■竇鳳珂 許蓬 楊其棟

（山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院山東泰安271000）

頁巖氣地球物理勘探技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)探索

■竇鳳珂 許蓬 楊其棟

（山東省煤田地質(zhì)規(guī)劃勘察研究院山東泰安271000）

近年來，國(guó)內(nèi)外的頁巖氣開采產(chǎn)業(yè)迅速崛起。頁巖氣富集地區(qū)能源的開采利用逐漸改變了世界能源的供應(yīng)格局，而頁巖氣球物理勘探技術(shù)更是迅速在世界范圍內(nèi)引發(fā)廣泛重視。國(guó)內(nèi)的頁巖氣儲(chǔ)量豐富，掌握先進(jìn)的頁巖氣地球物理勘探技術(shù)，對(duì)于解決國(guó)內(nèi)的資源緊張問題、改善我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)具有重要意義。本文立足于國(guó)內(nèi)頁巖氣地球物理勘探技術(shù)的現(xiàn)狀，對(duì)地球物理勘探技術(shù)目前的應(yīng)用狀況和未來的技術(shù)創(chuàng)新走向進(jìn)行分析，以探索適合我國(guó)地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展方向。

頁巖氣地球物理勘探技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)狀 趨勢(shì)探索

0　前言

頁巖氣主要分布于頁巖等具有基質(zhì)孔隙和裂縫的地質(zhì)條件中，通常其吸附于有機(jī)質(zhì)或巖石等礦物表面或者溶解于瀝青或水等液體中，受地質(zhì)條件的影響作用聚集形成具有開采價(jià)值的天然氣聚集區(qū)。由于頁巖氣分布地區(qū)地貌復(fù)雜，頁巖氣本身具有非勻質(zhì)性和各向異性，開采難度大，極易發(fā)生泄漏問題，因此利用地球物理勘探技術(shù)進(jìn)行識(shí)別、評(píng)價(jià)以為后續(xù)的開采工作提供參考是十分必要的。

1　頁巖氣地球物理勘探技術(shù)的現(xiàn)狀

相比起步較早的美國(guó)和加拿大等北美國(guó)家，國(guó)內(nèi)的頁巖氣地球物理勘探技術(shù)起步較晚，但在世界范圍內(nèi)，中國(guó)的頁巖氣勘探技術(shù)還是處于較為領(lǐng)先的地位，成為除北美地區(qū)之外率先實(shí)現(xiàn)頁巖氣工業(yè)化先導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)國(guó)家。20世紀(jì)90年代之后，我國(guó)逐漸開始了對(duì)頁巖氣的研究和開發(fā)工作，初期由于開發(fā)的地質(zhì)條件難度大、探測(cè)和開發(fā)技術(shù)有限，未能形成較為規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)。探索研究也主要集中于調(diào)查富有頁巖氣的地質(zhì)地表特點(diǎn)，進(jìn)行探究的主要手段采取傳統(tǒng)的地質(zhì)淺井和地貌特征分析等，頁巖氣的開發(fā)利用率低。

隨著近年來多項(xiàng)頁巖氣地球物理勘探技術(shù)研究項(xiàng)目的確立，以探究頁巖氣儲(chǔ)量豐富地區(qū)的巖石物理特征以及測(cè)量井的響應(yīng)特征為基礎(chǔ)，開展起的包括頁巖氣儲(chǔ)量評(píng)估、儲(chǔ)層改造以及有效開發(fā)等系統(tǒng)性的預(yù)測(cè)方法和體系被逐漸確立起來。這對(duì)于提高我國(guó)川南等頁巖氣儲(chǔ)量豐富地區(qū)的頁巖氣開采，確立適合國(guó)內(nèi)地質(zhì)條件的頁巖氣地球物理勘探技術(shù)開發(fā)思路具有重要意義和價(jià)值。

目前國(guó)內(nèi)頁巖氣地球物理測(cè)井的研究和實(shí)驗(yàn)分析仍缺乏行之有效的技術(shù)體系，測(cè)井的動(dòng)態(tài)軟件仍處于研究和開發(fā)階段。因此，國(guó)內(nèi)學(xué)者必須緊跟先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)的頁巖氣物理測(cè)井的發(fā)展動(dòng)態(tài)，以尋求頁巖氣地球物理測(cè)井技術(shù)的新突破。

2　頁巖氣地球物理勘探技術(shù)應(yīng)用

2.1地球物理勘探技術(shù)的傳統(tǒng)應(yīng)用

頁巖氣地球物理勘探技術(shù)的傳統(tǒng)測(cè)量通常能夠?qū)搸r氣分布地區(qū)的礦物組分進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)巖石中的黏土含量、碳酸鹽含量、有機(jī)質(zhì)、石膏以及常規(guī)的石英、云母、長(zhǎng)石等礦物組成成分進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估。通過對(duì)頁巖氣分布地區(qū)各種礦物的組成成分的研究確定采取的開采方法，以及在開采過程中可能出現(xiàn)的地質(zhì)變動(dòng)情況，從而采取恰當(dāng)措施進(jìn)行有效預(yù)防。

2.2地球物理勘探技術(shù)的現(xiàn)代應(yīng)用

隨著頁巖氣地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展，逐漸能夠?qū)搸r氣分布地區(qū)的物性參數(shù)和含氣性進(jìn)行評(píng)價(jià)。美國(guó)研究者Herron等人提出利用元素俘獲能譜測(cè)井的方法對(duì)孔隙度等物性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，這種計(jì)算方法具有準(zhǔn)確度高、受巖性影響小的特點(diǎn)。利用現(xiàn)場(chǎng)解吸和等溫吸附等方法，對(duì)頁巖的最大飽和吸附含氣量進(jìn)行計(jì)算，最后確定頁巖氣分布地區(qū)儲(chǔ)量和分布情況。

頁巖氣地球物理勘探技術(shù)能夠?qū)搸r氣分布地區(qū)的可壓裂性進(jìn)行評(píng)價(jià)?？蓧毫研允窃u(píng)價(jià)頁巖在開采過程中能夠被水力壓裂的性質(zhì)，這對(duì)于天然氣開發(fā)過程中制定關(guān)鍵控制措施的具有重要作用。決定可壓裂性的因素包括頁巖本身的組成成分、裂縫發(fā)育、巖石受力狀況等?？蓧毫研缘脑u(píng)價(jià)是對(duì)頁巖氣開采技術(shù)難度、儲(chǔ)藏?cái)?shù)量和質(zhì)量以及開采綜合效益的綜合性評(píng)價(jià)。地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展使得頁巖氣開發(fā)者對(duì)頁巖氣的儲(chǔ)量分布和開發(fā)情況更加清楚，有效提高了開發(fā)效率。

3　頁巖氣地球物理勘探技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和國(guó)際合作

頁巖氣儲(chǔ)量分布評(píng)價(jià)涉及礦物組成、地應(yīng)力、物性參數(shù)以及巖石力學(xué)等多方面的評(píng)價(jià)，因此在基礎(chǔ)研究方面，需要加強(qiáng)對(duì)各個(gè)方面的測(cè)量和計(jì)算，以獲得更多的數(shù)據(jù)和更精確的評(píng)價(jià)參數(shù)。

與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)的常規(guī)井資料分析以及聲波、電磁測(cè)井等基礎(chǔ)理論處于領(lǐng)先地位，而非常規(guī)油氣儲(chǔ)層的專項(xiàng)測(cè)井技術(shù)和相關(guān)檢測(cè)儀器仍與地球物理勘探技術(shù)成熟地區(qū)具有差距。因此，這需要國(guó)內(nèi)的專家加強(qiáng)與國(guó)際合作，以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)地球物理勘探技術(shù)的空白。

3.2確定關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)主體

我國(guó)的頁巖氣產(chǎn)地地質(zhì)條件復(fù)雜，國(guó)內(nèi)不同地區(qū)的研究技術(shù)水平參差不齊，這就造成在實(shí)際的測(cè)量評(píng)價(jià)中標(biāo)準(zhǔn)存在差異。測(cè)井方法需要具有針對(duì)性，因此在進(jìn)行頁巖氣地球物理勘探技術(shù)的研究過程中，研發(fā)主體的確立應(yīng)以川南地區(qū)的研究學(xué)者為研發(fā)主體。川南地區(qū)是國(guó)內(nèi)主要的頁巖氣分布區(qū)，川南地區(qū)的研究者具有多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，能夠制定出適合該地區(qū)的新技術(shù)。

3.3基于國(guó)內(nèi)實(shí)際情況的頁巖氣地球物理勘探技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新

利用聲、電阻率、核磁共振，元素俘獲和陣列聲波測(cè)井技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，能夠獲得更精確的特征參數(shù)，這些新型的測(cè)井技術(shù)具有更為廣泛的應(yīng)用前景。地層測(cè)試和井檢測(cè)，對(duì)于獲取儲(chǔ)層的流體分布和儲(chǔ)層改造部署具有重要參考意義，這也成為地球物理勘探技術(shù)關(guān)注的重點(diǎn)。

4　結(jié)語

我國(guó)的頁巖氣地球物理勘探技術(shù)目前雖處于起步階段，但是通過加快測(cè)井技術(shù)的引進(jìn)、先進(jìn)儀器和軟件的開發(fā)利用，以及采用特殊和常規(guī)測(cè)井技術(shù)的相互配合，相信對(duì)于國(guó)內(nèi)頁巖氣的開發(fā)和利用具有積極的推動(dòng)作用。通過地球物理勘探技術(shù)與其他技術(shù)之間的配合，能夠?yàn)轫搸r氣勘探和開發(fā)提供更為可靠和有效的依據(jù)。

[1]譚茂金,張松揚(yáng).頁巖氣儲(chǔ)層地球物理測(cè)井研究進(jìn)展 [J].地球物理學(xué)進(jìn)展,2010 (06).

[2]潘仁芳,伍媛,宋爭(zhēng).頁巖氣勘探的地球化學(xué)指標(biāo)及測(cè)井分析方法初探 [J].中國(guó)石油勘探,2009(03).

[3]程克明,王世謙,董大忠,黃金亮,李新景.上揚(yáng)子區(qū)下寒武統(tǒng)筇竹寺組頁巖氣成藏條件[J].天然氣工業(yè),2009(05).

竇鳳珂（1988～），男，初級(jí)，研究方向?yàn)榉浅Ｒ?guī)油氣資源勘查、油氣地質(zhì)勘探與評(píng)價(jià)。

許蓬（1989～），女，本科，學(xué)士，助理工程師，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)工程。

楊其棟（1988～），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榉浅Ｒ?guī)能源。

P624[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-252-1