湖南页岩气资源研究进展与问题

何红生，何大芳，李志能

（湖南省煤炭地质勘查院，湖南 长沙410014）

湖南是一个贫煤、无油、少气能源相对贫乏的中部内陆省份。因此，页岩气勘探和开发是湖南开发利用新能源的重要途径之一，有利于缓解能源紧张局面，改变并优化湖南能源格局，保护生态环境，推动湖南经济健康平稳发展。

国家发展改革委等四部委2012年发布的《页岩气发展规划（2011～2015年）》[1]，将湖南列为全国13个页岩气重点勘探开发省份之一，排序第四。依据目前的调查结论，湖南省页岩气具备良好的开发利用前景，据中石油有关专家估算[2]，页岩气远景资源量达9.2×1012m3，约占全国的7%，位居全国第六。根据湖南省天然气“十二五”发展规划[3]，预测的页岩气可开采量按保守的1.5×1012m3测算，可满足需求数百年。假若这一预测可以实现，湖南不但有可能实现天然气自给，还可以减少煤炭外购，带来湖南省能源新的革命。

1 湖南页岩气研究进展

湖南经历了近60年的能源地质（煤炭、石油、天然气等）调查与勘探工作，已在该地区完成了一些勘探工作，获得了一些勘探资料，为湖南页岩气的勘探开发提供了宝贵的基础。近年来，湖南省在煤层气和页岩气资源调查方面开展了一系列的工作，取得了一些重要进展。

1.1 以往油气地质勘探工作

湖南省内的油气地质勘探研究工作早在1966年就已经开始，但是，主要的勘探工作还是在20世纪90年代（1993年以后）中完成的，通过30多年的不断努力，中国地质大学、中南大学、中科院广州地化所、江汉物探处以及原地矿部中石油、中石化等单位先后完成了包括地质大剖面、地面地质面积详查、遥感卫星解译、重磁力大剖面、重力面积详查、地震概查、MT大剖面、MT面积概详查、以及LOTEM方法实验等方面的工作，获得了丰富的勘探资料，为湖南省页岩气的勘探开发提供了一定的基础。

另外，湖南省煤田地质局在煤层气资源潜力调查方面做了一些工作。1997年1月，湖南省煤田地质局提交了“湖南省煤层气资源评价”；2008年11月，湖南省煤炭地质勘查院提交了“湖南省煤层气预抽放技术研究报告”；2011年3月，湖南省煤田地质局承担了“湖南省邵阳短陂桥矿区南段煤层气地面开发利用示范”项目。

1.2 湖南省煤田地质局页岩气研究工作进展

1.2.1 组织机构建设及专业技术活动

1）搭建组织管理平台。湖南省煤田地质局组建了“湖南省天然气（煤层气）开发有限公司”以及“气体矿产开发中心”，湖南省煤炭地质勘查院成立了“气体矿产研发中心”等机构，专门负责气体矿产的科研、勘探和开发工作。

2）搭建资质资信平台。2011年前，湖南省煤炭地质勘查院是湖南省内唯一一家拥有气体矿产勘查甲级资质的单位。到目前为止，湖南省申报成功14个气体矿产勘查资质，其中有12个甲级资质，2个乙级资质。甲级资质中，湖南省煤田地质局与湖南省地勘局分别占5个，湖南省有色地勘局及湖南省核工业地质局各占1个；乙级资质中，湖南省地勘局和湖南省煤田地质局各占1个。

3）积极引进人才和加强人才培养力度。不断引进油气专业人才和经验丰富的学科带头人，充实壮大页岩气项目团队；与中国地质大学（北京）合作成立页岩气专业研究生班，专门培养页岩气专业的硕士、博士人才；先后邀请中国地质调查局张大伟、中国地质大学张金川教授、唐书恒教授、中南大学郭建华教授、广州地化所的相关专家以及加拿大的迈克.道森等油气研究的权威进行页岩气的讲座；组织技术人员参加国内外的页岩气相关培训，并赴重庆、江西、贵州等省实地考察页岩气参数井。

4）不断加强学术交流以促进技术提升。成立了全国第一家气体勘查学会“湖南省地质学会气体勘查专业委员会”，创办了页岩气简报，及时报道湖南省煤田地质局、湖南省乃至全国的页岩气工作动态。

5）搭建开发合作平台。与高校合作以页岩气勘查为重点，开展了信息软件开发以及勘探开发关键技术的研究；积极与央企国企对接合作，分别与华电、华能、中石化、华菱集团和华晟公司签订了湖南页岩气开发利用合作协议；与华电集团共同出资组建了“湖南省页岩气开发有限公司”（华电控股）。

1.2.2 承担科研项目

湖南省对页岩气的研究与资源调查刚刚起步，作为湖南省煤田地质局页岩气研究工作的承担主体，湖南省煤炭地质勘查院页岩气研究走在全省的最前头，自2010年以来先后承担了3项重大科研项目，包括国土资源部申请的中国地质调查局发展研究中心《非常规能源资源调查评价》的下属专题《湖南省页岩气资源潜力调查评价》；与湖南继善高科技有限公司、湖南科技大学合作申请了湖南省科技厅重大专项《页岩气资源评价与电磁探测装备系统研发》项目，湖南省煤炭地质勘查院承担其下属子课题《湖南页岩气富集机理及其富集区预测研究》；承担了由湖南省煤田地质局自筹科研基金开展的《湖南省古生界页岩气成藏条件与资源评价》项目。其中《湖南省古生界页岩气成藏条件与资源评价》项目于2012年7月完成，湖南省科技厅组织专家组对该项目的成果进行了评审，以中石化康玉柱院士为组长的专家组一致认为：“该项成果达到了国内领先水平，部分研究成果达到国际先进水平，同时，该项成果还具有很好的社会效益和经济效益”。目前，该成果也是全国页岩气研究取得的少有成果之一。

2012年8月，湖南省煤炭地质勘查院向武汉地调中心递交了省内8大区块的页岩气资源调查评价项目建议书。2012年9月，以湖南省煤炭地质勘查院为主要承担单位向中国地质调查局申请了“湖南零陵凹陷页岩气资源潜力调查评价”和“湖南衡阳有利目标区页岩气资源潜力调查评价”项目立项，作为参加单位与中国地质大学（武汉）合作申请了“湖南邵阳凹陷上古生界页岩气资源潜力调查评价”项目。

2012年下半年，湖南省煤田地质局联合“湖南省页岩气开发有限公司”在湘西北地区施工了“永页1井”和“常页1井”两口页岩气参数井，其中“常页1井”于2012年9月6日开钻，于2012年12月15日完钻，完钻井深1377.68m，揭露牛蹄塘组黑色页岩视厚度697m以上，真厚度310m，且含气量测试情况良好，说明该地区具有较好的勘探前景。“永页1井”和“常页1井”均属于湘西北地区第一批页岩气参数井，对湘西北地区乃至湖南省页岩气资源评价及开发示范具有极重要的参考意义。

1.3 湖南省内其他单位的页岩气研究工作进展

据初步了解，1996年以来，原地矿部、中石油和中石化等公司在湘西北、洞庭湖地区以及湘中涟源凹陷均打过数个探井；2009年，中南大学郭建华教授主持了《湖南省油气资源前景分析与项目初步可行性研究》课题；2011年，中石化华东分公司在湖南省涟源市桥头河镇施工了省内第一口页岩气井“湘页1井”，试验阶段最高日产气1000多m3，这标志着湖南页岩气勘查取得了阶段性成果；2012年7月，湖南省地质调查院向省国土资源厅申请了省级探矿权价款地质勘查项目“湖南省页岩气靶区优选”；2012年7月，湖南科技大学成立了“页岩气资源利用湖南省重点实验室”。

1.4 投标工作

2012年9月10日，由国土资源部组织的全国第二次页岩气探矿权招标正式开始。全国8省20个区块纳入招标，总面积20002km2，湖南5个区块，均处湘西北地区，总面积4210.74km2。湖南省地勘单位及省属企业积极参与，与央企对接合作，参加了全国第二次页岩气探矿权投标。本次投标预示着湖南省页岩气勘探开发工作进入了实质性实施阶段。

2012年12月6日，国土资源部公布了投标结果，湖南省内“湖南省页岩气开发有限公司”（合作单位为湖南省煤炭地质勘查院）和“湖南华晟能源投资发展有限公司”（合作单位为湖南省地质调查院）两家企业分别获得了“湖南省永顺页岩气区块”和“湖南龙山页岩气区块”探矿权。

2 湖南页岩气资源调查已取得的成果

湖南省页岩气研究工作主要是围绕页岩气的成藏地质条件及资源量预测展开的，重点是针对湘西北地区、湘中和湘东南地区的主要目的层。通过近几年的综合研究[4]，取得的主要成果归纳如下。

1）研究表明，湖南省页岩气烃源岩主要有三种类型。湘西北地区下古生界下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组的海相黑色页岩；湘中、湘东南地区上古生界沉积了多套含煤的海陆过渡相泥页岩地层；洞庭湖盆地及其周缘志留系－古近系大量的油气显示揭示该区具有较好的页岩气成藏条件。

2）基本查明了湖南省境内的主要页岩气烃源岩及含气层系。湘西北、湘中以及湘南地区主要层系有8套，湘西地区的主要目的层系是寒武系的牛蹄塘组和志留系的龙马溪组，湘中和湘东南地区主要目的层系是上泥盆统的锡矿山组，下石炭统的邵东组、孟公坳组、刘家塘组以及测水组，上二叠统的龙潭组。洞庭湖盆地钻井和地面油气显示普遍，发现层位从志留系－古近系。

3）不同层系的页岩气烃源岩有机地球化学特征差异较大。就有机碳含量而言，寒武系牛蹄塘组最好，且大多数页岩气层系热演化程度较高，已达到过成熟阶段。

4）对湖南省内的页岩气资源量进行了统计和评估，通过类比法、体积法计算出湖南省页岩气资源量为7×1012m3（类比平均值）。

5）优选了三个有利勘探区带，分别是湘西北桑植－石门复向斜南部斜坡带至沅陵－常德一线、涟源凹陷的桥头河向斜与冷水江复向斜东部斜坡带。特别是桑植－石门复向斜区至沅陵－常德一线的下寒武统牛蹄塘组具有形成页岩气藏的有利地质条件，页岩气资源丰富，是下一步工作的重点研究和勘探区带。

3 存在问题

湖南省页岩气的勘探开发刚刚起步，页岩气大规模勘探利用，并非易事，所需投资大、风险高、技术精、周期长，一些问题急需解决。

3.1 缺乏统一管理

目前，页岩气调查评价工作正热，国土资源部、中石油、中石化、各大高校以及中科院等科研机构都投入了大量的工作，许多工作内容存在交集，但是由于资料保密性及其他多方面的原因，前期勘探的成果资料收集较难。急需建立统一的管理机构，统筹协调各方的工作。

3.2 资源潜力有待进一步证实

目前，湖南省的页岩气资源潜力评价主要是沿用常规油气或美国的一些评价方法，由于不同评价方法所考虑的关键参数不同，致使不同学者得到的结果相差较大。因此，湖南省需在建立页岩气资源评价方法体系的基础上获得较为精确的评价结果。

3.3 技术有待突破

湖南地区的地质条件复杂，页岩层系时代老，热演化程度高，经历多期构造演化，对勘探开发技术的要求更高。因此，湖南页岩气发展急需扩大对外合作，引进相关技术，并在对其消化吸收的基础上，投入人力、物力研发适用于湖南页岩气勘探开发的技术。

3.4 环境问题

美国页岩气开发经验表明，钻井和压裂需要大量的水资源，而这些水大部分会返回地面，其中含有的化学物质或放射性元素会造成河流、湖泊等地表水体的污染，压裂完成后在有毒污水的处理过程中可能渗入地下或随雨季到来外溢，进而污染地下水。同时，在压裂过程中也会破坏地下水系统的平衡，可能导致地层应力不稳定而发生微震。而湖南省页岩气分布区域包含了张家界地质公园在内的许多自然保护区，对环境保护的要求更高。因此，湖南省页岩气开发过程中环保问题也是需要重视的重点问题之一。

4 下步工作建议

针对湖南省页岩气勘探工作的现状，下一步的页岩气勘探工作建议如下。

1）加强基础理论研究，形成适合湖南省的技术方法、技术标准和规范；设立统一的监管机构，建立合作和交流平台，及时解决研究、勘探开发过程遇到的各种问题；加大页岩气勘探开发技术攻关，加强页岩气研发中心和重点实验室建设，建立高层次人才培养基地；落实页岩气产业鼓励政策；制定页岩气勘探开发环境保护措施。

2）加大资金投入，配备页岩气勘探开发的相关配套设备，包括物探、钻探以及实验分析设备等，建议国家和地方政府制定具体补贴政策。

3）以国家页岩气资源调查项目为支撑，2～3年内对湖南省页岩气富集地区开展页岩气参数试验孔的施工，获取页岩气储层的各项参数，进一步优选靶区，并在目标靶区内实施页岩气评价井3～4口，进一步查明气藏类型、构造形态、含气层厚度及物性变化，评价气田的规模、产能及经济价值，为全省页岩气商业开发利用提供地质依据。

4）为了加快湖南省的页岩气勘探开发工作，目前应尽快建立1～2个页岩气勘探开发的示范区，并实施1～2口压裂试验孔，以点带面，在获取成功经验的基础上，进一步推动湖南省页岩气产业取得实质性的全面突破，以最少的投入，获得最大产出。作为优先考虑的页岩气开发示范区。在前期资料收集和野外地质调查的基础上，结合“常页1井”的施工情况，常德地区烃源岩分布范围东西宽约50km，南北长约80km，总面积约4000km2，可作为优先考虑的页岩气开发示范区。

5 结语

在国土资源部与湖南省国土资源厅的大力支持和推动下，湖南省在页岩气地质理论、潜力评价和有利区优选等方面进行了初步探索，也取得了一定的成果。目前，湖南省页岩气工作处于资源潜力评价阶段，仅施工少数参数井，要大规模勘探开发，尚需进一步确定有利目标区及各地区可采资源量，此项工作难度高，资金投入大，实施周期长。我们当继续深入开展湖南省页岩气资源调查工作，应继续坚持产学研相结合，充分发挥企业、地勘单位及各高校各方优势，进一步加大资金投入，进一步整合各方面的资源，进一步加强基础性页岩气地质工作与商业性页岩气勘探需求的密切结合，争取早日实现湖南省页岩气工业产气零的突破。

[1]国家发展改革委员会能源局.发改能源〔2012〕612号.页岩气发展规划（2011～2015年）[G].2012.

[2]国土资源部油气资源战略研究中心.全国页岩气资源潜力评价及有利区优选成果[EB／OL].http.∥www.cuog.cn／cn／news／zhnews／industry／201203177366.html.

[3]湖南省人民政府办公厅.湘政办发〔2012〕89号.湖南省天然气“十二五”发展规划[G].2012.

[4]彭正奇，李志能，潘志刚，等.湖南省古生界页岩气成藏条件与资源评价[R].长沙：湖南省煤炭地质勘查院，2012.