盆地页岩气资源勘探要点分析

李熹

（赣中南地质矿产勘查研究院）

盆地页岩气资源勘探要点分析

李熹

（赣中南地质矿产勘查研究院）

迈入21世纪以来，随着国内经济和科学技术的快速发展，国家对能源的利用需求也不断增加，根据相关统计数据显示，国家对进口油气的消费量占总量的一半还多，针对此类情况，国家对国内各大石油公司进行大规模的管理创新，要求石油公司依靠先进的科学技术自立和持续创新，以此增加勘探开发的投资力度，使国内油气总量得以持续稳定增长。而盆地页岩气资源也逐渐成为中国天然气勘探开发系统中较为重要的资源，并在很大程度上减缓天然气供需紧张的态势。

盆地页岩气资源；资源勘探；要点分析

在盆地页岩气资源勘探开发并有效利用方面，国内一直处于劣势阶段，由于国家在页岩气资源研究时间略短于西方发达国家，基本上属于初始阶段，而国内的天然气资源无法满足国家和社会的基本需求，更无法形成较为成熟页岩气资源勘探技术。

1 国内盆地页岩气概念和分布情况

1.1 页岩气概念

页岩气资源是指以吸附和游离的状态存在于暗色泥页岩或者高碳泥页岩的天然气，是一种具有较高纯度的天然气资源，在生态环保的角度上看，页岩气资源是一种新型的能源，不仅可以替代人们日常使用的燃气，还能提高环保效率，不会对生态环境造成污染和破坏。值得一提的是，页岩气比常用的天然气相比，页岩气更有优势，无论其使用寿命方面还是生产时间方面，都完胜常用天然气，由于页岩气的分布范围广、厚度大的优点，在很大程度上，可以使页岩气长期产生可用资源。

1.2 国内外页岩气勘探发展状况

目前，全球对页岩气的勘探开发并不普遍，仅美国和加拿大做了大量工作，美国是最早进行页岩气研究和开采的国家。以美国为例，1821年，北美最早的页岩气井钻于美国东部纽约州泥盆系页岩中；1926年，在阿帕拉契亚盆地成功实现了页岩气的商业开发。据统计，20世纪70年代中期，美国页岩气步入规模化发展阶段。70年代末期，页岩气年产量约19．6×108m3。2000年，美国页岩气生产井约28000口，页岩气年产量约122×108m3。2007年，生产井增加到近42000口，页岩气年产量为450×108m3，约占美国天然气年总产量的8%。2009年美国页岩气产量接近1000亿m3，超过我国常规天然气的年产量（2009年我国天然气产量830亿m3），基本弥补了美国天然气的市场缺口，也摆脱了美国对外天然气市场的依赖，从而直接影响了世界天然气市场的价格，具有重要的政治和经济双重意义。

2 页岩气资源的特点以及勘探难点

2.1 页岩气的特点

（1）页岩气藏为自生自储的类型，页岩本身即为烃源岩，同时又是储集层和盖层。气生成后保存于烃源岩中。

（2）页岩气包括自由气（孔隙裂缝中）和吸附气（在碳原子表面）两部分，因此在评估页岩气资源量时，除了计算孔隙裂缝中的自由气，还要计算吸附气的资源量，这是有别于常规气藏的一个重要方面。

（3）储集层为页岩，属特低孔、特低渗储层。对于该类特殊储层，需要总结一套特殊的储层评价标准。同时，需要研究页岩内部裂缝的发育情况和地应力的状况，为后期工作改造提供依据。

2.2 页岩气勘探难点

（1）页岩气资源评价存在很大不确定性。

（2）页岩气勘探开发技术缺失成熟的行业标准。

（3）页岩气开采投入大、成本高、气价低，经济风险较大。

目前，国内当前页岩气资源勘探技术可分为两个重要阶段：①数据整合阶段；②地质模型的建立阶段。不同阶段的页岩气勘探，更要在不同的地质环境中建立有效的模型，还要积极收集相关有效的数据信息作对比。

3 国内盆地页岩气勘探技术方法

众所周知，页岩气主要保存在地下深大数千米，而为了提高盆地页岩气勘探质量和勘探效率，就必须在地表上层为勘探和开发页岩气打造一口页岩气井，其打造和使用的一系列设备的资费可达数千万元，因此，目前国家页岩气勘探管理部门就必须对地质存在页岩气的位置进行地质构造明确、测量埋藏深度、探明勘察情况和地质环境并获取高精度的数据信息，然而，页岩气在成藏和储存的过程中，基本上处于自给的过程中，因此，在进行具体勘探的过程中，无论使用任何物理勘探方法都无法对页岩气的体积、存储位置等相关信息进行具体的勘探，甚至无法获取有效的页岩构造、埋藏深度、延伸情况和地质高低的数据。目前，国内在对四川盆地为典型的页岩气资源进行勘探的方法主要有：地震勘探技术、钻井技术、页岩气井测井技术、页岩含气量录井和现场测试技术、完井技术、储层改造技术；页岩气钻进技术（水平井），包括密闭取心技术、井身结构和井眼轨迹优化设计、钻井工艺参数的优化设计、井眼轨迹控制技术、钻井液工艺技术、欠平衡钻井/控制压力钻井技术、快速钻进工艺技术等；页岩气开采压裂增产技术，包括水力压裂分段压裂重复压裂同步压裂技术、压裂液技术、压裂效果的数值和计算机模拟预测等。

3.1 地震勘探技术

由于页岩气资源主要的存储位置在厚重的页岩中，因此，在页岩气勘探技术中，三维地震勘探技术占据不可替代的地位，三维地震勘探技术可以帮助勘探人员对页岩气资源所处的位置进行精确的扫描，并对地质构造、储层性质、裂缝发育程度进行具有较高准确度的摸底，从而提高页岩气资源勘探质量和勘探效率。

3.2 钻井技术

现阶段，在对页岩气资源进行勘探的工作中，根据页岩气资源所处的地理位置进行分析，从而根据相关数据信息，进行的钻井技术主要包括：直井和水平井（单支、多分支、羽状水平井）两种方式，而直井一般都只会在实验阶段被使用，水平井则是更倾向于日常安全生产，进而提高页岩气资源的产量。水平井的钻井工具主要以旋转钻井为主，无论是井眼还是井壁都较其他方法更加受到青睐以及好评。一般来说，在进行钻井的过程中，都会采用平衡钻井技术，采用负压钻井的方法，进而降低对储存层造成的损坏。

3.3 页岩气井测井技术

页岩气井测井技术主要是通过对页岩气层、裂缝、岩石性质的定性和定量进行高效的识别而使用的勘探技术。众所周知，页岩气与人们常用的天然气无论是密度还是体积或者特性方面都略微不同，页岩气是不具导电功能且密度也很小，传播的速度比其他功能性资源略慢。而页岩气井测井可以通过先进的三维画面，显示高电阻、高声波时差、低体积密度、低补偿种子、低光电效应等。

3.4 页岩含气量录井技术

由于页岩气的存在方式主要以吸附和游离的状态，因此，页岩气在进行录井的过程中，要对岩层气量进行提前测定和吸附程度等数据的获取。可以通过改善录井技术、引进录井设备、方法和措施，进而达到录井的基本需求。

3.5 完井技术

页岩气勘探技术中完井技术占据十分重要的地位，其主要包括组合式桥塞完井、水力喷射射孔完井和机械式组合完井三方面。其中，组合式桥塞完井主要在套管井中，用组合的方式，对页岩气进行注射和压裂，但是组合式桥塞完井有耗时的弊病。而水力喷射射孔完井技术则比较适用于直井或水平井中，利用相关的原理，合理有效使用相应的工具，喷射出较高速度的流体，从而击穿套管和岩石。

3.6 储层改造技术

页岩气是一种特殊的非常规天然气，赋存于泥岩或页岩中，具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征，一般无自然产能或低产，需要实施储层压裂改造才能开采。曾用于页岩气压裂作业的增产措施有多种，包括氮气泡沫压裂、凝胶压裂、多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂等。水力压裂从1985年开始用于页岩储层增产作业中，多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂是目前页岩气储层改造技术中比较常用技术。而储层改造技术中的多级压裂改造技术主要分为水平井多级可钻式桥塞封格分段压裂技术、水平井多级滑套封格器分段压裂技术、水平井膨胀式封隔器分段压裂技术。

4 结束语

为了降低生产成本，提高盆地页岩气勘探质量和勘探效率，国家相关管理部门就必须加强对现存技术进行合理、有效的创新和改革，并在条件允许的情况下，采用泡沫水泥固井技术，进而满足国家相关部门和社会以及人们对页岩气的基本需求。

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P618.13

A

1004-7344（2016）25-0196-02

2016-8-18

李 熹（1985-），男，助理工程师，本科，主要从事页岩气、油气地质、固体矿产勘查工作。