松遼盆地北部頁巖氣潛力評價與勘探方法探討

代文玉

摘 要：隨著我國能源消費量的增加和常規油氣資源的日益減少，頁巖氣等非常規資源將成為重要的補充能源。松遼盆地北部白堊系青山口組在中央坳陷區泥頁巖發育，有利于頁巖氣的生成。廣域電磁法勘探可探查頁巖分布區地層、斷裂及構造特征，給出目的層青一段的埋深、厚度等信息，其勘探成本遠低于地震勘探方法。不失為一種經濟、快速、有效的頁巖氣勘探手段。

關鍵詞：松遼盆地;頁巖氣;青山口組;廣域電磁法勘探;構造

1 概述

頁巖氣是指主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附相、游離相甚至溶解相賦存于泥頁巖地層中的天然氣聚集（張金川，2004）。成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源。頁巖氣具有含氣面積廣、資源量大和開采周期長等優點，已成為全球油氣資源研究的熱點，正在改變世界能源格局。

我國是能源消耗大國，到2020年我國天然氣將有80億立方米的缺口，2015年5月，財政部、國家能源局聯合印發通知，明確“十三五”期間中央財政將繼續實施頁巖氣財政補貼政策，國家在大力支持頁巖氣開發利用。頁巖氣已被列為國家第172種新獨立礦種。

2 國外頁巖氣開發利用現狀

美國是頁巖氣勘探開發和生產研究最早以及最成功的國家。美國對頁巖氣的勘探最早于1821年，此后，隨著大量資金的投入和勘探開發技術的進步，美國天然氣研究所開始對頁巖氣進行系統研究，探索頁巖氣儲集性能、富集規律和滲流特征，并進行資源潛力評價和地球化學研究，認識到了頁巖氣的吸附機理和頁巖含氣飽和度對資源量的重要影響。在深化理論技術研究的同時，更新了鉆探生產工藝，使用壓裂技術進行開采，使頁巖氣儲量和產量大幅提高。到2008年，美國頁巖氣已勘探盆地40余個，完鉆頁巖氣井5萬多口，可采資源量為15-30萬億m3，至今，產量仍在逐年增加。

美國頁巖氣勘探開發的成功引起了全球其他國家和地區對頁巖氣開發的浪潮。歐洲地區建立了歐洲的富有機質頁巖數據庫。經研究發現，歐洲地區盆地內的泥頁巖主要發育的是熱成因型頁巖氣，估計其頁巖氣資源量將近 14.4×1012m3。

加拿大頁巖氣的勘探開發也已經進入商業化開采階段，通過多年的勘探開發和研究，估計其頁巖氣資源量超過 42.5×1012m3。

3 我國頁巖氣研究概況

2004年開始，國內的石油、地質高校和石油企業研究機構的學者已經開展對頁巖氣的研究。2009年8月，國土資源部在重慶市綦江縣啟動了中國首個頁巖氣資源勘查項目以來，頁巖氣的勘探開發和研究工作已取得一定的進展。我國南方的揚子、華北和塔里木3個地區發育多套古生界海相頁巖，具備頁巖氣形成的基本地質條件;中、新生界陸相沉積環境下的松遼盆地下白堊統的青山口組黑色泥頁巖也具有頁巖氣形成的條件。經研究證實我國頁巖氣資源豐富，分布廣，層位多，全國共發育有11套頁巖層系。據中國石油經濟技術研究院公布的全球頁巖氣資源評估結果顯示，全球總的頁巖氣可采資源量為187萬億m3，中國頁巖氣資源量為360825億m3，居全球第一。但與美國相比，我國對頁巖氣資源的勘探開發仍處于初級階段。我省松嫩平原中心的大慶市西南古龍凹陷附近泥頁巖地層發育，具備頁巖氣形成條件，適合開展頁巖氣潛力評價和勘探方法研究。

4 我省頁巖氣勘探試驗的意義

我省開展與頁巖氣相關的工作很少，省內頁巖氣開發潛力未知。為擺脫我省能源行業對常規油氣的過度依賴，有必要在我省開展頁巖氣等非常規油氣勘探開發的試驗工作，研究探索一套適合我省實際、能夠有效勘查陸相頁巖氣的勘查技術方法，為黑龍江省頁巖氣產業發展提供依據。這對扭轉我省能源行業一邊倒的局面，完善能源發展格局，具有重大意義。同時也勢必會緩解國內能源壓力，降低我國對外能源依存度。

5 頁巖氣初期勘探方法探討

電磁法勘探的前提是目的層與圍巖存在較明顯的電性差異，從地層和巖石的物性特征上看，我國南方海相頁巖氣儲層表現為典型的相對低電阻率和高極化率特征，具備利用電磁法勘探的前提條件。我國地質條件復雜、多樣，能否充分發揮非地震勘探技術成本低、效率高的優勢，檢驗電磁法勘探技術在松嫩平原頁巖氣勘探中的有效性，是當前我省在頁巖氣勘探起步階段亟待探索的重要問題之一。

由中國工程院院士何繼善團隊發明的廣域電磁法“大深度高精度廣域電磁勘探技術與裝備”獲得2018年度國家技術發明獎一等獎，其探測深度由世界先進方法的1.5km增加到8km。該技術裝備在全國成功推廣應用以來，提交頁巖氣資源量3401.22億m3，……，經濟和社會效益顯著。

劉偉等研究了松遼盆地大慶西部古龍凹陷頁巖氣成藏條件，松遼盆地的兩次較大的湖泛期沉積了古龍凹陷青山口組，是松遼盆地最重要的生油層和區域蓋層。該地層富含優質的有機質、沉積了巨厚的黑色頁巖，間雜油頁巖。采用廣域電磁法在該區域進行探測試驗，結合石油鉆探資料，研究測區的地層、構造及斷裂特征，提供青山口組炭質泥頁巖埋深、厚度等信息。在廣域電磁法探測試驗成果的基礎上，選擇異常“甜點區”進行方法的有效性驗證，研究頁巖氣層有機碳含量、有機質成熟度、含氣量及保存條件，總結出一套適合我省實際、能夠有效勘查陸相頁巖氣的勘查技術方法，建立完整的頁巖氣野外地質調查、地球物理探測及處理解釋、物性測量、樣品采集與化驗、綜合地質解釋以及鉆井驗證的勘查技術體系很有必要。