松辽盆地北部页岩气潜力评价与勘探方法探讨

代文玉

摘 要：随着我国能源消费量的增加和常规油气资源的日益减少，页岩气等非常规资源将成为重要的补充能源。松辽盆地北部白垩系青山口组在中央坳陷区泥页岩发育，有利于页岩气的生成。广域电磁法勘探可探查页岩分布区地层、断裂及构造特征，给出目的层青一段的埋深、厚度等信息，其勘探成本远低于地震勘探方法。不失为一种经济、快速、有效的页岩气勘探手段。

关键词：松辽盆地;页岩气;青山口组;广域电磁法勘探;构造

1 概述

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附相、游离相甚至溶解相赋存于泥页岩地层中的天然气聚集（张金川，2004）。成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源。页岩气具有含气面积广、资源量大和开采周期长等优点，已成为全球油气资源研究的热点，正在改变世界能源格局。

我国是能源消耗大国，到2020年我国天然气将有80亿立方米的缺口，2015年5月，财政部、国家能源局联合印发通知，明确“十三五”期间中央财政将继续实施页岩气财政补贴政策，国家在大力支持页岩气开发利用。页岩气已被列为国家第172种新独立矿种。

2 国外页岩气开发利用现状

美国是页岩气勘探开发和生产研究最早以及最成功的国家。美国对页岩气的勘探最早于1821年，此后，随着大量资金的投入和勘探开发技术的进步，美国天然气研究所开始对页岩气进行系统研究，探索页岩气储集性能、富集规律和渗流特征，并进行资源潜力评价和地球化学研究，认识到了页岩气的吸附机理和页岩含气饱和度对资源量的重要影响。在深化理论技术研究的同时，更新了钻探生产工艺，使用压裂技术进行开采，使页岩气储量和产量大幅提高。到2008年，美国页岩气已勘探盆地40余个，完钻页岩气井5万多口，可采资源量为15-30万亿m3，至今，产量仍在逐年增加。

美国页岩气勘探开发的成功引起了全球其他国家和地区对页岩气开发的浪潮。欧洲地区建立了欧洲的富有机质页岩数据库。经研究发现，欧洲地区盆地内的泥页岩主要发育的是热成因型页岩气，估计其页岩气资源量将近 14.4×1012m3。

加拿大页岩气的勘探开发也已经进入商业化开采阶段，通过多年的勘探开发和研究，估计其页岩气资源量超过 42.5×1012m3。

3 我国页岩气研究概况

2004年开始，国内的石油、地质高校和石油企业研究机构的学者已经开展对页岩气的研究。2009年8月，国土资源部在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目以来，页岩气的勘探开发和研究工作已取得一定的进展。我国南方的扬子、华北和塔里木3个地区发育多套古生界海相页岩，具备页岩气形成的基本地质条件;中、新生界陆相沉积环境下的松辽盆地下白垩统的青山口组黑色泥页岩也具有页岩气形成的条件。经研究证实我国页岩气资源丰富，分布广，层位多，全国共發育有11套页岩层系。据中国石油经济技术研究院公布的全球页岩气资源评估结果显示，全球总的页岩气可采资源量为187万亿m3，中国页岩气资源量为360825亿m3，居全球第一。但与美国相比，我国对页岩气资源的勘探开发仍处于初级阶段。我省松嫩平原中心的大庆市西南古龙凹陷附近泥页岩地层发育，具备页岩气形成条件，适合开展页岩气潜力评价和勘探方法研究。

4 我省页岩气勘探试验的意义

我省开展与页岩气相关的工作很少，省内页岩气开发潜力未知。为摆脱我省能源行业对常规油气的过度依赖，有必要在我省开展页岩气等非常规油气勘探开发的试验工作，研究探索一套适合我省实际、能够有效勘查陆相页岩气的勘查技术方法，为黑龙江省页岩气产业发展提供依据。这对扭转我省能源行业一边倒的局面，完善能源发展格局，具有重大意义。同时也势必会缓解国内能源压力，降低我国对外能源依存度。

5 页岩气初期勘探方法探讨

电磁法勘探的前提是目的层与围岩存在较明显的电性差异，从地层和岩石的物性特征上看，我国南方海相页岩气储层表现为典型的相对低电阻率和高极化率特征，具备利用电磁法勘探的前提条件。我国地质条件复杂、多样，能否充分发挥非地震勘探技术成本低、效率高的优势，检验电磁法勘探技术在松嫩平原页岩气勘探中的有效性，是当前我省在页岩气勘探起步阶段亟待探索的重要问题之一。

由中国工程院院士何继善团队发明的广域电磁法“大深度高精度广域电磁勘探技术与装备”获得2018年度国家技术发明奖一等奖，其探测深度由世界先进方法的1.5km增加到8km。该技术装备在全国成功推广应用以来，提交页岩气资源量3401.22亿m3，……，经济和社会效益显著。

刘伟等研究了松辽盆地大庆西部古龙凹陷页岩气成藏条件，松辽盆地的两次较大的湖泛期沉积了古龙凹陷青山口组，是松辽盆地最重要的生油层和区域盖层。该地层富含优质的有机质、沉积了巨厚的黑色页岩，间杂油页岩。采用广域电磁法在该区域进行探测试验，结合石油钻探资料，研究测区的地层、构造及断裂特征，提供青山口组炭质泥页岩埋深、厚度等信息。在广域电磁法探测试验成果的基础上，选择异常“甜点区”进行方法的有效性验证，研究页岩气层有机碳含量、有机质成熟度、含气量及保存条件，总结出一套适合我省实际、能够有效勘查陆相页岩气的勘查技术方法，建立完整的页岩气野外地质调查、地球物理探测及处理解释、物性测量、样品采集与化验、综合地质解释以及钻井验证的勘查技术体系很有必要。