河南省地质局日前在郑州组织召开《河南中牟页岩气勘查郑东页1HF井钻完井及压裂试气工程》成果验收会议。验收结论认为,该项目取得南华北上古生界海陆过渡相页岩气勘查重要突破,探索形成适用于复杂储层地质选区评价、水平井钻完井和分段压裂试气工程工艺技术体系,对南华北地区海陆过渡相页岩气勘查开发奠定了重要基础。
河南省页岩气勘探开发的难点和着力点在哪里?页岩气开发利用对河南省能源转型的意义何在?《中国能源报》记者就此采访了该项目相关负责人。
■■ 在“三明治”地层中找气
我国页岩气资源潜力大,富有机质页岩分布面积广,海相、海陆过渡相、陆相页岩均有不同程度的发育。四川盆地海相页岩气成功规模效益开发,使我国页岩气跨入高速发展的快车道,并确立了页岩气在我国能源安全保障中的重要战略地位。同时,陆相页岩气开发关键技术屡获突破。
有业内人士指出,我国海陆过渡相页岩气资源量也十分丰富,有望成为我国页岩气增储上产的现实领域。但目前海陆过渡相页岩气勘探开发和地质评价还处于初期阶段,仍需加强攻关。
据了解,河南省页岩气以海陆过渡相类型为主,主要赋存于南华北盆地二叠系海陆过渡相地层中。原中国国土资源部预测,该套地层在河南省分布面积约7万平方千米,页岩气资源量约3.71万亿立方米,全国排名第十。
此次河南省地质系统首次获得河南省及南华北地区海陆过渡相页岩气勘查重要突破,初步探明了位于地下2700米-3500米之间的主要储层层位,获得大量宝贵参数,揭示了河南省页岩气具备勘探开发潜力。
虽然海陆过渡相页岩气储层沉积分布广资源前景广阔,但这类型页岩气成藏复杂,与海相及陆相页岩相比,具有储层非均质性强、岩性变化大且薄状叠加、粘土含量高等特殊性。
“近年来,我国海相页岩气已形成巨大产能,陆相页岩气勘探开发也获较大进展,但针对海陆过渡相页岩的研究仍比较欠缺。”该项目负责人冯辉说,“总体而言,河南赋存页岩气的海陆过渡相储层就像三明治,以泥页岩为主,夹有薄层状的致密砂岩、煤层或煤线,普遍含气性好,储层的上下又发育较厚的灰岩作为‘挡板’,这种组合有利于构造发育区的页岩气储集和保存。”
“但由于不同岩性一层叠一层,特性不同,给压裂工艺技术带来困难,目前还没有找到更好的解决办法,产气量会受到较大影响。” 冯辉进一步解释,“如果把打的水平井比作开辟气层的高速路,这些气体却藏在犹如路边麦田的岩层里,如果‘田间小路’打不通,有高速也没效果。比如现阶段郑东页1HF井累计产气55万立方米,就与之前预测相差甚远。”
■■ “打包”实现有效开发
据《中国能源报》记者了解,由原河南省地矿局和原河南省国土资源开发投资管理中心联合组建的河南豫矿地质勘查投资有限公司,早在2012年国土资源部举行的第二轮页岩气探矿权招标中,就获得中牟和温县页岩气勘查区块,并于2013年拉开河南省页岩气勘查开发的序幕。
河南省地质局相关人士表示,历经十年探索,获得大量宝贵参数实属不易。
项目评审专家组组长、原中国地质调查局油气资源调查中心副主任翟刚毅总结认为,该项目团队提出符合海陆过渡相复杂储层特点的“一层储三气”新认识和“复合层体积压裂”等新理念,优选了有利层位作为水平井轨迹穿行层段,探索了多种试气工艺,试气阶段获得较好稳定产气量,实现了零事故、零污染、零伤害、零感染的绿色勘查目标。
冯辉强调,目前看,河南海陆过渡相页岩气要将“三明治”储层一体“打包”有效开发。“这样就必须创新研发适合于复合岩性储层的压裂工艺体系,将‘三明治’储层中的页岩气、煤层气和致密气都采集利用出来,才能实现经济开发价值。”
当前,河南省能源消费中煤炭占比60%以上,大气污染防治难度大,实现“双碳”目标压力大。《河南省“十四五”现代能源体系和碳达峰碳中和规划》提出,河南省将加大页岩气等非常规天然气资源勘探开发力度,推进郑州、开封等页岩气先导性勘查开发示范项目建设。
河南省地质局相关人士表示,虽然在成藏机制、工程工艺技术及装备等方面尚存在诸多难题,但该井阶段性成果已使河南在化石能源转型和落实“双碳”目标方面具有了一定现实意义。
■■ 还需政策和资金支持
冯辉指出,我国海陆过渡相页岩气具备良好的资源潜力,在南华北盆地的研究已取得很多重要的阶段成果,但成藏机制、储层改造等基础性理论研究仍待深入,资源评价方法的不完善、“甜点”识别与预测技术不成熟以及钻完井压裂试气工艺、装备存在技术瓶颈,仍然是当前过渡相页岩气勘探开发面临的主要问题。
其他受访人士也指出,海陆过渡相页岩岩相变化快,与煤层、致密砂岩层等互层,现有海相页岩气评价标准不适用,因此海陆过渡相页岩气资源潜力评价的方法、参数与标准仍不完善,还需通过实施更多探井,因此建立过渡相页岩气资源评价和调查标准体系十分迫切。
冯辉告诉《中国能源报》记者:“我们要突破现有地质理论认识、工程工艺体系认知以及技术瓶颈,先导性井组试验和科研攻关必须跟得上。目前这口井的综合成本在1亿元左右,未来在地质上要解决‘甜点’问题以增‘添堵’,在工程上要解决成本问题以增效益,还需将开采成本降低一半,才能实现经济可采、工业开发。”
“页岩气勘查工作前期具有公益性质,投资大、风险高,现在该区最大的风险探索期已过去,问题已探明,潜力已揭示,需要企业以问题为导向针对性地制定勘探开发策略,更需要政策和资金支持。”冯辉说,“希望未来在各级政府和有关部门支持下,借‘新一轮找矿突破战略行动’契机,勘探开发好海陆过渡相页岩气这块不好啃的‘三明治’。”