苏北盆地页岩油的开发利用及发展趋势

徐鹏

【摘要】本文通过对国内外页岩油研究和开发利用方面进行调研，综述了苏北盆

地页岩油的储层特点，油气开发的难度，油气自动化及发展趋势。

【关键词】苏北盆地  页岩油  油气开发  油田自动化

    页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油，也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。页岩油主要分布在富含有机质泥页岩层系中的滞留液态烃，只有通过水平井、大规模压裂后才能开采。目前，中国陆相页岩油工业探索刚刚起步，怎样实现大规模商业开采成为当前急需研究的课题。

全世界页岩油储量约11万亿～13万亿吨，远超过全球石油储量。全球页岩油产于寒武系至第三系。根据2004-2006年新一轮中国油气资源评价结果，中国页岩气资源7199.4亿吨，页岩气可采资源2432.4亿吨；页岩油资源476.4亿吨，页岩油可采资源159.7亿吨，页岩油可回收资源119.8亿吨，遍布20个省和自治区、47个盆地和80个含矿区，主要分布于松辽、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木、抚顺等9个盆地。其中，松辽、鄂尔多斯、准噶尔等3个盆地油页岩资源占全国的74.24%，可回收页岩油占全国的64.25%。吉林、辽宁和广东三个省份的储量最大。
    当今世界正经历百年变局，国际经济发展疲软，全球政治的不安定，很多企业都面临着业务严重受阻、业绩急速下滑，但是以石油、天然气为主的能源行业仍保持着强劲的发展动力。2021年中国首次陆相页岩油勘探在苏北盆地取得突破，从江苏无油到页岩油勘探开发取得新突破，落实油藏面积420平方千米、页岩油资源量3.5亿吨，展示了该地区页岩油良好的开发前景。很早就有人说石油枯竭，为何越来越多了，只能说明技术在不断提高，新的油田板块不断被发现。此次发现11亿吨的江苏苏北盆地，此前被我们定义为资源丰富度排名全国倒数。但随着科学技术的发展，苏北在逐渐改变人们的这个观点。2000年后，苏北盆地已发现50多个中小型复杂断块油气田，探明储量约1.7×108t，探明与控制储量累计达2.1×108t。该盆地具有典型的断陷盆地的构造-沉积特征，盆地内主力烃源岩发育在上白垩统上部至古近系，形成了富有特色的复杂断块盆地含油气系统。我国江苏这次发现的页岩油具有“见油快、压降慢、含水下降快”的特点。

例如中石化华东分公司沙垛1井作为江苏首口页岩油井，从钻井地质设计提交的那一刻起，牵动的不仅是石油人在江苏发展再壮大的进取心，更是新时代石油人接好历史接力棒的责任心和使命感。对沙垛1井二开311.2毫米的大井眼，井深达3176米，上部地层疏松，而工程设计中为1°的单弯螺杆时，及时建议钻井队在直井段钻进过程中采取0.75°无扶螺杆加PDC钻头配合扶正器的小钟摆钻具组合，同时沙垛1井还是塑性储层，裂缝延伸困难，储层滤失大等特殊的地质结构给压裂带来难度，而压裂施工压力、压裂规模、压裂液总量、加砂量，在江苏历史上都是首高。

水力压裂是一项油气井增产技术，被广泛应用于页岩油气的开采中。它要求用大量掺入化学物质的水注入页岩层进行液压碎裂，以挤出油气。水力压裂技术，就是利用储层的天然或诱导裂缝系统，使用含有各种化学物质的压裂液，通过特种设备高压注入地层，使储层裂缝扩大，并依靠沙粒或陶瓷粒等支撑剂使裂缝在压裂液返出之后不会封闭，从而改善储层的裂缝网络系统，使储层的页岩气持续不断地释放并输送到地表。
    水力压裂成败的关键在于是否形成大规模的、相互沟通的稳定裂缝网络。即在储层中人为制造裂缝，使主裂缝与次级裂缝合理分布在井孔四周，形成四通八达的油气运移通道。
    目前常用的水力压裂技术包括多级压裂、清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂和同步压裂等。数十年来水力压裂法在北美的普及助推了北美页岩油气行业的繁荣。目前，中国也在四川等地尝试水力压裂法的应用。在总结前二段砂量偏低的基础上，参与单位的技术人员们现场及时调整了压裂液配方、优化泵注程序。2020年11月12日，沙垛1井完成七段的压裂施工，13日开始放喷生产。

放喷生产运用到的新型油田气液分离器是一种能实现自动联锁其他设施的一套装备，分离器是把混合的物质分离成两种或两种以上不同的物质的机器。常见的分离器有离心式分离器、静电式分离器。保持良好的分离效果，需对其液位和压力进行控制。传统分离器液位和压力的控制采用定压控制技术。在分离器的变压力液面控制中，利用浮子液面控制器带动油和气调节阀，使其联合动作，控制原油和天然气的液量，完成对分离器中液位的调节，而不对分离器的压力进行控制。变压力的液面控制方法可以最大程度地减小油气出口阀的节流，减小分离器的压力，提高分离效果。油气分离器和油气水三相分离器在油田接转站和联合站中有着广泛的应用。分离器要能保持良好的分离效果，需要对其液位和压力进行控制。油气两相分离器将油气混合物来液分离成单一相态的原油和天然气，压力由天然气出口处的压力控制阀控制，液面由控制器控制的出油阀调节。天然气出口处的压力控制阀通常是自力式调节阀或配套压力变送器、控制器、气源的气动薄膜调节阀等。出油阀通常为配套液位传感器、控制器、气源的气动薄膜调节阀或浮子液面调节器操纵的出油调节阀等。有的油气两相分离器是用气动薄膜调节阀控制分离器的压力，用浮子液面调节器操纵出油阀控制分离器液面。

油田自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对油田的油井、计量间、管汇阀组、转油站、联合站及原油外输系统等实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗和确保安全等目的的综合性技术。油田自动化早己摆脱了传统的自动化模式，由早期的仪表自动化发展为以微电子学为基础，集微电子技术、电力电子技术、计算机技术和网络通信技术于一体的新一代自动化，进入到大量应用可编程控制系统(简称PLC)、集散控制系统(简称DCS)和数据采集及监控系统(简称SCADA)时期。

数字信息化使我们实现了对于油田生产运行的一个全面感知，包括油气关键生产作业活动的数据实时采集和集中监控，把油田从生产端搬到了监控端。让我们实现了对于油田大量的生产动态的实时数据的分析、挖掘和解析，过去我们靠人工经验管理油田，而现在通过把人工经验转为一个又一个数据模型，借助于这种实时数据来量化的分析生产和实施工作的情况，这种数据和模型就形成了资产，有了不断迭代提升的可能，对油田来说，整个生产管理水平可能又上了一个新台阶。

在总结摸索中确定了压力，流程温度等多项参数的阀值，保障了智能管控的精细率。井场范围内在自动化控制的同时可以实现远程操作，与厂级生产指挥中心联动，实现集脱气、计量、加热，监控，数据传输等功能于一体，达到了页岩油密闭集输，进流程生产，数据远程监控，远程操作和现场操作相结合的工作目标，健全生产数据管理机制，做到实时监控，报警预警，联锁控制，以信息化手段实现远程监控，保障生产的平稳运行。

我国非常规油气勘探开发力量不容小觑，中国陆相页岩油资源潜力超400×108t，经过多年艰苦探索，我国页岩油勘探开发在加速推进，已经形成有商业开发价值的页岩油藏，针对性优选出适用的页岩油开发方案，对页岩油产能建设，经济效益，页岩油领域工业发展意义重大，页岩油将成为原油稳产的战略性接替物资，持续加大页岩油勘探开发力度，多个探区不断取得突破，使页岩油资源为我国能源发展与安全贡献力量。

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