春风吹得游人醉。高青县耈(gǒu)士孙村3公里外,黄河南岸,静卧着一泊被蒹葭环抱的翡翠——大芦湖湿地,引得游人纷至沓来。
大芦湖下,几千万年前的岁月里,济阳古湖泊中巨量的藻类在咸水的怀抱中蕴育,化作神秘的黑色密码,将大自然的馈赠封印在千分之一头发丝粗细的页岩缝隙中,宛如时光的宝藏,静静沉睡。
时光流转,岁月如歌。显微镜前,一双双熬红的眼睛,在来自济阳古湖泊的页岩中细细搜寻。他们渴望唤醒沉睡于千万年地层里的黑色血脉,让那古老的能量喷涌而出,重现生机。
这是一场与时光的赛跑,是一次对未知的探索。管理局有限公司总经理、党委副书记,油田分公司总经理杨勇感慨,用坚韧不拔的毅力和勇往直前的精神,胜利油田对页岩进行系统研究,如同那春风中摇曳的芦苇,始终扎根大地,向着光明的方向生长。
跨越数千万年的对话
“油田页岩油勘探开发取得重大进展,这已经是对我们当初开展这方面工作的最大肯定了。”
这是张林晔对媒体采访的回复。人们普遍认为,她是胜利油田最早关注页岩油气的代表。
2006年,时任勘探开发研究院地球化学室负责人的张林晔,看到了美国石油协会一篇关于页岩油气的论文,她仔细研究,思量再三,一个大胆的想法在脑海中萌芽。“济阳坳陷或许也有着类似的潜力。”她力主开展关于页岩油气研究。2009年,胜利油田首次针对页岩油开展科研立项,进行济阳页岩油气勘探潜力观测评价。
2010年,胜利油田开展集团公司前瞻性课题研究,通过单井参数对比,认为胜利页岩油具备商业开发的基本条件——页岩厚度大、油气丰度高、构造相对稳定。
其实,胜利油田与页岩油已经有过“美丽的邂逅”:近400口井在泥岩裂缝油藏中见到良好油气显示,其中,罗42井在页岩层系累计产油1.3万吨。
胜利油田页岩油气的研究方向从“气”转到了“油”。
胜利油田信心满满地在罗42井所在区域部署4口页岩油专探水平井。“怎么也是百吨井。”勘探开发研究院首席专家李政寄予厚望。
结果让他大失所望,第一口井日产油不到3吨。之后的几口井,都远远低于预期,胜利页岩油的探索出师不利,国外公司给出“胜利济阳页岩油无商业价值”的论断。
失利的井位、“权威”的评估像块寒铁压在每个人心头,外国专家摇头的画面也挥之不去。但否定和不看好,并没有击溃科研人员,就像当年外国人留下的“华北无油论”。
“一个颠覆性认知的诞生,必须有破除传统认识的勇气与魄力。”既然常规油藏从页岩中“脱胎而出”,那么页岩中必定含有大量油气。
没有基础理论的突破,就没有科技创新的突围。此后的8年里,胜利页岩油勘探从头开始,集中力量对页岩油进行基础理论研究。
还是个“小鲜肉”
3月8日,隆隆声响的牛页1-16HF井井场上,几名科研人员翘首以待,等待着4000万年前的页岩重见天日。
岩心刚取出,立即被包裹上锡纸,随后在零下190多摄氏度的冷冻液氮筒内进行封存,“内部油、水等不会外散,最大程度保留了地层的原生态。”
胜利岩心库内有18000多米页岩岩心,连起来超过两座珠穆朗玛峰高,为了解页岩油提供了第一手资料。
页岩到底长什么样子?科研人员向记者展示了一块岩心,像千层饼一样,黑白交替、层次明显。“深色的属于春夏沉积,那时生物大量勃发。浅色的属于秋冬沉积,生物含量比较少。”
这块岩心,是地球化学室主任师朱日房解锁胜利页岩油密码的关键。显微分光光度计下,他将光点对准页岩样品,电脑立刻显示出“0.71”这个数值。
这个数值是Ro(镜质体反射率),反映的是有机质成熟度。朱日房曾与同事,累计观看了上万个样品,发现胜利页岩油“早熟”:北美页岩油有着1.7亿年的年龄,一般储存在中生界、古生界的层系里,Ro在1.0%到1.3%之间。而胜利页岩油则储集在新生界古近系地层中,年龄不及其四分之一,成熟度主体Ro在0.5%到0.9%之间。
借助页岩含油量量化表征技术,他们还意外发现胜利页岩油还很“富裕”。朱日房将两个实验数据合成一张图表,反映出成熟度与游离油含量的关系。在制表过程中,他惊然发现,Ro在0.7%左右、埋深3500米上下,数据比较集中,游离油含量也明显更高,浅部位富集大量页岩油。
业内一般认为,Ro高于0.9%的页岩油才具备商业开发价值。而这张表格是对“权威”的颠覆,意味着胜利页岩在成熟度比较低的情况下,即可形成大量可流动页岩油。
“胜利页岩油非常有个性。”勘探开发研究院专家王伟庆觉得,国外页岩油相当于成年人,胜利则相当于“小鲜肉”。
“0.9%的突破,意义重大。”管理局有限公司党委常委,油田分公司副总经理、总地质师刘惠民说。Ro低于0.9%的页岩油具有商业价值,降低了可动用“门槛”,极大地拓展了页岩油勘探空间,表明胜利页岩油乃至我国东部新生代陆相页岩油具备规模资源潜力。
2022年7月10日,高青县耈士孙村南的樊页平1井,压裂后,工作人员打开放喷闸门,热腾腾的黑油喷涌而出。胜利油田用理论和实践,把不可能变成了现实。
内部“迷宫”的探索
8年前的一次观察情形,勘探开发技术研究院研究人员魏广振依然历历在目。彼时,他们还在苦苦探寻页岩油藏身之所。
根据北美经验,页岩油储存在有机质内,胜利是否也一样?科研人员按照常规方法,在扫描电子显微镜里利用“二次电子形貌”方法观测。尽管这台显微镜将样本放大了百万倍,但由于有机质与无机矿物呈现的灰度差不多,从外貌上难以分辨也说不清楚。
59岁的魏广振有着多年的观测经验,提出使用“背散射成分相”技术。当一束X射线打在孔隙上,他犹如发现了“新大陆”——钙元素含量普遍非常高。
硅、铝元素含量高意味着是有机物,钙元素高代表着无机物多。实验角度下,页岩油主要储集在无机孔隙中。“岩石样品扫描电子显微镜分析方法”也在2021年被评定为行业标准。
2014年至2018年,以胜利油田为主导的国家973基础研究项目“中国东部古近系陆相页岩油富集机理与分布规律”,致力于基础研究。科研人员利用扫描电子显微镜观测了几千块样品,露出了岩石的微观结构,内部“迷宫”一览无余:白色的是碳酸盐矿物,黑色的是黏土和有机质,毛细血管般的孔隙裂缝也呈现出来。通过观察发现,碳酸盐纹层具有大孔、多裂缝发育优势,储渗条件非常好。这些比头发丝还细的缝隙,是页岩油的藏身之所。
在一次国内论坛上,国家973基础研究项目课题长刘惠民作了“无机控储”的报告,引发轰动。“无机控储”的理论,让研究人员调整方向,从有机孔隙转向无机孔隙中探寻,发现无机孔隙具备大量储存空间。
随着实验设备功能的大幅度提升,胜利油田对页岩岩心的精细刻画实现从微米级到纳米级的跨越,科研人员对页岩内部一览无余。
依托国家973基础研究项目,胜利页岩油的特点逐渐清晰——生得早、储得优、压得开、采得出。这意味着,胜利页岩中可以生成并富集大量油气,而且油气也能够采出来。
实践出真知,实践出英雄。中国科学院院士贾承造对记者说,胜利济阳陆相页岩油突破了陆相页岩低气油比、黑油油藏开发的禁区,推动了页岩油勘探开发从中高气油比向低气油比、从中高度成熟度稀油向中低成熟度黑油不断突破。美国人没有实现的,我们中国人实现了。
2025年的春天,阳光洒在樊页平1井组的采油树上,发出金色的光芒。已经连续生产了1400多天的油井,像不知疲倦的巨人,依然在自喷生产,展现出旺盛的生命力。