昭通地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖氣勘探開發(fā)可行性研究

薛曉輝，胡 琳，李金龍，李 遇

(1.云南煤層氣資源勘查開發(fā)有限公司，云南 昆明 650000；2.云南省煤田地質(zhì)局，云南 昆明 650034)

頁(yè)巖氣是以游離態(tài)、吸附態(tài)為主，賦存于富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖層段中的天然氣，主體上為自生自儲(chǔ)的、大面積連續(xù)型天然氣聚集[1]。頁(yè)巖氣是一種新型戰(zhàn)略性資源，也是一種清潔、高效的綠色能源[2]。據(jù)《云南省頁(yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)》估算，昭通地區(qū)(滇東北)龍馬溪組頁(yè)巖氣資源量約為1.37×108m3，潛力巨大[3]。目前，除四川盆地內(nèi)部頁(yè)巖氣勘探效果顯著，在其他區(qū)域?qū)ふ医犹骓?yè)巖氣資源，成為我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急[4]。在我國(guó)頁(yè)巖氣快速發(fā)展的背景下，進(jìn)一步加強(qiáng)昭通地區(qū)(滇東北)龍馬溪組頁(yè)巖氣資源勘探開發(fā)力度，對(duì)提高昭通地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平、加強(qiáng)地區(qū)能源開發(fā)效率具有重要意義[5]。本文在總結(jié)昭通地區(qū)頁(yè)巖氣資源特征的基礎(chǔ)上，分析頁(yè)巖氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益以及風(fēng)險(xiǎn)，討論頁(yè)巖氣開發(fā)的可行性，為以昭通地區(qū)為代表的滇東北頁(yè)巖氣開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 滇東北區(qū)域概況

昭通市位于云南省東北部，地處云、貴、川三省結(jié)合處，西、北以金沙江為界與四川相接，南東與貴州毗鄰。整體地勢(shì)南高北低，屬于典型的山地構(gòu)造地形，處于烏蒙山集中連片特困地區(qū)的腹心地帶，是集高寒山區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)、革命老區(qū)于一體的深度貧困地級(jí)市[6]。

昭通市地層發(fā)育，出露齊全，從震旦系到新生界，各系均有分布。其中下志留統(tǒng)龍馬溪組(S1l)地層厚134m～464m，上部以深灰色-黃綠色泥頁(yè)巖為主；中部為灰色-黃綠色泥頁(yè)巖夾少量條帶狀灰?guī)r；下部以大套灰黑色頁(yè)巖、碳質(zhì)頁(yè)巖及灰黑色泥巖、碳質(zhì)泥巖為主，是國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的主力層系[7]。昭通地區(qū)在構(gòu)造上受小江斷裂、尋甸-宣威斷裂控制，位于揚(yáng)子陸塊南部被動(dòng)邊緣褶-沖帶威寧-昭通褶-沖帶(Ⅴ-2-7-1)[5]，屬四川盆地南緣部分。

目前，昭通市內(nèi)頁(yè)巖氣礦權(quán)包括西北部“川滇四川盆地西南部美姑-五指山區(qū)塊油氣頁(yè)巖氣勘查”區(qū)塊、東部“滇川筠連-威信地區(qū)天然氣頁(yè)巖氣煤層氣勘查”區(qū)塊”、“滇黔鎮(zhèn)雄-畢節(jié)地區(qū)天然氣頁(yè)巖氣煤層氣勘查”區(qū)塊和北部“川滇四川盆地西南沐川-宜賓地區(qū)石油天然氣頁(yè)巖氣勘察”區(qū)塊、“川滇黔四川盆地西南水富-敘永地區(qū)油氣頁(yè)巖氣勘查區(qū)塊”等，昭通頁(yè)巖氣示范區(qū)富集高產(chǎn)的特征引起了國(guó)內(nèi)學(xué)界的重視[8]。以昭通地區(qū)為代表的滇東北地區(qū)，有望成為我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的重要基地之一，但頁(yè)巖氣產(chǎn)能受控因素復(fù)雜[9-10]，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大，昭通地區(qū)的頁(yè)巖氣開發(fā)潛力、能力及經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益還需要進(jìn)一步研究。

2 龍馬溪組資源潛力

我國(guó)近幾年頁(yè)巖氣勘查開發(fā)獲得的資料證明，四川盆地及其周緣分布的五峰組、龍馬溪組是我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)含礦層系[13]。

昭通地區(qū)下志留統(tǒng)龍馬溪組(S1l)暗色泥頁(yè)巖系，形成于低能缺氧還原環(huán)境的淺水臺(tái)地邊緣環(huán)境[14]。龍馬溪組(S1l)巖性在縱向上具有一定的漸變性，總體上具有向上顏色逐漸變淺、有機(jī)質(zhì)含量逐漸減少以及粉砂質(zhì)和灰質(zhì)含量逐漸增多的特征[15]。這樣的垂向巖石學(xué)特征為龍馬溪組頁(yè)巖氣勘探開發(fā)提供重要支撐，標(biāo)明其為頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)層位[16]。

該區(qū)域下志留統(tǒng)龍馬溪組(S1l)下部機(jī)質(zhì)頁(yè)巖段分布相對(duì)穩(wěn)定，優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層段TOC>2%，厚度達(dá)到26.42m～103m，總體呈現(xiàn)由南西向北東方向增大的趨勢(shì)[17](圖1)，為形成有利的頁(yè)巖氣藏提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。對(duì)比渝東南地區(qū)龍馬溪組資料，昭通地區(qū)龍馬溪組受海西晚期峨眉山玄武巖增溫影響[18]，熱演化程度略高，Ro一般處于2.4%～2.8%之間，頁(yè)巖中同時(shí)存在鈣質(zhì)含量較高(25%～33%)、黏土礦物含量較低(20%～25%)的特點(diǎn)[19]，泥頁(yè)巖的硬度較高，脆性和造縫能力較強(qiáng)，在壓裂改造時(shí)有利于裂縫網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生，便于頁(yè)巖氣的商業(yè)開采。

圖1 昭通地區(qū)龍馬溪組優(yōu)質(zhì)黑色頁(yè)巖(TOC>1%)分布特征[17]

黑色炭質(zhì)頁(yè)巖和硅質(zhì)頁(yè)巖構(gòu)成了昭通地區(qū)龍馬溪組(S1l)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層段的主要巖性，其基質(zhì)礦物組成主要包括了石英、長(zhǎng)石、碳酸鹽和黏土礦物，除主要礦物外，頁(yè)巖中黃鐵礦也較為常見，說明龍馬溪組頁(yè)巖形成于水體循環(huán)受限的滯留環(huán)境，良好的還原環(huán)境對(duì)頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的保存十分有利，其下段有機(jī)質(zhì)的富集對(duì)甲烷氣體的吸附有重要作用。昭通地區(qū)龍馬溪組(S1l)頁(yè)巖最大吸附氣含量相差較大，介于2.70～5.02cm3/g，該區(qū)經(jīng)歷了高演化、深埋藏作用，地層中的吸附氣含量已經(jīng)達(dá)到最大值。

根據(jù)昭通大關(guān)縣木桿鎮(zhèn)新地2井資料，I類含氣頁(yè)巖分布于目標(biāo)層系底部厚32m，現(xiàn)場(chǎng)解析氣量平均每噸2.01m3；II類含氣頁(yè)巖分布于目標(biāo)層系中上部厚71m，現(xiàn)場(chǎng)解析氣量平均每噸1.19m3，現(xiàn)場(chǎng)解吸最高含氣量每噸3.38m3[20]，表現(xiàn)了昭通龍馬溪組富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖良好的含氣性。據(jù)《云南省頁(yè)巖氣資源調(diào)查評(píng)價(jià)》估算，昭通地區(qū)(滇東北)龍馬溪組頁(yè)巖氣資源量約為1.37×108m3。

3 頁(yè)巖氣勘探開發(fā)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

3.1 社會(huì)效益

昭通地區(qū)屬于烏蒙山集中連片貧困區(qū)，頁(yè)巖氣勘探開發(fā)能夠增加地方勞務(wù)用工、帶動(dòng)中小企業(yè)發(fā)展、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，改善當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施建設(shè)。于此同時(shí)，昭通地區(qū)頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)不僅能夠在云南省頁(yè)巖氣勘探開發(fā)中提供示范案列，為滇東北地區(qū)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)提供更多經(jīng)驗(yàn)，也能夠在國(guó)家能源安全、能源保障、能源結(jié)構(gòu)、氣候改善等方面發(fā)揮重要的作用[20]。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

2015年，財(cái)政部于國(guó)家能源局將《頁(yè)巖氣開發(fā)利用補(bǔ)貼政策》延長(zhǎng)至2020年，補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為前三年0.3元/m3，后兩年為0.2元/m3；2017年3月財(cái)政部、稅務(wù)總局初態(tài)《關(guān)于對(duì)頁(yè)巖氣減征資源稅的通知》中要求將頁(yè)巖氣資源稅(按6%的規(guī)定稅率)減征30%[21]。

圖2 頁(yè)巖氣區(qū)塊項(xiàng)目年現(xiàn)金流量

圖3 頁(yè)巖氣區(qū)塊項(xiàng)目累計(jì)凈現(xiàn)金流量

圖4 頁(yè)巖氣區(qū)塊項(xiàng)目累計(jì)上繳稅收

對(duì)昭通某一頁(yè)巖氣礦權(quán)區(qū)塊，按照前15年，每年投入5口生產(chǎn)井生產(chǎn)模式計(jì)算，單井產(chǎn)量10萬(wàn)方/天，年產(chǎn)量遞減指數(shù)-0.45，單井成本6400萬(wàn)元/口，運(yùn)營(yíng)成本3000萬(wàn)元/年，一口井累加50萬(wàn)元/年，井口氣價(jià)1.2元/m3，政府補(bǔ)貼0.2元/m3，增值稅(含城建、教育等)6.75%，資源稅4.2%，所得稅15%。預(yù)測(cè)在第三年達(dá)到收支平衡(圖2)，第五年實(shí)現(xiàn)盈利(圖3)，累計(jì)收入達(dá)120億元，創(chuàng)造稅收約40億元(圖4)。研究結(jié)果表明，頁(yè)巖氣區(qū)塊內(nèi)具體經(jīng)濟(jì)效益受單井產(chǎn)量影響較大，因此，加強(qiáng)頁(yè)巖氣地質(zhì)勘探，尋找地質(zhì)甜點(diǎn)對(duì)昭通地區(qū)頁(yè)巖氣開發(fā)意義重大[22]。

4 頁(yè)巖氣勘探開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)

4.1 政策風(fēng)險(xiǎn)

國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出“以四川盆地及周緣為重點(diǎn)，加強(qiáng)南方海相頁(yè)巖氣勘探開發(fā)，積極推進(jìn)重慶涪陵、四川長(zhǎng)寧—威遠(yuǎn)、云南昭通、陜西延安等國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)建設(shè)，推動(dòng)其他潛力區(qū)塊勘探開發(fā)”、“2020 年常規(guī)天然氣產(chǎn)量達(dá)到 1700 億m3，頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)到 300 億m3，煤層氣(煤礦瓦斯)利用量達(dá)到 160 億m3。”《云南省“十三五”規(guī)劃》提出，“有序開放開采權(quán)，積極開發(fā)天然氣、煤層氣、頁(yè)巖氣。改革能源體制，形成有效競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)機(jī)制。”《云南省能源發(fā)展規(guī)劃(2016年～2020年)》提出，加強(qiáng)天然氣氣源建設(shè)，提到 “力爭(zhēng)頁(yè)巖氣開發(fā)取得突破。加大滇東、滇東北地區(qū)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)力度，逐步推進(jìn)全省頁(yè)巖氣勘探開發(fā)工作，力爭(zhēng)“十三五”期間頁(yè)巖氣勘探開發(fā)實(shí)現(xiàn)突破。”相關(guān)政策不斷推動(dòng)頁(yè)巖氣資源勘探開發(fā)[23]，根據(jù)國(guó)家和云南省政策規(guī)劃，頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)有較為完善的政策保證，風(fēng)險(xiǎn)極低。

4.2 市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)

目前，云南省居民用氣價(jià)格為2.98元/m3，現(xiàn)井口氣價(jià)暫定為1.20元/m3，具有足夠的空間，防范市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。跟據(jù)《云南省能源保障網(wǎng)五年行動(dòng)計(jì)劃(2016年～2020年)》，區(qū)塊周邊已經(jīng)建成昭通天然氣支線管道(一期工程)，還將建設(shè)水富-昭通支線、昭通天然氣支線管道(二期工程)，為后期頁(yè)巖氣等非常規(guī)天然氣的開采和運(yùn)輸提供了便利條件，能夠保障頁(yè)巖氣的銷售渠道。因此，昭通地區(qū)頁(yè)巖氣資源開發(fā)市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小。

4.3 技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)

在頁(yè)巖氣資源勘探開發(fā)技術(shù)層面，國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成了一套適合中國(guó)地質(zhì)條件、水平國(guó)際領(lǐng)先的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)理論、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和管理體系。壓裂、水平鉆井等核心技術(shù)，定向鉆頭、橋塞等核心部件均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，目前我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)3500m以實(shí)現(xiàn)了淺頁(yè)巖氣綠色、高效開發(fā)和技術(shù)裝備自主，形成了一整套適合我國(guó)地質(zhì)條件的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系[24-25]，在昭通龍馬溪組頁(yè)巖氣高效勘探開發(fā)上有成熟的技術(shù)保障。

5 結(jié)論

昭通市龍馬溪組下段富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖具有厚度大，脆性礦物含量高，含氣量高等特點(diǎn)，具備豐富的資源潛力，對(duì)其進(jìn)行合理勘探開發(fā)具有較強(qiáng)的社會(huì)效益和明顯的經(jīng)濟(jì)效益，在風(fēng)險(xiǎn)上可控，尤其對(duì)促進(jìn)昭通市地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，脫貧攻堅(jiān)具有重要意義，具有較強(qiáng)的可行性。