克拉玛依融媒记者 关祥荣 通讯员 孙浩然 吕渊源 蒋晓敏
2024年11月26日，新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区产量达到100.6万吨，成为我国首个年产突破百万吨的页岩油示范区。
2025年6月27日，新疆油田公司采油工艺研究院（监理公司）技术人员正在检查压裂车、高压管线等压裂设备情况。克拉玛依融媒记者 闵勇 摄
作为国内首个示范区，该作业区率先探索页岩油规模效益开发，目前已累计新钻井255口，建成产能179万吨，单井EUR（最终可采储量）达3.5万吨以上，为国内综合效果最优，一跃成为页岩油规模开发的“排头兵”。
内无经验借鉴，外有技术封锁，一路走来，新疆油田公司采油工艺研究院（监理公司）（以下简称“采油院”）可以说是摸着石头过河，在最困难的时候，采油院选择刀刃向内，强化自我修炼，突出科技自强，十年如一日地攻克广域支撑、套变挑战等多个压裂难题，为新疆油田高质量发展和保障国家能源安全立下了汗马功劳。
一重奏
水平井“穿针引线”破岩层
2011年，吉25井获工业油流，从而发现了10亿吨级特大型油田——吉木萨尔页岩油，引起了国内外的广泛关注。
“页岩”，顾名思义，就是如书页般层层分布的岩石，具有薄页状或薄片层状的节理，而页岩油便是储藏在这种石头缝里的石油。
然而，由于页岩油属于非常规油气资源，之前国内并无太多开采先例和经验可循，加之其独特复杂的地质条件，吉木萨尔页岩油的开发难度可以说是世界级的。
2025年6月26日，吉木萨尔页岩油压裂现场，采油工艺研究院技术人员查看射孔作业使用的桥塞。裘新农 摄
彼时，受全球能源需求持续增长、传统石油储量减少等因素的影响，页岩油的市场需求持续攀高，“解锁”这块地下宝藏是当务之急。
“扎实推进吉木萨尔页岩油效益上产工程，持续推动页岩革命，对新疆油田高质量发展，更好保障国家能源安全具有重大意义，我们必须‘硬着头皮上’。”采油院采油气工程高级专家许江文说，“没有经验就摸索，没有条件就创造。”
为此，采油院等单位集聚科研力量，成立项目组，持续开展工程技术研究专项攻关。
吉25井获工业油流后，油田公司在该地区紧锣密鼓地又部署了20口直井，实施了分层压裂试油。压裂，即是一种通过向油层中注入高压液体或气体，使油层产生裂缝，从而增加油层与井筒之间的连通性，提高油井产量的方法。其中，14口井获工业油流。但是，这14口井的日产、累产较低，生产效果和经济效益较差。
起个大早却赶了个晚集，采油院的技术人员自然心有不甘。
大家理清思路，开始从地质上对吉木萨尔页岩油的储层和地层重新展开认识。作为典型的陆相沉积，其储层具有单砂体厚度薄、非均质性强、地层能量不足、岩性致密等特点，油藏就像“威化饼干”，而原油就是夹在“饼干”中间的“奶油”。
2025年6月27日，在新疆油田公司吉庆油田作业区，石油工人正在做压裂准备工作。克拉玛依融媒记者 闵勇 摄
“传统直井就像用‘筷子’直勾勾地夹‘饼干’，根本无法在‘千层饼’般的页岩中直接夹到‘奶油’，要想精准吃到‘奶油’，就得借助会‘拐弯’的水平井。”采油院院长助理兼工程方案研究所所长王明星解释道。
2012年，在直井压裂效果不理想的情况下，采油院不断加快对页岩油的勘探开发和研究步伐，陆续在此方面取得勘探的重要进展，并进行了页岩油勘探与开发先导试验，先后完成了14口水平井压裂改造。通过充分试验各种压裂工艺，实现了“万方液、千方砂”的压裂目标，并达到了国内外压裂作业先进水平。在首次对吉172_H井进行压裂后，增油效果十分显著，吉172_H井初期原油产量达到了70吨/天，这让所有人都欣喜不已。
于是，2013年至2014年期间，采油院趁热打铁，在吉172_H井西南方位又部署了10口先导试验井，但致密复杂的地层再次成为“出油”的阻碍，10口先导试验井在产量上不尽人意。
如果采油通道只有水平井一条，那散落在地层里的“奶油”就不能被充分取出，更何况，水平井的投资是普通井5倍以上，效益更无从谈起。采油院的技术人员开始冥思苦想到底问题出在了哪里？
二重奏
广域支撑“织网架桥”通油路
当时国内开展页岩油研究与试验的时间尚短，对页岩油储层的地质、工程认识不足阻碍了页岩油的开发。
“2011年直井吉25井压裂试油18.5吨，直井15井20层获工业油流，按照常规油藏的经验，我们错以为是‘满凹含油’。”采油院试油完井研究所所长李佳琦说。
2025年6月27日，在新疆油田公司吉庆油田作业区，石油工人在检查注水管线，为压裂作业做准备。克拉玛依融媒记者 闵勇 摄
“当然，这次失败并非一无所获，反而为页岩油开发阔步向前打下了基础，它让我们认识到陆相页岩油的开发难度之大、技术之复杂，‘满凹分布、纵向连续含油’只是它的表象，常规油藏的经验并不适用页岩油。”许江文补充道。
短暂的失利后，采油院再次重整旗鼓，整装出发，全力开展页岩油储层岩石力学评价及裂缝扩展规律与应用技术研究。
在吉木萨尔页岩油的开发过程中，技术人员在进行页岩储层复杂裂缝扩展物理模拟实验研究时发现，受微裂缝和层理缝影响，储层裂缝扩展路径较复杂，呈现主裂缝、转向缝和层理缝共存的多尺度缝网特征。不同尺度裂缝宽度差异大，亟需优化压裂技术参数，实现多尺度缝充分支撑。
“想要油井产量高，造缝是关键！”采油院企业高级专家纪拥军直言，压裂改造就是给地层造缝，缝越多，产油的“通道”就越多，产量自然就上去了。
“当然，撑好缝也十分关键。”采油院一级工程师王俊超说道。
“通过对地质、钻井、测试、全直径岩心、露头等资料的收集、整理和分析，我们得出页岩储层多尺度天然裂缝的分布规律。”王明星介绍，我们通过物模试验和数值模拟，建立了水力裂缝和页岩油层天然裂缝相互影响的力学模型，提出适用于研究区块的页岩油层水平井压裂的机理和评价方法。
此外，采油院还研究区块页岩储层特征及天然裂缝发育程度、页岩油层水平井压裂裂缝形态及天然裂缝对人工裂缝扩展的影响。
经过多年的研究与攻关，采油院形成了一套针对页岩油储层的岩石力学评价方法，包括理论成果及施工工艺的新技术。岩石力学评价及裂缝扩展规律研究成果为页岩油储层压裂改造优化设计，以及后续页岩油规模有效开发提供技术支撑。
为解决“多尺度裂缝体系广域支撑难”的问题，采油院围绕“造好缝”“撑好缝”两个方向，开展复杂缝网构建、支撑剂在多级裂缝体系内运移规律、高效泵注等技术研究，建立了吉木萨尔页岩油广域支撑压裂技术体系。
该技术一经应用，提产提效显著。2020年，采油院通过开展广域支撑压裂技术试验两口井，较前期区块同层投产井一年期产量提升30%。2021年规模推广后，单井年产油量大幅提升，单井EUR从2.9万吨提高至3.5万吨。
三重奏
工艺革新“点石成金”降成本
产量的问题解决了，成本居高不下的新问题又出现了。
“我们这么努力地攻坚克难，说到底就是为了‘效益’二字。”纪拥军说，但单井改造成本高、效益建产难度大成了创效路上的“拦路虎”。
王明星补充说：“2011年至2015年我们使用的压裂支撑剂主体采用陶粒，这是成本高的一个关键因素。当时，我们就在想能不能用更为便宜的材料进行有效替换。”
2025年6月26日，吉木萨尔页岩油压裂现场信息室，采油工艺研究院技术人员通过监视器和数据显示屏实时监控现场作业情况。克拉玛依融媒记者 闵勇 摄
随后，科研人员通过建立簇间距和导流能力协同优化模拟方法，同时考虑应力场变化的影响，综合评价全生命周期作用在支撑剂上有效闭合应力，认识到价格更便宜的石英砂也可满足储层改造需求。
目前，该示范区已实现全区石英砂替代，千米改造段长EUR与陶粒井相当，总替代量上百万方。仅这一项就让给采油院省了二十多亿元。
而另一个让压裂成本溢价的原因则是压裂液费用的不断增加。
采油院技术骨干李嘉成表示：“我们始终坚信，成本是设计出来的，一切成本皆可控。”
压裂液在水力压裂过程中用于造缝和携带支撑剂，以便形成高导流能力的支撑裂缝——即油气流动的高速通道。目前压裂液体主要有交联冻胶、线性胶、滑溜水。
传统“粘度携砂”是指在常规压裂中，往往采用小、中等排量，大多需要依靠具有高粘度弹性的交联性压裂液体系（即冻胶，稠化剂、交联剂费用占比高）进行携砂，以确保加砂安全和人工裂缝的有效支撑；“速度携砂”是指低粘度液体（如滑溜水，主要成分为水和减阻剂，费用约为冻胶的1/2）在高速度涡流流动下具有携砂能力，是建立在以速度为基础上的携砂模式。
随着水平井大规模体积压裂技术的不断发展，加之采油院自主研发的低摩阻变粘压裂液体系，使得梦想照进现实，单方液成本下降了60%，总应用量达上千万方，节省费用数十亿元。
采油院在降低支撑剂和压裂液费用的同时，还不断迭代地质工程一体化的精准压裂设计技术，聚焦提高设计精度、提高改造均衡程度、提高缝控储量，构建地质工程一体化精准压裂设计模式，设计符合率提升至98%以上，液砂比由13.5降至11.9，压裂成本进一步控降，为推动吉木萨尔页岩油低成本、高效益开发树立了典范。
四重奏
套变防控“攻坚克难”破瓶颈
可正当新疆吉木萨尔国家级陆相页岩油示范区建设进入快车道，向着页岩油革命的胜利大步迈进之时，平台井整体压裂模式下套管变形问题日益突出，成为制约示范区建设的瓶颈问题。2019年，示范区28口井套变7口，套变占比25%，2023年，55口井套变24口，套变占比高达44%，造成了极大的资源浪费和经济损失。
压裂开工前团队讨论方案设计要点。裘新农 摄
采油院迎难而上，全面发力攻克套变难题。科研人员通过优化套管选型，从工程上提质。
随后，针对集中套变问题，采油院与国内外知名专家共同研讨，借脑引智，统一了“集中压裂引发断层滑移产生的剪切力是新的有效外压力”的认识，明确了套变防控攻关方向。
“我们结合吉木萨尔页岩油前期套变实践认识，确立了‘压前找断裂+调参数预防、压中动态监测调控、套变后高效治理’一体化攻关思路，并以此建立了套变防控技术体系。”李嘉成说。
“实践、认识、再实践、再认识”，历经“三起两落”的曲折探索过程，采油院团队创新攻关6项技术，迭代升级2项技术，形成吉木萨尔页岩油套变防控技术体系，最终实现从无到有、从浅到深、从简到精的突破，成为支撑示范区高质量建设的利器。
自2024年迭代建成套变防控技术以来，现场压裂水平井上百口，实现零丢段，套变井占比由44%降至17%。
经过十余年的探索实践，目前，吉庆油田作业区已经发展出了一套“缝藏匹配+精准改造+广域支撑”组合式的压裂技术。
“该技术能够在压裂方案设计阶段，根据不同油藏特性（如储层厚度、应力场、天然裂缝发育程度等），立体化地优化设计压裂方式与参数。例如，精细设计裂缝网络形态（如缝宽、缝长）、优化分段分簇策略等，确保最大化缝控储量。”王明星说。
通过多方位论证压裂工艺、压裂参数与储层的适配性，并实施缩小簇间距等关键技术，该示范区在压裂中大幅降低了原油流动阻力，保证了储层充分动用。
同时，为了确保每一条裂缝都能在压裂过程中维持稳定，工程技术人员还针对不同宽度的裂缝加入了不同粗细的材料。因为压力产生的裂缝宽度不一，不同的裂缝需要采取不同的石英砂粒径组合：主缝就相当于一条高速公路，需要对它拓宽；小缝就像是一条条乡村小道，需要确保支撑剂能够铺置延伸到裂缝的最远端。
此外，针对页岩油部分区块原油黏度高、流动性差的问题，采油院还开展了二氧化碳前置压裂实验，将液态二氧化碳注入地层中，在有效驱油的同时，还能实现碳埋存与利用。
工贵其久，业贵其专，初心如磐，使命如炬。在技术和努力的不断加持下，采油院在页岩油开发的主战场上百炼成钢，与吉庆油田作业区联合申报的成果《吉木萨尔页岩油效益开发关键技术与百万吨油田建成》获得2024年度新疆油田公司科学技术奖特等奖。
回首来时路，采油院用科技自立自强把“不确定”变成了“向前进”，把“不可能”变成了“一定能”，为国家级首个陆相页岩油示范区和保障国家能源安全贡献着不竭力量。
责任编辑：张悦
本期编辑：腊洁
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