遙感技術(shù)在復雜山區(qū)頁巖氣早期勘探中的應(yīng)用

張聰，包書景，段文哲

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100029；2.中化石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100031）

遙感技術(shù)在復雜山區(qū)頁巖氣早期勘探中的應(yīng)用

張聰1，包書景1，段文哲2

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100029；2.中化石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100031）

我國目前公開招標的頁巖氣區(qū)塊多數(shù)位于四川盆地東南緣高陡構(gòu)造帶，地形復雜，斷裂發(fā)育，造成區(qū)塊內(nèi)頁巖氣的勘探和開發(fā)均存在一定難度.與盆地內(nèi)覆蓋區(qū)的頁巖氣早期勘探不同，復雜山地內(nèi)的頁巖氣早期勘探需考慮地表地貌因素，加強早期研究，降低勘探風險和成本.利用湖南保靖地區(qū)的頁巖氣招標區(qū)塊的遙感數(shù)據(jù)，與DEM數(shù)據(jù)相結(jié)合，考慮坡度、高程2個因素，優(yōu)選研究區(qū)頁巖氣勘探的地貌有利區(qū)，為下一步頁巖氣的勘探和后期施工提供參考.

頁巖氣；復雜山區(qū)；遙感；早期勘探；地貌因素

頁巖氣是一種替代型的、重要的非常規(guī)油氣資源［1-3］，近年來其勘探開發(fā)備受國際地質(zhì)學界的廣泛關(guān)注.我國在近十年不斷跟蹤國外頁巖氣勘探開發(fā)研究進展的同時，對我國頁巖氣的資源潛力、成藏條件、儲層條件、開發(fā)技術(shù)等關(guān)鍵問題進行努力探索與嘗試，試圖早日實現(xiàn)我國頁巖氣的商業(yè)化開發(fā).我國泥頁巖發(fā)育類型多、分布廣，頁巖氣勘探潛力巨大［4-6］.目前，國土資源部公開招標的頁巖氣區(qū)塊多數(shù)位于四川盆地東南緣高陡構(gòu)造帶，地形復雜，斷裂發(fā)育，使得該地區(qū)頁巖氣的勘探和開發(fā)均存在一定難度.與盆地內(nèi)覆蓋區(qū)的頁巖氣早期勘探不同，復雜山地內(nèi)的頁巖氣早期勘探需考慮地表地貌因素，加強早期研究，降低勘探風險和成本.遙感技術(shù)作為一門對地觀測前沿技術(shù)，在地質(zhì)、資源、環(huán)境、城市規(guī)劃以及軍事等領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用［7］.本文利用湖南保靖地區(qū)的頁巖氣招標區(qū)塊的遙感數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)相結(jié)合，考慮坡度、高程2個因素，優(yōu)選研究區(qū)頁巖氣勘探的地貌有利區(qū)，為下一步頁巖氣的勘探和后期施工提供參考.

1 研究對象

本次選用的研究區(qū)是國土資源部提供的湖南保靖頁巖氣區(qū)塊，該區(qū)塊地處中揚子準臺地西緣，處于八面山-大磨山弧形構(gòu)造帶西緣的湘鄂西隔槽式?jīng)_斷褶皺帶，主要發(fā)育地層有震旦系、寒武系、奧陶系、中下志留統(tǒng)和二疊系［8-9］.保靖區(qū)塊地形呈西北和東南高、中間低的馬鞍形，山、丘、崗、坪交錯相見.區(qū)域西北角坐標為經(jīng)度109°17′45″，緯度28°56′00″，面積為1189.72 km2.區(qū)內(nèi)復雜的地形條件制約了頁巖氣早期勘探，對地質(zhì)選區(qū)和后期施工均造成了困難.

2 遙感數(shù)據(jù)處理

實驗采用的遙感數(shù)據(jù)主要包括研究區(qū)的ETM+數(shù)據(jù)和相應(yīng)區(qū)域的ASTER GDEM數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)均從國際科學數(shù)據(jù)服務(wù)平臺網(wǎng)站下載.其中ETM+數(shù)據(jù)為30 m分辨率，有7個波段，本次選擇3-2-1波段進行RGB彩色組合. DEM的空間分辨率也為30 m，但區(qū)域大小與ETM+數(shù)據(jù)不一致.

實驗采用ENVI遙感圖像處理軟件進行數(shù)據(jù)處理.由于下載的數(shù)據(jù)已完成幾何定位，本次不再進行幾何校正處理.因此，數(shù)據(jù)處理主要包括ETM+數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)裁剪、兩種數(shù)據(jù)的配準、數(shù)據(jù)區(qū)域提取處理、三維影像圖制作4個步驟，下面對處理過程進行簡要介紹.

1）數(shù)據(jù)裁剪：ETM+數(shù)據(jù)裁剪主要為獲取研究區(qū)的局部影像.根據(jù)工作區(qū)域的地理坐標，利用軟件的坐標裁剪功能獲得需要區(qū)域的ETM+數(shù)據(jù).由于收集的DEM數(shù)據(jù)景覆蓋區(qū)域較大，對其進行鑲嵌處理可以獲得和ETM+數(shù)據(jù)大致相同區(qū)域的數(shù)據(jù).

2）數(shù)據(jù)配準：數(shù)據(jù)配準是關(guān)鍵步驟，不但使得兩種數(shù)據(jù)區(qū)域覆蓋相同，位置匹配，它們的空間分辨率也調(diào)整一致（圖1）.

圖1 研究區(qū)實驗影像（a）和DEM（b）Fig.1 The experimental image（a）and DEM（b）of study area

3）數(shù)據(jù)區(qū)域提取處理：該步驟主要獲得滿足要求的地貌有利區(qū)，為復雜山區(qū)頁巖氣早期勘探提供參考信息.研究區(qū)的高程大致處于200～1320 m，平均高程約450 m.本次實驗選擇400 m高程以下區(qū)域作為地貌有利區(qū).對DEM數(shù)據(jù)進行處理獲得研究區(qū)坡度信息，坡度大的地區(qū)不宜作為地貌有利區(qū).本次實驗以小于5°區(qū)域為備選，實驗得到的坡度數(shù)據(jù)處理結(jié)果如圖2所示.

4）三維影像圖制作：對圖3中滿足坡度和高程的區(qū)域取交集，得到最終地貌有利區(qū)，最后利用ENVI軟件的三維圖像處理模塊生成研究區(qū)的三維影像數(shù)據(jù)（圖4）.

3 結(jié)果與認識

復雜山地內(nèi)油氣的早期勘探和后期施工要考慮地形地貌的影響，頁巖氣勘探也不例外.對于目前我國公開招標的頁巖氣區(qū)塊多位于四川盆地東南緣高陡構(gòu)造帶的這種情況，試圖利用遙感技術(shù)，綜合考慮高程、坡度2個因素最終分析地表地貌條件對頁巖氣早期勘探的影響，降低早期勘探成本.

圖2 研究區(qū)坡度數(shù)據(jù)平面圖Fig.2 The slope graph of study area

本文的研究內(nèi)容僅僅是對遙感應(yīng)用于頁巖氣早期勘探的一種實驗方法的探討，因此高程和坡度臨界值的選取，僅僅是經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在實際工作中要結(jié)合實際地質(zhì)情況、考慮降低勘探成本等因素來綜合確定高程和坡度數(shù)據(jù)的臨界值.通過上述實驗方法得到的研究區(qū)地貌上頁巖氣早期勘探的有利區(qū)如圖4所示，圖中黃色區(qū)域代表高程小于400 m，坡度小于5°的區(qū)域.在完成三維影像圖的制圖后，可以利用ENVI三維圖像處理模塊，通過旋轉(zhuǎn)、縮放等方式直觀查看和分析所在區(qū)域的實況，選定地貌有利區(qū).在此基礎(chǔ)上，后續(xù)工作中應(yīng)結(jié)合研究區(qū)地表及地下實際的地質(zhì)情況，最終指導下一步的頁巖氣勘探方向，同時也為后期地質(zhì)選區(qū)以及工程施工提供建議.

4 結(jié)束語

本文是遙感技術(shù)、GIS技術(shù)在頁巖氣早期勘探中的一種嘗試，旨在利用現(xiàn)代先進技術(shù)手段，為復雜山地地區(qū)的頁巖氣勘探開發(fā)服務(wù).本文的實驗方法將在日后工作中進行檢驗和優(yōu)化.

圖3 滿足高程和坡度條件的地貌有利區(qū)Fig.3 The favorable geomorphic areas

圖4 研究區(qū)地貌有利區(qū)Fig.4 Favorable geomorphology in study area

（/Continued on Page 499）（/Continued from Page 494）

［1］Jarvie D M,Hill R J,Ruble T E,et al.Unconventional shale-gas systems: The Mississippian Barnett Shale of north-central Texas as one model for thermogenic shale-gas assessment［J］.AAPG Bulletin,2007,91（4）: 475—499.

［2］張金川，汪宗余，聶海寬，等.頁巖氣及其勘探研究意義［J］.現(xiàn)代地質(zhì),2008,22（4）:640—646.

［3］張金川，姜生玲，唐玄，等.我國頁巖氣富集類型及資源特點［J］.天然氣工業(yè),2009,29（12）:109—114.

［4］Curtis J B.Fractured shale gas systems［J］.AAPG Bulletin,2002,86（11）:1921—1938.

［5］李玉喜，聶海寬，龍鵬宇.我國富含有機質(zhì)泥頁巖發(fā)育特點與頁巖氣戰(zhàn)略選區(qū)［J］.天然氣工業(yè),2009,29（12）:115—118.

［6］鄒才能，董大忠，王社教，等.中國頁巖氣形成機理、地質(zhì)特征及資源潛力［J］.石油勘探與開發(fā),2010,37（6）:641—653.

［7］秦建中.中國烴源巖［M］.北京：科學出版社,2005.

［8］趙英時.遙感應(yīng)用分析原理與方法［M］.北京：科學出版社,2003: 166—202.

［9］張志平，程禮軍，劉俊峰，等.湖南保靖下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣成藏地質(zhì)條件評價［J］.天然氣勘探與開發(fā),2013,36（3）:4—7.

APPLICATION OF REMOTE SENSING TECHNOLOGY IN EARLY EXPLORATION FOR SHALE GAS IN COMPLEX TERRAIN

ZHANG Cong1,BAO Shu-jing1,DUAN Wen-zhe2
（1.Oil and Gas Center,China Geological Survey,Beijing 100029,China;2.Sinochem Petroleum Exploration and Production Co.,Ltd.,Beijing 100031,China）

Most of the shale gas blocks for open tendering in China are located within the high-angle structural belt in the southeast of Sichuan basin,where the geomorphology is complex,with developed faults,making the exploration and exploitation difficult.To reduce the risks and costs,the geomorphic factors have to be seriously considered in early stage of shale gas exploration.Based on the remote sensing data from Baojing shale gas block in Hunan Province,with synthesized gradient and elevation factors,this research optimizes favorable areas in this block and provides a reference for further explorationandsurfaceengineering.

shale gas;complex terrain;remote sensing;early exploration;geomorphic factor

1671-1947（2014）05-0492-04

P627

A

2014－02－24；

2014-03-13.編輯：李蘭英．

中國地質(zhì)調(diào)查局“南方油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查”項目（1211302108020）資助.

張聰（1986—），女，碩士，工程師，主要從事石油地質(zhì)勘探工作，通信地址北京市朝陽區(qū)安外小關(guān)東里10號院東小樓101室，E-mail//zh_cong520@aliyun.com