非常規(guī)油氣勘探開發(fā)邁入“納米時(shí)代”

據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)，納米地質(zhì)學(xué)作為一個(gè)全新領(lǐng)域，有望解決納米成藏成礦領(lǐng)域的關(guān)鍵前沿問題，推動(dòng)非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

1月8日，國(guó)土資源部召開新聞發(fā)布會(huì)，公布2013年我國(guó)非常規(guī)天然氣煤層氣和頁巖氣產(chǎn)量分別超過30億立方米和2億立方米，其中頁巖氣產(chǎn)量已超過200萬立方米/天。預(yù)計(jì)到2030年，非常規(guī)油氣開發(fā)將占油氣總產(chǎn)量的1/3。

中國(guó)科學(xué)院大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授琚宜文表示：“利用納米科學(xué)理論與技術(shù)方法對(duì)我國(guó)非常規(guī)油氣的形成、運(yùn)移、聚集和開采進(jìn)行創(chuàng)新性研究，將推動(dòng)我國(guó)非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，增加國(guó)家能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備。”

納米孔隙中尋找油氣

傳統(tǒng)石油地質(zhì)理論認(rèn)為，毫米和微米級(jí)的裂隙、溶隙與孔隙系統(tǒng)是油氣儲(chǔ)層中的主要儲(chǔ)集空間和滲流通道。而在極低滲透性的致密砂巖、煤層和頁巖等非常規(guī)儲(chǔ)層中，如何開采出有經(jīng)濟(jì)效益的油氣，是困擾非常規(guī)油氣發(fā)展的關(guān)鍵問題。

“納米孔隙結(jié)構(gòu)是煤層氣和頁巖氣的主要吸附空間。”琚宜文介紹。他帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)曾于2003年運(yùn)用X射線衍射、液氮吸附等方法對(duì)煤巖大分子結(jié)構(gòu)和納米級(jí)孔隙進(jìn)行了系統(tǒng)研究，認(rèn)清了煤巖結(jié)構(gòu)與甲烷吸附和解吸作用的關(guān)系。

2007年，美國(guó)地質(zhì)學(xué)者獲取了福特沃斯盆地巴奈特頁巖有機(jī)質(zhì)納米孔隙圖像，首次發(fā)現(xiàn)頁巖氣在納米級(jí)孔隙中儲(chǔ)集。

中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院副院長(zhǎng)鄒才能介紹：“我國(guó)頁巖氣儲(chǔ)層孔隙直徑為5～200納米。”2010年，他領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在我國(guó)第一口頁巖氣井中，首次直觀獲取了我國(guó)頁巖氣儲(chǔ)層的納米級(jí)孔圖像。

此外，鄒才能團(tuán)隊(duì)的研究還揭示了致密油氣儲(chǔ)層納米孔隙的大小。“致密灰?guī)r油、砂巖油、砂巖氣儲(chǔ)層孔隙直徑分別為40～500納米、50～900納米、40～700納米。”鄒才能說。

納米技術(shù)助力非常規(guī)油氣開發(fā)

除了在納米孔隙中尋找油氣，納米技術(shù)還將在非常規(guī)油氣開采中發(fā)揮重要作用。“驅(qū)油氣”是油氣開采中的重要環(huán)節(jié)。非常規(guī)儲(chǔ)層納米孔隙中的油氣與有機(jī)質(zhì)和粘土礦物分子間作用力更強(qiáng)，不易開采。

目前，水力壓裂是非常規(guī)油氣開采的關(guān)鍵技術(shù)。通過向地層中注入壓裂液，達(dá)到增產(chǎn)的目的。科學(xué)家正在利用納米技術(shù)研發(fā)新的支撐劑，以替代傳統(tǒng)砂粒作為壓裂液中的支撐劑。“人工合成的一種球形程度高、密度小的壓裂用支撐劑，能隨壓裂液運(yùn)移到更深的地層。”中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授鄭建中解釋。

鄭建中還指出，目前，由于壓裂液中的部分化學(xué)添加劑具有毒性，如果處理不當(dāng)，會(huì)對(duì)水體造成嚴(yán)重污染。因此，非常規(guī)油氣開采過程中，亟待開展地層含水結(jié)構(gòu)以及地層產(chǎn)出水處理與利用的研究。

納米地質(zhì)學(xué)正在形成

琚宜文指出，我國(guó)非常規(guī)油氣勘探與開發(fā)正邁入“納米時(shí)代”，其研究重點(diǎn)將集中在納米成藏理論及納米孔隙油氣開發(fā)方面，當(dāng)前須立足正在形成的納米地質(zhì)學(xué)，針對(duì)國(guó)家重大戰(zhàn)略需求開展深入研究。

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院教授王焰新也指出：“納米科技將給21世紀(jì)地質(zhì)學(xué)的發(fā)展帶來飛躍，從而獲得地質(zhì)學(xué)在超微觀尺度上的重大突破。”

目前，研究者還將納米科技引入了地質(zhì)學(xué)的相關(guān)分支領(lǐng)域。“但是，納米地質(zhì)學(xué)的理論體系尚不完善，納米成藏成礦的整體認(rèn)識(shí)尚不深入。”琚宜文表示。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，納米地質(zhì)學(xué)作為一個(gè)全新領(lǐng)域，有望為礦物與碳基新型材料利用、能源與礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)以及環(huán)境保護(hù)和災(zāi)害預(yù)測(cè)等提供理論基礎(chǔ)。endprint