免费荔枝视频

全國頁岩氣資源潛力調查評價(2014年一等獎)

發布時間:2014-12-11  來源:國土資源部油氣資源戰略研究中心   浏覽量:

全國頁岩氣資源潛力調查評價及有利區優選(2009-2011年)

--獲2014年度國土資源科學技術獎一等獎成果


爲了摸清我國頁岩氣資源潛力,掌握我國頁岩氣富集特點,推動我國頁岩氣勘探開發,更好地規劃、管理、保護和合理利用頁岩氣資源,爲國家制定能源發展規劃提供科學依據,全國油氣資源戰略選區調查與評價專項中設立了“中國重點地區頁岩氣資源潛力及有利區優選”(2009-2010年)和“全國頁岩氣資源潛力調查評價及有利區優選”(2011年)項目,國土資源部油氣資源戰略研究中心組織實施,中國地質大學(北京)、中國石油天然氣股份有限公司勘探開發研究院、中國石油化工股份有限公司勘探開發研究院、中國地質調查局成都地質礦産研究所、重慶地質礦産研究院、中國石油化工股份有限公司勘探南方分公司、中國石油大學(北京)等27家單位共420余人參加了該項工作。主要完成人有張大偉、李玉喜、張金川、喬德武、姜文利、趙先良、吳裕根、潘繼平、董大忠、余謙、聶海寬、李大華、姜振學、張建鋒等。

項目圍繞推動我國頁岩氣勘探開發、促進能源結構優化、增強可持續供給能力的國家目標,堅持“統一組織、統一方法、統一標准、統一認識、統一進度”的原則,突出“創立理論方法和摸清家底”兩個重點,以“研究我國頁岩氣形成地質條件與富集規律,形成頁岩氣成藏地質理論與有效勘探評價技術,調查評價頁岩氣資源潛力和分布,優選頁岩氣有利區,開拓油氣資源新領域,爲頁岩氣開發利用提供資源基礎,爲加強頁岩氣管理提供支撐,整體推動我國頁岩氣勘探開發”爲目標,采用多種手段,産學研結合,協同攻關,所取得的科技創新成果填補了我國頁岩氣領域的空白。

一、研究內容

國土資源部油氣資源戰略研究中心從2004年開始跟蹤國外頁岩氣發展動態,2005~2006年,重點研究我國海相頁岩發育特征,分析頁岩氣聚集地質條件;2007年重點研究我國海陸過渡相和陸相頁岩發育特征及其頁岩氣聚集地質條件;2008年在上揚子地區優選出頁岩氣富集遠景區。

2009年啓動並實施了“中國重點地區頁岩氣資源潛力及有利區帶優選”項目,對四川盆地及南方海相頁岩的頁岩氣聚集條件進行重點解剖,並實施了國家財政出資鑽探的第一口頁岩氣調查井——渝頁1井,獲得頁岩氣發現。

2010年設置了“川渝黔鄂”頁岩氣資源戰略調查先導試驗區,對四川盆地內、外頁岩氣富集條件開展調查評價先導試驗,摸索頁岩氣資源調查評價經驗,建立頁岩氣有利區優選和資源潛力評價方法、參數體系,總結頁岩氣資源調查評價工作流程;同時在蘇浙皖地區和北方部分地區開展頁岩氣資源前期調查研究。通過先導試驗工作,掌握了我國部分地區富有機質頁岩分布,確定了主力含氣層系,形成了頁岩氣資源調查評價工作流程,建立了頁岩氣資源潛力評價方法和有利區優選標准框架,總結了頁岩氣富集地質特點,優選出一批頁岩氣富集遠景區,爲在全國開展頁岩氣資源潛力調查評價及有利區優選工作奠定了紮實的基礎。

2011年,爲了盡快掌握我國頁岩氣資源的初步情況,全國油氣資源戰略選區項目中設置了“全國頁岩氣資源潛力調查評價及有利區優選”項目。將我國陸域劃分爲五大區,即上揚子及滇黔桂區、中下揚子及東南區、華北及東北區、西北區、青藏區,在上揚子及滇黔桂區、中下揚子及東南區、華北及東北區、西北區內優選41個盆地,劃分爲87個評價單元,優選了57個含氣頁岩層段開展頁岩氣資源調查評價及有利區優選;青藏區主要開展了頁岩氣資源前景調查。項目形成全國頁岩氣資源潛力調查評價及有利區優選總報告及附圖、附表冊,13份報告及附圖、附表冊,46個課題報告及附圖、附表冊,項目成果管理數據庫等工作成果。

二、主要成果

  1. 創立了我國頁岩氣形成與富集地質理論。首次系統研究了我國海相、海陸過渡相、陸相富有機質頁岩和頁岩氣特征,揭示了高過成熟度海相、中低成熟度陸相及廣泛分布的海陸過渡相頁岩氣富集機理,形成了具有中國特色的頁岩氣地質理論。

    我國頁岩氣地質條件複雜,含氣頁岩分布廣、層系多、類型多樣。在揚子及滇黔桂、西北地區下古生界,主體發育了高過成熟海相含氣頁岩;在華北及西南等地區主要發育了上古生界海陸過渡相煤系含氣頁岩;中新生界陸相盆地內主要發育中低成熟度湖相含氣頁岩。自下古生界至新生界10個層系中形成了近60個含氣頁岩層段。

全球性、區域性缺氧事件形成了穩定分布的海相富有機質頁岩層系,原始有機質以腐泥型幹酪根爲主,海進旋回決定了有效頁岩層段主體發育在頁岩層系下段。高有機碳含量可以補償其他條件的不足,高-過熱演化程度以幹氣生成爲主,但有機質熱演化上限(Ro)爲4.0%。頁岩單層厚度大、分布穩定,頁岩氣儲層致密,具有一定的自封閉能力和相對較好的頁岩氣保存條件,在保存條件較好的沈積盆地區及保存條件較差的地層殘留區均可形成頁岩氣富集。儲層微裂縫及有機質生烴微孔隙發育,埋藏深度適中、保存條件較好的地區是頁岩氣有利區。

上古生界海陸過渡相含氣頁岩原始有機質以偏生氣的腐殖型幹酪根爲主,同等條件下的吸附能力遠大于腐泥型幹酪根。該套地層在全國範圍內均有分布,累計厚度大,但單層厚度小,泥頁岩有機碳含量普遍較高並形成“高碳泥岩”,在較低成熟度條件下即可直接生成大量天然氣。震蕩性變化的沈積環境導致産生了泥質粉砂岩、粉砂質泥岩、泥頁岩及煤層的頻繁互層,構成了上古生界含氣頁岩發育的基本特征,常可形成頁岩氣、煤層氣和致密氣、甚至常規儲層氣的共伴生。頁岩中的粘土礦物含量明顯偏高,儲集空間以微觀孔、縫爲主,總含氣量可達到較高水平。

中新生界陸相含氣頁岩主要分布于沈積連續、繼承性發育的湖相盆地中,頁岩分布受盆地沈降-沈積中心控制,橫向變化較快,從盆地中心向盆地邊緣,從深湖向半深湖、濱淺湖方向,富含有機質頁岩沈積厚度逐漸減小,有機質類型從腐泥型遞變爲腐殖型,有機碳含量從高到低漸變,在目前熱成熟作用普遍較低情況下,可分別形成頁岩氣、頁岩油氣共伴生以及頁岩油。

    2. 創新性提出了我國頁岩氣地質分區,分區建立了以首批頁岩地層標准剖面爲代表的57個含氣頁岩層段典型剖面,創建了頁岩氣富集地質模式,實施了一批頁岩氣資源調查井,發現了我國首批頁岩氣。

    根據大地構造格局和頁岩氣發育地質條件,將我國陸域劃分爲各具特色的南方區、華北-東北區、西北區、青藏區四大頁岩氣地質區。南方區頁岩氣自寒武系至古近系均有發育,發育層位多達15個,海相、海陸過渡相、陸相均有發育。華北-東北區頁岩氣主要發育在上古生界海陸過度相和中新生界陸相地層,主要層位19個。西北區頁岩氣主要發育在下古生界海相、上古生界和中生界陸相地層,主要層位18。青藏區以中生界海相厚層頁岩爲主,主要層位5個。

南方地區海相含氣頁岩分布連續、穩定且規模較大,偏生油型腐泥質幹酪根和高有機碳含量保證了高過成熟度條件下天然氣在厚層頁岩地層中的有效賦存。不論是下寒武統還是下志留統,有效的富含天然氣層段集中分布在層系底部或下部,有機碳含量高、地層厚度大、埋藏適中、保存條件好的裂縫或微孔發育區是頁岩氣富集的有利區;海陸過度相含氣頁岩以龍潭組煤系地層爲代表,岩性複雜,厚度大,頁岩、煤層、粉砂岩普遍含氣。陸相含油氣頁岩主要發育在四川、江漢、蘇北等沈積盆地內,以頁岩氣、頁岩油同時聚集爲特征。

華北-东北区以上古生界海陆过渡相和中新生界陆相中低成熟度页岩为代表。上古生界海陆过渡相含气页岩主要发育在華北板块内,多与煤层、致密砂岩和灰岩层互层。陆相含油气页岩限于盆地内发育,沉积相变较快,含气页岩分布层系多、累计厚度大,但有机质成熟度整体偏低,可分别形成页岩气、页岩油气或页岩油,盆地盆地沉积中心区、斜坡带、构造转折端、富有机质层段与致密砂岩夹层发育带等是页岩气发育的有利区。

西北地區海相含氣頁岩發育在下古生界,主要分布在塔裏木盆地,頁岩有機質成熟度適中,但頁岩埋深、厚度和有機質含量均變化較大。陸相含油氣頁岩主要形成于上古生界和中、新生界。古生界含油氣頁岩厚度大、白雲質成分含量高,中生界包括煤系地層含氣頁岩和湖相含油氣頁岩,煤系含氣頁岩地層累計厚度大、有機質豐度高;湖相含油氣頁岩單層厚度大,橫向變化較快,有機碳含量高。由于區域地溫梯度低,有機質成熟度普遍較低。有機質含量高、熱演化程度較高、碳酸鹽礦物含量高、含氣量較高、埋深適中的凹陷區是頁岩氣發育有利區。

  3. 建立了以條件概率體積法爲代表的頁岩氣資源評價方法體系,建立了有利區優選的多因素疊合與綜合分析法。研發了頁岩氣資源調查評價技術方法,建立了頁岩氣評價參數體系,形成了系列技術規程。

    針對我國地質特點和頁岩氣富集機理特征,將體積法、FORSPAN法、概率法有機結合,建立了適用于我國現階段頁岩氣資源潛力評價的條件概率體積法,並制定了各項參數選取規範。以地質條件和工程條件爲主要考慮因素,制定了頁岩氣可采系數確定方法。以頁岩氣地質和可采條件爲依據,在統計分析我國頁岩氣相關參數基礎上,建立了有利區優選的多因素疊合與綜合分析法。通過“川渝黔鄂”頁岩氣資源調查先導試驗區的實踐探索,首次確定了頁岩氣資源調查評價和有利區優選工作技術流程。即:(1)確定頁岩氣目標層系,圈定頁岩氣潛在發育區;(2)在頁岩氣目標層系內,利用有機地化和含氣性等指標,識別、劃分含氣頁岩層段;(3)根據含氣頁岩層段空間分布,確定含氣頁岩層段的發育規模,預測頁岩氣有利區;(4)采用統一方法參數,開展各利區內頁岩油氣資源潛力評價,(5)彙總各有利區頁岩氣資源評價結果,得到各大區及全國頁岩氣資源潛力;(6)總結頁岩油氣富集地質規律,結合含氣頁岩層段脆性、地應力、地表條件分析,判斷各有利區頁岩氣開發前景。制定了頁岩氣資源調查評價的野外地質調查、試驗分析測試、圖件編制等技術規程20個。

    4. 系統評價了我國頁岩氣資源潛力,優選出180個頁岩氣有利區。我國陸上頁岩氣地質資源潛力134.42萬億立方米,可采資源潛力25.08萬億立方米(不含青藏區)。首次預測了我國頁岩氣儲量和産量增長趨勢,指出了川東、川南等上揚子地區爲近期勘探突破區。

    評價結果表明,我國陸域(不包括青藏地區)頁岩氣地質資源潛力134.42×1012m3,可采資源潛力25.08×1012m3。其中,上揚子及滇黔桂區地質資源爲62.56×1012m3,可采資源爲9.94×1012m3,分别占全国总资源的46%、39.63%;華北及东北区地质资源为26.79×1012m3,可采資源爲6.70×1012m3,分別占全國總量的20%、26.70%;中下揚子及東南區地質資源爲25.16×1012m3,可采資源爲4.64×1012m3,分別占全國總量的19%、18.49%;西北區地質資源爲19.90×1012m3,可采資源爲3.81×1012m3,分別占全國總量的15%、15.19%。全國頁岩氣資源主要分布在四川、重慶、新疆、貴州、湖北、湖南、陝西等省區,這7個省(區、市)占全國頁岩氣總資源的68.87%。頁岩氣地質資源主要分布在下古生界,其次爲上古生界和中生界,新生界最少,分別占43.58%、24.66%、28.82%和2.94%。按500m-1500m、1500m-3000m 和3000m-4500m深度,分別占22.42%、36.94%和40.46%。

    全國共優選出頁岩氣有利區180個,累計面積爲111.49×104km2,疊合面積爲66.93××104km2。其中,上揚子及滇黔桂區有利區累計面積62.42×104km2,占全國總量56%;中下揚子及東南區累計面積爲17.44×104km2,占16%;華北及东北区累计面积27.01×104km2,占全國總量24%;西北區累計面積4.62×104km2,占全國總量4%。按照已獲得頁岩氣工業氣流、獲得頁岩氣氣流及顯示、各項指標表示有頁岩氣聚集三個層次對有利區進行了分類。獲得頁岩氣工業氣流的Ⅰ類有利區有川東、川南、鄂爾多斯等11個,面積10.18×104km2,其中礁石壩、長甯、威遠取得頁岩氣開發突破,形成産能;獲得頁岩氣氣流及顯示的Ⅱ類有利區有渝東南、黔北、鄂西等89個,面積80.90×104km2;各項指標表示有頁岩氣聚集Ⅲ類有利區80個,面積20.39×104km2

三、成果應用情況

項目緊緊圍繞國家需求、資源管理需求、企業需求,取得的成果得到了及時轉化應用,對國家制定發展規劃、進行能源管理體制改革以及促進頁岩氣勘探開發起到了推動作用。

1.項目取得的理論認識、方法技術和研究思路,爲全國頁岩氣地質研究、調查評價及勘探開發奠定了理論和方法基礎,直接推進了我國頁岩氣産業的形成和發展。項目成果爲貴州省、重慶市組織各自省市的頁岩氣資源調查評價和開發試驗項目直接提供了頁岩氣主力含氣層系、頁岩氣資源潛力評價方法和有利區優選標准。

2.項目對頁岩氣特殊性的認識和首口頁岩氣發現井渝頁1井的資料數據,爲向國家申報頁岩氣新礦種提供了基礎依據。頁岩氣新礦種的確立,爲改革我國油氣管理體制提供了切入點,爲多種投資主體進入頁岩氣領域創造了條件。兩輪頁岩氣招標引入17家非油氣企業,帶動投資128億元,推動了我國頁岩氣勘探開發。頁岩氣的勘探開發發展,推動了頁岩氣工程服務、裝備制造、管網建設及國際合作等領域的發展,形成了全新的經濟增長點。

3.項目優選出的頁岩氣有利目標區和評價的資源潛力,爲企業進行頁岩氣勘探開發提供了重點靶區,推動了我國重點有利區頁岩氣的商業性突破和規模化開發進程。中石化南方勘探公司在涪陵焦石壩等地區取得了頁岩氣勘探重大突破,項目成果爲此提供了資源和地質依據。

4.依據項目成果資料,國家及有關部門制定了《頁岩氣發展規劃2011-2015年》和相關政策,國家國土資源管理部門加強了頁岩氣資源管理,實施了兩輪頁岩氣探礦權出讓招標。依據該項目優選出的有利區,劃定了24個招標區塊,爲兩輪頁岩氣探礦權出讓招標提供了基礎支撐。

5.開拓了頁岩氣研究新領域,帶動産出了一大批科技成果,培育了我國油氣新學科,培養了我國首批頁岩氣專業人才,提升了我國頁岩氣科技的核心競爭力和國際地位。中國地質調查局在2012~2014年部署頁岩氣調查工作和實施的探井中,充分考慮和使用了該項目的頁岩氣資源潛力及有利區優選的成果。

整體來看,全國頁岩氣資源潛力調查評價及有利區優選工作是一項規模大、難度高、探索性強的工作,具有戰略性、指導性和引領性。該項成果是我國現階段頁岩氣資源潛力的客觀反映,提升了我國頁岩氣資源調查評價水平,促進了頁岩氣勘探開發,提高了油氣資源保障能力。