廖晨

【摘 要】頁巖氣為近年來在北美地區(qū)廣泛勘探開發(fā)的天然氣新目標(biāo)，在全球非常規(guī)油氣勘探開發(fā)中異軍突起，成為突破最晚、近期發(fā)展最快的非常規(guī)天然氣資源。我國眾多含油氣盆地同樣具備頁巖氣形成的基本地質(zhì)條件。本文分析我國含油氣盆地頁巖分布及中國頁巖氣發(fā)育區(qū)的地質(zhì)特征。主要分布在南方聚氣區(qū)、華北聚氣區(qū)，古生界頁巖氣資源量大約是中生界頁巖氣資源量的2倍，四川盆地東部和南部下寒武統(tǒng)和下志留統(tǒng)頁巖是目前勘探的主要層系。中國頁巖氣勘探實(shí)踐表明：中國擁有豐富的頁巖氣資源量，隨著理論與技術(shù)的突破、經(jīng)濟(jì)條件的改善，未來中國頁巖氣資源有較好發(fā)展前景。但目前中國勘探頁巖氣資源還面臨著許多問題。本文總結(jié)了幾點(diǎn)中國頁巖氣勘探開發(fā)面臨的問題。

【關(guān)鍵詞】頁巖氣資源；勘探問題；開發(fā)

中國各主要盆地在勘探開發(fā)過程中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了裂縫性頁巖氣藏，部分地區(qū)還做了詳細(xì)的研究工作，證明致密頁巖可以成為產(chǎn)層。已發(fā)現(xiàn)與海相地層相關(guān)的大中型氣田，主要分布在四川、鄂爾多斯、塔里木三大盆地。中國目前頁巖氣的風(fēng)險(xiǎn)勘探試驗(yàn)區(qū)、資源評價(jià)工作尚處于醞釀階段。

1 頁巖氣資源潛力

1.1 中國頁巖氣資源潛力

中國陸上廣泛發(fā)育海相、海陸過渡相和陸相3種富有機(jī)質(zhì)頁巖，在地質(zhì)時(shí)代上，中國陸上發(fā)育的富有機(jī)質(zhì)泥頁巖地層劃為兩大地質(zhì)時(shí)期：古生代海相沉積形成的富有機(jī)質(zhì)泥頁巖和中新生代陸相沉積形成的富有機(jī)質(zhì)泥頁巖。古生代海相泥頁巖主要發(fā)育在中國南方地區(qū)的古生界、華北地區(qū)的古生界和塔里木盆地的寒武系—奧陶系中，為一套有機(jī)質(zhì)豐度高（TOC為0.5%～25.7%）、高—過成熟演化（Ro=2%～5%）、富含氣（總含氣量0.52～6.02m3/t巖石）的深水陸棚相沉積的硅質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、黑色頁巖及粉砂—砂質(zhì)頁巖，分布面積（63～90）×104km2；中新生代陸相富有機(jī)質(zhì)頁巖主要發(fā)育在中國東部地區(qū)松遼盆地白堊系、渤海灣盆地古近系、中部地區(qū)的鄂爾多斯盆地三疊系、四川盆地三疊系—侏羅系、西部地區(qū)準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系、柴達(dá)木盆地古近系—新近系、吐哈盆地侏羅系和塔里木盆地三疊系—侏羅系中，為一套高有機(jī)質(zhì)含量（0.5%～40%）、低熟—成熟演化（Ro=0.6%～1.5%）、含油含氣的半深—深湖相泥頁巖，分布面積近（23～33）×104km2。同時(shí)，石炭紀(jì)—二疊紀(jì)還廣泛發(fā)育一套區(qū)域分布的海—陸過渡相煤系泥頁巖及高炭質(zhì)頁巖。從巖石類型上，中國陸上的富有機(jī)質(zhì)頁巖可分為三大類：第一類為通常意義上的富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖，主要分布于中國的南方、華北、塔里木三大區(qū)域，以海相沉積為主。渤海灣、松遼、鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾等主要含油氣盆地也有較好的頁巖地層。第二類為與煤系地層相關(guān)、發(fā)育在煤層上下的高炭質(zhì)頁巖，以石炭系—二疊系、三疊系—侏羅系為主，在南方揚(yáng)子地區(qū)、北方廣大地區(qū)均有分布；第三類為泥巖，以陸相湖泊沉積為主，廣泛存在于松遼、渤海灣、鄂爾多斯、塔里木、準(zhǔn)噶爾、吐哈、柴達(dá)木等盆地和河西走廊等地區(qū)的石炭系—新近系中。

2 中國頁巖氣勘探開發(fā)面臨的主要問題

中國地質(zhì)條件比北美復(fù)雜，頁巖氣勘探開發(fā)僅處于起步階段，還有許多技術(shù)和政策問題需要探索。從北美的經(jīng)驗(yàn)看，頁巖氣的勘探開發(fā)具有“高技術(shù)、高投入、低成本、長周期”的特點(diǎn)。頁巖氣能否成為中國天然氣勘探開發(fā)的后備領(lǐng)域，能否形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模并為調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、緩減天然氣供需矛盾作出貢獻(xiàn)，至少需要解決以下3個(gè)問題：①中國是否存在頁巖氣，即“有無”問題；②頁巖氣的單井產(chǎn)量有多高，即“多少”問題；③頁巖氣藏的規(guī)模有多大，即“大小”問題。

2.1 頁巖氣資源評價(jià)、儲(chǔ)量計(jì)算和產(chǎn)能預(yù)測方法需要探索，中國頁巖氣資源量、儲(chǔ)量和產(chǎn)能尚不清楚

目前認(rèn)為最具前景的中國南方揚(yáng)子地臺(tái)寒武系和志留系海相頁巖與北美地臺(tái)石炭系和泥盆系海相頁巖相比，至少存在4個(gè)不利因素：①揚(yáng)子地臺(tái)經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)次數(shù)多而且劇烈，所以頁巖氣藏經(jīng)歷的改造歷史和保存條件顯然不同于北美地臺(tái)。②中國頁巖氣有利區(qū)有機(jī)質(zhì)演化程度處于高—過成熟階段，而美國頁巖氣則低于高成熟階段。隨著成熟度增加，頁巖氣藏的成藏條件會(huì)有哪些變化目前還不十分清楚。從理論上看，成熟度越高，頁巖礦物和有機(jī)質(zhì)對天然氣的吸附能力就越差，所以吸附氣的含量就會(huì)越少。③中國頁巖氣藏埋深小于3000m的范圍相對較少，部分頁巖儲(chǔ)層埋深可超過5000m，而美國泥盆系、密西西比系頁巖埋深范圍介于1000～3500m。④中國南方頁巖氣有利區(qū)多處于丘陵—低山地區(qū)，地表?xiàng)l件比美國復(fù)雜得多。

2.2 頁巖氣勘探開發(fā)受環(huán)境制約，環(huán)保要求高

中國是一個(gè)人口眾多、耕地有限、能源緊缺的發(fā)展中大國，我們不能也沒有必要重復(fù)發(fā)達(dá)國家先污染再治理的老路。所以中國頁巖氣勘探開發(fā)中的安全、環(huán)保問題更需從一開始就高度重視，高標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 頁巖氣評價(jià)技術(shù)和核心工藝技術(shù)還未完全掌握

中國針對頁巖氣勘探開發(fā)的分析實(shí)驗(yàn)技術(shù)還不完善，對頁巖氣的成藏機(jī)理和富集特點(diǎn)認(rèn)識還不清楚，含氣頁巖有利區(qū)帶和頁巖氣建產(chǎn)區(qū)的選擇和評價(jià)、頁巖氣藏描述、產(chǎn)能預(yù)測、井位部署與井網(wǎng)優(yōu)化等氣藏工程技術(shù)與頁巖氣開發(fā)地質(zhì)理論在國內(nèi)尚處于空白。

頁巖氣開發(fā)的關(guān)鍵工藝技術(shù)主要有水平井（井組）鉆完井技術(shù)體系、分段多級壓裂技術(shù)體系和微地震監(jiān)測技術(shù)體系。中國現(xiàn)有的水平井鉆完井技術(shù)還不能完全滿足頁巖氣水平井鉆完井的需求，水平井分段多級壓裂工藝技術(shù)及配套工具仍需要引進(jìn)、研發(fā)、試驗(yàn)和評價(jià)，頁巖氣壓裂裂縫延伸規(guī)律、壓裂規(guī)模優(yōu)選、產(chǎn)量預(yù)測等方面還有待提高，利用微地震監(jiān)測壓裂效果的檢測設(shè)備、施工技術(shù)和評價(jià)方法在中國還處于空白。

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