我国中低熟页岩油资源量巨大，但长期面临能量投入高、经济性差的挑战。中石油勘探开发研究院赵文智院士团队与清华大学胥瑞娜教授团队等密切合作，依托国家自然科学基金联合基金项目《中低成熟度陆相页岩油资源形成与原位转化开采机理》（U22B6004），以中低熟页岩油资源最富集的鄂尔多斯和松辽盆地为研究对象，围绕中低熟页岩油富集与高效开采机理，开展系统研究，取得了系列创新进展，基本找到了做大能量产出、做小能量投入的可行途径，为未来实现中低熟页岩油商业开发突破奠定了基础。

　　围绕做大原位改质的能量产出，提出要寻找产油率最高的富集区/段。提出有机质超量富集（Organic Content Super-rich ）概念，并建立了有机质超富段标准，破译了超富段形成机理，指出包括火山灰、热液和海侵等外物质“适度注入”是有机质超富段发育主要控制因素，并用外物质注入“强度、频度和保持度”表征超富段发育规模与品质，建立了“甜点”评价方法。其次，基于原位加热条件下页岩物质场/渗流场/能量场变化特征，提出做大“人造油气”采收率途径，建立了“水平井加热+直井开采”立体井网新方案，模拟采收率可达50％~63％，是“水平井加热+水平井开采”井网的1.5倍以上，能量产投比可达6~7以上; 第三，揭示了黏土矿物催化剂原位参与下，多类有机物转化生成不同烃组分的路径，通过控制升温速率与过程可使人造烃产物品质最优化，把原位改质烃产物附加值最大化; 第四，使用对流加热方式，用一套井网开发“双（多）甜点”页岩油富集段，同时扩大加热/生产井井距，可将原位开采资源丰度提高一倍以上，可规模提高能量产出比。

　　围绕做小原位改质的能量投入，提出最小“升温窗口”、催化转化和多资源协同等低成本开采方案。首先，基于页岩孔隙尺度可视化实验和矿场尺度数值模拟，表征了原位加热环境固/液/气多相态多场演化特征，提出330～360℃是有机质转化率最高、孔渗性增容最好和能量积聚最大区间，定为最小“升温窗口”，比国外壳牌（SHELL）原设计加热温度至少降低20~30℃，可用最小能量投入获得最大能量产出; 第二，通过设定最小升温窗口，也可有效控制硫化氢（H₂S）等有毒气体产出量，从而降低成本; 第三，利用风光、地热等绿电加热，通过多资源协同可规模降低成本。基于模拟计算，上述措施综合施策，可有效降低页岩油原位改质开采成本，桶油成本至少可降低40%以上。

　　该项研究最新成果为突破我国巨量中低熟页岩油资源原位开采的经济瓶颈提供了理论基础和可行路径。成果已应用于松辽盆地白垩系嫩江组页岩油原位改质先导试验的设立，目前先导试验已进入实施阶段，各项准备工作正有序推进。

　　研究成果以“陆相中低熟页岩油富集机理与原位转化最佳开采方式”为题，发表于石油地质领域权威期刊《石油勘探与开发》。

　　论文链接：https://www.cpedm.com/CN/10.11698/PED.20250583

图1 两种原位开发方式有机质转化率和储层渗透率对比

图2 鄂尔多斯盆地延长组长7₃亚段中低熟页岩油原位转化最佳升温窗口分布图