中國頁巖氣資源及其勘探面臨的問題

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)險勘探試驗區(qū)、資源評價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種富有機質(zhì)頁巖，在地質(zhì)時代上，中國陸上發(fā)育的富有機質(zhì)泥頁巖地層劃為兩大地質(zhì)時期：古生代海相沉積形成的富有機質(zhì)泥頁巖和中新生代陸相沉積形成的富有機質(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，石炭紀(jì)—二疊紀(jì)還廣泛發(fā)育一套區(qū)域分布的?！戇^渡相煤系泥頁巖及高炭質(zhì)頁巖。從巖石類型上，中國陸上的富有機質(zhì)頁巖可分為三大類：第一類為通常意義上的富有機質(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。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，至少需要解決以下3個問題：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、儲量計算和產(chǎn)能預(yù)測方法需要探索，中國頁巖氣資源量、儲量和產(chǎn)能尚不清楚

目前認(rèn)為最具前景的中國南方揚子地臺寒武系和志留系海相頁巖與北美地臺石炭系和泥盆系海相頁巖相比，至少存在4個不利因素：①揚子地臺經(jīng)歷的構(gòu)造運動次數(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。②中國頁巖氣有利區(qū)有機質(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，頁巖礦物和有機質(zhì)對天然氣的吸附能力就越差，所以吸附氣的含量就會越少。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)，地表條件比美國復(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)的分析實驗技術(shù)還不完善，對頁巖氣的成藏機理和富集特點認(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、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、研發(fā)、試驗和評價，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)和評價方法在中國還處于空白。

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[責(zé)任編輯：王楠]