楊國(guó)慶

摘? 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及各個(gè)行業(yè)發(fā)展的要求，對(duì)各種資源的需求越來(lái)越多。在眾多的資源類型中，頁(yè)巖氣是一種重要的資源。為了滿足各行各業(yè)對(duì)頁(yè)巖氣的需求，近些年在勘探開發(fā)頁(yè)巖氣的過程中也不斷采用新技術(shù)，大大提高了頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)效率。地球物理技術(shù)在頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)中發(fā)揮了重要作用，也為其他技術(shù)的利用提供了輔助作用。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣? 勘探開發(fā)? 地球物理技術(shù)? 應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2021）07（a）-0017-03

Application of Geophysical Technology in Shale Gas Exploration and Development

YANG? Guoqing

（Botou Vocational College， Cangzhou， Hebei Province， 061250? China）

Abstract： With the continuous development of China's economy and the requirements of the development of various industries， there is an increasing demand for various resources. Among many resource types， shale gas is an important resource. In order to meet the needs of all walks of life for shale gas， new technologies have been continuously adopted in the process of exploration and development of shale gas in recent years， which has greatly improved the exploration and development efficiency of shale gas. Geophysical technology plays an important role in the exploration and development of shale gas， and also provides an auxiliary role for the utilization of other technologies.

Key Words： Shale gas; Exploration and development; Geophysical technology; Application research

頁(yè)巖氣是存在于頁(yè)巖這種地質(zhì)中的一種氣體，它具有很高的利用價(jià)值。頁(yè)巖氣在我國(guó)的儲(chǔ)量十分可觀。隨著發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)頁(yè)巖氣的開采以及相關(guān)技術(shù)的利用，我國(guó)逐漸開始重視頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)工作。我國(guó)在長(zhǎng)期的頁(yè)巖氣勘探和開發(fā)中積累了一些經(jīng)驗(yàn)，也利用了很多先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，促進(jìn)了頁(yè)巖氣勘探開發(fā)更好的發(fā)展。我國(guó)的頁(yè)巖氣分布不均，在四川地區(qū)已經(jīng)進(jìn)行了一定的開采，開采技術(shù)也相對(duì)成熟。一方面刺激了廣大的投資者，使更多的資本進(jìn)入到頁(yè)巖氣的勘探和開采中;另一方面也提高了其他地區(qū)進(jìn)行頁(yè)巖勘探開發(fā)的信心。通過以上分析可以看出，頁(yè)巖氣的開發(fā)在一定程度上具備了各種內(nèi)外部條件，也能極大地緩解我國(guó)能源緊缺的問題。因此，各個(gè)層面要重視頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)工作，為其提供各種支持，提高頁(yè)巖氣的開采量，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更好的服務(wù)。

1? 頁(yè)巖氣的分布情況及美國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)情況

1.1 頁(yè)巖氣的分布情況

頁(yè)巖氣在全世界的分布極不均勻，全球頁(yè)巖氣的儲(chǔ)量大約在456萬(wàn)m3。從地域來(lái)說，頁(yè)巖氣主要分布在拉美、北美、中亞等地區(qū)。在我國(guó)，頁(yè)巖氣主要分布在南方，特別是四川地區(qū)儲(chǔ)量尤為豐富，這和南方地區(qū)的地質(zhì)地貌有很大的關(guān)系。四川盆地中因?yàn)閾碛泻芏嗟哪囗?yè)巖，而且其發(fā)育也比較好，引起了相關(guān)人員的高度重視并進(jìn)行深入研究。很多專業(yè)人士對(duì)四川盆地頁(yè)巖氣的開發(fā)保有樂觀的態(tài)度，這也給頁(yè)巖氣勘探和開發(fā)提供了動(dòng)力。隨著各種新技術(shù)的利用，我國(guó)的頁(yè)巖氣的開采量也逐年上升，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了更多的能源資源[1]。

1.2 美國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)情況

頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)需要強(qiáng)大的資金支持，且頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)具有很大的難度，所以經(jīng)過了漫長(zhǎng)的時(shí)間才有所發(fā)展。美國(guó)是最早進(jìn)行頁(yè)巖氣開發(fā)的國(guó)家，其在19世紀(jì)20年代打出第一口頁(yè)巖氣井，在之后的發(fā)展過程中逐漸認(rèn)識(shí)到頁(yè)巖氣具有很好的吸附作用，這一發(fā)現(xiàn)大大提升了頁(yè)巖氣的開采量。進(jìn)入21世紀(jì)，美國(guó)利用多種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，使頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)獲得了較快的發(fā)展，并逐漸擴(kuò)大了開采范圍。美國(guó)頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)給世界其他國(guó)家的頁(yè)巖氣開發(fā)提供了借鑒，促進(jìn)了世界其他地區(qū)和國(guó)家的頁(yè)巖氣開發(fā)工作。

2? 頁(yè)巖氣勘探開發(fā)中利用地球物理技術(shù)呈現(xiàn)出的特點(diǎn)

2.1 具有各向異性特點(diǎn)

頁(yè)巖氣所在的地質(zhì)儲(chǔ)層具有各向異性特點(diǎn)。頁(yè)巖氣儲(chǔ)層之所以具有各向異性特點(diǎn)是由頁(yè)巖的屬性決定的。一般頁(yè)巖的形狀是薄頁(yè)或者是薄片，分布著很多節(jié)理，且孔隙很小，但是也有一定的滲透率，這也是頁(yè)巖具有各向異性的主要原因。在利用地球物理技術(shù)進(jìn)行頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)時(shí)，反射振幅會(huì)隨著方位角的變化而變化，這是由于各向異性的特點(diǎn)所決定的。這樣就可以對(duì)地層裂隙發(fā)育情況進(jìn)行計(jì)算，有利于相關(guān)人員根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行判斷[2]。

2.2 能夠預(yù)測(cè)頁(yè)巖層含氣豐度的特點(diǎn)

與其他能源儲(chǔ)藏不同，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層具有自生自儲(chǔ)的特點(diǎn)，而且它還具有低豐度、連續(xù)性的特點(diǎn)。不同的頁(yè)巖層有不同的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，判斷頁(yè)巖層經(jīng)濟(jì)價(jià)值高低的重要因素之一就是巖層中有機(jī)成分的多少。利用地球物理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)含氣層豐度的測(cè)試，大大提高了頁(yè)巖氣勘探效率。

2.3 能夠?qū)?yè)巖氣勘探工程中的“甜點(diǎn)”進(jìn)行有效預(yù)測(cè)

頁(yè)巖氣探勘工程中的“甜點(diǎn)”指的是油氣勘探過程中發(fā)現(xiàn)的大面積的油氣層，這些油氣層具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且相對(duì)來(lái)說開采難度較低。這種情況出現(xiàn)的頻率不高，而且也不會(huì)連片分布，因此把這種現(xiàn)象叫作“甜點(diǎn)”。在利用地球物理技術(shù)進(jìn)行頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)時(shí)，可以獲取各種計(jì)算信息，有利于勘探人員找到工程中的“甜點(diǎn)”，開采出更多的頁(yè)巖氣[3]。

3? 我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)利用地球物理技術(shù)的現(xiàn)狀

由于各種因素的制約，我國(guó)的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)開始的較晚，進(jìn)程也比較緩慢。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及我國(guó)積極引進(jìn)國(guó)外的相關(guān)技術(shù)，促使我國(guó)的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)有了一定的發(fā)展。我國(guó)的頁(yè)巖氣探勘從資源和技術(shù)方面逐步進(jìn)行;頁(yè)巖氣的開發(fā)從小型的開采到中型的開采，中間經(jīng)歷了很長(zhǎng)的時(shí)間。在長(zhǎng)期的頁(yè)巖氣勘探和開發(fā)中，針對(duì)我國(guó)的地質(zhì)特點(diǎn)，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)逐漸形成了一套具有我國(guó)特色的頁(yè)巖氣研究的思路。在這個(gè)思路的基礎(chǔ)上，我國(guó)也逐漸形成了自己的方法，比如利用地球物理技術(shù)對(duì)資料進(jìn)行采集;利用地球物理技術(shù)進(jìn)行處理解釋等。這種物理技術(shù)的應(yīng)用，大大促進(jìn)了我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的發(fā)展，也逐漸拉近了與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)之間的距離。

3.1 我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)

要想利用地球物理技術(shù)必須從頁(yè)巖氣儲(chǔ)層巖石物理技術(shù)開始，這是利用地理物理技術(shù)的基礎(chǔ)。我國(guó)很多測(cè)試技術(shù)和方法在長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐中更加成熟，對(duì)巖石的物理測(cè)定技術(shù)也有很大的突破。近年來(lái)，由于科技的發(fā)展和國(guó)家的支持，我國(guó)的頁(yè)巖運(yùn)動(dòng)學(xué)和力學(xué)性質(zhì)研究已經(jīng)有了配套的技術(shù)，特別是在頁(yè)巖氣儲(chǔ)層地震各向異性的建模技術(shù)方面受到廣泛的關(guān)注。我國(guó)的數(shù)字巖心技術(shù)既可以從微觀角度，也可以從宏觀角度對(duì)巖石進(jìn)行物理特性的研究。這種技術(shù)也是目前我國(guó)研究巖石物理特性的重要技術(shù)之一。

3.2 頁(yè)巖氣勘探階段的地球物理技術(shù)的應(yīng)用

頁(yè)巖氣的勘探雖然與其他常規(guī)氣的勘探有不小的差別，但是在地球物理技術(shù)作用方面卻大同小異?；诖?，相關(guān)人員在進(jìn)行頁(yè)巖氣的勘探時(shí)可以利用其他常規(guī)氣勘探的成熟技術(shù)，把勘探階段的信息采集、處理解釋等利用地球物理技術(shù)一體化解決，而且在實(shí)踐中得到了較好的應(yīng)用。我國(guó)這種利用地球物理技術(shù)的方式與國(guó)際先進(jìn)水平相差無(wú)幾。地球物理技術(shù)在頁(yè)巖氣勘探階段有很好的使用效果，因此相關(guān)人員也要加強(qiáng)對(duì)勘探階段地球物理技術(shù)的研究，使其更好地作用于頁(yè)巖氣的勘探。

3.3 頁(yè)巖氣開發(fā)階段的地球物理技術(shù)的應(yīng)用

隨著我國(guó)相關(guān)人員對(duì)頁(yè)巖氣開發(fā)的不斷探究，地球物理技術(shù)在這個(gè)階段也得到了很好的應(yīng)用，現(xiàn)在與國(guó)際先進(jìn)水平的差距也逐漸縮短。我國(guó)正逐步研究利用地球物理技術(shù)中的地震資料實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層脆性、儲(chǔ)層含氣豐度的預(yù)測(cè)。只有做好了儲(chǔ)層脆性和儲(chǔ)層含氣豐度的預(yù)測(cè)，才能為下一步的儲(chǔ)層改造做好鋪墊。在現(xiàn)階段，我國(guó)利用地球物理技術(shù)可以對(duì)疊前、疊后裂縫發(fā)育帶進(jìn)行綜合檢測(cè)，還可以利用脆性預(yù)測(cè)技術(shù)、“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)技術(shù)進(jìn)行各方面的檢測(cè)。這些技術(shù)在我國(guó)的頁(yè)巖氣開發(fā)中得到應(yīng)用，在應(yīng)用的過程中相關(guān)人員要不斷加強(qiáng)研究，積極利用地球物理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，使頁(yè)巖氣開發(fā)的過程更加順利。

另外，我國(guó)在頁(yè)巖氣開發(fā)階段還引進(jìn)了微地震監(jiān)測(cè)方法。這種監(jiān)測(cè)方法主要作用于產(chǎn)油生產(chǎn)活動(dòng)中，或者是水力壓裂過程中引起的地下應(yīng)力場(chǎng)的變動(dòng)。地下應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變動(dòng)會(huì)使巖層破裂甚至出現(xiàn)斷層，在這種情況下就會(huì)產(chǎn)生地震波。施工人員利用檢波器監(jiān)測(cè)到微地震，并可以對(duì)裂縫成像。這樣施工人員就明確了裂縫的各種信息，為頁(yè)巖氣的順利開采提供了一定的保障。我國(guó)的微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)還不太完善，需要相關(guān)人員繼續(xù)努力，積極研發(fā)配套軟件，使我國(guó)的微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)更加成熟，更好地用于頁(yè)巖氣開采階段的裂縫監(jiān)測(cè)。

4? 地球物理技術(shù)在頁(yè)巖氣勘探開發(fā)中的應(yīng)用

頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，在每個(gè)工程階段都可以利用地球物理技術(shù)，但是在每個(gè)階段地理物理技術(shù)所發(fā)揮的作用是不同的?？碧饺藛T在實(shí)際的工作中要根據(jù)遇到的問題恰當(dāng)、合理地利用地球物理技術(shù)，使其更好地發(fā)揮出作用。筆者基于自己的工作經(jīng)驗(yàn)和一定的調(diào)查研究，把各個(gè)階段利用地球物理技術(shù)的情況進(jìn)行如下說明。

4.1 在頁(yè)巖氣勘探階段利用地球物理技術(shù)的情況

在進(jìn)行頁(yè)巖氣的勘探時(shí)，主要利用地球物理技術(shù)對(duì)頁(yè)巖氣的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行勘測(cè)，比如頁(yè)巖氣埋藏的深度、頁(yè)巖氣儲(chǔ)量、頁(yè)巖氣分布等。通過各種勘測(cè)數(shù)據(jù)，勘探人員對(duì)頁(yè)巖氣各方面的情況了解得更加全面，從而做出正確的資源評(píng)估報(bào)告。資源評(píng)估報(bào)告也有利于勘探人員更好地確定頁(yè)巖氣的核心區(qū)，為后期的開采做好準(zhǔn)備工作。在勘探階段，地球物理技術(shù)主要的作用表現(xiàn)在頁(yè)巖氣的測(cè)井方面，并對(duì)頁(yè)巖氣各方面進(jìn)行預(yù)測(cè)，掌握頁(yè)巖氣的空間分布，更好地開展后期工作[4]。

4.2 在頁(yè)巖氣開發(fā)階段利用地球物理技術(shù)的情況

在頁(yè)巖氣的勘探完成后就需要進(jìn)行下一步的開發(fā)工作。地球物理技術(shù)在頁(yè)巖氣的探勘階段已經(jīng)為開發(fā)階段做好一定的準(zhǔn)備工作，因此這個(gè)階段利用地球物理技術(shù)發(fā)揮了完全不同的作用。在這個(gè)階段，施工人員要進(jìn)行鉆井施工，這就需要地理物理技術(shù)對(duì)鉆井工作與儲(chǔ)層壓裂改造工作進(jìn)行不斷的優(yōu)化。利用地球物理技術(shù)需要做好礦物組成、力學(xué)性質(zhì)、裂縫成因的分析工作，另外要對(duì)工程、巖石等方面進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)。只有做好全面的分析和預(yù)測(cè)工作，才能為開發(fā)階段的鉆井等施工提供信息支撐[5-6]。

4.3 發(fā)達(dá)國(guó)家頁(yè)巖氣勘探開發(fā)利用地球物理技術(shù)的情況

在發(fā)達(dá)國(guó)家，進(jìn)行頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)利用地球物理技術(shù)的范圍更廣，利用的地球物理技術(shù)也更加有深度。發(fā)達(dá)國(guó)家利用地球物理技術(shù)可以有效地開采頁(yè)巖氣，而且取得了較好的效果。他們主要利用地球物理技術(shù)中封閉應(yīng)力，更好、更有效地指導(dǎo)頁(yè)巖氣水平井的鉆探工作。另外，利用地球物理技術(shù)中的楊氏模量和水平應(yīng)力，更好地找到工程中的“甜點(diǎn)”;利用地球物理技術(shù)中的巖石力學(xué)還能對(duì)壓裂問題作出一定的指導(dǎo)。以上是發(fā)達(dá)國(guó)家利用地球物理技術(shù)進(jìn)行頁(yè)巖氣勘探開發(fā)中的利用情況，我國(guó)要結(jié)合自身的勘探和開發(fā)實(shí)際，積極向發(fā)達(dá)國(guó)家學(xué)習(xí)和借鑒，更好地發(fā)展我國(guó)的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)事業(yè)。

5? 結(jié)語(yǔ)

為了更好地進(jìn)行頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)，我國(guó)在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)還要提升自身的技術(shù)水平。地球物理技術(shù)在頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)中發(fā)揮了重要作用，因此我國(guó)要重視對(duì)地球物理技術(shù)的研究，并不斷創(chuàng)新，使頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)更好地為社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

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