怎样找到页岩气

2021.07.13 中国矿业报/林拓   

页岩气是一种主要赋存于页岩层系中的非常规天然气，相对于常规的石油、煤等化石能源，具有绿色清洁的特点。我国南方地区生产的页岩气已经进入了千家万户，那么地质学家是怎么找到这么大规模的页岩气呢？

首先，我们要运用“野外地质调查”的方法找到富有机质页岩层系发育的地区。页岩气是自生自储式的天然气聚集，也就是说，页岩气生成后在地层中没有经过油气运移或只有很短距离的油气运移。通过对地表出露岩石与剖面的观察、测量、采样、分析等，由地表到地下推断页岩层系的岩性组合、厚度、埋深等基本信息，结合地质基础图件，可以初步预测页岩空间分布及其他地质属性。

其次，找到了富有机质页岩不等于找到了页岩气，我们需要通过“页岩实验测试分析”来判断页岩的含气性，主要包括有机地球化学、岩石矿物、储层物性、含气性等。其中，有机地球化学实验通过测定页岩有机质类型、丰度和成熟度来分析页岩气类型、页岩生烃能力与过程；岩石矿物实验通过测定页岩矿物成分、含量及形态来分析页岩特征、硬度和敏感性等页岩气开发特征；储层物性实验通过测定孔隙结构、孔缝直径以及孔隙度和渗透率等来分析页岩储集空间、渗透能力、含气能力等储层评价特征；页岩含气性实验通过测定含气量来分析页岩气的数量、成分与来源。

在此基础上，对可能富含页岩气的地区开展“地球物理勘探”，来进一步寻找页岩气有利的富集部位。地球物理勘探方法除了重力、磁力和电法勘探外，在页岩气勘探中最常用的还是地震勘探，用以透视地球内部结构与页岩的分布，主要的原理就是地面人工激发的能量以声波方式传向地壳深部，在地层接触界面、岩性变化面、断层界面声波传递遇到障碍，部分声波就会反射回地面检波器，对这些信号进行分析处理和综合地质解释，来探寻地下页岩气发育的有利部位。

最后，在以上工作流程的基础上，选取有利部位优选页岩气钻井井位，可以开展“页岩气钻井”工作。页岩气钻井是页岩气勘探与开发的必要手段，在勘探阶段一般包括页岩气地质调查井与页岩气参数井，利用钻头的旋转破碎地层岩石，从而将钻头不断钻入页岩地层，钻井泥浆则将能够充分反映地下岩石的基本特征的岩石碎屑搬运至地表，通过对这些岩屑进行观察、记录和分析，判断钻遇的地层情况，并进行地质研究和综合评价，这就是我们常说的页岩气地质录井，如钻遇到页岩气，地质录井可能会在泥浆循环槽中见有气泡，还会有气测异常增高等页岩气信息的出现。在钻井的目的层，还可以使用取心钻头获取携带了大量页岩气信息的页岩岩心，将其放入水中经常会看到气泡溢出，将气体收集、计量和测试分析，就可以判断页岩气的数量、成分和来源等特征。在已完成的钻孔中放入测井仪并将其从井底部位拉升至地表，将地层中的声学、电性、密度、放射性等物理信息依次收集并传递至井口的计算机中，通过这些测井参数可对页岩层段进行综合地质评价，这就是页岩气测井技术。

页岩气的发现与探测运用了数学、地理、化学、物理等多个基础学科，是科学理论与技术方法综合应用的过程，需要我们继续不断升华理论认识、提高技术水平，为祖国找到更多的页岩气资源。

（作者单位：中国地质调查局油气资源调查中心）

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