2025年6月27日，在新疆油田公司吉慶油田作業(yè)區(qū)，石油工人正在做壓裂準(zhǔn)備工作。
2025年6月27日，新疆油田公司采油工藝研究院（監(jiān)理公司）技術(shù)人員正在檢查壓裂車、高壓管線等壓裂設(shè)備情況。
2025年6月26日，吉木薩爾頁(yè)巖油壓裂現(xiàn)場(chǎng)，采油工藝研究院技術(shù)人員查看射孔作業(yè)使用的橋塞。 裘新農(nóng) 攝
壓裂開(kāi)工前團(tuán)隊(duì)討論方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)。 裘新農(nóng) 攝
2025年6月27日，在新疆油田公司吉慶油田作業(yè)區(qū)，石油工人在檢查注水管線，為壓裂作業(yè)做準(zhǔn)備。
2025年6月26日，吉木薩爾頁(yè)巖油壓裂現(xiàn)場(chǎng)信息室，采油工藝研究院技術(shù)人員通過(guò)監(jiān)視器和數(shù)據(jù)顯示屏實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況。圖片除署名外均由克拉瑪依融媒記者 閔勇 攝
2024年11月26日，新疆吉木薩爾國(guó)家級(jí)陸相頁(yè)巖油示范區(qū)產(chǎn)量達(dá)到100.6萬(wàn)噸，成為我國(guó)首個(gè)年產(chǎn)突破百萬(wàn)噸的頁(yè)巖油示范區(qū)。
作為國(guó)內(nèi)首個(gè)示范區(qū)，該作業(yè)區(qū)率先探索頁(yè)巖油規(guī)模效益開(kāi)發(fā)，目前已累計(jì)新鉆井255口，建成產(chǎn)能179萬(wàn)噸，單井EUR（最終可采儲(chǔ)量）達(dá)3.5萬(wàn)噸以上，為國(guó)內(nèi)綜合效果最優(yōu)，一躍成為頁(yè)巖油規(guī)模開(kāi)發(fā)的“排頭兵”。
內(nèi)無(wú)經(jīng)驗(yàn)借鑒，外有技術(shù)封鎖，一路走來(lái)，新疆油田公司采油工藝研究院（監(jiān)理公司）（以下簡(jiǎn)稱“采油院”）可以說(shuō)是摸著石頭過(guò)河，在最困難的時(shí)候，采油院選擇刀刃向內(nèi)，強(qiáng)化自我修煉，突出科技自強(qiáng)，十年如一日地攻克廣域支撐、套變挑戰(zhàn)等多個(gè)壓裂難題，為新疆油田高質(zhì)量發(fā)展和保障國(guó)家能源安全立下了汗馬功勞。
一重奏
水平井“穿針引線”破巖層
2011年，吉25井獲工業(yè)油流，從而發(fā)現(xiàn)了10億噸級(jí)特大型油田——吉木薩爾頁(yè)巖油，引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。
“頁(yè)巖”，顧名思義，就是如書(shū)頁(yè)般層層分布的巖石，具有薄頁(yè)狀或薄片層狀的節(jié)理，而頁(yè)巖油便是儲(chǔ)藏在這種石頭縫里的石油。
然而，由于頁(yè)巖油屬于非常規(guī)油氣資源，之前國(guó)內(nèi)并無(wú)太多開(kāi)采先例和經(jīng)驗(yàn)可循，加之其獨(dú)特復(fù)雜的地質(zhì)條件，吉木薩爾頁(yè)巖油的開(kāi)發(fā)難度可以說(shuō)是世界級(jí)的。
彼時(shí)，受全球能源需求持續(xù)增長(zhǎng)、傳統(tǒng)石油儲(chǔ)量減少等因素的影響，頁(yè)巖油的市場(chǎng)需求持續(xù)攀高，“解鎖”這塊地下寶藏是當(dāng)務(wù)之急。
“扎實(shí)推進(jìn)吉木薩爾頁(yè)巖油效益上產(chǎn)工程，持續(xù)推動(dòng)頁(yè)巖革命，對(duì)新疆油田高質(zhì)量發(fā)展，更好保障國(guó)家能源安全具有重大意義，我們必須‘硬著頭皮上’?！辈捎驮翰捎蜌夤こ谈呒?jí)專家許江文說(shuō)，“沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)就摸索，沒(méi)有條件就創(chuàng)造?！?/p>
為此，采油院等單位集聚科研力量，成立項(xiàng)目組，持續(xù)開(kāi)展工程技術(shù)研究專項(xiàng)攻關(guān)。
吉25井獲工業(yè)油流后，?油田公司在該地區(qū)緊鑼密鼓地又部署了20口直井?，實(shí)施了分層壓裂試油。壓裂，即是一種通過(guò)向油層中注入高壓液體或氣體，使油層產(chǎn)生裂縫，從而增加油層與井筒之間的連通性，提高油井產(chǎn)量的方法。其中，14口井獲工業(yè)油流。但是，這14口井的日產(chǎn)、累產(chǎn)較低，生產(chǎn)效果和經(jīng)濟(jì)效益較差。
起個(gè)大早卻趕了個(gè)晚集，采油院的技術(shù)人員自然心有不甘。
大家理清思路，開(kāi)始從地質(zhì)上對(duì)吉木薩爾頁(yè)巖油的儲(chǔ)層和地層重新展開(kāi)認(rèn)識(shí)。作為典型的陸相沉積，其儲(chǔ)層具有單砂體厚度薄、非均質(zhì)性強(qiáng)、地層能量不足、巖性致密等特點(diǎn)，油藏就像“威化餅干”，而原油就是夾在“餅干”中間的“奶油”。
“傳統(tǒng)直井就像用‘筷子’直勾勾地夾‘餅干’，根本無(wú)法在‘千層餅’般的頁(yè)巖中直接夾到‘奶油’，要想精準(zhǔn)吃到‘奶油’，就得借助會(huì)‘拐彎’的水平井?！辈捎驮涸洪L(zhǎng)助理兼工程方案研究所所長(zhǎng)王明星解釋道。
2012年，在直井壓裂效果不理想的情況下，采油院不斷加快對(duì)頁(yè)巖油的勘探開(kāi)發(fā)和研究步伐，陸續(xù)在此方面取得勘探的重要進(jìn)展，并進(jìn)行了頁(yè)巖油勘探與開(kāi)發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)，先后完成了14口水平井壓裂改造。通過(guò)充分試驗(yàn)各種壓裂工藝，實(shí)現(xiàn)了“萬(wàn)方液、千方砂”的壓裂目標(biāo)，并達(dá)到了國(guó)內(nèi)外壓裂作業(yè)先進(jìn)水平。在首次對(duì)吉172_H井進(jìn)行壓裂后，增油效果十分顯著，吉172_H井初期原油產(chǎn)量達(dá)到了70噸/天，這讓所有人都欣喜不已。
于是，2013年至2014年期間，采油院趁熱打鐵，在吉172_H井西南方位又部署了10口先導(dǎo)試驗(yàn)井，但致密復(fù)雜的地層再次成為“出油”的阻礙，10口先導(dǎo)試驗(yàn)井在產(chǎn)量上不盡人意。
如果采油通道只有水平井一條，那散落在地層里的“奶油”就不能被充分取出，更何況，水平井的投資是普通井5倍以上，效益更無(wú)從談起。采油院的技術(shù)人員開(kāi)始冥思苦想到底問(wèn)題出在了哪里？
二重奏
廣域支撐“織網(wǎng)架橋”通油路
當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)開(kāi)展頁(yè)巖油研究與試驗(yàn)的時(shí)間尚短，對(duì)頁(yè)巖油儲(chǔ)層的地質(zhì)、工程認(rèn)識(shí)不足阻礙了頁(yè)巖油的開(kāi)發(fā)。
“2011年直井吉25井壓裂試油18.5噸，直井15井20層獲工業(yè)油流，按照常規(guī)油藏的經(jīng)驗(yàn)，我們錯(cuò)以為是‘滿凹含油’?！辈捎驮涸囉屯昃芯克L(zhǎng)李佳琦說(shuō)。
“當(dāng)然，這次失敗并非一無(wú)所獲，反而為頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)闊步向前打下了基礎(chǔ)，它讓我們認(rèn)識(shí)到陸相頁(yè)巖油的開(kāi)發(fā)難度之大、技術(shù)之復(fù)雜，‘滿凹分布、縱向連續(xù)含油’只是它的表象，常規(guī)油藏的經(jīng)驗(yàn)并不適用頁(yè)巖油?！痹S江文補(bǔ)充道。
短暫的失利后，采油院再次重整旗鼓，整裝出發(fā)，全力開(kāi)展頁(yè)巖油儲(chǔ)層巖石力學(xué)評(píng)價(jià)及裂縫擴(kuò)展規(guī)律與應(yīng)用技術(shù)研究。
在吉木薩爾頁(yè)巖油的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，技術(shù)人員在進(jìn)行頁(yè)巖儲(chǔ)層復(fù)雜裂縫擴(kuò)展物理模擬實(shí)驗(yàn)研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，受微裂縫和層理縫影響，儲(chǔ)層裂縫擴(kuò)展路徑較復(fù)雜，呈現(xiàn)主裂縫、轉(zhuǎn)向縫和層理縫共存的多尺度縫網(wǎng)特征。不同尺度裂縫寬度差異大，亟需優(yōu)化壓裂技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多尺度縫充分支撐。
“想要油井產(chǎn)量高，造縫是關(guān)鍵！”采油院企業(yè)高級(jí)專家紀(jì)擁軍直言，壓裂改造就是給地層造縫，縫越多，產(chǎn)油的“通道”就越多，產(chǎn)量自然就上去了。
“當(dāng)然，撐好縫也十分關(guān)鍵。”采油院一級(jí)工程師王俊超說(shuō)道。
“通過(guò)對(duì)地質(zhì)、鉆井、測(cè)試、全直徑巖心、露頭等資料的收集、整理和分析，我們得出頁(yè)巖儲(chǔ)層多尺度天然裂縫的分布規(guī)律?！蓖趺餍墙榻B，我們通過(guò)物模試驗(yàn)和數(shù)值模擬，建立了水力裂縫和頁(yè)巖油層天然裂縫相互影響的力學(xué)模型，提出適用于研究區(qū)塊的頁(yè)巖油層水平井壓裂的機(jī)理和評(píng)價(jià)方法。
此外，采油院還研究區(qū)塊頁(yè)巖儲(chǔ)層特征及天然裂縫發(fā)育程度、頁(yè)巖油層水平井壓裂裂縫形態(tài)及天然裂縫對(duì)人工裂縫擴(kuò)展的影響。
經(jīng)過(guò)多年的研究與攻關(guān)，采油院形成了一套針對(duì)頁(yè)巖油儲(chǔ)層的巖石力學(xué)評(píng)價(jià)方法，包括理論成果及施工工藝的新技術(shù)。巖石力學(xué)評(píng)價(jià)及裂縫擴(kuò)展規(guī)律研究成果為頁(yè)巖油儲(chǔ)層壓裂改造優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及后續(xù)頁(yè)巖油規(guī)模有效開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支撐。
為解決“多尺度裂縫體系廣域支撐難”的問(wèn)題，采油院圍繞“造好縫”“撐好縫”兩個(gè)方向，開(kāi)展復(fù)雜縫網(wǎng)構(gòu)建、支撐劑在多級(jí)裂縫體系內(nèi)運(yùn)移規(guī)律、高效泵注等技術(shù)研究，建立了吉木薩爾頁(yè)巖油廣域支撐壓裂技術(shù)體系。
該技術(shù)一經(jīng)應(yīng)用，提產(chǎn)提效顯著。2020年，采油院通過(guò)開(kāi)展廣域支撐壓裂技術(shù)試驗(yàn)兩口井，較前期區(qū)塊同層投產(chǎn)井一年期產(chǎn)量提升30%。2021年規(guī)模推廣后，單井年產(chǎn)油量大幅提升，單井EUR從2.9萬(wàn)噸提高至3.5萬(wàn)噸。
三重奏
工藝革新“點(diǎn)石成金”降成本?
產(chǎn)量的問(wèn)題解決了，成本居高不下的新問(wèn)題又出現(xiàn)了。
“我們這么努力地攻堅(jiān)克難，說(shuō)到底就是為了‘效益’二字?！奔o(jì)擁軍說(shuō)，但單井改造成本高、效益建產(chǎn)難度大成了創(chuàng)效路上的“攔路虎”。
王明星補(bǔ)充說(shuō)：“2011年至2015年我們使用的壓裂支撐劑主體采用陶粒，這是成本高的一個(gè)關(guān)鍵因素。當(dāng)時(shí)，我們就在想能不能用更為便宜的材料進(jìn)行有效替換?！?/p>
隨后，科研人員通過(guò)建立簇間距和導(dǎo)流能力協(xié)同優(yōu)化模擬方法，同時(shí)考慮應(yīng)力場(chǎng)變化的影響，綜合評(píng)價(jià)全生命周期作用在支撐劑上有效閉合應(yīng)力，認(rèn)識(shí)到價(jià)格更便宜的石英砂也可滿足儲(chǔ)層改造需求。
目前，該示范區(qū)已實(shí)現(xiàn)全區(qū)石英砂替代，千米改造段長(zhǎng)EUR與陶粒井相當(dāng)，總替代量上百萬(wàn)方。僅這一項(xiàng)就讓給采油院省了二十多億元。
而另一個(gè)讓壓裂成本溢價(jià)的原因則是壓裂液費(fèi)用的不斷增加。
采油院技術(shù)骨干李嘉成表示：“我們始終堅(jiān)信，成本是設(shè)計(jì)出來(lái)的，一切成本皆可控?！?/p>
壓裂液在水力壓裂過(guò)程中用于造縫和攜帶支撐劑，以便形成高導(dǎo)流能力的支撐裂縫——即油氣流動(dòng)的高速通道。目前壓裂液體主要有交聯(lián)凍膠、線性膠、滑溜水。
傳統(tǒng)“粘度攜砂”是指在常規(guī)壓裂中，往往采用小、中等排量，大多需要依靠具有高粘度彈性的交聯(lián)性壓裂液體系（即凍膠，稠化劑、交聯(lián)劑費(fèi)用占比高）進(jìn)行攜砂，以確保加砂安全和人工裂縫的有效支撐；“速度攜砂”是指低粘度液體（如滑溜水，主要成分為水和減阻劑，費(fèi)用約為凍膠的1/2）在高速度渦流流動(dòng)下具有攜砂能力，是建立在以速度為基礎(chǔ)上的攜砂模式。
隨著水平井大規(guī)模體積壓裂技術(shù)的不斷發(fā)展，加之采油院自主研發(fā)的低摩阻變粘壓裂液體系，使得夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)，單方液成本下降了60%，總應(yīng)用量達(dá)上千萬(wàn)方，節(jié)省費(fèi)用數(shù)十億元。
采油院在降低支撐劑和壓裂液費(fèi)用的同時(shí)，還不斷迭代地質(zhì)工程一體化的精準(zhǔn)壓裂設(shè)計(jì)技術(shù)，聚焦提高設(shè)計(jì)精度、提高改造均衡程度、提高縫控儲(chǔ)量，構(gòu)建地質(zhì)工程一體化精準(zhǔn)壓裂設(shè)計(jì)模式，設(shè)計(jì)符合率提升至98%以上，液砂比由13.5降至11.9，壓裂成本進(jìn)一步控降，為推動(dòng)吉木薩爾頁(yè)巖油低成本、高效益開(kāi)發(fā)樹(shù)立了典范。
四重奏
套變防控“攻堅(jiān)克難”破瓶頸
可正當(dāng)新疆吉木薩爾國(guó)家級(jí)陸相頁(yè)巖油示范區(qū)建設(shè)進(jìn)入快車道，向著頁(yè)巖油革命的勝利大步邁進(jìn)之時(shí)，平臺(tái)井整體壓裂模式下套管變形問(wèn)題日益突出，成為制約示范區(qū)建設(shè)的瓶頸問(wèn)題。2019年，示范區(qū)28口井套變7口，套變占比25%，2023年，55口井套變24口，套變占比高達(dá)44%，造成了極大的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。?
采油院迎難而上，全面發(fā)力攻克套變難題。?科研人員通過(guò)優(yōu)化套管選型，從工程上提質(zhì)。
隨后，針對(duì)集中套變問(wèn)題，采油院與國(guó)內(nèi)外知名專家共同研討，借腦引智，統(tǒng)一了“集中壓裂引發(fā)斷層滑移產(chǎn)生的剪切力是新的有效外壓力”的認(rèn)識(shí)，明確了套變防控攻關(guān)方向。
“我們結(jié)合吉木薩爾頁(yè)巖油前期套變實(shí)踐認(rèn)識(shí)，確立了‘壓前找斷裂+調(diào)參數(shù)預(yù)防、壓中動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)調(diào)控、套變后高效治理’一體化攻關(guān)思路，并以此建立了套變防控技術(shù)體系?！崩罴纬烧f(shuō)。
“實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)”，歷經(jīng)“三起兩落”的曲折探索過(guò)程，采油院團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新攻關(guān)6項(xiàng)技術(shù)，迭代升級(jí)2項(xiàng)技術(shù)，形成吉木薩爾頁(yè)巖油套變防控技術(shù)體系，最終實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有、從淺到深、從簡(jiǎn)到精的突破，成為支撐示范區(qū)高質(zhì)量建設(shè)的利器。
自2024年迭代建成套變防控技術(shù)以來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)壓裂水平井上百口，實(shí)現(xiàn)零丟段，套變井占比由44%降至17%。
經(jīng)過(guò)十余年的探索實(shí)踐，目前，吉慶油田作業(yè)區(qū)已經(jīng)發(fā)展出了一套“縫藏匹配+精準(zhǔn)改造+廣域支撐”組合式的壓裂技術(shù)。
“該技術(shù)能夠在壓裂方案設(shè)計(jì)階段，根據(jù)不同油藏特性（如儲(chǔ)層厚度、應(yīng)力場(chǎng)、天然裂縫發(fā)育程度等），立體化地優(yōu)化設(shè)計(jì)壓裂方式與參數(shù)。例如，精細(xì)設(shè)計(jì)裂縫網(wǎng)絡(luò)形態(tài)（如縫寬、縫長(zhǎng)）、優(yōu)化分段分簇策略等，確保最大化縫控儲(chǔ)量?！蓖趺餍钦f(shuō)。?
通過(guò)多方位論證壓裂工藝、壓裂參數(shù)與儲(chǔ)層的適配性，并實(shí)施縮小簇間距等關(guān)鍵技術(shù)，該示范區(qū)在壓裂中大幅降低了原油流動(dòng)阻力，保證了儲(chǔ)層充分動(dòng)用。
同時(shí)，為了確保每一條裂縫都能在壓裂過(guò)程中維持穩(wěn)定，工程技術(shù)人員還針對(duì)不同寬度的裂縫加入了不同粗細(xì)的材料。因?yàn)閴毫Ξa(chǎn)生的裂縫寬度不一，不同的裂縫需要采取不同的石英砂粒徑組合：主縫就相當(dāng)于一條高速公路，需要對(duì)它拓寬；小縫就像是一條條鄉(xiāng)村小道，需要確保支撐劑能夠鋪置延伸到裂縫的最遠(yuǎn)端。
此外，針對(duì)頁(yè)巖油部分區(qū)塊原油黏度高、流動(dòng)性差的問(wèn)題，采油院還開(kāi)展了二氧化碳前置壓裂實(shí)驗(yàn)，將液態(tài)二氧化碳注入地層中，在有效驅(qū)油的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)碳埋存與利用。
工貴其久，業(yè)貴其專，初心如磐，使命如炬。在技術(shù)和努力的不斷加持下，采油院在頁(yè)巖油開(kāi)發(fā)的主戰(zhàn)場(chǎng)上百煉成鋼，與吉慶油田作業(yè)區(qū)聯(lián)合申報(bào)的成果《吉木薩爾頁(yè)巖油效益開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)與百萬(wàn)噸油田建成》獲得2024年度新疆油田公司科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。
回首來(lái)時(shí)路，采油院用科技自立自強(qiáng)把“不確定”變成了“向前進(jìn)”，把“不可能”變成了“一定能”，為國(guó)家級(jí)首個(gè)陸相頁(yè)巖油示范區(qū)和保障國(guó)家能源安全貢獻(xiàn)著不竭力量。