□ 本報(bào)記者 束洪福

　　頁巖氣是一種清潔、高效的能源資源。以中國石油勘探開發(fā)研究院為主，聯(lián)合中國石油西南油氣田分公司、浙江油田分公司、西南石油大學(xué)共同承擔(dān)的“中國海相頁巖氣形成富集條件研究、勘探評(píng)價(jià)技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目，經(jīng)過科技人員5年的不懈攻關(guān)，形成了一系列具有國際領(lǐng)先水平的重大創(chuàng)新性成果和關(guān)鍵性技術(shù)突破，并初步獲得了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，這對(duì)我國頁巖氣地質(zhì)理論建立和勘探開發(fā)實(shí)踐具有里程碑意義。無疑，該成果榮獲2013年度中國石油和化工自動(dòng)化行業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)，由此誕生了我國開展頁巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)與勘探開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)以來，迄今獲得的第一個(gè)國家層面的頁巖氣科技進(jìn)步大獎(jiǎng)。

　　項(xiàng)目主要完成人：鄒才能，陳更生，董大忠，李建忠，王玉滿，王社教，李登華，李新景，蔚遠(yuǎn)江，梁興，黃金亮，呂宗剛，王蘭生，王世謙，蔣裕強(qiáng)等。

　　曾經(jīng)歷熱捧、質(zhì)疑甚至被判定為“陰謀論”的頁巖氣，因2000年的北美“頁巖氣革命”推動(dòng)了全球非常規(guī)油氣獲得戰(zhàn)略性突破，并成為當(dāng)今最熱的天然氣勘探開發(fā)領(lǐng)域。北美產(chǎn)氣頁巖為泥盆系、石炭系和二疊系海相頁巖。而中國海相頁巖氣資源豐富，華北、南方、塔里木和青藏等構(gòu)造穩(wěn)定地區(qū)大量發(fā)育了保存較好的古生界海相頁巖。保守估計(jì)，僅四川盆地下寒武統(tǒng)筇竹寺組和下志留統(tǒng)龍馬溪組的海相頁巖技術(shù)可采資源量就達(dá)5萬億立方米，與該盆地的常規(guī)天然氣資源相當(dāng)，是我國最為現(xiàn)實(shí)的頁巖氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，勘探潛力巨大。

　　項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)調(diào)研認(rèn)為，與北美頁巖氣相比，我國海相頁巖由于埋藏較深、地表?xiàng)l件與頁巖熱演化史復(fù)雜、頁巖分布層位和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)多、勘探研究程度低等，面臨海相富有機(jī)質(zhì)頁巖發(fā)育特征與展布規(guī)律、海相頁巖氣形成及富集機(jī)理與主控因素、儲(chǔ)層表征方法與評(píng)價(jià)技術(shù)、頁巖氣資源評(píng)價(jià)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)價(jià)技術(shù)和資源分布、有利區(qū)分布預(yù)測及優(yōu)選評(píng)價(jià)技術(shù)和有利勘探目標(biāo)和區(qū)帶評(píng)價(jià)優(yōu)選等五大關(guān)鍵技術(shù)問題亟待建立和發(fā)展。自2008年以來，研究團(tuán)隊(duì)依托頁巖氣國家專項(xiàng)等多項(xiàng)重大課題，跑遍川、渝、陜、滇、黔、桂、湘、鄂等十省市，風(fēng)餐露宿五春秋，調(diào)查測量野外剖面60條近百公里，鉆獲巖芯萬余米，鉆井分析300口進(jìn)尺萬余米，采集樣品數(shù)萬件、近五噸重，分析測試30余項(xiàng)萬余塊次，通過大量實(shí)物工作量和扎實(shí)的基礎(chǔ)研究，創(chuàng)新形成了一套如下所述具中國特色的海相頁巖氣形成富集地質(zhì)理論、勘探評(píng)價(jià)方法與技術(shù)：

　　 1. 揭示了中國海相頁巖氣形成地質(zhì)條件與富集機(jī)理，豐富了我國非常規(guī)天然氣地質(zhì)理論，為海相頁巖氣勘探評(píng)價(jià)提供了理論基礎(chǔ)。項(xiàng)目研究指出中國南方古生界下寒武統(tǒng)筇竹寺組（牛蹄塘組等相當(dāng)層位）和上奧陶統(tǒng)五峰組-下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖地層主要沉積于濱岸體系與陸棚體系（局限淺海）中，總有機(jī)碳含量高（TOC>2%）的海相頁巖分布面積占頁巖總面積的71%—87%，鏡質(zhì)體反射率Ro>1.1%，發(fā)育天然（微）裂縫和基質(zhì)孔隙，其中有機(jī)質(zhì)熱演化過程中所形成的有機(jī)質(zhì)納米級(jí)孔隙是海相頁巖氣賦存與富集的重要空間。明確半深水-深水陸棚相是海相富有機(jī)質(zhì)頁巖形成的主要環(huán)境，硅質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)頁巖為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的主要巖石類型，連續(xù)厚度大、有機(jī)質(zhì)納米孔隙發(fā)育、地層超壓、處于有效生氣窗為頁巖氣富集重要條件。這為我國頁巖氣勘探評(píng)價(jià)提供了理論基礎(chǔ)，明確提出了海相頁巖氣為我國頁巖氣勘探優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，增加了天然氣資源新類型和新領(lǐng)域。

　　2. 創(chuàng)立了中國海相頁巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)技術(shù)，有效指導(dǎo)和成功實(shí)現(xiàn)了我國海相頁巖氣有利區(qū)/層段的選擇和地質(zhì)評(píng)價(jià)。針對(duì)南方海相頁巖發(fā)育層系多、分布面積廣，勘探程度低、鉆井少，露頭豐富、頁巖地層出露完整等特點(diǎn)，創(chuàng)新了海相頁巖氣地質(zhì)研究方法與流程、富有機(jī)質(zhì)頁巖層段識(shí)別與評(píng)價(jià)方法、野外地質(zhì)調(diào)查方法與技術(shù)、頁巖巖相與沉積微相識(shí)別與表征方法，制定了《頁巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)方法》國家標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用伽馬能譜儀、元素捕獲儀、探地雷達(dá)及陸地激光三維全信息掃描儀等數(shù)字化新方法建立了長寧雙河、綦江-觀音橋和華鎣溪口等首批海相頁巖地層數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)剖面，鉆探了我國第一口頁巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)淺井—長芯1井，首次確定了淺水陸棚、半深水陸棚、深水陸棚三種沉積環(huán)境海相富有機(jī)質(zhì)頁巖巖相與沉積微相，指出有利巖相組合與富有機(jī)質(zhì)頁巖集中段的分布范圍和有利區(qū)/層段優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)，有效指導(dǎo)并成功實(shí)現(xiàn)了長寧、威遠(yuǎn)等區(qū)帶的頁巖氣鉆井卡層和取芯、先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)壓裂層段的選擇和資源量估算。

　　 3. 研發(fā)形成了中國海相頁巖儲(chǔ)層表征與評(píng)價(jià)技術(shù)，為研究我國頁巖氣成藏機(jī)理、儲(chǔ)層預(yù)測、富集區(qū)優(yōu)選及資源量計(jì)算提供了重要手段和依據(jù)。首次將陰極發(fā)光、氬離子拋光、高分辨率場發(fā)射掃描電子顯微鏡（BSEM）、聚焦離子束（FIB）、納米CT、核磁共振、氣體等溫吸附等多種測試手段組合應(yīng)用，建立了海相頁巖儲(chǔ)層實(shí)驗(yàn)測試技術(shù)、頁巖儲(chǔ)層表征方法與評(píng)價(jià)技術(shù)。在國內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)南方古生界高成熟海相頁巖發(fā)育大量有機(jī)質(zhì)納米孔隙，劃分出粒間孔、粒內(nèi)孔、晶間孔、有機(jī)質(zhì)孔等多種孔隙類型，有機(jī)質(zhì)納米孔隙對(duì)頁巖儲(chǔ)層孔隙度貢獻(xiàn)達(dá)12%—30%，是頁巖儲(chǔ)層孔隙重要的有效儲(chǔ)集空間，有機(jī)質(zhì)熱演化是該類孔隙形成的主要控制因素。確定了中國高-過成熟海相頁巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。這為揭示頁巖氣成藏機(jī)理、準(zhǔn)確評(píng)價(jià)頁巖氣儲(chǔ)層、預(yù)測優(yōu)質(zhì)頁巖儲(chǔ)層分布、尋找頁巖氣富集核心區(qū)帶、評(píng)價(jià)頁巖氣資源潛力提供了理論依據(jù)，具有重要實(shí)踐意義。

　　 4. 創(chuàng)建了中國海相頁巖氣資源評(píng)價(jià)技術(shù)流程、方法與參數(shù)體系，完善和發(fā)展了我國油氣資源評(píng)價(jià)技術(shù)系列，增加了非常規(guī)天然氣資源。項(xiàng)目通過北美頁巖氣資源評(píng)價(jià)技術(shù)（方法）系統(tǒng)解剖，采用動(dòng)、靜態(tài)結(jié)合法，建立了中國海相頁巖氣資源評(píng)價(jià)流程和成因法、容積法、類比法、EUR法、含氣量法5種資源評(píng)價(jià)方法，確定了參數(shù)體系、取值方法、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范。重點(diǎn)評(píng)價(jià)了我國海相頁巖氣資源潛力、有利區(qū)帶分布與規(guī)模，建立了中國海相頁巖氣資源評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，采用多種方法估算中國海相頁巖氣可采資源量8.8萬億立方米。明確了我國海相頁巖氣發(fā)展前景，指出上揚(yáng)子地區(qū)以寒武系筇竹寺組和志留系龍馬溪組為主的海相頁巖氣資源豐度高、含氣量大，是最現(xiàn)實(shí)的頁巖氣突破區(qū)。

　　 5. 創(chuàng)立了中國海相頁巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)技術(shù)，助推了我國海相頁巖氣的勘探突破和非常規(guī)天然氣的發(fā)展。剖析北美頁巖氣有利區(qū)、核心區(qū)地質(zhì)條件與關(guān)鍵要素，創(chuàng)立形成了我國海相頁巖氣“四圖一表”選區(qū)評(píng)價(jià)新技術(shù)，建立了以頁巖脆性礦物、黏土礦物、有機(jī)碳、成熟度、物性和有效厚度等為重點(diǎn)的有利區(qū)、核心區(qū)評(píng)價(jià)關(guān)鍵參數(shù)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選了川南、黔北、渝東—湘鄂西等海相頁巖氣富集有利區(qū)，建立了威遠(yuǎn)—長寧和昭通等首批頁巖氣勘探開發(fā)工業(yè)化示范區(qū)、富順—永川國際合作區(qū)及井位建議。突破了傳統(tǒng)常規(guī)油氣區(qū)帶與目標(biāo)評(píng)價(jià)模式，推動(dòng)我國首口頁巖氣探井威201井獲得高產(chǎn)氣流，實(shí)現(xiàn)了中國頁巖氣的首次工業(yè)化突破，指導(dǎo)了中國南方海相頁巖氣的勘探開發(fā)。

　　總之，該項(xiàng)目理論與技術(shù)達(dá)到了國際先進(jìn)水平，在復(fù)雜地區(qū)頁巖氣富集條件和評(píng)價(jià)技術(shù)方法等方面處于國際領(lǐng)先水平，相關(guān)研究成果創(chuàng)造了數(shù)個(gè)國內(nèi)首次：首口頁巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)淺井（長芯1）、首批頁巖地層數(shù)字化露頭標(biāo)準(zhǔn)剖面、首批頁巖氣礦權(quán)區(qū)、首次發(fā)現(xiàn)頁巖納米孔隙、首口頁巖氣突破井（威201）、首批頁巖氣示范區(qū)（長寧—威遠(yuǎn)、昭通）、首個(gè)頁巖氣地質(zhì)評(píng)價(jià)國家標(biāo)準(zhǔn)，豐富了非常規(guī)油氣富集理論，增加了天然氣資源和勘探新領(lǐng)域，對(duì)頁巖氣儲(chǔ)層表征、富集區(qū)優(yōu)選、資源量估算等具有非常重要的作用。研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用該項(xiàng)目的研究認(rèn)識(shí)和資料成果，出版專著3部，發(fā)表論文101篇，其中重要論文37篇，SCI和EI收錄10篇；制定國家標(biāo)準(zhǔn)1件、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)6件，已授權(quán)實(shí)用新型專利1件，申請(qǐng)受理技術(shù)發(fā)明專利1件、實(shí)用新型專利7件。

　　項(xiàng)目成果在頁巖氣勘探開發(fā)實(shí)踐中發(fā)揮了重要作用，推廣應(yīng)用見到了良好效果。長寧—威遠(yuǎn)、昭通國家級(jí)示范區(qū)、富順—永川國際合作區(qū)的頁巖氣勘探開發(fā)均取得重大突破，2009—2012年，鉆探的威201、寧201等130口頁巖氣井，壓裂獲工業(yè)氣流1.0—43.0萬方/日，累計(jì)產(chǎn)氣2.1億方，5年累計(jì)獲得經(jīng)濟(jì)效益5億多元，社會(huì)效益也十分顯著。該研究成果和相關(guān)勘探評(píng)價(jià)技術(shù)也在國家頁巖氣發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃編制中得到廣泛應(yīng)用，對(duì)保障我國天然氣安全供給具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。