页岩气地球物理勘探技术发展现状

页岩气地球物理勘探技术发展现状

作者：潘鸣

来源：《大东方》2016年第02期

摘要：近年来，全球页岩气产业迅速升温，特别是北美页岩气的快速发展改变了世界能源供应格局。我国页岩气资源潜力巨大，已经引起政府和相关企业的高度关注。页岩气储集层具有高自然伽马、低声波速度、低密度、高电阻率等地球物理特性，这些特性是页岩气勘探地球物理技术识别与评价的依据。当前我国页岩气勘探开发总体处在起步阶段，主要任务是有利目标区域的优选和资源量评价，以及开展关键技术的试验研究。本文通过页岩气地球物理勘探技术发展现状的分析，指出地球物理勘探技术作为页岩气储层评价和增产改造的关键技术，应重点在建立页岩气储层测井评价方法和标准、页岩气储层地震资料各向异性处理和多波反演技术等方面加强研究。加大页岩气勘探工作的投入，基础性研究与关键技术研发相结合，借鉴国外成功经验与自主创新研发相结合，部署开展基础性页岩气资源调查评价，探索建立适合我国地质特点的页岩气地球物理勘探评价技术体系。

关键词：页岩气；地球物理勘探；地球物理测井

进入 20 世纪，成功进行大规模商业开发的非常规能源包括：煤层气、油页岩、油砂、页岩气、海洋天然气水合物等。在页岩气方面，美国首先突破了页岩气开采关键技术，已进行大规模商业开发，带动了世界页岩气的勘探与开发。我国作为世界第二大油气消费国，开发非常规能源，尤其是页岩气资源，对我国经济发展和改善能源结构具有重要的现实意义。用于页岩气勘探的方法有地质、地球物理、地球化学、钻井等，且呈现出以地球物理手段为主的多种综合方法应用的特点。从寻找页岩气开发核心区到钻完井设计，从测井识别页岩气层，到随钻测井，再到压裂裂缝监测，地球物理技术已经融入了页岩气勘探开发的各个阶段，成为页岩气勘探开发不可或缺的基本技能。

1国内外页岩气地球物理勘探技术发展现状

20 世纪 70 年代，美国页岩气研究重点集中在两个方面：一是页岩层的定性和定量描述、地质-地球化学理论研究及资源潜力评价；二是加强开发工程技术攻关，如新型钻井、完井、压裂技术和增产工艺的研发，使页岩气资源正式成为新的天然气资源勘探开发目标，推动了美国页岩气广泛商业性开采。 20 世纪 90 年代，美国逐步构建了以岩心实验为基础、以测井定量解释为手段，以地震预报为方向、以储集层改造为重点和以经济评价为主导的勘探开发体系。美国非常规油气公司在注重页岩气开发技术创新的同时，逐步开始关注页岩气藏的地质特征与区域地质背景的研究，以期增加高产井的数量。2009 ～ 2011 年，CGGVeritas 公司分别在Haynesville 地区和 Marcellus 地区完成 4700km2 和 8500km2 的三维地震勘探工作，结合钻井成果获得了很好的成效，充分显示出地球物理技术已经成为页岩气勘探开发中必不可少的手段。

针对页岩气勘探开发所需的地球物理技术，“川西页岩气地球物理预测与评价技术研究”项目通过立项论证，以页岩气的岩石物理特征、地震响应特征和测井响应特征为基础，开展页岩气资源评价、储层识别、储层改造、有效开发各环节中的地球物理技术研究；通过建立页岩气测井及地震预测、评价方法，推进和完善页岩气产层评价、产层预测及工程参数预测方法系列，对提高当前国内页岩气勘探开发成功率及经济效益具有重要价值。李志荣等通过四川盆地南部页岩气的勘探实践，对页岩气地球物理勘探技术进行探索和研究，提出了适合于中国地质特征的页岩气地球物理勘探评价方法与技术思路。

2009 年川渝鄂开展了蜀南、富顺-永川、长宁、昭通等 4 个区块页岩气二维地震及威远、长宁 2 个页岩气三维地震项目，从数据采集到资料处理解释进行系统全面的技术攻关。2013年保靖区块页岩气二维地震勘探项目，部署二维地震测线12条，重点针对区内构造特征、页岩层发育情况。这些项目的启动，标志着我国页岩气勘探开发将进入一个全新的时期。

2页岩气地球物理勘探技术发展重点

由于页岩气储集层具有高自然伽马、低速度、高含氢量、低密度、高电阻率等地球物理特性，与常规油气勘探类似，地球物理测井和地震等技术是当前用于页岩气勘探最主要的地球物理方法。根据国内外有关页岩气地球物理技术发展状况，页岩气地球物理技术大致包括页岩气储层岩石物理技术、页岩气测井评价技术、页岩气地震资料采集及特殊处理技术、页岩气地震识别与综合预测技术、页岩气非地震技术、微地震压裂监测等技术系列，其发展重点如下。页岩气储层岩石物理技术：围绕页岩运动学和力学性质实验室测试技术进行攻关，形成配套技术；储备页岩气储层电学及声学特征实验技术与实验手段，研究页岩气储层的地球物理响应特征；超前研究页岩气储层地震各向异性岩石物理建模技术。

页岩气测井评价技术：建立适合我国页岩气勘探的测井技术系列。随钻测井在水平井钻井中起着不可替代的地质导向作用，而且随钻测井资料不受泥浆侵入的影响，资料真实可靠并且更加经济。测井新技术（如核磁共振测井、微电阻率成像测井、元素俘获能谱测井等）在页岩气定量解释评价方面应该有着更为广阔的前景。对裂缝识别及定量评价技术进行攻关，形成成熟、配套的页岩气储层物性参数测井处理和评价工作流程，建立页岩气测井识别和评价标准。页岩气地震资料采集及特殊处理技术：攻克高信噪比地震资料采集技术，提高地震资料品质；地震资料处理和反演过程中考虑地震各向异性的影响是一个热点问题，也是进一步提高地震资料品质的关键。Paradigm 公司的全方位角度域成像、解释、可视化和描述系统，在利用地球物理手段研究岩气储层各向异性特征方面作了有益的尝试。

页岩气非地震技术：除地震、测井之外其他的地球物理方法，发展如电磁法、磁法等非地震技术，开展页岩气多方法综合预测和评价，多学科综合研究必然会使预测结果更趋合理。

3结语

地球物理技术是页岩气勘探中重要的手段，其关键技术的研究突破将会对页岩气规模化勘探开发意义重大。要加强页岩气储层岩石物理性质基础性研究，以及页岩气测井评价、页岩气地震识别与综合预测、页岩气非地震等关键技术研究；同时，合理规划部署与多方联动攻关，基础性研究与实用技术研发相结合，借鉴国外成熟技术与自主创新相结合，逐步建立具有我国地质特点的页岩气地球物理勘探技术体系。

参考文献：

[1]Scott L，Daniel M，Kent A. 2005. Mississippian barnett shale，Fort worth basin North-central Texas： Gas-shale play with multitrillion cubic foot potential [J].AAPG Bulletin，89

（2）： 155 - 175

[2]Zhang Suo-xu. 2013. The exploration and development situation of world shale gas and development of China’s shale gas outlook[J].China Mining Magazine，22（3）： 1 - 3（in Chinese with English abstract）

（作者单位：成都理工大学地球物理学院）