中國(guó)工程院院士、中國(guó)石油化工股份有限公司副總地質(zhì)師、中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院院長(zhǎng) 郭旭升

習(xí)近平總書(shū)記強(qiáng)調(diào)，向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問(wèn)題。中國(guó)石化胸懷“國(guó)之大者”，牢記初心使命，多年積極探索，在深層、超深層油氣富集機(jī)理、高效勘探開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)等方面取得重大突破，已在四川盆地深層天然氣頁(yè)巖氣、塔里木順北深層油氣和勝利油田深層頁(yè)巖油等領(lǐng)域取得一系列深層油氣大發(fā)現(xiàn)，成為我國(guó)深地油氣領(lǐng)域的主力軍，切實(shí)肩負(fù)起保障國(guó)家能源安全的核心職責(zé)。

蓄勢(shì)待發(fā)

我國(guó)深層油氣勘探開(kāi)發(fā)潛力巨大

隨著中淺層油氣勘探開(kāi)發(fā)程度不斷提高，油氣發(fā)現(xiàn)難度日益加大，深層油氣勘探開(kāi)發(fā)越來(lái)越被廣泛關(guān)注，全球深層油氣的新增儲(chǔ)量呈明顯增長(zhǎng)趨勢(shì)。

根據(jù)全國(guó)油氣資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)(2015年)，全國(guó)深層、超深層油氣資源量671億噸油氣當(dāng)量，占油氣資源總量的34%。以塔里木盆地為例，僅埋深在6000至10000米的石油和天然氣資源就分別占其總量的83.2%和63.9%。勘探開(kāi)發(fā)盆地的深層油氣資源，對(duì)老油氣區(qū)(田)擴(kuò)大儲(chǔ)量、穩(wěn)定產(chǎn)量有著非常重要的意義。

我國(guó)在深層、超深層油氣資源勘探開(kāi)發(fā)研究方面取得了多項(xiàng)進(jìn)展，但由于其埋藏深、超高溫、超高壓的特點(diǎn)，受構(gòu)造復(fù)雜、地震波場(chǎng)復(fù)雜、儲(chǔ)量品位低、產(chǎn)能低等因素影響，深層、超深層領(lǐng)域的高效勘探和效益開(kāi)發(fā)面臨諸多挑戰(zhàn)，唯有堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向，堅(jiān)定科技創(chuàng)新、埋頭攻關(guān)，立足基礎(chǔ)研究把關(guān)鍵核心技術(shù)搞清楚，以關(guān)鍵核心技術(shù)突破帶動(dòng)中國(guó)深層油氣勘探開(kāi)發(fā)突破。

潛心攻關(guān)

深層、超深層油氣領(lǐng)域

自主創(chuàng)新關(guān)鍵核心技術(shù)

陸相油氣理論支撐了我國(guó)近半個(gè)世紀(jì)石油工業(yè)，相繼發(fā)現(xiàn)了大慶、勝利等油氣田。然而，隨著勘探開(kāi)發(fā)程度的不斷提高，陸相主力油氣田已相繼進(jìn)入勘探開(kāi)發(fā)的中后期，后備儲(chǔ)量嚴(yán)重不足。

在中國(guó)海相盆地，中國(guó)石化開(kāi)展了一系列重大項(xiàng)目攻關(guān)，以發(fā)現(xiàn)大型、特大型氣田為目標(biāo)，通過(guò)理論創(chuàng)新與技術(shù)攻關(guān)，取得油氣勘探的重大發(fā)現(xiàn)，在深層、超深層碳酸鹽巖規(guī)模儲(chǔ)層發(fā)育機(jī)理、油氣成藏富集機(jī)理、勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)、鉆完井技術(shù)方面已形成一套國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)系列。推動(dòng)中國(guó)海相碳酸鹽巖油氣勘探事業(yè)的發(fā)展。

一是創(chuàng)新發(fā)展海相地質(zhì)理論，形成了海相深層高效勘探及關(guān)鍵技術(shù)系列。

在四川盆地川東北地區(qū)，重新建立了海相沉積模式，發(fā)現(xiàn)了普光優(yōu)質(zhì)礁灘相儲(chǔ)層和元壩超深層大型生物礁帶，形成了深層-超深層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育機(jī)理新認(rèn)識(shí)。建立了“早灘晚礁、多期疊置、成排成帶”的生物礁發(fā)育模式，明確了在5000m以下仍有優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，在縱向上拓展了勘探空間。

揭示了普光氣田天然氣來(lái)源和油氣運(yùn)聚復(fù)雜過(guò)程，建立了油氣藏構(gòu)造改造調(diào)整過(guò)程中，有效儲(chǔ)層的空間分布和有效保存條件決定油氣聚集最終定位的構(gòu)造-巖性“復(fù)合控藏”模式;針對(duì)元壩氣田超深弱變形區(qū)，建立了“近源富集、油氣轉(zhuǎn)化、持續(xù)保存”的成藏模式，揭示了超深層天然氣富集規(guī)律。

創(chuàng)新形成了復(fù)雜山地超深層生物礁儲(chǔ)層地震勘探技術(shù)系列，突破超深弱反射層地震采集處理技術(shù)瓶頸，有效提高超深層反射能量和分辨率，形成了礁灘儲(chǔ)層綜合預(yù)測(cè)技術(shù)，探井成功率達(dá)92.3%，在預(yù)測(cè)高產(chǎn)富集帶上，實(shí)施的10口探井均獲日產(chǎn)百萬(wàn)方高產(chǎn)氣流。

依靠海相油氣勘探理論和技術(shù)的創(chuàng)新，先后高效、安全地發(fā)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首個(gè)海相整裝大氣田——普光氣田和首個(gè)超深層生物礁大氣田——元壩氣田，實(shí)現(xiàn)了海相深層油氣勘探重大突破與超深層高效勘探，整體提升了四川盆地勘探潛力。

按照2018年的數(shù)據(jù)，普光和元壩氣田累計(jì)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量6424億方，生產(chǎn)天然氣1200億方，為川氣東送提供了資源保障，惠及長(zhǎng)江沿線(xiàn)8個(gè)省市、數(shù)千家企業(yè)以及2億多居民。

針對(duì)塔里木盆地順北超深層油氣田勘探開(kāi)發(fā)難點(diǎn)，創(chuàng)新集成了超深層碳酸鹽巖走滑斷裂及縫洞體立體成像、走滑斷裂帶精細(xì)解析、斷控縫洞體雕刻與量化描述、斷控縫洞型圈閉描述與目標(biāo)優(yōu)選等技術(shù)系列，實(shí)現(xiàn)了順北超深層斷控縫洞型油氣藏的系列發(fā)現(xiàn)與高效拓展。

截至2021年，順北油氣田已累計(jì)提交探明儲(chǔ)量超2億噸油當(dāng)量，建成百萬(wàn)噸產(chǎn)能陣地。估算順北油氣田范圍內(nèi)沿18條主干走滑斷裂帶分布的油氣資源量達(dá)17億噸油當(dāng)量。

二是形成深層高含硫氣藏和縫洞型油藏的高效開(kāi)發(fā)理論技術(shù)。

針對(duì)高含硫氣藏埋藏深，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，氣水關(guān)系復(fù)雜，安全高效開(kāi)發(fā)難度大的難題，創(chuàng)新形成了復(fù)雜礁灘儲(chǔ)層精細(xì)描述技術(shù)系列、高含硫邊底水氣高效開(kāi)發(fā)及穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)系列，支撐在國(guó)內(nèi)首次建成特大型高含硫氣田——普光氣田，首次建成7000m超深生物礁底水高含硫氣田——元壩氣田，建立了我國(guó)高含硫氣田安全開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)體系，基本實(shí)現(xiàn)了采氣、集輸、凈化系統(tǒng)關(guān)鍵裝備國(guó)產(chǎn)化，使我國(guó)成為世界上少數(shù)幾個(gè)掌握開(kāi)發(fā)特大型超深高含硫氣田核心技術(shù)的國(guó)家之一。

針對(duì)深層、超深層碳酸鹽巖縫洞型油藏，揭示了巖溶縫洞儲(chǔ)集體形成機(jī)制與多尺度復(fù)合介質(zhì)高效開(kāi)發(fā)機(jī)理，研發(fā)了地球物理高精度成像、多尺度分類(lèi)檢測(cè)及多元約束巖溶相控建模技術(shù)，形成了基于縫洞空間結(jié)構(gòu)的差異性水驅(qū)和注氮?dú)舛错旘?qū)提高采收率技術(shù)，支撐了我國(guó)首個(gè)深層特大型縫洞型油藏——塔河油田的規(guī)模開(kāi)發(fā)與持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

三是形成復(fù)雜深層、超深層鉆完井技術(shù)系列。

聚焦塔里木和四川盆地深層、超深層工程技術(shù)需求，創(chuàng)新形成超深層地震采集、安全鉆井、超深高溫高壓井試油試氣等10項(xiàng)技術(shù)，攻克超深層安全快速鉆井等世界級(jí)技術(shù)難題，形成了以工藝、工具和材料為核心的深層、超深層油氣藏勘探開(kāi)發(fā)工程配套技術(shù)系列，具備了9000m復(fù)雜地層井工程設(shè)計(jì)、施工和工程技術(shù)服務(wù)能力。該技術(shù)廣泛應(yīng)用于塔里木盆地、四川盆地，部署50余口8000m以上的高難度重點(diǎn)井，創(chuàng)高指標(biāo)、新紀(jì)錄56項(xiàng)，12次打破亞洲及世界紀(jì)錄，形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范18項(xiàng)，助推超深井工程技術(shù)水平邁向世界領(lǐng)先行列，有效支撐了塔里木盆地超深油氣田產(chǎn)能建設(shè)和四川盆地深層勘探開(kāi)發(fā)。其中，川科1井，完鉆井深7566m，是探索海相油藏的第一口超深井。塔深5井，完鉆井深9017m，為國(guó)內(nèi)首口超過(guò)9000m 的特深井，刷新了亞洲陸上最深井紀(jì)錄。

突破重圍

實(shí)現(xiàn)由“打不成”

到“打得快、打得準(zhǔn)”的重大跨越

8月10日，中國(guó)石化在油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域?qū)嵤┑?ldquo;深地工程”獲得突破，位于塔里木盆地的順北803斜井完成鉆井深度8110米，成為順北油氣田超深層第15口“千噸井”。當(dāng)日，中國(guó)石化命名順北油氣田為中國(guó)石化“深地工程”順北油氣田基地，順北油氣田基地被譽(yù)為“深地一號(hào)”。

順北深層油氣田位于塔里木盆地中西部，油藏具有超深、高溫、高壓等特點(diǎn)，儲(chǔ)層平均埋藏深度超過(guò)8000米。面對(duì)順北極限地質(zhì)條件，中國(guó)石化不斷深化地質(zhì)理論創(chuàng)新，率先突破了8000米超深層油氣勘探“死亡線(xiàn)”，創(chuàng)新提出了“低地溫、大埋深、高壓力”條件下海相烴源巖抑制生烴模式、超深斷控縫洞型儲(chǔ)集體成儲(chǔ)機(jī)制和油氣成藏模式，形成超深層斷控縫洞型油氣成藏理論，豐富和發(fā)展了海相油氣成藏理論。

技術(shù)突破也至關(guān)重要，猶如站在珠穆朗瑪峰頂、看清雅魯藏布江上的游船，需突破“認(rèn)不準(zhǔn)、控不住、鉆不成、溝不通”四大技術(shù)瓶頸。

一是認(rèn)不準(zhǔn)。順北油氣田地表被沙漠區(qū)覆蓋、目的層埋深大、地震信號(hào)弱、斷控規(guī)模儲(chǔ)集體成“板狀”特征，導(dǎo)致斷控儲(chǔ)集體精細(xì)描述難度大，需要攻克8000米超深地層找斷控儲(chǔ)集體的“認(rèn)不準(zhǔn)”難題。

二是控不住。斷控縫洞型油氣藏內(nèi)部非均質(zhì)性極強(qiáng)，精細(xì)控儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的難度極高，需要解決復(fù)雜破碎帶內(nèi)“控不住”難題。

三是鉆不成。順北深層斷控縫洞型儲(chǔ)集體地層破碎、坍塌和漏失風(fēng)險(xiǎn)大，深層溫壓條件下鉆井定向難度大，造成鉆井成井率低、儲(chǔ)層傷害率高、中靶偏移率高，需要攻克“鉆不成”難題。

四是溝不通。由于常規(guī)液體在高地溫背景下有效時(shí)間短，溝通距離小、高效溝通儲(chǔ)集系統(tǒng)培育高產(chǎn)井的難度極高，需要攻克“溝不通”難題。

經(jīng)過(guò)數(shù)年攻關(guān)，中國(guó)石化創(chuàng)新形成超深層儲(chǔ)層立體成像技術(shù)和縫洞體精細(xì)雕刻技術(shù)，相當(dāng)于給地球深部做CT掃描，斷裂識(shí)別精度從30米提高至15米。該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在順北1.4萬(wàn)平方千米的地震資料處理中。目前，根據(jù)該技術(shù)形成的地震資料部署井位達(dá)80余口，建成產(chǎn)能超百萬(wàn)噸。中國(guó)石化目前已掌握超深層油氣優(yōu)快鉆井技術(shù)，攻克了超高強(qiáng)度套管、鉆桿、鉆井液、測(cè)控儀器、完測(cè)工具等關(guān)鍵技術(shù)，探索形成了一套具有順北特色的8000米級(jí)復(fù)雜超深層井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及配套技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)了由“打不成”到“打得快、打得準(zhǔn)”的重大跨越。

成果輩出

中國(guó)石化深層、超深層

油氣勘探開(kāi)發(fā)成效顯著

從發(fā)展歷程看，中國(guó)石化深層、超深層油氣勘探開(kāi)發(fā)大致經(jīng)歷了重點(diǎn)突破和規(guī)模發(fā)現(xiàn)兩個(gè)階段。重點(diǎn)突破階段以20世紀(jì)90年代塔里木盆地海相突破為標(biāo)志。1984年，塔里木盆地沙參2井實(shí)現(xiàn)古生界海相油氣重大突破，1997年，中國(guó)石化發(fā)現(xiàn)了我國(guó)第一個(gè)古生界海相億噸級(jí)大油田——塔河油田，并于2001年實(shí)現(xiàn)塔河油田主體區(qū)基本探明，之后在外圍實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)突破。截至2018年底，塔河油田探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量13.5億噸，建成產(chǎn)能700萬(wàn)噸/年。

2000年以來(lái)，中國(guó)石化深層、超深層油氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)入規(guī)模發(fā)現(xiàn)階段，在四川盆地、塔里木盆地深層海相碳酸鹽巖常規(guī)天然氣、四川盆地深層頁(yè)巖氣和濟(jì)陽(yáng)深層頁(yè)巖油領(lǐng)域均獲突破。

2003年以來(lái)，中國(guó)石化在四川盆地二疊系—三疊系礁灘、三疊系雷口坡組、志留系深層頁(yè)巖先后發(fā)現(xiàn)并開(kāi)發(fā)了普光、元壩、川西和威榮4個(gè)深層海相千億立方米大氣田。目前，普光氣田有深度超6000米的井40口，元壩氣田有深度超7000米的井57口，目前正鉆的元深1井設(shè)計(jì)井深8680米，川西氣田有深度超6000米的井18口。當(dāng)前，中國(guó)石化深層海相碳酸鹽巖常規(guī)天然氣年產(chǎn)量超過(guò)120億立方米。

在深層頁(yè)巖氣和頁(yè)巖油領(lǐng)域，中國(guó)石化在四川盆地礦權(quán)區(qū)內(nèi)擁有深層頁(yè)巖氣資源量6.3萬(wàn)億立方米，是頁(yè)巖氣未來(lái)增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。該區(qū)域投入商業(yè)開(kāi)發(fā)的頁(yè)巖氣埋藏深度是目前我國(guó)乃至世界之最，2022年實(shí)現(xiàn)4200米深層頁(yè)巖氣攻關(guān)新突破。濟(jì)陽(yáng)深層頁(yè)巖油項(xiàng)目位于中國(guó)石化勝利油田，具有“低、深、厚、高”的特征：演化程度低、埋藏深、頁(yè)巖厚度大、異常高溫、高壓。初步估算，該區(qū)域頁(yè)巖油資源量41億噸，區(qū)域深度是當(dāng)前國(guó)內(nèi)頁(yè)巖油領(lǐng)域之最。

在塔里木盆地順北地區(qū)，2015年中國(guó)石化部署的順北1-1H井側(cè)鉆獲高產(chǎn)，2016年部署的6口評(píng)價(jià)井連獲高產(chǎn)，拉開(kāi)了順北油氣田增儲(chǔ)上產(chǎn)的序幕。截至2022年，中國(guó)石化在順北油氣田鉆探垂直深度超過(guò)8000米的油氣井達(dá)41口，已落實(shí)四個(gè)億噸級(jí)油氣區(qū)，標(biāo)志著順北油氣田被成功勘探開(kāi)發(fā)。

展望未來(lái)

保障國(guó)家能源安全與助力“雙碳”目標(biāo)并進(jìn)

“十四五”期間，中國(guó)石化將努力實(shí)現(xiàn)陸上油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)突破與重大發(fā)現(xiàn)，預(yù)計(jì)累計(jì)新增石油探明儲(chǔ)量9.6億噸、天然氣探明儲(chǔ)量1.16萬(wàn)億方，將為實(shí)現(xiàn)中國(guó)石化上游可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，切實(shí)保障國(guó)家能源安全提供重要的資源基礎(chǔ)。此外，在“雙碳”領(lǐng)域，中國(guó)石化正在開(kāi)展CCUS專(zhuān)項(xiàng)科技攻關(guān)，并成立了中國(guó)石化CCUS重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

8月29日，中國(guó)最大的碳捕集利用與封存(CCUS)全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)痉痘亍?guó)內(nèi)首個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目——齊魯石化-勝利油田百萬(wàn)噸級(jí)CCUS項(xiàng)目正式注氣運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)CCUS產(chǎn)業(yè)開(kāi)始進(jìn)入成熟的商業(yè)化營(yíng)運(yùn)，該項(xiàng)目每年可減排二氧化碳100萬(wàn)噸，相當(dāng)于植樹(shù)約900萬(wàn)棵。