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天山脚下,科研铸剑写就能源新华章——新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区建设纪实与启示

2025-08-06  

  克拉玛依融媒记者 田华英 实习生 李雨芯 通讯员 苏昶 艾启月 邓远 何吉祥 王凌

  成排的抽油机与钻机,自金灿灿的麦田向天山脚下绵延铺展。那跃动的石油红,正以坚定步伐丈量新时代能源版图——这里,是我国首个国家级陆相页岩油示范区:新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区。

迎着朝阳,新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区压裂施工如火如荼。张昀 摄

  2020年,国家能源局与自然资源部联合复函,批准设立新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区。要求引领带动我国页岩油产业发展,形成页岩油高效勘探与开发模式。截至2025年6月,示范区原油产量达88万吨,同比增长82.2%。根据规划,2025年产量目标为170万吨。

百万吨“突出贡献者”“杰出先进个人”在吉172_H前合影留念。张昀 摄

  作为我国非常规油气开发的里程碑,该示范区的建成不仅标志着我国非常规油气开发迈入新阶段,为国家能源自主保障体系增添战略支点,更彰显了新时代新疆石油人“为国找油”的赤子情怀。

战略抉择:锚定能源安全的关键落子

  复杂多变的国际形势下,能源安全已成为国家安全的核心基石。习近平总书记“能源的饭碗必须端在自己手里”的重要指示,为我国能源发展指明方向,也将页岩油这一潜力巨大的非常规能源推向战略前沿。

  页岩油因渗透率低、流动性差,堪称全球最难开采的原油类型之一——其赋存状态恰似“泼出去又渗到泥土和石头缝里的水”,是典型的“看得见、拿不出”的石油资源。

勘探开发研究院青年突击队队员在吉172_H前立下铮铮誓言。张昀 摄

  我国陆相页岩油资源丰富,储量居世界第三,地质资源量超300亿吨。新疆页岩油主要分布于吉木萨尔、玛湖、五彩湾-石树沟三大凹陷区,总资源量超30亿吨,成为新疆油田增储上产的核心接替领域,更是保障国家能源安全的新路径。

  作为新中国成立后开发建设的第一个大油田,新疆油田始终肩负使命,率先开启我国陆相页岩油勘探开发征程。勘探开发研究院作为新疆油田公司的技术研发中心,面对页岩油这一“勘探开发禁区”与“技术空白区”,毫无惧色,义不容辞担负起页岩油勘探开发技术攻关重任,向吉木萨尔页岩油效益开发难题发起冲锋。

  “每一滴页岩油,都是国家能源安全的砝码。”勘探开发研究院负责人常以此勉励团队。彼时,吉木萨尔页岩油研究尚处实验室分析阶段,科研人员在数千份岩心标本中探寻突破线索。

  身为勘探开发研究院院长、党委副书记的齐洪岩坦言:在国际能源市场风云变幻之际,吉木萨尔页岩油的勘探开发蓝图,既是对地下资源的探索,更是对国家能源安全战略的践行——研究人员在地图上圈定的,是保障国家能源安全的责任田。

  2011年,新疆油田吉25井获工业油流,一举宣告国内首个亿吨级页岩油田——吉木萨尔页岩油田正式诞生。新疆石油人也由此踏上从陆相页岩夹缝找油到高效产油的漫长征程。同年,刚参加工作的李映艳投身该领域,亲历页岩油勘探开发“三起二落”的坎坷历程。

三起二落:勇闯“空白区”的伟大征程

  “一起”:首战告捷——

  为探索页岩油的效益开发模式,新疆油田公司引进北美海相页岩油开发技术,开展水平井提产试验。2012年9月,吉172_H井实施水平井分段改造,应用“万方液、千方砂”体积压裂技术改造后,最高日产油达69.5吨,首年产量突破8000吨,成为我国首口成功开发的页岩油水平井。此井的高产标志着页岩油开发取得重大突破,再度坚定了新疆油田勘探开发页岩油的信心。

新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区58号平台钻井施工现场。张昀 摄

  据李映艳回忆,吉172_H井的突破不仅验证了吉木萨尔页岩油的勘探开发潜力,更积累了宝贵的技术经验。攻关团队满怀憧憬,推动吉木萨尔页岩油开发先导试验区设立,攻关规模开发配套工程工艺技术,使吉木萨尔页岩油开发迈入建产试验阶段。

  “一落”:陷入低谷——

  然而,冷水毫不留情地浇灭了刚燃起的试验激情。

  2013至2014年,页岩油先导试验区实施的10口水平井首年产量仅达到方案设计的30%。时任吉木萨尔页岩油开发技术研究中心主任的李映艳说:“那次打击让不少人开始对页岩油开发的前景产生动摇,地质攻关团队仅剩5人。”

  先导试验的失败促使开发团队沉下心来,开展为期三年的溯源工作。攻关团队也逐渐意识到,北美海相页岩油开发技术在陆相页岩油开发中存在“水土不服”。新疆的陆相页岩油储层薄(平均仅1.5米)、埋藏深(超3500米)、渗透率低(仅为常规油藏的万分之一),开发难度远超海相页岩油。

  面对难题,李映艳坚定表示:“没有现成经验可借鉴,必须闯出自己的路。”

  团队成员一头扎进岩心库,开展了长期的基础认识攻关。他们用毛刷蘸水仔细清洗上百斤岩心,捕捉每一处细微特征。李映艳形象的比喻:“页岩中的石油如同被水泥封存在岩石缝隙中,我们要做的就是找到开启宝库的钥匙。”页岩岩心中密布的孔隙肉眼难辨的空间,正是页岩油的赋存之地,亦是亟须攻克的技术堡垒。

  通过对岩心的精细描述和岩心样品的室内微观研究,结合先导试验水平井的钻井与压裂数据,团队最终明确失利主因:一是水平井轨迹未穿行于优质油层段,油层钻遇率不足50%;二是借鉴北美的改造技术规模偏小,未能形成有效产油通道。

  “二起”:峰回路转——

  2016年,团队优选上甜点东南部,部署JHW023、JHW025两口水平井。轨迹跟踪人员进驻钻井现场全程监测,钻进过程中,综合应用三维地震、随钻测录井资料实时调整方案,确保轨迹穿行于有利油层,最终两口井的油层钻遇率均突破95%,攻克了先导试验的首个瓶颈。

  同时,团队试验水平井“高强度+密切割”体积压裂技术,针对性解决改造规模不足的问题。实施后,两井平均日产突破百吨,再度点燃吉木萨尔页岩油开发的希望。

  “二落”:再陷困境

  2018年至2019年,团队围绕JHW023、JHW025井,在上甜点体东南部开展规模化建产试验,累计部署实施勘探评价直井77口、开发水平井75口,完成井型、井距及储层改造等多项开发试验,定型开发部署参数。但75口水平井的首年产量差异显著(700-14000吨不等),开发面临地质条件认知不清、分区不明的困境,再度陷入瓶颈。

  “三起”:终成正果——

  2020年,团队综合直井评价与水平井开发效果,创新以“可动油”为核心的页岩油甜点评价体

  系,构建页岩油甜点分区新标准,推动开发层系由上甜点向下甜点的转变。同时,建立薄互层页岩油水平井轨迹精细设计与跟踪方法,确保水平井轨迹在优质油层内穿行,逐步完善页岩油高效开发配套技术体系。

  这些突破推动吉木萨尔页岩油进入整体开发阶段:2024年底,年产突破百万吨,实现规模化经济效益开发。

创新驱动:从技术攻坚到标准引领

  随着吉木萨尔陆相页岩油开发受阻原因的逐步明晰及后续技术攻关的持续推进,其开发前景日益受到国家层面高度重视。2020年,国家能源局、自然资源部联合设立我国首个国家级陆相页岩油示范区——新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区;2021年1月27日,国家能源局在页岩油勘探开发推进会上明确将加强页岩油勘探开发列入“十四五”能源与油气发展规划,标志着页岩油勘探开发成为中石油重点工作领域。

  从国家级示范区的设立到纳入国家规划,新疆油田勘探开发研究院及相关兄弟单位科研人员深感使命艰巨,吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区的“示范”二字,承载着技术突破与行业引领的双重使命。怀揣这份责任,科研人员踏上更艰巨的攻坚之路。历经五年将吉木萨尔页岩油示范区打造成我国陆相页岩油开发原创技术策源地。

  在技术攻坚方面,自2020年示范区建立以来,勘探开发研究院科研人员针对制约页岩油效益开发的资源高效动用、开发技术优化以及提产提效等关键难题开展系统攻关,取得一系列突破性成果。针对页岩油纵向油层薄而散的特点,团队通过闪入研究纵向多套甜点层与工程特征,结合对水力压裂后裂缝形态的精准刻画,在原有“上、下甜点”两套开发层系基础上,进一步细化为四套开发层系,构建起薄互层型页岩油立体开发模式。水平井在空间上立体交错、形成页岩油流动的高效井网,成功开采出深埋地下3500米的黑色油流,资源动用程度从50%提升至89%。

  相较于国内其他原油,吉木萨尔页岩油存在一项显著短板——油质偏稠,其粘度最高可达上千厘泊,开采至地表的油样呈凝固果冻状,流动性极差。

  科研团队通过精心设计室内实验,从机理层面攻克高粘页岩油动用难题,创新提出二氧化碳前置压裂技术以降低原油粘度,并持续优化配套参数。该技术现场应用成效显著,过去被认为难以动用的高粘区域,水平井实现高产油流,显著拓宽了效益建产范围。

  2023年,现场开发遭遇“套变”技术瓶颈,导致建产进度显著放缓,年度生产目标面临落空风险。危急时刻,研究院紧急调动地震、地质、测井等专业精兵强将,联合攻关精准刻画出横亘凹陷南北的7条走滑断裂带,明确其为水平井套变的核心诱因,并进一步形成整套套变防控与治理技术体系,创新建立融合地质、工程、断裂、轨迹等多因素的综合改造设计方法,成功突破这一难关,推动产量跃升至新台阶。

  科研团队始终践行“科研以解决生产难题为核心目标”的理念。在示范区建设的一千余个日夜中,无论是堆满方案的案头,还是钻井、压裂现场,都活跃着他们的身影。

  为确保水平井精准入靶与高效压裂改造,及时解决生产中的各类问题,该院组建了10余人的吉木萨尔前线支撑团队,以行动诠释科研铁军的担当。仅2024年,勘探开发研究院科研骨干驻吉木萨尔页岩油现场办公时长就近200天。白天处理繁杂的日常工作,夜晚便伏案复盘水平井轨迹;数不清多少个深夜,他们被“井轨迹出现问题,急需支援!”的电话惊醒,来不及洗漱便匆匆披上外套赶赴现场。这已成为驻场人员的工作常态。

  在团队群策群力与协同创新驱动下,数据显示,截至目前,围绕页岩油开发已取得多项理论创新与技术突破,形成陆相页岩油开发技术体系,整体达到国际领先水平。2020年至2022年,吉木萨尔页岩油产量以年均10万吨的增速递增,2024年达115.7万吨。

  作为我国首个国家级陆相页岩油示范区,标准化建设是实现示范引领的核心抓手。在集团公司统筹下,新疆油田公司以吉木萨尔页岩油的勘探开发实践与技术发展成果为基准,首次系统梳理并构建我国陆相页岩油行业标准框架体系,牵头编制《页岩油开发方案编制技术规范》等多项行业标准,初步建立陆相页岩油开发技术体系。

家国情怀:续写“扎下根”的忠诚担当

  2024年,吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区建设进入关键“攻坚战”,首战任务是编制吉木萨尔页岩油整体开发方案。

  李映艳介绍,作为近200万吨产能的“顶配”方案,其产能规模与投资数额均创新疆油田历史纪录。页岩油开发团队系统梳理10余年来数千份分析测试报告与生产数据,核实每项数据的科学性与严谨性,斟酌方案章节段落的合理性与规范性。历经半年,往返北京10余趟,反复修改上百稿后,2024年8月,页岩油产能建设项目开发方案顺利通过股份公司董事长办公会审批。

  方案通过仅是开端,如何落实方案部署的每一口水平井,才是建成建好示范区的关键。

  面对现场前所未有的钻、压、产“三个一百”的艰巨挑战,项目长邓远博士带领团队扎根一线。盛夏的戈壁滩烈日如炙,近20部钻机同步作业,邓远和团队成员轮班跟踪。通过持续迭代模型、精细轨迹调控,水平井轨迹符合率、油层钻遇率均超预期;创新形成的水平井“一井一策”差异化压裂设计方法,推动页岩油产量快速增长,提前2个月实现“三个一百”年度产建目标,成功建成国内首个百万吨级页岩大油田。

  如今,站在即将全面建成的示范区远眺,高耸的井架如巨人般在戈壁滩整齐排列,输油管道如银色巨龙蜿蜒向远方。从实验室对岩心岩样的微观研究到戈壁滩上气势恢宏的能源工程,科研人员用智慧与汗水在祖国西北边疆铸就能源报国的丰碑。吉木萨尔示范区的实践,为我国陆相页岩油开发提供了可复制的技术路径和管理经验,为我国非常规油藏开发提供了“吉木萨尔方案”。

  吉木萨尔国家级页岩油示范区的建设,既是我国非常规油气开发的重大突破,更是保障国家能源安全的生动实践。未来,随着页岩油开发技术的成熟与推广,新疆石油人必将以“扎下根、安下心,不出油、不死心”的新疆油田精神在戈壁续写传奇,为我国能源事业注入不竭动力,以务实创新的态度推进陆相页岩油开发,为我国能源事业发展贡献力量。

责任编辑:屈斌
本期编辑:何沐芸

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