,一旦先導試驗成功,中低熟頁岩油產量將在“十五五”期間大規模增長,那時我國原油對外依存度將大幅降低,值得期待。

《財經國家週刊》:當前制約我國頁岩油工業發展的瓶頸題目有哪些?如何破解?

趙文智:我國中高熟頁岩油的開發已經取得較好突破和進展,但在開採本錢、單井累計採出量(EUR)、樞紐技術裝備國產化等方面與美國比擬仍有較大差距。

例如,美國依賴技術提高,桶油本錢由2014年的大於80美元降至2019年的40美元。而我國地質前提更復雜,加上國有企業技術服務的市場化程度不夠高,造成我國陸相頁岩油的桶油本錢遠高於美國。

另外,我國水平井鑽完井部門關鍵技術和裝備還依靠入口,這輕易受到複雜外部環境的影響,打亂我國頁岩油正常出產節奏。

中低熟頁岩油方面,當前顛覆性的水平磁定位鑽井技術、長壽命電加熱工具等還處在攻關階段,技術的穩定性還有待進一步提高。此外,相關基礎研究還相對薄弱,目前還缺少國家級的科技支撐和相關實驗平臺建設。

建議國家要在“十四五”把支撐陸相頁岩油革命發生的關鍵技術攻關和先導試驗選區納入國家重大專項設計支持方向,要用不太長時間的攻關預備,支撐和推動陸相頁岩油革命在我國儘早實現。

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