何紅生,何大芳,李志能
(湖南省煤炭地質(zhì)勘查院,湖南 長(zhǎng)沙410014)
湖南是一個(gè)貧煤、無(wú)油、少氣能源相對(duì)貧乏的中部?jī)?nèi)陸省份。因此,頁(yè)巖氣勘探和開(kāi)發(fā)是湖南開(kāi)發(fā)利用新能源的重要途徑之一,有利于緩解能源緊張局面,改變并優(yōu)化湖南能源格局,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,推動(dòng)湖南經(jīng)濟(jì)健康平穩(wěn)發(fā)展。
國(guó)家發(fā)展改革委等四部委2012年發(fā)布的《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011~2015年)》[1],將湖南列為全國(guó)13個(gè)頁(yè)巖氣重點(diǎn)勘探開(kāi)發(fā)省份之一,排序第四。依據(jù)目前的調(diào)查結(jié)論,湖南省頁(yè)巖氣具備良好的開(kāi)發(fā)利用前景,據(jù)中石油有關(guān)專家估算[2],頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景資源量達(dá)9.2×1012m3,約占全國(guó)的7%,位居全國(guó)第六。根據(jù)湖南省天然氣“十二五”發(fā)展規(guī)劃[3],預(yù)測(cè)的頁(yè)巖氣可開(kāi)采量按保守的1.5×1012m3測(cè)算,可滿足需求數(shù)百年。假若這一預(yù)測(cè)可以實(shí)現(xiàn),湖南不但有可能實(shí)現(xiàn)天然氣自給,還可以減少煤炭外購(gòu),帶來(lái)湖南省能源新的革命。
湖南經(jīng)歷了近60年的能源地質(zhì)(煤炭、石油、天然氣等)調(diào)查與勘探工作,已在該地區(qū)完成了一些勘探工作,獲得了一些勘探資料,為湖南頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)提供了寶貴的基礎(chǔ)。近年來(lái),湖南省在煤層氣和頁(yè)巖氣資源調(diào)查方面開(kāi)展了一系列的工作,取得了一些重要進(jìn)展。
湖南省內(nèi)的油氣地質(zhì)勘探研究工作早在1966年就已經(jīng)開(kāi)始,但是,主要的勘探工作還是在20世紀(jì)90年代(1993年以后)中完成的,通過(guò)30多年的不斷努力,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、中南大學(xué)、中科院廣州地化所、江漢物探處以及原地礦部中石油、中石化等單位先后完成了包括地質(zhì)大剖面、地面地質(zhì)面積詳查、遙感衛(wèi)星解譯、重磁力大剖面、重力面積詳查、地震概查、MT大剖面、MT面積概詳查、以及LOTEM方法實(shí)驗(yàn)等方面的工作,獲得了豐富的勘探資料,為湖南省頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)提供了一定的基礎(chǔ)。
另外,湖南省煤田地質(zhì)局在煤層氣資源潛力調(diào)查方面做了一些工作。1997年1月,湖南省煤田地質(zhì)局提交了“湖南省煤層氣資源評(píng)價(jià)”;2008年11月,湖南省煤炭地質(zhì)勘查院提交了“湖南省煤層氣預(yù)抽放技術(shù)研究報(bào)告”;2011年3月,湖南省煤田地質(zhì)局承擔(dān)了“湖南省邵陽(yáng)短陂橋礦區(qū)南段煤層氣地面開(kāi)發(fā)利用示范”項(xiàng)目。
1.2.1 組織機(jī)構(gòu)建設(shè)及專業(yè)技術(shù)活動(dòng)
1)搭建組織管理平臺(tái)。湖南省煤田地質(zhì)局組建了“湖南省天然氣(煤層氣)開(kāi)發(fā)有限公司”以及“氣體礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)中心”,湖南省煤炭地質(zhì)勘查院成立了“氣體礦產(chǎn)研發(fā)中心”等機(jī)構(gòu),專門(mén)負(fù)責(zé)氣體礦產(chǎn)的科研、勘探和開(kāi)發(fā)工作。
2)搭建資質(zhì)資信平臺(tái)。2011年前,湖南省煤炭地質(zhì)勘查院是湖南省內(nèi)唯一一家擁有氣體礦產(chǎn)勘查甲級(jí)資質(zhì)的單位。到目前為止,湖南省申報(bào)成功14個(gè)氣體礦產(chǎn)勘查資質(zhì),其中有12個(gè)甲級(jí)資質(zhì),2個(gè)乙級(jí)資質(zhì)。甲級(jí)資質(zhì)中,湖南省煤田地質(zhì)局與湖南省地勘局分別占5個(gè),湖南省有色地勘局及湖南省核工業(yè)地質(zhì)局各占1個(gè);乙級(jí)資質(zhì)中,湖南省地勘局和湖南省煤田地質(zhì)局各占1個(gè)。
3)積極引進(jìn)人才和加強(qiáng)人才培養(yǎng)力度。不斷引進(jìn)油氣專業(yè)人才和經(jīng)驗(yàn)豐富的學(xué)科帶頭人,充實(shí)壯大頁(yè)巖氣項(xiàng)目團(tuán)隊(duì);與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)合作成立頁(yè)巖氣專業(yè)研究生班,專門(mén)培養(yǎng)頁(yè)巖氣專業(yè)的碩士、博士人才;先后邀請(qǐng)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局張大偉、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)張金川教授、唐書(shū)恒教授、中南大學(xué)郭建華教授、廣州地化所的相關(guān)專家以及加拿大的邁克.道森等油氣研究的權(quán)威進(jìn)行頁(yè)巖氣的講座;組織技術(shù)人員參加國(guó)內(nèi)外的頁(yè)巖氣相關(guān)培訓(xùn),并赴重慶、江西、貴州等省實(shí)地考察頁(yè)巖氣參數(shù)井。
4)不斷加強(qiáng)學(xué)術(shù)交流以促進(jìn)技術(shù)提升。成立了全國(guó)第一家氣體勘查學(xué)會(huì)“湖南省地質(zhì)學(xué)會(huì)氣體勘查專業(yè)委員會(huì)”,創(chuàng)辦了頁(yè)巖氣簡(jiǎn)報(bào),及時(shí)報(bào)道湖南省煤田地質(zhì)局、湖南省乃至全國(guó)的頁(yè)巖氣工作動(dòng)態(tài)。
5)搭建開(kāi)發(fā)合作平臺(tái)。與高校合作以頁(yè)巖氣勘查為重點(diǎn),開(kāi)展了信息軟件開(kāi)發(fā)以及勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的研究;積極與央企國(guó)企對(duì)接合作,分別與華電、華能、中石化、華菱集團(tuán)和華晟公司簽訂了湖南頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)利用合作協(xié)議;與華電集團(tuán)共同出資組建了“湖南省頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)有限公司”(華電控股)。
1.2.2 承擔(dān)科研項(xiàng)目
湖南省對(duì)頁(yè)巖氣的研究與資源調(diào)查剛剛起步,作為湖南省煤田地質(zhì)局頁(yè)巖氣研究工作的承擔(dān)主體,湖南省煤炭地質(zhì)勘查院頁(yè)巖氣研究走在全省的最前頭,自2010年以來(lái)先后承擔(dān)了3項(xiàng)重大科研項(xiàng)目,包括國(guó)土資源部申請(qǐng)的中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心《非常規(guī)能源資源調(diào)查評(píng)價(jià)》的下屬專題《湖南省頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)》;與湖南繼善高科技有限公司、湖南科技大學(xué)合作申請(qǐng)了湖南省科技廳重大專項(xiàng)《頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)與電磁探測(cè)裝備系統(tǒng)研發(fā)》項(xiàng)目,湖南省煤炭地質(zhì)勘查院承擔(dān)其下屬子課題《湖南頁(yè)巖氣富集機(jī)理及其富集區(qū)預(yù)測(cè)研究》;承擔(dān)了由湖南省煤田地質(zhì)局自籌科研基金開(kāi)展的《湖南省古生界頁(yè)巖氣成藏條件與資源評(píng)價(jià)》項(xiàng)目。其中《湖南省古生界頁(yè)巖氣成藏條件與資源評(píng)價(jià)》項(xiàng)目于2012年7月完成,湖南省科技廳組織專家組對(duì)該項(xiàng)目的成果進(jìn)行了評(píng)審,以中石化康玉柱院士為組長(zhǎng)的專家組一致認(rèn)為:“該項(xiàng)成果達(dá)到了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平,部分研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,同時(shí),該項(xiàng)成果還具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益”。目前,該成果也是全國(guó)頁(yè)巖氣研究取得的少有成果之一。
2012年8月,湖南省煤炭地質(zhì)勘查院向武漢地調(diào)中心遞交了省內(nèi)8大區(qū)塊的頁(yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目建議書(shū)。2012年9月,以湖南省煤炭地質(zhì)勘查院為主要承擔(dān)單位向中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局申請(qǐng)了“湖南零陵凹陷頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)”和“湖南衡陽(yáng)有利目標(biāo)區(qū)頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)”項(xiàng)目立項(xiàng),作為參加單位與中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)合作申請(qǐng)了“湖南邵陽(yáng)凹陷上古生界頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)”項(xiàng)目。
2012年下半年,湖南省煤田地質(zhì)局聯(lián)合“湖南省頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)有限公司”在湘西北地區(qū)施工了“永頁(yè)1井”和“常頁(yè)1井”兩口頁(yè)巖氣參數(shù)井,其中“常頁(yè)1井”于2012年9月6日開(kāi)鉆,于2012年12月15日完鉆,完鉆井深1377.68m,揭露牛蹄塘組黑色頁(yè)巖視厚度697m以上,真厚度310m,且含氣量測(cè)試情況良好,說(shuō)明該地區(qū)具有較好的勘探前景?!坝理?yè)1井”和“常頁(yè)1井”均屬于湘西北地區(qū)第一批頁(yè)巖氣參數(shù)井,對(duì)湘西北地區(qū)乃至湖南省頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)及開(kāi)發(fā)示范具有極重要的參考意義。
據(jù)初步了解,1996年以來(lái),原地礦部、中石油和中石化等公司在湘西北、洞庭湖地區(qū)以及湘中漣源凹陷均打過(guò)數(shù)個(gè)探井;2009年,中南大學(xué)郭建華教授主持了《湖南省油氣資源前景分析與項(xiàng)目初步可行性研究》課題;2011年,中石化華東分公司在湖南省漣源市橋頭河鎮(zhèn)施工了省內(nèi)第一口頁(yè)巖氣井“湘頁(yè)1井”,試驗(yàn)階段最高日產(chǎn)氣1000多m3,這標(biāo)志著湖南頁(yè)巖氣勘查取得了階段性成果;2012年7月,湖南省地質(zhì)調(diào)查院向省國(guó)土資源廳申請(qǐng)了省級(jí)探礦權(quán)價(jià)款地質(zhì)勘查項(xiàng)目“湖南省頁(yè)巖氣靶區(qū)優(yōu)選”;2012年7月,湖南科技大學(xué)成立了“頁(yè)巖氣資源利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。
2012年9月10日,由國(guó)土資源部組織的全國(guó)第二次頁(yè)巖氣探礦權(quán)招標(biāo)正式開(kāi)始。全國(guó)8省20個(gè)區(qū)塊納入招標(biāo),總面積20002km2,湖南5個(gè)區(qū)塊,均處湘西北地區(qū),總面積4210.74km2。湖南省地勘單位及省屬企業(yè)積極參與,與央企對(duì)接合作,參加了全國(guó)第二次頁(yè)巖氣探礦權(quán)投標(biāo)。本次投標(biāo)預(yù)示著湖南省頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)工作進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性實(shí)施階段。
2012年12月6日,國(guó)土資源部公布了投標(biāo)結(jié)果,湖南省內(nèi)“湖南省頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)有限公司”(合作單位為湖南省煤炭地質(zhì)勘查院)和“湖南華晟能源投資發(fā)展有限公司”(合作單位為湖南省地質(zhì)調(diào)查院)兩家企業(yè)分別獲得了“湖南省永順頁(yè)巖氣區(qū)塊”和“湖南龍山頁(yè)巖氣區(qū)塊”探礦權(quán)。
湖南省頁(yè)巖氣研究工作主要是圍繞頁(yè)巖氣的成藏地質(zhì)條件及資源量預(yù)測(cè)展開(kāi)的,重點(diǎn)是針對(duì)湘西北地區(qū)、湘中和湘東南地區(qū)的主要目的層。通過(guò)近幾年的綜合研究[4],取得的主要成果歸納如下。
1)研究表明,湖南省頁(yè)巖氣烴源巖主要有三種類型。湘西北地區(qū)下古生界下寒武統(tǒng)牛蹄塘組和下志留統(tǒng)龍馬溪組的海相黑色頁(yè)巖;湘中、湘東南地區(qū)上古生界沉積了多套含煤的海陸過(guò)渡相泥頁(yè)巖地層;洞庭湖盆地及其周緣志留系-古近系大量的油氣顯示揭示該區(qū)具有較好的頁(yè)巖氣成藏條件。
2)基本查明了湖南省境內(nèi)的主要頁(yè)巖氣烴源巖及含氣層系。湘西北、湘中以及湘南地區(qū)主要層系有8套,湘西地區(qū)的主要目的層系是寒武系的牛蹄塘組和志留系的龍馬溪組,湘中和湘東南地區(qū)主要目的層系是上泥盆統(tǒng)的錫礦山組,下石炭統(tǒng)的邵東組、孟公坳組、劉家塘組以及測(cè)水組,上二疊統(tǒng)的龍?zhí)督M。洞庭湖盆地鉆井和地面油氣顯示普遍,發(fā)現(xiàn)層位從志留系-古近系。
3)不同層系的頁(yè)巖氣烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征差異較大。就有機(jī)碳含量而言,寒武系牛蹄塘組最好,且大多數(shù)頁(yè)巖氣層系熱演化程度較高,已達(dá)到過(guò)成熟階段。
4)對(duì)湖南省內(nèi)的頁(yè)巖氣資源量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和評(píng)估,通過(guò)類比法、體積法計(jì)算出湖南省頁(yè)巖氣資源量為7×1012m3(類比平均值)。
5)優(yōu)選了三個(gè)有利勘探區(qū)帶,分別是湘西北桑植-石門(mén)復(fù)向斜南部斜坡帶至沅陵-常德一線、漣源凹陷的橋頭河向斜與冷水江復(fù)向斜東部斜坡帶。特別是桑植-石門(mén)復(fù)向斜區(qū)至沅陵-常德一線的下寒武統(tǒng)牛蹄塘組具有形成頁(yè)巖氣藏的有利地質(zhì)條件,頁(yè)巖氣資源豐富,是下一步工作的重點(diǎn)研究和勘探區(qū)帶。
湖南省頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)剛剛起步,頁(yè)巖氣大規(guī)??碧嚼茫⒎且资?,所需投資大、風(fēng)險(xiǎn)高、技術(shù)精、周期長(zhǎng),一些問(wèn)題急需解決。
目前,頁(yè)巖氣調(diào)查評(píng)價(jià)工作正熱,國(guó)土資源部、中石油、中石化、各大高校以及中科院等科研機(jī)構(gòu)都投入了大量的工作,許多工作內(nèi)容存在交集,但是由于資料保密性及其他多方面的原因,前期勘探的成果資料收集較難。急需建立統(tǒng)一的管理機(jī)構(gòu),統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各方的工作。
目前,湖南省的頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)主要是沿用常規(guī)油氣或美國(guó)的一些評(píng)價(jià)方法,由于不同評(píng)價(jià)方法所考慮的關(guān)鍵參數(shù)不同,致使不同學(xué)者得到的結(jié)果相差較大。因此,湖南省需在建立頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)方法體系的基礎(chǔ)上獲得較為精確的評(píng)價(jià)結(jié)果。
湖南地區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜,頁(yè)巖層系時(shí)代老,熱演化程度高,經(jīng)歷多期構(gòu)造演化,對(duì)勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的要求更高。因此,湖南頁(yè)巖氣發(fā)展急需擴(kuò)大對(duì)外合作,引進(jìn)相關(guān)技術(shù),并在對(duì)其消化吸收的基礎(chǔ)上,投入人力、物力研發(fā)適用于湖南頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的技術(shù)。
美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)表明,鉆井和壓裂需要大量的水資源,而這些水大部分會(huì)返回地面,其中含有的化學(xué)物質(zhì)或放射性元素會(huì)造成河流、湖泊等地表水體的污染,壓裂完成后在有毒污水的處理過(guò)程中可能滲入地下或隨雨季到來(lái)外溢,進(jìn)而污染地下水。同時(shí),在壓裂過(guò)程中也會(huì)破壞地下水系統(tǒng)的平衡,可能導(dǎo)致地層應(yīng)力不穩(wěn)定而發(fā)生微震。而湖南省頁(yè)巖氣分布區(qū)域包含了張家界地質(zhì)公園在內(nèi)的許多自然保護(hù)區(qū),對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求更高。因此,湖南省頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中環(huán)保問(wèn)題也是需要重視的重點(diǎn)問(wèn)題之一。
針對(duì)湖南省頁(yè)巖氣勘探工作的現(xiàn)狀,下一步的頁(yè)巖氣勘探工作建議如下。
1)加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究,形成適合湖南省的技術(shù)方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范;設(shè)立統(tǒng)一的監(jiān)管機(jī)構(gòu),建立合作和交流平臺(tái),及時(shí)解決研究、勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程遇到的各種問(wèn)題;加大頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)攻關(guān),加強(qiáng)頁(yè)巖氣研發(fā)中心和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),建立高層次人才培養(yǎng)基地;落實(shí)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)鼓勵(lì)政策;制定頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)環(huán)境保護(hù)措施。
2)加大資金投入,配備頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的相關(guān)配套設(shè)備,包括物探、鉆探以及實(shí)驗(yàn)分析設(shè)備等,建議國(guó)家和地方政府制定具體補(bǔ)貼政策。
3)以國(guó)家頁(yè)巖氣資源調(diào)查項(xiàng)目為支撐,2~3年內(nèi)對(duì)湖南省頁(yè)巖氣富集地區(qū)開(kāi)展頁(yè)巖氣參數(shù)試驗(yàn)孔的施工,獲取頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的各項(xiàng)參數(shù),進(jìn)一步優(yōu)選靶區(qū),并在目標(biāo)靶區(qū)內(nèi)實(shí)施頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)井3~4口,進(jìn)一步查明氣藏類型、構(gòu)造形態(tài)、含氣層厚度及物性變化,評(píng)價(jià)氣田的規(guī)模、產(chǎn)能及經(jīng)濟(jì)價(jià)值,為全省頁(yè)巖氣商業(yè)開(kāi)發(fā)利用提供地質(zhì)依據(jù)。
4)為了加快湖南省的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)工作,目前應(yīng)盡快建立1~2個(gè)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的示范區(qū),并實(shí)施1~2口壓裂試驗(yàn)孔,以點(diǎn)帶面,在獲取成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步推動(dòng)湖南省頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)取得實(shí)質(zhì)性的全面突破,以最少的投入,獲得最大產(chǎn)出。作為優(yōu)先考慮的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)示范區(qū)。在前期資料收集和野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,結(jié)合“常頁(yè)1井”的施工情況,常德地區(qū)烴源巖分布范圍東西寬約50km,南北長(zhǎng)約80km,總面積約4000km2,可作為優(yōu)先考慮的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)示范區(qū)。
在國(guó)土資源部與湖南省國(guó)土資源廳的大力支持和推動(dòng)下,湖南省在頁(yè)巖氣地質(zhì)理論、潛力評(píng)價(jià)和有利區(qū)優(yōu)選等方面進(jìn)行了初步探索,也取得了一定的成果。目前,湖南省頁(yè)巖氣工作處于資源潛力評(píng)價(jià)階段,僅施工少數(shù)參數(shù)井,要大規(guī)??碧介_(kāi)發(fā),尚需進(jìn)一步確定有利目標(biāo)區(qū)及各地區(qū)可采資源量,此項(xiàng)工作難度高,資金投入大,實(shí)施周期長(zhǎng)。我們當(dāng)繼續(xù)深入開(kāi)展湖南省頁(yè)巖氣資源調(diào)查工作,應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)持產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合,充分發(fā)揮企業(yè)、地勘單位及各高校各方優(yōu)勢(shì),進(jìn)一步加大資金投入,進(jìn)一步整合各方面的資源,進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)性頁(yè)巖氣地質(zhì)工作與商業(yè)性頁(yè)巖氣勘探需求的密切結(jié)合,爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)湖南省頁(yè)巖氣工業(yè)產(chǎn)氣零的突破。
[1]國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)能源局.發(fā)改能源〔2012〕612號(hào).頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011~2015年)[G].2012.
[2]國(guó)土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心.全國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選成果[EB/OL].http.∥www.cuog.cn/cn/news/zhnews/industry/201203177366.html.
[3]湖南省人民政府辦公廳.湘政辦發(fā)〔2012〕89號(hào).湖南省天然氣“十二五”發(fā)展規(guī)劃[G].2012.
[4]彭正奇,李志能,潘志剛,等.湖南省古生界頁(yè)巖氣成藏條件與資源評(píng)價(jià)[R].長(zhǎng)沙:湖南省煤炭地質(zhì)勘查院,2012.