发展非常规油气富集理论 开拓天然气资源和勘探开发新领域——“中国海相页岩气形成富集条件研究、勘探评价技术及应用”成果介绍

2016-12-01

我国页岩气资源丰富，开展海相页岩气形成富集条件研究，进行页岩气地质评价、资源评价、选区评价等技术攻关，对推动我国页岩气资源勘探开发、保障我国天然气安全供给具有重要的理论与现实意义。在国家国土资源管理部门和中国石油天然气股份有限公司等的支持下，中国石油勘探开发研究院联合中国石油西南油气田分公司、浙江油田分公司、西南石油大学等单位共同开展了以“中国海相页岩气形成富集条件研究、勘探评价技术及应用”为重点的页岩气地质理论与勘探评价技术攻关。
经百余名科研人员五年多的努力，在中国海相页岩气地质理论创立与勘探评价技术攻关方面形成了一系列重大创新性成果和关键性技术突破，主要成果已开展了产业化推广应用，对中国页岩气地质理论建立和勘探开发实践具有里程碑意义。应用相关研究成果共出版专著3部，发表论文100余篇，其中SCI和EI收录10余篇；制定国家标准1件(页岩气地质评价方法，GB/T31483-2015）、行业标准6件。成果主要完成人：邹才能、陈更生、董大忠、李建忠、王玉满、王社教、李登华、李新景、蔚远江、梁兴、黄金亮、吕宗刚、王兰生、王世谦、蒋裕强等。
初步建立起中国海相页岩气形成与富集地质理论，为海相页岩气勘探评价提供了理论基础
项目研究指出，中国南方古生界发育下寒武统筇竹寺组（牛蹄塘组等相当层位）和上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组两套主要的页岩地层，主要沉积于滨岸体系与陆棚体系（局限浅海）中，总有机碳含量高（TOC>2%）的海相页岩分布面积占页岩总面积的70%～90%，镜质体反射率Ro>1.1%，发育天然（微）裂缝和基质孔隙，其中有机质热演化过程中所形成的有机质纳米级孔隙是海相页岩气赋存与富集的主要空间。明确半深水-深水陆棚相是海相富有机质页岩形成的主要环境，硅质页岩、钙质页岩为优质储层的主要岩石类型，连续厚度大、有机质纳米孔隙发育、地层超压、处于有效生气窗是页岩气富集的重要条件。基于中美海相页岩气地质条件分析和对比，明确了南方海相页岩是我国页岩气勘探的现实领域，构造稳定、保存条件好是我国南方海相页岩气有利区带形成的必要条件。这为我国海相页岩气勘探评价提供了重要理论支撑，明确了海相页岩气为我国页岩气优先发展领域，增加了天然气资源新类型和新领域。
创新形成中国特色的海相页岩气勘探评价方法和技术系列，为中国页岩气勘探突破提供了有效的指导和技术支持
中国海相页岩气地质评价方法与技术：创新海相页岩气地质研究方法与流程、富有机质页岩层段识别与评价方法、野外地质调查方法与技术、页岩岩相与沉积微相识别与表征方法，制定了《页岩气地质评价方法》国家标准，运用伽马能谱仪、元素捕获仪、探地雷达及陆地激光三维全信息扫描仪等数字化新方法建立了长宁双河、綦江-观音桥和华蓥溪口等海相页岩地层数字化标准剖面，钻探了页岩气地质评价浅井——长芯1 井，确定了浅水陆棚、半深水陆棚、深水陆棚三种沉积环境海相富有机质页岩岩相与沉积微相，指出有利岩相组合与富有机质页岩集中段的分布范围和有利区/层段优选标准，有效指导并成功实现了长宁、威远等区带的页岩气钻井卡层和取芯、先导试验区压裂层段的选择和资源量估算。
中国海相页岩储层表征与评价技术：将阴极发光、氩离子抛光、高分辨率场发射扫描电子显微镜（BSEM）、聚焦离子束（FIB）、纳米CT、核磁共振、气体等温吸附等多种测试手段组合应用，建立了海相页岩储层实验测试技术、页岩储层表征方法与评价技术。发现南方古生界高成熟海相页岩发育大量有机质纳米孔隙，划分出粒间孔、粒内孔、晶间孔、有机质孔等多种孔隙类型，有机质纳米孔隙对页岩储层孔隙度贡献达12%～30%，是页岩储层孔隙重要的有效储集空间，有机质热演化是该类孔隙形成的主要控制因素。确定了中国高-过成熟海相页岩气储层评价参数与标准。这为研究我国页岩气成藏机理、储层预测、富集区优选及资源量计算提供了重要手段和依据。
中国海相页岩气资源评价方法与技术：通过北美页岩气资源评价技术（方法）系统解剖，采用动、静态结合法，建立了中国海相页岩气资源评价流程和成因法、容积法、类比法、EUR 法、含气量法5 种资源评价方法，确定了参数体系、取值方法、评价标准与技术规范，完善和发展了我国油气资源评价技术系列。重点评价了我国海相页岩气资源潜力、有利区带分布与规模，建立了中国海相页岩气资源评价基础数据库，采用多种方法估算了中国海相页岩气资源量，明确了我国页岩气发展前景，增加了非常规天然气资源。
中国海相页岩气选区评价技术：剖析北美页岩气有利区、核心区地质条件与关键要素，创立形成了我国海相页岩气“四图一表”选区评价新技术，建立了以页岩脆性矿物、粘土矿物、有机碳、成熟度、物性和有效厚度等为重点的有利区、核心区评价关键参数体系和评价标准，优选了川南、黔北、渝东-湘鄂西等海相页岩气富集有利区，建立了威远-长宁和昭通等首批页岩气勘探开发工业化示范区、富顺-永川国际合作区及井位建议。推动我国页岩气探井威201 井获得高产气流，实现了中国页岩气的工业化突破。
总体看来，研究成果有效指导和有力推动了四川盆地及邻区海相页岩气勘探开发突破，发现了四川盆地及邻区超万亿立方米规模海相页岩气大气区，基本落实涪陵、威远、长宁等千亿立方米规模页岩气大气田，探明页岩气储量超5 000亿立方米，建成了页岩气工业化产区。随着研究成果在页岩气勘探开发实践和页岩气发展战略与规划编制中的广泛应用，将进一步推动四川盆地和我国页岩气实现跨越式发展，为保障我国天然气安全供给发挥重要的理论与现实作用。
项目负责人简介
邹才能，1963年生，教授级高级工程师、博士生导师，中国石油勘探开发研究院副院长、总地质师兼廊坊分院院长。享受政府特殊津贴。1987年毕业于西南石油学院地质勘探系，2004年在中国石油勘探开发研究院获矿产普查与勘探专业工学博士学位。现任中国矿物岩石地球化学学会副理事长、北京石油学会副理事长、中国石油学会天然气专业委员会副主任、中国石油学会石油地质专业委员会油气沉积储层学组组长、中国石油学会天然气专业委员会非常规天然气学组组长，《石油勘探与开发》《石油学报》《天然气地球科学》杂志编委，北京大学、长江大学、西安石油大学兼职教授。长期从事非常规油气地质学、岩性地层油气藏、大油气区等地质理论创新研究以及中国重大预探领域、科探井与风险井、勘探技术方法等攻关、评价及实践。获国家科技进步一等奖1项，省部级一等奖4项，省部级二等奖3项，省部级三等奖2项。出版《非常规油气地质学》（中英文）等专著5部，发表论文100余篇。曾获得第十二次李四光地质科学奖地质科技研究者奖。