国际环境日趋复杂,我国发展面临的内外部环境也在发生深刻变化,世界进入动荡变革期,全球能源发展趋势深刻调整,特别是全球油气供应的不确定性不稳定性增加,对我国油气安全保供带来重大影响。为确保我国经济社会正常发展,必须实现油气产业链供应链安全,为此要加大油气领域关键核心技术攻关力度,不断提升国内油气资源生产保障能力,大力提升国内油气勘探开发力度,加大油气储备体系建设力度。
我国油页岩资源总量位居世界第二位,约为全国常规石油资源量的62%。目前,作为非常规能源,我国正在“提速”页岩油资源勘探与开发技术研究,以提高油气能源自给率,增强未来保障国家能源安全能力。
国家能源页岩油研发中心主任、中国科学院院士金教授介绍,油气资源包括常规油气资源和非常规油气资源。而非常规油气资源类型主要包括:致密油气、页岩油气、煤层气、油砂、油页岩和天然气水合物等,从前到后开发难度越来越大,对技术要求越来越高,开发成本与资源丰度、技术水平、环境保护的关联度越来越大。为了适应全球油气发展新形势,服务国家能源发展战略需要,加强我国非常规油气的勘探与开发理论技术研究,解决重大基础理论和应用技术问题,2017年东北石油大学付晓飞教授成立的专业实体研究机构——非常规油气研究院,付晓飞教授担任第一届院长。成为我国非常规油气勘探开发领域理论创新、技术研发、人才培养、产学研用一体化、国际合作交流研究的基地和成果转化基地。
据悉,中国陆相页岩引发了两次“石油革命”。第一次是“陆相页岩生油”,发现了大庆等一批大油田,打破了“中国贫油说”,支撑了我国常规石油工业发展;第二次是“陆相页岩产油”,工作的对象从资源占比20%的“单体型”常规石油向80%的“连续型”非常规石油迈进,开启了新一轮“石油革命”,有望支撑我国未来非常规石油工业发展。
然而,页岩油的经济开采需要创新性技术,减少实验成本,精确定位不同组分在储层中的分布情况,确定油气的富集区。提高资源利用率,避免不必要的开采,减少资源浪费。同时,优化开采策略,通过详细了解不同组分的分布状态,优化开采策略和工艺流程。例如,可以针对轻重组分的分布情况,调整压裂液配方和压裂方案,提高原油的采收率。
东北石油大学非常规油气研究院有这样一位教师,孙先达他持续研发激光扫描共聚焦技术26年,开发出一系列针对石油勘探开发的实验技术。在页岩油组分差异分布观察中,可以观测到轻质油、重质油、不同密度的原油以及不同组分原油的空间分布状态,颠覆了过去对原油赋存状态的常规认识。在提高原油采收率方面,成功研发冷冻制片激光扫描共聚焦分析系列技术,该技术实现了微观剩余油赋存状态的可视化和量化分析,为水驱、聚驱、三元复合驱后储层微观结构变化和微观剩余油赋存特征的研究提供的核心技术支持,为原油提高采收率做出的巨大贡献。
2017年孙先达从大庆油田勘探开发研究院加入到东北石油大学非常规油气研究院,建立页岩油储层原位改制与数字岩心协同仿真团队,带领团队成功研发了页岩油现场车载移动检测平台,包括井场核磁页岩油含油饱和度快速检测技术、井场激光扫描共聚焦页岩油微观组分赋存状态表征技术、井场CT扫描数字岩心分析技术、以及井场电镜矿物颗粒识别技术等,为页岩油勘探提供了一站式的石油天然气勘探开发的井场快速分析服务,提高了页岩油勘探开发的效率和准确性。
团队成员由孙先达、许承武、施伟光、赵玲、姚东华、李伟、崔利凯等多学科专业人才所构成、研究团队致力于石油地质、石油工程、计算机、数学、地球化学、地球物理等多学科交叉的应用基础性研究,并形成了多种工艺生烃模拟、地下原位转化催化增效、多尺度耦合储层表征、油气赋存状态微观表征、三元复合驱提高采收率技术、油井化学清防垢技术和油田现场服务等特色技术优势。团队以“多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室”和“原位改性采矿教育部重点实验室”为依托,专注原位转化开采及数字岩心协同仿真方向。
集聚“智”力,万众创新。陆相页岩油原位开采科技创新的不断突破,离不开非常规油气研究院科研团队“一家人、一条心、一起干”的信念和责任感。科技创新是发展新质生产力的核心要素,是中国页岩油资源开发的内在要求和重要引擎,也是国家级能源课题研究高质量发展的核心驱动。页岩油开采技术领域的应用,是新质生产力在石油开采发展的更高阶段,石油生产力水平也随之发展提升而呈现的新质态,这意味着以我国页岩油开采科研团队在科技创新上推动产业创新,在石油产业升级构筑上形成了新竞争优势、赢得国际非常规能源技术发展竞争的主动权。
团队目前已经在油页岩资源评价及目标优选、油页岩原位热解物理特性实时演变规律及演化机理、基于化学结构特征的油页岩原位高效热解机理、催化剂增效辅助注热原位开采技术、多尺度数字岩心构建及数值模拟等领域取得重大科技创新成果。未来,将在地下页岩油转为转化大型装备研发上持续攻关,从实验室走到井场,充分利用绿色能源进行地下原位转化开采,节约开采成本。
创新是引领发展的第一动力,抓创新就是抓发展,谋创新就是谋未来。总书记强调:“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力,也是中华民族最深沉的民族禀赋。”在陆相页岩油原位开采技术的攻坚战中,研究院结合我国时机地形地貌在技术创新和实践应用,打开了我国页岩油能源新格局。
我国能源安全得到切实保障是关键,资源丰富的油页岩作为我国重要补充能源,应将其开发利用列入国家能源战略。很多专家很早就建议开展全国油页岩资源勘查,加强油页岩开发利用技术攻关,扩大原位转化先导试验规模,研究制定油页岩勘探开发规划,研究制定油页岩开发利用支持政策。但是由于技术上的难题,一直很难推进,跨国公司壳牌在2005年来到我国吉林,利用其油页岩原位开采技术,在松辽盆地进行油页岩勘探试采。但是历经两年时间、投入2亿多人民币后,其技术都难以实现商业开发,折戟沉沙后遂撤出。其后,以非常规油气研究院为代表的国内科研团队在技术上取得重大突破,为这一国家战略目标的规划实施奠定了坚实的基础。
当前,油页岩的重要性已引起高层领导的重视,油页岩的相关工作正呈现快车道发展之态,在国家发改委、能源局等部门和省政府的大力推动下,油页岩原位开发项目已被列入国家能源技术革命创新行动计划,特别是振兴东北“推进油页岩综合利用基地建设”项目。此外,油页岩资源评价和高效开发技术已纳入“地球深部探测”国家重大科技项目的一个子任务。
“为国家做科研,为社会育人才”这是非常规油气研究院团队始终践行的初心使命。多年来团队深耕页岩油资源勘探开发新领域,走在前、勇争先、树标杆,科研之路越走越宽广。心怀“国之大者”,勇当“行之实者”,东北石油大学非常规油气研究院团队以只争朝夕的奋斗姿态,用青春续写了“硬核”答卷。
未来,非常规油气研究院页岩油原位转化团队,在核心成员孙先达、许承武带领下,坚持以国家及黑龙江省油气资源战略需求为导向,聚焦松辽盆地北部,瞄准中深层油页岩原位转化开采关键科技问题,以油页岩地质与工程一体化为导向,在我国建成一流的专业化油页岩原位转化及数字岩心研究团队,继续深度研究高效的、绿色的油页岩原位转化开采理论、技术和工艺,并以此为契机推动建设松辽盆地油页岩原位开采的示范基地,助推我国油页岩工业化开采。