上溯千年，有一位叫沈括的人稱，石油必將大行于世。沈括所言，800年后成為現實——石油實現工業化發展，首次成為第一大能源，以不可或缺的角色、基礎性的作用參與到工業文明，推動著19世紀以來人類文明的加速向前。
上溯百年，又有一位叫謝家榮的人稱，頁巖油將成為石油的替代者。謝家榮所言，80年后成為現實——美國頁巖油首次超過傳統石油，并由此改變世界能源的版圖。
這是一場海相頁巖的革命，它指的是發生在海相地質過程中的“革命”。那陸相頁巖油“革命”會成功嗎？回答這個問題，我們需要將目光投到太平洋的西岸——曾被判為陸相貧油的中國。這里正掀起一場以陸相為主的頁巖油革命。
古龍頁巖油實現從資源量到產量的突破
在這場新近的陸相頁巖油革命中，位于我國東北部松遼盆地的大慶古龍頁巖油堪稱代表。古龍頁巖油所處的盆地單元——古龍凹陷，因地處古龍鎮而得名，地質層位為白堊系，究其研究歷史已達百年。
與古龍頁巖油相關的地質基礎研究肇始于20世紀20年代。此階段，地質學家通過野外地質調查確定了地層層位。1923年，我國培養的第一代地質學家代表譚錫疇（chóu）曾到黑龍江地區進行礦業地質調查研究，與后來者王恒升一起厘定了白堊系地層，定名了嫩江組，再后來斯行健、周志炎等對青山口組進行厘定，時間一直延續到20世紀50年代后期。自此，這些沉睡億年的“石頭”，才有了自己的名字——嫩江組和青山口組。
自20世紀50年代末到70年代，隨著國家石油勘探戰略東移，我國在松遼盆地發現和開發了大慶油田，徹底改變了中國石油工業落后的面貌，創立了與“兩彈一星”相提并論影響世界的陸相生油理論。
20世紀80年代至2010年，是以泥巖裂縫油層為目標的探索時期。在1983年至1991年期間，大慶油田建立了英12井泥巖裂縫油層試驗區，先后鉆探了5口井。1998年，該油田開展水平井開發的初步探索，古平1井獲得低產油流。
2011年至2017年，我國在古龍凹陷頁巖層系中的薄砂層發現了非常規油氣藏致密油藏。2011年，結合致密油勘探理念與開發技術，我國對薄砂層進行了開發，其中齊平2水平井獲得高產，4個開發實驗區實現了開發，這也是非常規油氣階段的開始。
2018年，古龍頁巖油實現了專業意義上的突破。采用高分辨率電鏡技術，將2000米以下鉆取的巖芯放在實驗室電鏡下觀察分析，科研人員發現了頁巖納米孔中存在油氣。研究發現，越往凹陷深部，頁巖含油氣性越好，這顛覆了傳統的認識。以此為指導，我們確定了探索井——古頁油平1井，該井位于松遼盆地中央坳陷區古龍凹陷中心深部位，獲得日產油30.5噸、日產氣13032立方米的高產工業油氣流。古頁油平1井高產，標志著純頁巖型頁巖油獲得重要突破，展現了陸相頁巖油廣闊的資源前景，具有重大戰略轉折意義。
大慶油田從第一口發現井鉆探至今，七十余載厚積薄發，從常規找砂巖油藏到非常規在源巖中找頁巖油轉變，古龍頁巖油實現從資源量到儲量再到產量的突破，終在量變的臨界點實現質的飛躍。
從納米尺度認識古龍頁巖油
常規油氣一般存在于毫米至微米級的地下巖層空隙縫洞中，古龍頁巖油則主要存在于納米尺度的頁巖層中。認識古龍頁巖油，需要我們突破常規的視覺界限，深潛至納米的世界。
納米技術的應用，為儲層精細表征賦予了新的視角和手段。例如，通過納米級場發射電鏡、激光共聚焦、二維核磁共振和CT掃描等表征方法，科研人員可獲取頁巖中納米空間中的油氣賦存方式、油水定量分布、儲層三維結構展布等關鍵信息。石油工業由此開辟了一個全新的領域。
在古龍頁巖研究中，利用分辨率0.8納米場發射電鏡，我們首次發現了頁巖中新的納米級儲油孔隙——有機黏土復合孔。電鏡觀察發現，其內部可見大量發育的呈海綿狀、網狀分布的小孔隙，孔隙形態呈方形、長方形、菱形、板狀等，直徑為5-100納米。頁巖有機黏土復合孔隙形成演化，決定青山口組頁巖隨埋深增大孔隙度增加的規律，顛覆了巖石隨埋深增加孔隙度減少的傳統認識。
綜合場發射電鏡、氮氣吸附、二維核磁共振和CT掃描等表征方法，研究揭示古龍頁巖油孔隙直徑均以納米級為主，并發現了其規律性和特征——頁巖孔隙直徑隨頁巖埋深增加不斷減小。埋藏較淺時頁巖孔隙直徑一般小于500納米，埋深較大時頁巖孔隙直徑為8-100納米，喉道直徑一般小于10納米。
二維核磁分析測定，納米空間中頁巖油的流動能力不同，反映納米限域空間影響油氣賦存相態。納米限域效應導致納米孔隙中的油氣臨界壓力和溫度降低。在地層溫壓條件下，小孔徑中的油氣呈氣態或凝析態，而大孔隙中的油氣為液相或氣液兩相，油氣的可動性更好。
以上系統、創新性的研究與發現，向人們揭示了一個從未認識的納米油氣世界，為其被改造利用創造了先決條件。
陸相頁巖油勘探開發理論技術難題更大、瓶頸更多，很多都屬于“從0到1”的范疇。我們只有不斷創新，以高水平科技自立自強創造適合中國陸相頁巖油特征的地質理論，才能實現陸相頁巖從生油到產油的突破，闖出一條適合中國陸相頁巖油的特色技術路徑，實現陸相頁巖油的綠色規模效益開發。
（作者系中國工程院院士、天然氣開發工程與石油地質專家）
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