探究頁巖氣的地質(zhì)特征及勘察策略

■　徐杰　李昌

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第九地質(zhì)大隊新疆烏魯木齊830000）

探究頁巖氣的地質(zhì)特征及勘察策略

■徐杰李昌

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第九地質(zhì)大隊新疆烏魯木齊830000）

本文對頁巖氣進行探究分析，闡述了頁巖氣的地質(zhì)特征及勘察方法，并提出相關(guān)優(yōu)化使用頁巖氣的策略。

頁巖氣煤層勘察

美國頁巖氣革命成效顯著，極大降低了美國的油氣價格，減輕了其對于海外能源的依賴度。目前，作為一個缺油缺氣的國家，中國的能源結(jié)構(gòu)仍然以煤為主，59%的油氣資源都依賴進口。中國去勘探、開發(fā)、利用頁巖氣，是有必要的。這種情況下，中國需要思考，自身應(yīng)該如何應(yīng)用美國頁巖氣開發(fā)技術(shù)和發(fā)展思路。頁巖氣的勘探、開發(fā)乃至利用工作的推進必須有計劃、有步驟地進行。我們應(yīng)該結(jié)合中國的實際，勘探清楚中國在頁巖氣資源的地質(zhì)條件。同時，中國頁巖氣的開發(fā)制度、環(huán)境保護的政策、配套的支持措施都還沒有建立起來。

1　影響頁巖氣形成的因素

1.1頁巖地質(zhì)的特殊性

我國的陸相頁巖主要發(fā)育系別為三疊系、古近系、陸相盆地白堊系以及侏羅系，它們分別分布在我國的四川盆地和中部鄂爾多斯盆地、東部陸相盆地以及東部陸相盆地上層等地。我國的陸相頁巖的分布其具有成熟度低、時代新、埋藏深，且有機質(zhì)較豐富等特點。我國的海相頁巖層的分布主要在塔里木、華北、四川盆地以及鄂爾多斯盆地等中上元古生物界等地域。目前可以將頁巖氣作為勘探的目標，其中黑色頁巖主要發(fā)育在南方的大型沉積盆地之中。我國南方區(qū)域的頁巖層發(fā)育具有很優(yōu)越的條件，且在早期的鉆井中可以得出很好的巖氣顯示。

1.2頁巖氣形成的主要原因

頁巖氣的賦存表現(xiàn)形式和形成原因有很大關(guān)系。一般在頁巖氣形成過程中，其組成成分會隨著形成原因的不同發(fā)生改變，在這一過程中，從微生物的逐步分解到混合氣體的形成，再到分解為熱解成因氣，高碳鏈烷烴的成分會不斷的增加。微生物分解為成因氣的地質(zhì)條件多為水動力比較活躍、成熟度相對較低的盆地邊緣地帶，所以成分中二氧化碳以及甲烷的含量會比較多，在成分含量比較高的時候能夠達到85%以上；能夠加速成因氣熱分解的地質(zhì)條件多為成熟度比較高的盆地中心地帶，熱分解后的主要含量為高碳鏈烷烴以及甲烷；混合成因氣在形成過程中不僅有微生物分解成因氣的特點，而且還具有熱分解成因氣的特點，并且分布的范圍還非常的廣泛。

1.3含水量和孔隙結(jié)構(gòu)的影響

調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，頁巖中含水量的多少也能對頁巖氣的吸附能力產(chǎn)生很大的影響。頁巖的含水量越高，水占據(jù)孔隙的空間就會越大，這就減少了頁巖中游離狀態(tài)烴、烷類氣體的存儲空間，導(dǎo)致氣體的吸附能力嚴重降低。另外，頁巖中含水量的增加也會對天然氣的狀態(tài)造成嚴重的影響，因為當(dāng)頁巖孔隙中的水含量增大的時候，天然氣在水中的溶解量就會增加，頁巖氣在這種情況下就會以溶解的狀態(tài)存在，就目前來講，天然氣溶解狀態(tài)的表現(xiàn)形式還是比較少的。頁巖結(jié)構(gòu)中孔隙的容積以及孔徑的分布，也能對頁巖氣的賦存形式產(chǎn)生影響。如果按孔徑的大小來劃分，可以分為三種形式微孔形式、介孔形式以及大孔形式，介孔和大孔形式方便氣體的凝聚和滲透，能夠在很大程度上提高游離狀態(tài)頁巖氣的存儲量，并且孔隙內(nèi)部的容積越大，游離氣體的含量就會越高。對于微孔形式而言，主要看其表面積的大小，當(dāng)微孔的表面積越大的時候，對游離氣體的吸附能力就會越強。

2　新疆頁巖氣資源

2.1準噶爾盆地頁巖氣

經(jīng)初步調(diào)查研究得知新疆準噶爾盆地南緣永豐凹陷可能具有較好的頁巖氣勘探潛力。已有相關(guān)研究機構(gòu)對該區(qū)塊頁巖氣進行調(diào)查研究。初步研究結(jié)果是該區(qū)塊頁巖氣與泥頁巖的產(chǎn)出層位和分布有關(guān)，分析認為，具有勘探前景的是盆東南緣中二疊統(tǒng)蘆草溝組。在該區(qū)塊已鉆了3口探井。X1井位于永豐鄉(xiāng)西北，完鉆井深3200m，泥頁巖單層厚度最大62m。永豐鄉(xiāng)西南的X2井，黑色泥頁巖厚221m，占地層厚度66.8%，單層最大厚度42m。永豐凹陷的X3井鉆至583.83m上提鉆桿時發(fā)生井噴，噴出大量天然氣及泥漿，噴高13m。由于缺乏錄井和測井資料，該段也未進行中途測試和試油，噴出的天然氣成分和性質(zhì)不清楚。

2.2塔里木盆地頁巖氣

通過分析新疆塔里木盆地北緣庫車坳陷的鉆井和地球化學(xué)資料，研究頁巖氣聚集條件，利用多因素疊合法對該區(qū)頁巖氣有力聚集區(qū)進行預(yù)測，認為侏羅系頁巖氣聚集的有利區(qū)為拜城坳陷和克依構(gòu)造帶上，三疊系頁巖氣聚集的有利區(qū)集中分布在拜城坳陷，在克依構(gòu)造帶有部分分布。經(jīng)大量鉆井和地球化學(xué)資料分析，發(fā)現(xiàn)庫車坳陷的頁巖發(fā)育與美國和加拿大具有工業(yè)價值的幾套頁巖具有很好的對比性。

3　如何更好地進行勘察

3.1勘察理論和地震技術(shù)的研究

加強基礎(chǔ)頁巖的理論技術(shù)研究，主要分為頁巖其聚集的機理、頁巖儲層預(yù)測原理、頁巖含氣量計算以及保存條件等。其中頁巖氣聚集機理主要是采用運移機理、生成機理、保存機理以及賦存機理等，這些頁巖氣和頁巖油的聚集機理之間存在著很大的差異，需要不斷進行研究。另外，地震技術(shù)尤其是三維地震技術(shù)的運用為鉆井設(shè)計提供了必需的基礎(chǔ)資料，三維地震技術(shù)的作用主要是預(yù)測頁巖空間展布和微裂縫發(fā)育、高孔滲、高有機碳的區(qū)域和層段，預(yù)測頁巖中高滲高孔的甜點部位。三維地震技術(shù)的運用對新疆的地質(zhì)條件頁巖氣勘探地震模型提出了新的思考，為新疆的非常規(guī)地震理論研究奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.2加強測井鉆井技術(shù)研究

頁巖中含有的成分和礦物是多樣性的、復(fù)雜性的，并且其中的各物質(zhì)的含量也是有所差別的，在對頁巖中的有機碳含量、孔隙度、成熟度、含氣飽和度、含氣量等參數(shù)確定之前需要認真的考慮測井曲線對各種礦物的測井響應(yīng)，在此基礎(chǔ)上綜合多種測井技術(shù)進行綜合分析，從而建立起適合新疆頁巖氣地質(zhì)的測井標準和測井技術(shù)，為新疆的測井技術(shù)發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。頁巖的主要特征是低滲和低孔性，所以針對這兩點特性鉆井技術(shù)要針對頁巖氣藏而開展的欠平衡技術(shù)與水平井技術(shù)，要針對井眼問題的優(yōu)良鉆井液技術(shù)，以確保井眼的穩(wěn)定，要積極的發(fā)展“工廠化”叢式井的鉆井技術(shù)。

4　結(jié)束語

伴隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，雖然我國的頁巖氣存在著很大的地質(zhì)分布因素差異，針對這些差異，如何實現(xiàn)高效開采值得我們投入更多的研究。我們在頁巖氣開采的過程中需要不斷引進美國的先進開采技術(shù)，結(jié)合我國頁巖氣的地理位置分布制定出相應(yīng)的開采計劃，然后為實現(xiàn)我國高效開采頁巖氣而不斷努力。

[1]李玉喜，頁巖氣新礦種的確立依據(jù)及其意義[J].天然氣工業(yè)，2012.

[2]董大忠，中國頁巖氣勘探開發(fā)進展與發(fā)展前景[J].石油學(xué)報，2012.

P5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-274-1