■ 本刊特約記者 王大銳

近年來，我國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)取得了重要進(jìn)展，但仍存在許多突出的地質(zhì)問題，迫切需要加強(qiáng)地質(zhì)研究，推動我國非常規(guī)油氣資源開發(fā)的持續(xù)進(jìn)展。為此，我特意采訪了中國石油大學(xué)（北京）非常規(guī)天然氣研究院院長宋巖教授。

問：目前非常規(guī)油氣地質(zhì)研究的發(fā)展趨勢有哪些？

答：近年來，我國非常規(guī)油氣地質(zhì)研究持續(xù)深入，主要的發(fā)展趨勢包括以下五個方面：在儲層孔隙研究方面發(fā)展趨勢是從納米孔隙的觀測發(fā)展到全孔徑孔隙結(jié)構(gòu)的定量表征和三維重構(gòu)，在賦存特征方面是從非常規(guī)油氣賦存狀態(tài)的宏觀、靜態(tài)特征描述發(fā)展到微觀、動態(tài)演化研究，在致密油運(yùn)移方面是從啟動壓差驅(qū)動和優(yōu)勢通道運(yùn)移發(fā)展到跳躍式階梯充注和潤濕性優(yōu)勢輸導(dǎo)，在油氣成藏方面是從“源控論”發(fā)展到源控下的“優(yōu)勢源儲組合+保存條件”的成藏論，在富集模式方面是從非常規(guī)油氣的“富集”地質(zhì)模式發(fā)展到“富集+高產(chǎn)”的成藏模式。

問：請具體談一談非常規(guī)油氣儲層孔隙研究的發(fā)展趨勢。

答：非常規(guī)儲層微觀孔隙研究的發(fā)展是從納米孔隙的觀測發(fā)展到全孔徑孔隙結(jié)構(gòu)的定量表征和三維重構(gòu)。非常規(guī)儲層致密，常規(guī)測試技術(shù)表征難度大，尤其在頁巖儲層研究中，在高分辨率掃描電鏡應(yīng)用前，尚未查明頁巖孔隙發(fā)育特征，而隨著掃描電鏡的廣泛應(yīng)用，在頁巖中發(fā)現(xiàn)了“納米孔”，劃分了孔隙類型，明確了頁巖微-納米孔隙結(jié)構(gòu)特征。關(guān)于定量化非常規(guī)儲層孔徑分布，主要采用流體注入技術(shù)，但是單一方法尚無法全面認(rèn)識非常規(guī)儲層的孔隙發(fā)育特征。為此，建立了全孔徑孔隙結(jié)構(gòu)的定量表征方法，可查明直徑0.35～200000納米范圍內(nèi)的孔隙發(fā)育特征。未來研究應(yīng)聚焦不同流體注入法測試結(jié)果的有效拼接，完善全孔徑孔隙結(jié)構(gòu)表征方法，同時加強(qiáng)與掃描電鏡、CT掃描、小角散射、核磁共振等方法的相互驗證，深化對非常規(guī)儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征的認(rèn)識。未來研究的發(fā)展趨勢為兩個方向：向微觀方向，優(yōu)化實(shí)驗設(shè)置和參數(shù)提取，進(jìn)一步提高三維重構(gòu)的分辨率；向宏觀方向，通過增大樣品規(guī)格、放大表征范圍，加強(qiáng)三維孔隙結(jié)構(gòu)表征的代表性。

問：非常規(guī)油氣的賦存狀態(tài)研究有哪些進(jìn)展和趨勢？

答：在賦存特征方面，主要是從非常規(guī)油氣賦存狀態(tài)的宏觀、靜態(tài)特征描述發(fā)展到微觀、動態(tài)演化研究。不同于常規(guī)天然氣以游離態(tài)賦存，煤和頁巖儲層本身具有吸附甲烷能力，存在吸附和游離等賦存狀態(tài)。研究表明，煤層吸附氣量超過80%，游離氣含量低，而頁巖吸附氣量為20%～85%，高產(chǎn)層以游離氣為主。關(guān)于天然氣的微觀賦特征，通過分子動力學(xué)模擬研究揭示了頁巖中吸附態(tài)甲烷主要賦存于直徑小于2納米的孔隙中，游離氣主要賦存在小于2納米的孔隙中。通過系列溫壓條件下的甲烷等溫吸附實(shí)驗，揭示了溫度和壓力耦合控制非常規(guī)天然氣賦存狀態(tài)的轉(zhuǎn)化過程。關(guān)于石油的微觀賦特征，國內(nèi)外學(xué)者利用環(huán)境掃描電鏡，在Woodford頁巖孔隙和微裂縫中觀察到油滴和油膜，在鄂爾多斯盆地長6段致密砂巖微—納米孔隙中觀察到以圓球狀、短柱狀發(fā)育于粒間孔內(nèi)、薄膜狀均勻覆蓋于顆粒表面和粘結(jié)于裂縫兩壁等4種賦存狀態(tài)。利用微米CT、納米CT掃描及特征參數(shù)提取技術(shù)，明確了致密油以乳狀、簇狀、喉道狀賦存于基質(zhì)粒間孔，以顆粒狀、薄膜狀吸附于顆粒表面。未來應(yīng)聚焦于提高掃描電鏡的分辨率，完善納米CT結(jié)果中油氣賦存特征參數(shù)的優(yōu)選，發(fā)展基于不同氣體組分競爭吸附和多層吸附的分子動力學(xué)模擬技術(shù)，深化非常規(guī)油氣的賦存的微觀特征的認(rèn)識。

問: 關(guān)于非常規(guī)油氣成藏研究的發(fā)展趨勢有哪些？

答：在油氣成藏方面，發(fā)展趨勢是從“源控論”發(fā)展到源控下的“優(yōu)勢源儲組合+保存條件”的成藏論。非常規(guī)油氣具有源內(nèi)滯留和短距離運(yùn)移的特點(diǎn)，烴源巖邊界范圍控制非常規(guī)油氣的分布，烴源巖與儲層在空間上的組合關(guān)系對非常規(guī)油氣富集具有關(guān)鍵控制作用。重視非常規(guī)油氣“源儲組合”和“保存條件”，既明確了傳統(tǒng)“源控油氣”的內(nèi)涵，又涵蓋儲集空間、賦存狀態(tài)、充注機(jī)理與富集主控因素的研究內(nèi)容，深化了非常規(guī)油氣的成藏機(jī)理。根據(jù)源巖與儲層的配置關(guān)系，非常規(guī)油氣源儲組合分為源儲緊鄰和源儲一體兩種類型。源儲緊鄰型包括下源上儲型、上源下儲型和三明治型，源儲一體型包括薄互層型和源儲共生型。其中，致密油氣為源儲緊鄰型油氣聚集，是近源油氣。煤層氣和頁巖油氣屬源儲一體型油氣聚集，是油氣滯留形成的源內(nèi)油氣。不同源儲組合的石油充注物理模擬實(shí)驗揭示三明治型有利于致密油富集，源儲一體型、下源上儲型和上源下儲型的富集程度依次降低。

保存條件控制非常規(guī)油氣富集。主要從構(gòu)造抬升、頂?shù)装?、自封閉性和水動力四個方面評價保存條件。抬升剝蝕導(dǎo)致上覆地層厚度減薄，地層壓力降低，促進(jìn)煤層氣和頁巖氣解吸，含氣量降低。四川盆地焦石壩地區(qū)構(gòu)造抬升晚，保存條件好，建成了頁巖氣高產(chǎn)區(qū)，而彭水地區(qū)未獲得工業(yè)發(fā)現(xiàn)，表明抬升時間晚而短對保存有利。頂?shù)装宓臐B透性對頁巖氣保存具有關(guān)鍵控制作用。頂?shù)装宸忾]性好，既保持地層壓力促進(jìn)頁巖氣吸附，又降低游離氣的散失量，對頁巖氣保存有利。頁巖中甲烷的擴(kuò)散系數(shù)隨頁巖孔隙度的增大而增大，隨壓力的增大而減小。頁巖抬升和裂縫開啟導(dǎo)致上覆壓力降低，促進(jìn)頁巖氣擴(kuò)散，對頁巖自封閉性不利。頁巖自封閉性好表現(xiàn)為超壓發(fā)育。水動力對煤層氣的富集影響大，在平面上和剖面上，水動力條件強(qiáng)，煤層含氣量低，水對煤層氣的破壞作用主要是氣體溶解于水中，以擴(kuò)散方式或被水流帶走的方式而散失。

問：石油地質(zhì)與油氣勘探工作中，是如何認(rèn)識非常規(guī)油氣富集的？

答：早期對“富集”區(qū)的認(rèn)識僅僅限于含氣量高的地區(qū)，但是，隨著勘探開發(fā)的進(jìn)展，逐漸認(rèn)識到“富集”并不意味著“高產(chǎn)”，如何建立“富集高產(chǎn)”模式成為非常規(guī)油氣開發(fā)亟待解決的難題，因此，發(fā)展趨勢是從非常規(guī)油氣的“富集”地質(zhì)模式發(fā)展到“富集+高產(chǎn)”的成藏模式。針對煤層氣建立了“富集”+“高滲”耦合控制煤層氣高產(chǎn)模式。針對頁巖氣建立了“游離氣量”+“可采性”耦合控制頁巖氣高產(chǎn)模式；針對致密油建立了“高豐度”+“可流動性”+“可采性”高產(chǎn)模式。

問：除了已經(jīng)取得的認(rèn)識與成就，非常規(guī)油氣勘探還存在哪些問題與挑戰(zhàn)？

答：近年來，非常規(guī)油氣勘探開發(fā)快速發(fā)展，但仍面臨諸多難題，亟待完善非常規(guī)油氣地質(zhì)理論。尚需完善的非常規(guī)油氣地質(zhì)理論包括：非常規(guī)儲層非均質(zhì)性的表征與評價、深部非常規(guī)油氣賦存相態(tài)、非常規(guī)油氣的散失機(jī)理、斷裂-裂縫對非常規(guī)油氣聚集的控制作用、非常規(guī)油氣高產(chǎn)控制因素、非常規(guī)儲層可改造性評價。