中国页岩气勘探开发现状与优选方向

于春楠

【摘 要】页岩气的勘探开发最早始于美国，1821年纽约州Chautauqua县Fredonia镇气体渗漏带附近钻了北美第1口天然气井，在8m深的泥盆系Dunkirk黑色页岩中生产页岩气，当时由于产气量少而没有引起人们的重视，但这为美国开创了一个全新的时代.我国页岩气研究和勘探起步较晚，但如果算上裂缝性泥页岩油气藏的研究和勘探，也是起步较早的.自20世纪60年代以来，我国开始在不同盆地陆续发现裂缝性泥页岩油气藏，由于着眼点不尽相同，对于裂缝性泥页岩油气藏的研究主要集中在裂缝的评价和预测上，即主要寻找裂缝为储集空间的页岩油气藏。基于此，本文对中国页岩气勘探开发现状与优选方向进行研究，作出以下讨论仅供参考。

【关键词】中国页岩气;勘探开发现状;优选方向

引言

与常规油气相比，页岩气在勘探开发过程中存在着更多不确定因素，主要体现在地质、技术、经济、环境等多个方面。不确定性即意味着风险，美国依靠先进的技术和经验，虽然大幅提高了页岩气单井产量，却无法避免钻井失败率，有半数以上的井产量并不达标。即使是大型油气公司，在高风险、高潜力的油气勘探项目中，平均成功率也只有10%，最终只有1%能产生实际经济效益。在当前自然资源与生态环境并重的新理念下，对页岩气资源潜力的评价，不能只停留在资源数量上，还要对资源开发中的各类风险及其社会、生态环境影响进行一体化综合考量，才能科学认识页岩气资源潜力。只有充分认识和分析这些风险因素，加强风险评价工作，采取积极对策以降低风险，才能切实提高资源的可采性。

1中国页岩气勘探开发现状

1.1富有机质页岩沉积

随着技术的进步，钻探发现页岩气变得越来越容易，但要发现具有商业开采价值的页岩气田仍然比较困难.在众多控制因素中，富有机质页岩的品质是最重要的因素之一，以四川盆地以及南方广大地区的五峰组—龙马溪组页岩为例，早在2009年，威201井就获得了页岩气产出，但直到2013年焦页1井的钻探才获得高产页岩气流，主要原因是焦页1井水平井穿行在最优质的页岩层段.随后，各石油公司在不同地区持续优化调整水平井穿行轨迹，相继发现了威远、长宁、昭通和威荣等页岩气田.因此，页岩气富集层段需要根据不同地区和层位持续攻关研究的方向.页岩的构造和沉积背景控制了富有机质页岩的分布，优质页岩储层和页岩油气富集受构造位置、盆地构造形态和物源供给等多种因素综合控制，远离物源区的深水区通常为较好的页岩储层发育区和页岩油气富集区.在区域上，从构造角度分析板块运动与盆地原型，分析原型盆地、古生物与优质烃源岩的关系，找出有利于优质页岩沉积的构造区域;进一步，依据沉积地貌与水体的类型、水动力条件、古生物与生产力、氧化还原条件、脆性矿物的成因与发育条件以及岩相与沉积相等条件，综合评价和预测富有机质页岩发育的地区和层段.

1.2地质参数的不确定性

不确定因素包含在所有的地质预测过程中。地质参数是页岩气资源量计算和有利区优选的主要依据，其不确定性带来了风险。勘探目标评价所需的所有参数几乎都是基于不确定因素条件下的评价，这种不确定性变化范围可能很大。地质参数的不确定性主要来源于几个方面。①德国物理学家海森堡的“测不准原理”。该原理虽源于量子力学，但其表征了现实意义上大自然最基本的模糊性，这种模糊性不是测量方法和精度引起的，而是其本身就不存在准确。②测试样品代表性不足。相对于研究对象的地质规模，测试样品的采集数量通常是极为有限的，采样的平面位置和纵向分布具有偶然性，难以完整描述研究对象全貌。③样品的各向异性。非均质性是地下岩层的普遍特性，即使紧密相邻的样品，部分地质参数也可能具有显著差异，样品的各向异性也会导致样品处理方法不同，得到的测试值也不同。④实验室分析测试条件、仪器设备的精度差异。样品测试仪器、型号、精度直接决定了测试结果，测试时样品所处的温度、压力、湿度等环境因素也会影响测试精度。⑤人为误差。我国页岩气资源评价中，地质参数的不确定性尤为显著。这是因为一方面，我国目前页岩气勘探开发程度仍然较低，只在局部地区有产量突破，积累的针对性资料较少，既有的规律性认识仍然薄弱，开展预测依据不够充足;另一方面，页岩气储层致密，尤其是我国特色的陆相页岩储层更加复杂，在参数获取中，对测试技术和设备的精度要求更高，往往出现的误差也相对较大。这两方面原因使得我国页岩气前景和勘探风险仍不够清晰。

2中国页岩气勘探开发优选方向

2.1形成绿色矿山建设模式

页岩气勘探开发过程中，坚持资源与环境并重，秉持节能环保、集约高效的理念，逐步形成“大平台网电钻井、电动泵压裂、泥浆不落地、废弃物达标处理、水资源循环利用、土地综合利用”的一体化绿色勘探开发模式。优化地面工程布局，统筹规划电网、路网、水网、讯网、管网“五网”建设，摊薄成本，推广1台6～9井大平台，集约用地，创新实践电动泵压裂，降本减排。配建一体化引水工程，集中收集生产废水，达标处理，循环利用。钻井全过程采用泥浆、岩屑不落地工艺，固废无害化处理后制成建筑用砖，变废为宝。严格土地征用程序，认真履行土地复垦责任，强化生态环境恢复治理，整体推进绿色矿山建设。

2.2建立页岩孔隙分类方法及储层分级评价标准

孔隙是页岩气储藏的重要空间，也是确定游离气含量的关键参数。根据成因，页岩储集空间主要分为无机孔、有机孔和微裂缝3大类。基于氩离子抛光、扫描电镜和原子力显微镜的页岩微观孔隙结构表征技术，对页岩孔隙分布、形态、大小和规模进行精细刻画，对3大类储集空间进行亚类划分：根据孔隙发育位置和成因，将无机孔分为粒间孔、粒内孔和晶间孔等，其中粒间孔主要发育于碎屑颗粒间，粒内孔主要发育于长石或碳酸盐矿物颗粒内部，而晶间孔主要发育于黏土矿物和黄铁矿晶间。根据有机质类型和成因，将有机质孔分为干酪根孔和沥青孔，其中根据有机质形态和结构，将干酪根孔分为无定形干酪根孔和结构型干酪根孔，根据孔隙形状和成因，可将沥青孔分为固体沥青孔和沥青球粒孔。根据成因将微裂缝分为应力缝和收缩缝，其中应力缝是由局部构造运动或异常高压形成的高应力破坏所致，收缩缝则多为有机质或黏土矿物脱水形成，多发育于有机质与矿物接触面上。

2.3初步形成页岩气开发技术政策

通过微地震监测、经济评价、生产动态及数值模拟确定小层水平井的合理井距为300～350m。现有水平井钻探结果统计显示，随着水平段的增加，无阻流量增加，考虑现有工艺，推荐水平段长为1800～2000m，结合构造及地面条件可适当调整。已投产井情况表明，水平段方位与最小水平主应力的夹角越小，无阻流量越大，夹角在40°以内时，无阻流量较高。除此之外，水平井的方位部署要考虑水平段两靶高差。两靶高差小于180m时，靶点高差对无阻流量影响较小;随着靶点高差增大，归一化无阻流量呈现减小趋势。

结束语

综上所述，在研究上，建议加强富有机质页岩发育、、页岩含气量尤其是损失气量恢复、页岩气藏富集主控因素和分布规律等研究，同时加强新层系和新领域的早期评价，建立不同页岩类型的选区评价方法并优选有利区，以拓展页岩气勘探开发领域。

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（作者单位：山东省第一地质矿产勘查院）