石油和天然氣是工業的血液，更與民眾生活息息相關，對人類而言就像空氣一樣不可或缺。另外，與石油有關的戰爭、地緣政治危機、經濟摩擦和外交風云在半個多世紀以來一直沒有停息。自1847年阿塞拜疆鉆探的油井和1859年狄立克于賓夕法尼亞州鉆探的美國第一口油井，一百多年來大量的油氣田被發現，各國的油氣產量持續攀升，近10年來，全球石油年產量達到了40億噸以上；但是，由于油氣資源是有限的，同時也受限于地質家對地球的認識程度，石油界曾經認為，以現有的地質理論分析，剩余的油氣資源已經不多，因此，一度對世界的油氣前景非常悲觀。

頁巖油氣橫空出世

21世紀初，美國頁巖油氣勘探開發理論技術取得重大突破，頁巖油氣橫空出世，首先掀起了頁巖油氣革命，甚至基本實現了國內能源自給，從此改變了世界的能源格局；頁巖油氣革命這個大事件也啟發了其他國家，世界各國比如英國、法國、德國、波蘭、中國等都加大了頁巖油氣的攻關。我國雖然不是一個貧油的國家，但是也沒有象中東波斯灣那些地區一樣得到大自然格外的眷顧、并非超大油氣田遍布。我國在上世紀90年代就已經開始進口石油，現在的進口量更是遠遠超過了我國的產量，油氣缺口很大，國家能源短缺嚴重。近10幾年來，我國的科學家們也在頁巖油氣上加大了科技攻關和勘探開發力度，四川盆地獲得了一系列海相頁巖氣發現，比較知名的有涪陵氣田和長寧氣田等，海陸過渡相的頁巖氣也有斬獲，頁巖氣已經成為我國油氣產量增長的重要組成部分；頁巖油的發現則更為廣泛，從我國西北地區準噶爾盆地到東北地區松遼盆地、東部渤海灣盆地都有大量的陸相頁巖油發現，部分地區已經形成了一定的產量規模；大慶油田的古龍頁巖油則是近年的最大亮點，其品質好、資源豐厚，引起了地質家和勘探家的高度重視；而長慶油田在鄂爾多斯盆地發現了頁巖油為主的慶城油田，這項成果也非常亮眼，預示著我國中部的超級盆地蘊藏著巨大的頁巖油資源。近期中國石油勘探開發研究院在我國西藏地區的羌塘盆地發現了海相頁巖油，顯示出我國頁巖油的勘探開發前景頗為樂觀。我國石油界和學術界的專家認為，中國的頁巖油氣革命已經悄然到來，有望為我國的國內石油天然氣產量增長發揮重要的接力棒作用。最新研究發現，頁巖油氣是過去的“盲區”“棄嬰”，一直不受待見，其實很多地區都有豐富的頁巖油氣資源，甚至比傳統的多幾倍；“盲區”竟是聚寶盆、“棄嬰”原來是金娃娃！這顛覆了人類的常識，激動驚喜中又手足無措。為什么認識上出現這么大的差異，這是什么原因造成的呢？

頁巖油氣顛覆傳統的石油地質理論

近一百多年來，從1885年懷特在Science上發表背斜油氣成藏理論到中國的陸相成油理論，石油地質理論一直在改進完善；但是總體上都認為石油就像花盆與花朵之間的關系一樣是從油源流出來以后到油田聚集起來的，也類似于水源經過河流匯集到湖泊。這在上世紀近乎是石油界的常識，幾乎沒有人提出過質疑。就像古人一直認為一江春水向東流終究匯入大海，從來沒有人想過大?？梢猿蔀殛懙厮匆粯印鹘y上的認識是，頁巖只是石油的來源，隨著油氣流出，已經從最初的海綿壓成致密的鋼板，而像砂巖、灰巖這樣有大孔隙、類似蜂窩一樣的巖石才是石油的儲存倉庫、也就是油田所在。直到頁巖油和頁巖氣發現以后，人類才認識到，原來作為油源的巖石也可以儲存油氣。我們試想一下，大海里的水和陸地上的水相比，水量差距之大，自然是顯而易見；頁巖油氣就跟海洋里的水一樣。但是這樣的觀念突破卻經歷了上百年之后才發生。由于和人類的常識差異太大，最初國內外的科學家一直使用“非常規油氣”來定義這類油氣，甚至把所有難以發現的、難以理解的油氣都這樣稱呼。目前科學家們已經認識到儲存在油氣源的油氣與過去的油田截然不同，近期中石油的科學家鄒才能院士研究團隊開始把頁巖油氣歸入到“源巖油氣”，焦方正教授則把這類“源巖油氣”單獨劃為“非常規”油氣。筆者則認為，頁巖油氣和傳統油氣的差別是儲存位置的不同；頁巖油氣是原地儲存的油氣，可以稱為“原位油氣”；而傳統油氣是異地聚集和儲存油氣，可稱為“異位油氣”，二者之間自然就會有形成機理和規律的各種不同。傳統的理論和常識被頁巖油氣革命所顛覆，讓人類認識到，頁巖像海洋這樣的水源一樣，蘊藏的油氣資源量當然會十分豐富，這無疑對石油工業是個福音。頁巖油氣革命發源于美國并獲得了大發展，埋深較淺的海相頁巖油氣地質理論相對比較成熟，但是頁巖油氣地質理論的發展腳步并未停止，特別是對于我國陸相湖盆頁巖油和埋深大且演化復雜的古老頁巖氣來說，還有大量的科學問題需要去探索，比如近期孫龍德院士就針對松遼盆地古龍頁巖油提出了6個關鍵科學問題，一旦解決將有望進一步顛覆傳統的石油地質理論。

頁巖油氣：看得見的未來

據中石油的科學家趙文智院士團隊研究，我國頁巖油氣的資源非常巨大，比如長慶油田所在的鄂爾多斯盆地，頁巖油的資源竟然是該盆地傳統石油資源的4—5倍，這是十分驚人的。長慶油田已經是我國的第一大油田；如果這些頁巖油資源可以得到很好的開發，長慶油田的產量可能會增加幾倍，將會緩解我國的能源短缺。近年來，我國在東部和西北地區也發現了不少的頁巖油油田，如新疆準噶爾盆地的吉木薩爾油田、黑龍江松遼盆地的古龍頁巖油、鄂爾多斯盆地的慶城油田、渤海灣盆地濟陽頁巖油和滄東頁巖油等等，頁巖油的勘探前景顯得越來越樂觀。而我國的頁巖氣起步還要早一些，四川盆地已經發現了涪陵、長寧等很多頁巖氣大氣田，而且新的發現不斷，前景非?？春谩Ａ硗?，值得注意的是，過去石油界一直認為高山上是不會有石油，更不會有天然氣，但是近年來在湖北和浙江的山區也發現了頁巖氣，在浙江還找到了大氣田。這對于地質學家甚至對地方政府和民營企業都是很大的鼓舞，頁巖氣這類清潔能源的愿景顯得更加誘人，人們對碧水藍天的愿望又離現實接近了一步。但是，我們也要看到，理想很豐滿，現實還是有些骨感的，畢竟頁巖油氣的開采還有很多技術上的難題，就像把海水用于飲用水一樣，開發成本過高的話，也是難以接受的。不過，人類從來就是伴隨著技術的發展而進步，比如美國二疊盆地的頁巖油，最初每桶石油的開采成本需要60美元以上，油價下跌之后石油公司難以盈利，后來經過科技攻關，每桶油的成本竟然降低到30多美元。與北美頁巖油相比，我國的頁巖油以湖相為主，橫向上變化很快、分布不穩定，埋藏深度也更大，開采成本更高。近年來，賈承造院士提出要重視流動性較容易的凝析油和輕質原油，凝析油對頁巖油增產意義重大；趙文智院士研究團隊強調頁巖油的可動性極其重要，針對流動性不強但是資源量巨大的中低成熟頁巖油，提出了頁巖油的原位轉化技術，盡管實施上仍然需要技術上不斷改進來降低成本，但是提供了一條頁巖油開發路徑。因此，盡管未來困難重重，但是經過不斷探索，我們相信頁巖油氣的前景會是一片光明。

非常規的頁巖油氣需要超常規的勘探開發技術

直觀乃至“可視化”的三維地震地質“甜點”評價技術

我們把頁巖油氣豐富、開采經濟效益較好的位置稱為“甜點”，尋找平面上的“甜點區”和縱向上的“甜點段”就是地質勘探家們的任務。三維地震勘探方法就像是給地球做高精度的CT，可以在三度空間觀察地下的地質情況，雖然這項技術最初不是針對頁巖油氣發明的，但是卻能派上大用場。為了把復雜的因素簡化以便于操作、評價，在大量的三維地震數據和地質數據基礎上，應用先進的大數據信息技術，制作直觀的多參數物理圖版；進而運用三維可視化技術和虛擬現實系統，將地下的頁巖地質體和油氣分布更為直觀、形象地展示出來，幫助科學家快速、全面掌握頁巖油氣區的地質結構和地質規律，構建時空模型，來判別“甜點”，圈定“靶區”，提高勘探“命中率”。

頁巖油氣的開發技術

常規的油氣開發需要借助于地下壓力，鐵人王進喜說過：“井無壓力不出油”，比如中東的石油鉆井，很多油井像泉水一樣，實現油氣自噴。但是頁巖油氣在自然情況的狀態下就不具備這個條件，所以需要不斷技術攻關，目前采用在地下沿著地層鉆水平井，再注入酸性液體，把地下的巖石壓碎，搞出人工裂縫，甚至形成鄒才能院士所說的“人工油氣藏”；這些裂縫系統就跟河流一樣使油氣有了排出通道，“甜點”可以更“甜”，就可以獲得油氣高產。當然，為了能夠讓地下頁巖油氣持續流出，還需要給地下補充流體和能量，就要采用流體置換和能量補充的開采技術。

頁巖油的“地下煉油廠”

我國的頁巖油由于埋藏深度大，地下的頁巖油比頁巖氣更難以流動，目前使用上述開采方法的成本仍然很高，所以一直以來豐富的頁巖油資源雖然很誘人，但是無從下嘴。近年來，趙文智院士倡導“原位轉化”技術，其主要思路就是利用水平井鉆入地下，用電來加熱地下的頁巖油，隨著石油的溫度升高甚至部分轉化成天然氣，流動性就會增加，我們就可以通過水平井順利地大規模采出石油，這項技術就像“地下煉油廠”一樣，無論是對降低能耗和成本，還是環境保護都是有利的。

來源: 中國石油勘探開發研究院