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(duì)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(duì)新疆烏魯木齊830000）

本文對頁巖氣進(jìn)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(jià)格，減輕了其對于海外能源的依賴度。目前，作為一個(gè)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(jìn)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(jìn)必須有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行。我們應(yīng)該結(jié)合中國的實(shí)際，勘探清楚中國在頁巖氣資源的地質(zhì)條件。同時(shí)，中國頁巖氣的開發(fā)制度、環(huán)境保護(hù)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(shí)代新、埋藏深，且有機(jī)質(zhì)較豐富等特點(diǎn)。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(biāo)，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(shí)候能夠達(dá)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(diǎn)，而且還具有熱分解成因氣的特點(diǎn)，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(yán)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(yán)重的影響，因?yàn)楫?dāng)頁巖孔隙中的水含量增大的時(shí)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(shí)候，對游離氣體的吸附能力就會越強(qiáng)。

2　新疆頁巖氣資源

2.1準(zhǔn)噶爾盆地頁巖氣

經(jīng)初步調(diào)查研究得知新疆準(zhǔn)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(jī)構(gòu)對該區(qū)塊頁巖氣進(jìn)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(rèn)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(shí)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(jìn)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(jìn)行預(yù)測，認(rèn)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(jià)值的幾套頁巖具有很好的對比性。

3　如何更好地進(jìn)行勘察

3.1勘察理論和地震技術(shù)的研究

加強(qiáng)基礎(chǔ)頁巖的理論技術(shù)研究，主要分為頁巖其聚集的機(jī)理、頁巖儲層預(yù)測原理、頁巖含氣量計(jì)算以及保存條件等。其中頁巖氣聚集機(jī)理主要是采用運(yùn)移機(jī)理、生成機(jī)理、保存機(jī)理以及賦存機(jī)理等，這些頁巖氣和頁巖油的聚集機(jī)理之間存在著很大的差異，需要不斷進(jìn)行研究。另外，地震技術(shù)尤其是三維地震技術(shù)的運(yùn)用為鉆井設(shè)計(jì)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(jī)碳的區(qū)域和層段，預(yù)測頁巖中高滲高孔的甜點(diǎn)部位。三維地震技術(shù)的運(yùn)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(qiáng)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(jī)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(rèn)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(jìn)行綜合分析，從而建立起適合新疆頁巖氣地質(zhì)的測井標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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(shí)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(jìn)美國的先進(jìn)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(jì)劃，然后為實(shí)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(jìn)展與發(fā)展前景[J].石油學(xué)報(bào)，2012.

P5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-274-1