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廣泛勘探開發的天然氣新目標，在全球非常規油氣勘探開發中異軍突起，成為突破最晚、近期發展最快的非常規天然氣資源。我國眾多含油氣盆地同樣具備頁巖氣形成的基本地質條件。本文分析我國含油氣盆地頁巖分布及中國頁巖氣發育區的地質特征。主要分布在南方聚氣區、華北聚氣區，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和下志留統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，隨著理論與技術的突破、經濟條件的改善，未來中國頁巖氣資源有較好發展前景。但目前中國勘探頁巖氣資源還面臨著許多問題。本文總結了幾點中國頁巖氣勘探開發面臨的問題。

【關鍵詞】頁巖氣資源；勘探問題；開發

中國各主要盆地在勘探開發過程中陸續發現了裂縫性頁巖氣藏，部分地區還做了詳細的研究工作，證明致密頁巖可以成為產層。已發現與海相地層相關的大中型氣田，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險勘探試驗區、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

中國陸上廣泛發育海相、海陸過渡相和陸相3種富有機質頁巖，在地質時代上，中國陸上發育的富有機質泥頁巖地層劃為兩大地質時期：古生代海相沉積形成的富有機質泥頁巖和中新生代陸相沉積形成的富有機質泥頁巖。古生代海相泥頁巖主要發育在中國南方地區的古生界、華北地區的古生界和塔里木盆地的寒武系—奧陶系中，為一套有機質豐度高（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頁巖、炭質頁巖、黑色頁巖及粉砂—砂質頁巖，分布面積（63～90）×104km2；中新生代陸相富有機質頁巖主要發育在中國東部地區松遼盆地白堊系、渤海灣盆地古近系、中部地區的鄂爾多斯盆地三疊系、四川盆地三疊系—侏羅系、西部地區準噶爾盆地侏羅系、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—二疊紀還廣泛發育一套區域分布的?！戇^渡相煤系泥頁巖及高炭質頁巖。從巖石類型上，中國陸上的富有機質頁巖可分為三大類：第一類為通常意義上的富有機質黑色頁巖，主要分布于中國的南方、華北、塔里木三大區域，以海相沉積為主。渤海灣、松遼、鄂爾多斯、準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、發育在煤層上下的高炭質頁巖，以石炭系—二疊系、三疊系—侏羅系為主，在南方揚子地區、北方廣大地區均有分布；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、準噶爾、吐哈、柴達木等盆地和河西走廊等地區的石炭系—新近系中。

2 中國頁巖氣勘探開發面臨的主要問題

中國地質條件比北美復雜，頁巖氣勘探開發僅處于起步階段，還有許多技術和政策問題需要探索。從北美的經驗看，頁巖氣的勘探開發具有“高技術、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的后備領域，能否形成產業化規模并為調整和優化能源結構、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頁巖氣的單井產量有多高，即“多少”問題；③頁巖氣藏的規模有多大，即“大小”問題。

2.1 頁巖氣資源評價、儲量計算和產能預測方法需要探索，中國頁巖氣資源量、儲量和產能尚不清楚

目前認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揚子地臺經歷的構造運動次數多而且劇烈，所以頁巖氣藏經歷的改造歷史和保存條件顯然不同于北美地臺。②中國頁巖氣有利區有機質演化程度處于高—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多處于丘陵—低山地區，地表條件比美國復雜得多。

2.2 頁巖氣勘探開發受環境制約，環保要求高

中國是一個人口眾多、耕地有限、能源緊缺的發展中大國，我們不能也沒有必要重復發達國家先污染再治理的老路。所以中國頁巖氣勘探開發中的安全、環保問題更需從一開始就高度重視，高標準要求。

2.3 頁巖氣評價技術和核心工藝技術還未完全掌握

中國針對頁巖氣勘探開發的分析實驗技術還不完善，對頁巖氣的成藏機理和富集特點認識還不清楚，含氣頁巖有利區帶和頁巖氣建產區的選擇和評價、頁巖氣藏描述、產能預測、井位部署與井網優化等氣藏工程技術與頁巖氣開發地質理論在國內尚處于空白。

頁巖氣開發的關鍵工藝技術主要有水平井（井組）鉆完井技術體系、分段多級壓裂技術體系和微地震監測技術體系。中國現有的水平井鉆完井技術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及配套工具仍需要引進、研發、試驗和評價，頁巖氣壓裂裂縫延伸規律、壓裂規模優選、產量預測等方面還有待提高，利用微地震監測壓裂效果的檢測設備、施工技術和評價方法在中國還處于空白。

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[責任編輯：王楠]