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隆冬時(shí)節(jié)，大慶油田古龍陸相頁巖油國家級示范區(qū)冰封嚴(yán)寒。在12月5日這天，響徹曠野的歡呼聲蓋過凜冽風(fēng)聲——僅用不到五年時(shí)間，這片曾被視為勘探“無人區(qū)”的土地，年產(chǎn)量一舉跨越100萬噸大關(guān)。

我國頁巖資源儲量位居世界前列，但絕大多數(shù)為陸相地層生成，開采難度遠(yuǎn)高于北美海相頁巖，堪稱“從石頭縫里擠油”。而古龍頁巖油更是其中的“硬骨頭”，獨(dú)特地質(zhì)使得傳統(tǒng)勘探開發(fā)技術(shù)幾乎全“失靈”。

大慶油田科研人員迎難而上，從理論空白起步，在實(shí)驗(yàn)困境突圍，于工程瓶頸破局，叩開古龍油藏的“地宮之門”。

破解理論“密碼”

翻看大慶油田60余年的勘探開發(fā)版圖，長垣構(gòu)造周邊的油氣發(fā)現(xiàn)早已星羅棋布，唯獨(dú)古龍鎮(zhèn)附近，是開采“禁地”。高黏土含量、軟巖石、納米級孔喉……這些獨(dú)特的地質(zhì)特征，曾讓國內(nèi)外專家斷言：這種陸相頁巖只能生油，難以大量產(chǎn)油，其開采更是世界級難題。

轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在2020年6月。當(dāng)時(shí)，大慶油田部署在該區(qū)的一口探井——古頁油平1井獲得工業(yè)油流。“工業(yè)油流”是一個(gè)令人振奮的信號，意味著該區(qū)域地下確實(shí)存在可動用的油氣藏。

興奮之余，疑問接踵而至：這會不會是偶然？古龍頁巖油的開發(fā)潛力能有多大？

為找到確切答案，科研團(tuán)隊(duì)開啟了“地毯式”勘探。39口取心井在不同區(qū)域精準(zhǔn)布設(shè)，8000多米巖心被小心翼翼地取出，640多萬個(gè)數(shù)據(jù)被逐一采集分析。借助可放大6萬倍的顯微鏡，他們在納米級的孔隙中反復(fù)搜尋。

科研團(tuán)隊(duì)驚喜地發(fā)現(xiàn)，古龍頁巖不僅含油性好、連續(xù)含油，就連只有頭發(fā)絲1/500大小的孔隙中也含油。這一特征，與國內(nèi)外已知類型頁巖油都不同，被業(yè)內(nèi)院士評價(jià)為“顛覆性的認(rèn)識”。

但一個(gè)核心謎題懸而未決：“為什么孔隙這么小，還能含油？”

“乘務(wù)員，請給我拿支筆！”2020年，一趟飛回大慶市的航班上，一位中年男子忽然在清潔袋上奮筆疾書。

這人正是大慶油田頁巖油研究院副院長張金友，而那幾行字，將成為破解古龍頁巖油富集規(guī)律的理論“密碼”：得把時(shí)間和空間維度放大，才能摸清它從生到儲的來龍去脈！

飛機(jī)一落地，張金友直奔巖芯庫，要求調(diào)取哈爾濱區(qū)域的巖芯。管理人員詫異：“你一直研究大西邊的古龍鎮(zhèn)，怎么轉(zhuǎn)向幾百里之外的大東邊？”

張金友難掩激動道：“要摸透古龍頁巖油的‘脾氣秉性’，得先摸清它的‘原生家庭’?！?

這次“跨界”研究，讓科研團(tuán)隊(duì)終于厘清了古龍頁巖油的富集規(guī)律，創(chuàng)新建立起“原位富集”理論。這一理論不僅填補(bǔ)了我國陸相高黏土泥級頁巖勘探的空白，更直接讓巨量資源“顯形”——大慶油田于2021年一舉提交12.68億噸規(guī)模預(yù)測儲量。

至此，古龍這片“無人區(qū)”，一躍成為“希望田”。

摸清地質(zhì)“底細(xì)”

“同一口井的巖芯，不同方法測出的數(shù)據(jù)，咋差這么多？”在古龍頁巖油勘探初期，這個(gè)問題像根刺，扎在科研人員的心頭。

埋在兩千多米地下的古龍頁巖油，看不見、摸不著，測量數(shù)據(jù)就是科研人員“透視”地下的“眼睛”——既要靠它找到油藏的“門”，也要憑它探明儲量的“底”。可這雙“眼睛”，一開始就出了問題。

團(tuán)隊(duì)反復(fù)比對發(fā)現(xiàn)，巖芯一出地面就“變樣”。離井口越近、測得越早，數(shù)據(jù)越準(zhǔn)。常規(guī)實(shí)驗(yàn)體系在這兒徹底“水土不服”。

“數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，所有判斷都是盲人摸象！”大慶油田勘探開發(fā)研究院頁巖油研究院成藏理論研究室副主任高波說。

大慶油田打響了一場“還原真實(shí)”的攻堅(jiān)戰(zhàn)。7個(gè)實(shí)驗(yàn)科室、數(shù)百人分工攻堅(jiān)。測儲量關(guān)鍵的參數(shù)——孔隙度、滲透率，必須模擬地下近40倍壓力、數(shù)倍高溫的極端環(huán)境。然而，全球范圍內(nèi)尚無現(xiàn)成設(shè)備，也沒成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒，一切只能靠自己動手。

初期采用常規(guī)密封方案，每次加壓都以失敗告終?！皽y量所用的介質(zhì)氣體順著縫隙‘逃逸’，警報(bào)聲震得頭疼，大家信心也一次次往下掉。”中心化驗(yàn)室副主任王海勇回憶道。但沒人退縮，科研團(tuán)隊(duì)從基礎(chǔ)原理和結(jié)構(gòu)“啃”起，創(chuàng)新設(shè)計(jì)出“雙重密封保險(xiǎn)”——就像給裝置上了兩道“安全鎖”，把氣體牢牢“困”在里面。

密封、穩(wěn)壓、控溫……團(tuán)隊(duì)一步一個(gè)腳印推進(jìn)。歷經(jīng)數(shù)年打磨，2022年6月，完全自主研發(fā)的高溫高壓條件巖石孔隙度、滲透率測量儀終于問世。它如同一雙“火眼金睛”，可精準(zhǔn)捕捉到頁巖儲集能力的真實(shí)數(shù)據(jù)，不僅助力大慶油田重新評估古龍油藏儲量，更給我國多個(gè)盆地的頁巖油評價(jià)提供了關(guān)鍵支撐。

與此同時(shí)，大慶油田科研團(tuán)隊(duì)先后自主研發(fā)8套新裝置、創(chuàng)建10項(xiàng)新方法、再造5個(gè)新流程，可給頁巖油做“全身精準(zhǔn)體檢”——從井口到實(shí)驗(yàn)室，每一步都無限逼近地下真實(shí)環(huán)境，為“找甜點(diǎn)”“算儲量”“定方案”提供了可靠的數(shù)據(jù)底氣。

打通頁巖“隧道”

理論通了，數(shù)據(jù)準(zhǔn)了，如何把油高效采出？

壓裂是關(guān)鍵。頁巖油的壓裂是向地層注入壓裂液，讓2000多米深的頁巖產(chǎn)生人工“隧道”，幫助原油流入“隧道”，再匯到井筒中開采出來。

可古龍頁巖就像濕泥巴，壓裂時(shí)容易“和稀泥”，難以形成穩(wěn)定的“隧道”，既有技術(shù)幾乎全部失效。

古頁油平1井的壓裂施工時(shí)，大慶動用了所有新技術(shù)，熬了163天終于出油，卻難言大捷：成本高，產(chǎn)量也很快下滑。

“當(dāng)時(shí)各種工藝‘一鍋燴’，我們也搞不清到底哪種技術(shù)起了作用?！贝髴c油田采油工藝研究院頁巖油增產(chǎn)改造項(xiàng)目經(jīng)理部經(jīng)理劉鵬回憶說。

要破局，必須精準(zhǔn)鎖定關(guān)鍵變量。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)5個(gè)試驗(yàn)井組測試，起初借鑒北美技術(shù)路線，連續(xù)兩批井均告失敗?！皼]有兩片相同的頁巖，也沒有一把‘萬能鑰匙’！”劉鵬說。

團(tuán)隊(duì)果斷放棄國外路線，歷經(jīng)無數(shù)次實(shí)驗(yàn)，終于“踩”中了關(guān)鍵——胍膠。這種壓裂用的藥劑，雖然成本比略高，但攜砂能力更強(qiáng)，能把更多支撐劑送到裂縫里，撐起更穩(wěn)固的“隧道”。

找準(zhǔn)方向后，采油工藝研究院頁巖油增產(chǎn)改造項(xiàng)目經(jīng)理部副經(jīng)理鄧大偉帶著團(tuán)隊(duì)，又進(jìn)一步提出“少簇、大排量、增加胍膠比例”的自主壓裂技術(shù)路徑，打出一批高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的標(biāo)桿井。這條自主工藝路線，自此在古龍大地扎下了根。

團(tuán)隊(duì)也最終摸清裂縫延伸規(guī)律，在國際上首創(chuàng)“泥紋型頁巖人造多級縫網(wǎng)技術(shù)”，一舉破解了世界級難題。

“我們把古龍頁巖油從下到上分了9層，現(xiàn)在最上面的Q9油層已形成經(jīng)濟(jì)高效的開發(fā)模式，助力年產(chǎn)量破百萬噸?！眲Ⅸi說。

眼下，科研工作者又將目光投向其他油層。在他們眼中，這場陸相頁巖革命遠(yuǎn)未結(jié)束，更多“地宮之門”等待叩開。