页岩气是重要的战略接替资源，增加页岩气产量是我国实现“双碳”目标和能源转型、建设“美丽中国”的关键路径之一。由中国石油大学(北京)、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司页岩气研究院、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院等完成的“海相页岩气富集机理与评价关键技术及应用成效”项目创新了海相页岩储层特征精细评价技术和储层演化过程评价技术，揭示了海相页岩气藏的微观赋存机理和宏观富集机理，对我国页岩气大规模商业勘探开发起到重要支撑作用，也因此于近日获得2023年度中国石油和化学工业联合会科学技术奖科技进步一等奖。

图为非常规油气研究创新团队正在实验室进行交流。(团队供图)

12年持续攻关　形成我国页岩气成藏理论

我国天然气自2009年开始依赖进口，且对外依存度持续攀升，保供形势日益严峻。寻找常规天然气的接替领域，满足国家和社会需求，成为油气科技人员面临的关键科学问题。

2010年北美页岩气产量达到1379亿立方米，引发页岩气革命，为我国天然气发展指明了方向。我国海相页岩气资源丰富，但地质条件更为复杂，北美页岩气富集地质理论及开发技术难以在我国成功复制。

该技术成果第一完成人、中国石油大学(北京)姜振学教授介绍说，我国海相页岩厚度大、分布稳定、有机质丰度高、热成熟度高、纳米孔隙发育，页岩气资源潜力巨大。但要想对海相页岩气进行勘探开发，就要对海相页岩气富集机理与评价这一基础性和关键性问题进行深入研究，进而形成广泛适用于我国油气地质特点的海相页岩气成藏富集地质理论，研发页岩气富集和甜点评价关键技术。这是实现我国海相页岩气重大突破、快速增储上产的必由之路。

在2011年之前，受海相页岩多期复杂构造演化的影响，我国海相页岩气开发面临两大挑战。一是优质页岩储层精细刻画与评价困难，页岩储层致密，发育纳米到微米多尺度孔隙，以往认为无储集能力，且高热成熟度条件下储层性质演化过程复杂，常规技术无法满足研究需求。二是页岩气成藏富集机理复杂，我国海相页岩地层时代老，经历了复杂的构造演化过程，气水赋存、运移和富集条件不清楚，北美页岩气成藏理论无法有效指导我国页岩气勘探。

面对两大挑战，为满足国家油气重大战略需求，姜振学带领的科研团队依托国家科技重大专项、国家自然基金项目和国土资源部全国油气资源战略选区与评价国家专项，先后投入200余名科研人员历经12年持续攻关研究。他们采用“模拟实验揭机制、学科交叉求突破、综合研究寻规律、理论实践谋创新”的研究思路，以“储层精细特征—储层演化过程—微观赋存机理—宏观富集规律”为研究主线，开展了大量的工作，取得了一系列创新性的技术方法与理论成果。

实现4项关键创新　支撑海相页岩气勘探开发

该项技术成果实现了4项关键技术创新。“首先，我们创新了海相页岩‘孔隙结构定量识别、储集能力定量刻画’储层特征精细评价技术。”姜振学介绍说，包括基于二氧化碳吸附、氮气吸附、高压压汞联测，孔径叠合区间加权平均的页岩全孔径评价技术;基于大视域图像定量刻画的页岩基质孔隙评价技术；基于孔体积和比表面积双因素的页岩储集能力评价技术。

其次，科研团队创新了海相页岩“孔隙演化、润湿性演化、石墨化”储层演化过程评价技术，包括基于仿真地层孔隙热压生排烃模拟的页岩孔隙演化过程评价技术，基于导向型自发渗吸的页岩润湿性演化评价技术，基于透射电镜、X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱的页岩石墨化过程评价技术。通过以上技术形成了海相页岩储层孔隙形成的两个“窗口期”是孔隙发育最好时期，偏亲油页岩最有利于吸附气和游离气赋存等理论成果认识。

再次，科研团队揭示了海相页岩气藏“多状态、微运移、自封闭”微观赋存机理。“我们揭示了海相页岩气藏中气水赋存状态及其竞争赋存过程，回答了页岩中气水能否共存及如何共存的难题；揭示了海相页岩气藏中气体微运移的形式、临界条件及运移能力，回答了页岩中气体能否运移及如何运移的难题；揭示了海相页岩气自封闭体系的构成和形成机制，回答了页岩中气体能否封闭及如何封闭的难题。”姜振学进一步介绍说。

最后，科研团队揭示了海相页岩气藏“构造样式、构造演化、时空匹配”宏观富集机理。具体来说，他们揭示了构造样式对页岩气差异富集的控制作用，构造演化对页岩气差异富集的控制作用，以及海相页岩气“生—储—保”时空匹配的成藏效应。他们还发现页岩“生气高峰、成孔高峰、初始抬升”时间与“小幅度、低倾角、弱变形”空间的最佳匹配期是页岩气成藏最佳时期等。

这些创新成果实现了海相页岩气储集空间预测和富集层段优选，提升了海相页岩优质储层选区准确性，支撑了页岩气有利区分级评价，获得了多个页岩气甜点区商业突破，对我国海相页岩气勘探开发发挥了重要支撑作用。

直接经济效益35亿元　推动页岩气勘探开发进程

业内专家表示，该项技术成果突破了海相页岩储层特征定量表征、储层演化过程评价、气水赋存精细刻画、构造演化过程恢复4方面技术瓶颈，为我国页岩气勘探奠定了理论基础，提升了我国页岩气相关领域技术的国际竞争力。技术成果在四川盆地推广应用，指导部署长宁、泸州、大足等区块页岩气井获得高产，近3年产生间接经济效益222亿元、直接经济效益35亿元，有力推动了我国页岩气勘探开发进程。

此外，该项目还为“油气资源与工程全国重点实验室”获批、“地质资源与地质工程”双一流学科建设、非常规油气领域人才培养做出了突出贡献，形成了一支国内外知名的非常规油气研究创新团队。依托该项目形成的知识产权包括发明专利32件、论文209篇、学术专著3部，受到国内外广泛关注和引用。