页岩油气革命延长了世界石油工业生命周期、助推了全球油气储量和产量增长、影响着各国能源战略格局。地质历史时期生命大爆发及生物大灭绝事件控制了全球富有机质页岩的形成和演化。结合世界页岩油气勘探开发实践分析，页岩油气革命包涵科技革命、管理革命和战略革命。科技革命将资源视野从源外单一资源类型扩展到"源岩油气"系统；管理革命实现页岩油气低成本开发；战略革命重塑世界能源新版图。通过系统介绍中国陆相页岩油、海相/陆相页岩气两大领域的工业实践，明确了地下原位加热转化技术是中—低成熟度页岩油资源规模开发利用的现实探索，水平井体积压裂技术是实现中—高成熟度页岩油经济开发的有效途径，指出鄂尔多斯盆地延长组7段中—低成熟度页岩油和四川盆地侏罗系自流井组大安寨段中—高成熟度页岩油具有很大的资源潜力。当前，中国3 500 m以浅海相页岩气开发已有成功经验，海陆过渡相和3 500 m以深海相页岩气勘探取得了重要突破。地下煤气化试验探索煤炭清洁化和可持续利用新模式。页岩油气革命对中国能源发展具有深远影响：页岩油气革命突破传统找油理念，助推"源岩油气"成为新的油气系统；页岩油气革命推动"技术爆发"，加快能源类型迭代；页岩油气革命开启"坚持常规、突破非常规、开启新能源"的发展道路，有望实现中国"能源独立"。

全球范围下寒武统发育的黑色泥岩是一套重要的优质烃源岩。该套烃源岩分布广，但在不同地区厚度和质量差异大，重建其沉积与发育模式对预测优质烃源岩的分布具有重要意义，并可为页岩气勘探提供指导。通过对鄂西地区天柱山剖面下寒武统烃源岩样品开展有机碳、主量元素、微量元素等地球化学分析测试，探讨古气候、古生产力和古海洋环境等对优质烃源岩形成的控制作用，分析下寒武统优质烃源岩的沉积模式、发育机制以及生物活动和海洋环境变化与优质烃源岩形成的耦合关系，结果表明，天柱山剖面下寒武统优质烃源岩段具有高TOC含量（2.63%~8.76%）、高化学蚀变指数（68~76）和高生物来源Ba （平均含量为1 392×10^-6）的特点，且高度富集氧化-还原敏感元素（Mo、U和V）。V/Cr比值、U/Th比值和V/Sc比值指示天柱山剖面下寒武统的水体经历了从硫化缺氧环境到次氧化环境再到氧化环境的变化，与Mo、U富集因子之比指示的氧化-还原环境变化特征相一致。TOC含量与Al、Si、生物来源Ba含量的相关性表明陆源输入对烃源岩有贡献。δ¹³C的变化反映了海平面升降对生物生存环境有影响。研究认为，鄂西地区早寒武世海水的硫化缺氧和表层海洋生产力高是导致有机质大量埋藏、形成优质烃源岩的关键。

以鄂西黄陵背斜南翼秭地2井下寒武统水井沱组海相富有机质页岩为研究对象，在水井沱组一段和二段选取代表性页岩样品，利用CO₂和N₂物理吸附、高压压汞、氩离子抛光-场发射扫描电镜（FE-SEM）等多尺度孔隙结构测试技术和观察手段以及有机质孔统计分析方法，结合甲烷等温吸附实验以及其他测试手段，描述了页岩地球化学、矿物组成和岩相特征，研究了页岩孔隙类型、孔隙形态、孔径分布和比表面积等孔隙结构参数，分析了页岩甲烷吸附能力，讨论了页岩孔隙发育和孔隙结构的影响因素。研究表明：秭地2井水井沱组一段和二段富有机质黑色页岩成熟度R_o约为2.5%，页岩岩相主要有硅质页岩、混合质页岩和黏土质页岩；页岩有机质孔隙形状多样、边界不规则，孔径偏小，大多孔径<50 nm；无机质孔/缝丰富，成因类型多，孔隙形状多变；页岩微孔（孔径为0.3~2.0 nm）中的有机质微孔十分发育，孔径在2~5 nm介孔中的有机质介孔占有较大比例；孔径>5 nm的介孔+宏孔中的无机质孔隙占优势；页岩比表面积大、对甲烷的吸附能力强；硅质页岩的孔隙结构和吸附能力相对较好；页岩有机碳含量、碳酸盐矿物和黏土矿物含量以及页岩岩相等因素对页岩孔隙发育和孔隙结构有重要影响。

表生型岩溶储层是塔里木盆地中—下奥陶统油气勘探的重点目标。为了深入认识岩溶储层的分区差异性，基于塔里木盆地大量钻井、取心和地震资料以及柯坪地区野外露头考察资料，对塔里木盆地不同地区中—下奥陶统岩溶古地貌和古水文进行了精细刻画，并划分了岩溶水文地貌结构类型，揭示了水文地貌结构对岩溶储层发育的控制效应。研究结果表明：①塔里木盆地中—下奥陶统岩溶水文地貌结构可划分为地表—地下双重水系型、地表水系型和无地表水系型；②地表—地下双重水系型结构主要发育在石炭系覆盖区，其主要特征是岩溶水形成了丰富的岩溶地貌类型，并建立了完整的地表岩溶流域和综合性岩溶管道网络；③地表水系型结构主要出现在志留系覆盖区，其主要特征是岩溶水对地表岩溶地貌产生了重要改造，虽然形成了较为完善的地表水系，但尚未产生综合性岩溶排驱系统；④无地表水系型结构主要分布在上奥陶统覆盖区，其主要特征是岩溶水对可溶性地层尚未产生明显的切割改造，地表未形成清晰的水系网络；⑤塔里木盆地3种不同类型的水文地貌结构反映了不同的岩溶演化阶段，控制了不同地区呈巨大差异的中—下奥陶统表生岩溶储层。

为进一步研究饶阳凹陷任丘潜山油藏的原油来源及烃源岩的成藏贡献，根据原油和烃源岩的饱和烃气相色谱-质谱分析数据以及生物标志物特征，对潜山原油进行了详细分析，确定了其与烃源岩的亲缘关系，并通过地质条件分析解释了混源成藏的原因，最终确定了混源油的混源比例。C₂₉甾烷20S/（20S+20R）参数反映任丘潜山油藏原油基本为成熟原油，Pr/Ph、G/H、S/H、C₁₉/C₂₃等生物标志物参数表明任丘潜山油藏存在3种类型原油，分别为A类、B类和C类。3类原油生物标志物参数呈现规律性变化，并且空间分布亦存在一定规律性。A类为马西洼槽沙河街组三段中—下亚段（沙三段中—下亚段）烃源岩单一来源的原油，主要分布于任丘潜山北部偏东地区的奥陶系储层中。B类和C类原油为任西洼槽沙河街组一段下亚段（沙一段下亚段）和马西洼槽沙三段中—下亚段烃源岩混合来源的原油，其中B类原油中来自沙三段中—下亚段烃源岩的原油占比为60%~70%，其次为来自沙一段下亚段烃源岩的原油，主要分布于任丘潜山北部偏西地区的元古界雾迷山组和寒武系府君山组储层中。C类原油则以沙一段下亚段烃源岩贡献为主，来自沙三段中—下亚段烃源岩的原油占比较低，为30%~40%，集中分布于任丘潜山油藏南部地区的元古界雾迷山组储层中。整体上，沙一段下亚段烃源岩对任丘潜山油藏原油的贡献北低南高，而沙三段中—下亚段烃源岩则为北高南低。

北部湾盆地涠西南凹陷为高成熟的勘探开发区，面临目标搜索难度大、储量发现难度大、建产周期长、油田储采比低等问题，常规的勘探—开发接力模式无法满足储量和产量增长的要求。为保证油田可持续开采，提出海上勘探开发一体化模式，总结了集目标搜索技术、目标评价技术、井位钻探技术三位一体的技术体系。目标搜索技术是在基础地质规律指导下，与勘探和开发紧密结合，通过新钻井发现及老井复查，利用区带潜力目标搜索、随钻跟踪过程潜力目标搜索、评价过程潜力目标搜索等技术，在油田内部及周边开展潜力目标搜索。目标评价技术集成发展了6项一体化评价技术，大大提高了目标评价的精度及成功率。井位钻探技术的"开发评价井钻探模式"包括开发模式和勘探模式。在井位钻探技术的指导下，北部湾盆地涠西南凹陷开发评价井的实施取得了显著的成效，已钻井为37口，成功钻井达31口，成功率为84%，实现了增储上产。围绕涠西南凹陷E油田开展技术应用，共搜索出12个潜力目标。在E油田的中1区块、南2区块和南3区块，开发评价井（E-B5井、E-B1S1井、E-A7S2井和E-12d井）的部署和顺利实施进一步推动了海上勘探开发一体化技术体系的应用。

在优选防砂完井方式时，当量产能比为目前主要的产能评价指标。但对于稠油蒸汽吞吐而言，产能预测模型缺乏考虑防砂的影响，加上蒸汽的降黏增产作用，使得传统评价方法对吞吐井防砂、注汽的适应性较差。通过提出复合产能比和最终产能比两个新概念，表征了防砂前后蒸汽吞吐井产能的变化，使用最终产能比作为新评价指标的计算结果更直观、更便于应用。为计算最终产能比，建立了防砂完井产能新模型，该模型针对防砂和蒸汽吞吐的特点，根据非等温分布加热半径计算公式和达西定律，考虑了高温蒸汽对原油黏度的影响，引入防砂表皮系数，从而实现了防砂和蒸汽吞吐的耦合。应用结果表明，防砂措施对蒸汽吞吐井产能的影响更加明显，表现为各防砂方式的最终产能比均低于当量产能比。其中，压裂充填防砂具有增产作用，但相较于常规开采井，该方式对蒸汽吞吐井的增产效果有所降低。从油井流入动态的角度进行验证的结果表明，新指标对稠油蒸汽吞吐井的产能评价更具意义，且预测误差在允许范围内。

鄂尔多斯盆地旬邑探区延长组开发潜力较大，储层特征的定量评价对准确预测开发效果具有指导意义。选取延长组6段（长6）和延长组8段（长8）储层典型岩心进行实验分析，核磁共振实验结果显示长6和长8储层孔喉分布特征较为单一，不进行离心实验的情况下可利用核磁共振渗透率和T₂几何平均值计算可动流体百分数。恒速压汞实验结果表明，孔隙比喉道发育均匀，未开展其他实验的情况下可利用恒速压汞实验计算孔隙度。通过建立核磁共振和恒速压汞耦合求取完整孔喉半径分布的方法，确定了旬邑探区延长组长6和长8储层的表面弛豫率为0.15 μm/ms。核磁共振孔喉半径分布的计算结果显示，长6储层孔喉半径分布范围为0.01~433.10 μm，长8储层孔喉半径分布范围为0.01~403.91 μm，长6储层孔喉发育比长8储层均匀。通过定义拟粒间孔和拟溶蚀孔，拟溶蚀孔绝对体积占比揭示，长8储层渗流能力强于长6储层。建立了"拟溶蚀孔+含油饱和度"方法预测开发效果，分析认为拟溶蚀孔对试油产量的影响更大，进一步揭示了旬邑探区长8储层整体开发效果好于长6储层。

为提高注水泥过程中水泥浆顶替效率，国内外愈来愈多地使用旋流扶正器。但是，目前旋流扶正器结构参数主要靠经验设计，缺乏理论基础也没有相关行业标准。针对依据文丘里效应设计的柳叶形旋流扶正器，基于修正幂律流体模型，构建了旋流扶正器旋流长度计算模型。通过数值模拟对旋流扶正器井下旋流规律进行研究，推导出了旋流扶正器在修正幂律流体条件下，周向平均速度和完全顶替的临界速度公式。基于旋流扶正器井下旋流规律，分析了井眼环空结构、流体性能、井下井壁附着力对水泥浆顶替效率的影响，优化了柳叶形旋流扶正器旋流角、扶正棱长度、扶正棱有效体积和扶正器高度等设计参数。对比分析了柳叶形与常规旋流扶正器在不同工况下的旋流长度，柳叶形扶正器的旋流长度比常规扇形平均提升了32%，比常规梯形扶正器平均提升了47%。柳叶形扶正器在新疆顺北油田顺北3井等20多井次超深井应用，应用井固井质量明显优于常规扇形的旋流扶正器。

裂缝性漏失是钻井工程中的世界性难题，具有裂缝开度不明确、堵漏效率低等特点。传统的桥接堵漏材料对裂缝开度敏感性较强，难以实现有效的自适应架桥封堵。基于形状记忆智能材料学科新进展，利用"热-机械变形"基本原理，研制了不同粒径的热致形状记忆智能型堵漏剂（密度为1.16 g/cm³），借助傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和"折叠-展开"形状记忆测试方法，实验评价了其分子结构、玻璃化转变温度和形状记忆性能；测试了高温高压条件下颗粒膨胀及力学性能；开展了长裂缝封堵模拟实验，探讨了裂缝封堵机理。结果表明，热致形状记忆堵漏剂的玻璃化转变温度可依据漏层温度进行调控（72.86~102.35℃），形状固定率和回复率大于99%；高温高压条件下（120℃、20 MPa）颗粒D90增长率大于40%，激活后抗压强度高，有利于在裂缝中自适应架桥封堵。热致形状记忆堵漏剂激活前为片状，易进入裂缝，达到激活温度后膨胀至立方体块状的三维结构，在一定范围内可自适应匹配漏层裂缝宽度，封堵效率高，采用一套封堵工作液配方即可成功封堵3~5 mm不同开度共存裂缝，实现温敏、自适应、高效封堵作用。

以水基压裂液开发非常规油气过程中所面临的问题为背景，总结了超临界CO₂压裂技术的独特优势、技术特点、工艺流程及其作业机制。全面分析了超临界CO₂压裂技术的起源、超临界CO₂压裂岩石起裂机制、缝内携砂规律、井筒流动与控制、压裂设备及现场试验等研究发展现状，得到了当前阻碍该技术工业化应用的关键问题，并给出了相应对策。针对超临界CO₂压裂岩石起裂机制的研究多为现象性描述，未来应重视理论分析与模拟实验相结合，给出定量评价方法；超临界CO₂缝内携砂能力的研究除了加强增黏剂方向的攻关力度外，研发纳米纤维实现物理增黏、开发新型低密度支撑剂、提高施工设备技术参数等也是有益的工作。未来超临界CO₂压裂技术将逐渐由直井单层压裂向水平井多级压裂发展并与连续油管拖动压裂相结合，逐渐满足页岩气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气的规模化开发需求。