页岩气勘探开发中地球物理技术的应用研究

杨国庆

摘  要：随着我国经济的不断发展以及各个行业发展的要求，对各种资源的需求越来越多。在众多的资源类型中，页岩气是一种重要的资源。为了满足各行各业对页岩气的需求，近些年在勘探开发页岩气的过程中也不断采用新技术，大大提高了页岩气的勘探开发效率。地球物理技术在页岩氣的勘探开发中发挥了重要作用，也为其他技术的利用提供了辅助作用。

关键词：页岩气  勘探开发  地球物理技术  应用研究

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）07（a）-0017-03

Application of Geophysical Technology in Shale Gas Exploration and Development

YANG  Guoqing

（Botou Vocational College， Cangzhou， Hebei Province， 061250  China）

Abstract： With the continuous development of China's economy and the requirements of the development of various industries， there is an increasing demand for various resources. Among many resource types， shale gas is an important resource. In order to meet the needs of all walks of life for shale gas， new technologies have been continuously adopted in the process of exploration and development of shale gas in recent years， which has greatly improved the exploration and development efficiency of shale gas. Geophysical technology plays an important role in the exploration and development of shale gas， and also provides an auxiliary role for the utilization of other technologies.

Key Words： Shale gas; Exploration and development; Geophysical technology; Application research

页岩气是存在于页岩这种地质中的一种气体，它具有很高的利用价值。页岩气在我国的储量十分可观。随着发达国家对页岩气的开采以及相关技术的利用，我国逐渐开始重视页岩气的勘探开发工作。我国在长期的页岩气勘探和开发中积累了一些经验，也利用了很多先进的科学技术，促进了页岩气勘探开发更好的发展。我国的页岩气分布不均，在四川地区已经进行了一定的开采，开采技术也相对成熟。一方面刺激了广大的投资者，使更多的资本进入到页岩气的勘探和开采中;另一方面也提高了其他地区进行页岩勘探开发的信心。通过以上分析可以看出，页岩气的开发在一定程度上具备了各种内外部条件，也能极大地缓解我国能源紧缺的问题。因此，各个层面要重视页岩气的勘探开发工作，为其提供各种支持，提高页岩气的开采量，为经济建设提供更好的服务。

1  页岩气的分布情况及美国对页岩气的勘探开发情况

1.1 页岩气的分布情况

页岩气在全世界的分布极不均匀，全球页岩气的储量大约在456万m3。从地域来说，页岩气主要分布在拉美、北美、中亚等地区。在我国，页岩气主要分布在南方，特别是四川地区储量尤为丰富，这和南方地区的地质地貌有很大的关系。四川盆地中因为拥有很多的泥页岩，而且其发育也比较好，引起了相关人员的高度重视并进行深入研究。很多专业人士对四川盆地页岩气的开发保有乐观的态度，这也给页岩气勘探和开发提供了动力。随着各种新技术的利用，我国的页岩气的开采量也逐年上升，为我国的经济发展提供了更多的能源资源[1]。

1.2 美国对页岩气的勘探开发情况

页岩气的勘探开发需要强大的资金支持，且页岩气的勘探开发具有很大的难度，所以经过了漫长的时间才有所发展。美国是最早进行页岩气开发的国家，其在19世纪20年代打出第一口页岩气井，在之后的发展过程中逐渐认识到页岩气具有很好的吸附作用，这一发现大大提升了页岩气的开采量。进入21世纪，美国利用多种先进的科学技术，使页岩气的勘探开发获得了较快的发展，并逐渐扩大了开采范围。美国页岩气的勘探开发给世界其他国家的页岩气开发提供了借鉴，促进了世界其他地区和国家的页岩气开发工作。

2  页岩气勘探开发中利用地球物理技术呈现出的特点

2.1 具有各向异性特点

页岩气所在的地质储层具有各向异性特点。页岩气储层之所以具有各向异性特点是由页岩的属性决定的。一般页岩的形状是薄页或者是薄片，分布着很多节理，且孔隙很小，但是也有一定的渗透率，这也是页岩具有各向异性的主要原因。在利用地球物理技术进行页岩气的勘探开发时，反射振幅会随着方位角的变化而变化，这是由于各向异性的特点所决定的。这样就可以对地层裂隙发育情况进行计算，有利于相关人员根据计算结果进行判断[2]。

2.2 能够预测页岩层含气丰度的特点

与其他能源储藏不同，页岩气储层具有自生自储的特点，而且它还具有低丰度、连续性的特点。不同的页岩层有不同的经济价值，判断页岩层经济价值高低的重要因素之一就是岩层中有机成分的多少。利用地球物理技术可以实现对含气层丰度的测试，大大提高了页岩气勘探效率。

2.3 能够对页岩气勘探工程中的“甜点”进行有效预测

页岩气探勘工程中的“甜点”指的是油气勘探过程中发现的大面积的油气层，这些油气层具有很高的经济价值，而且相对来说开采难度较低。这种情况出现的频率不高，而且也不会连片分布，因此把这种现象叫作“甜点”。在利用地球物理技术进行页岩气的勘探开发时，可以获取各种計算信息，有利于勘探人员找到工程中的“甜点”，开采出更多的页岩气[3]。

3  我国页岩气勘探开发利用地球物理技术的现状

由于各种因素的制约，我国的页岩气勘探开发开始的较晚，进程也比较缓慢。随着科学技术的不断发展以及我国积极引进国外的相关技术，促使我国的页岩气勘探开发有了一定的发展。我国的页岩气探勘从资源和技术方面逐步进行;页岩气的开发从小型的开采到中型的开采，中间经历了很长的时间。在长期的页岩气勘探和开发中，针对我国的地质特点，行业内已经逐渐形成了一套具有我国特色的页岩气研究的思路。在这个思路的基础上，我国也逐渐形成了自己的方法，比如利用地球物理技术对资料进行采集;利用地球物理技术进行处理解释等。这种物理技术的应用，大大促进了我国页岩气勘探开发的发展，也逐渐拉近了与国外先进技术之间的距离。

3.1 我国页岩气勘探开发的基础理论和实验技术

要想利用地球物理技术必须从页岩气储层岩石物理技术开始，这是利用地理物理技术的基础。我国很多测试技术和方法在长时间的实践中更加成熟，对岩石的物理测定技术也有很大的突破。近年来，由于科技的发展和国家的支持，我国的页岩运动学和力学性质研究已经有了配套的技术，特别是在页岩气储层地震各向异性的建模技术方面受到广泛的关注。我国的数字岩心技术既可以从微观角度，也可以从宏观角度对岩石进行物理特性的研究。这种技术也是目前我国研究岩石物理特性的重要技术之一。

3.2 页岩气勘探阶段的地球物理技术的应用

页岩气的勘探虽然与其他常规气的勘探有不小的差别，但是在地球物理技术作用方面却大同小异。基于此，相关人员在进行页岩气的勘探时可以利用其他常规气勘探的成熟技术，把勘探阶段的信息采集、处理解释等利用地球物理技术一体化解决，而且在实践中得到了较好的应用。我国这种利用地球物理技术的方式与国际先进水平相差无几。地球物理技术在页岩气勘探阶段有很好的使用效果，因此相关人员也要加强对勘探阶段地球物理技术的研究，使其更好地作用于页岩气的勘探。

3.3 页岩气开发阶段的地球物理技术的应用

随着我国相关人员对页岩气开发的不断探究，地球物理技术在这个阶段也得到了很好的应用，现在与国际先进水平的差距也逐渐缩短。我国正逐步研究利用地球物理技术中的地震资料实现对储层脆性、储层含气丰度的预测。只有做好了储层脆性和储层含气丰度的预测，才能为下一步的储层改造做好铺垫。在现阶段，我国利用地球物理技术可以对叠前、叠后裂缝发育带进行综合检测，还可以利用脆性预测技术、“甜点”预测技术进行各方面的检测。这些技术在我国的页岩气开发中得到应用，在应用的过程中相关人员要不断加强研究，积极利用地球物理技术的优势，使页岩气开发的过程更加顺利。

另外，我国在页岩气开发阶段还引进了微地震监测方法。这种监测方法主要作用于产油生产活动中，或者是水力压裂过程中引起的地下应力场的变动。地下应力场发生变动会使岩层破裂甚至出现断层，在这种情况下就会产生地震波。施工人员利用检波器监测到微地震，并可以对裂缝成像。这样施工人员就明确了裂缝的各种信息，为页岩气的顺利开采提供了一定的保障。我国的微地震监测技术还不太完善，需要相关人员继续努力，积极研发配套软件，使我国的微地震监测技术更加成熟，更好地用于页岩气开采阶段的裂缝监测。

4  地球物理技术在页岩气勘探开发中的应用

页岩气的勘探开发是一项系统性工程，在每个工程阶段都可以利用地球物理技术，但是在每个阶段地理物理技术所发挥的作用是不同的。勘探人员在实际的工作中要根据遇到的问题恰当、合理地利用地球物理技术，使其更好地发挥出作用。笔者基于自己的工作经验和一定的调查研究，把各个阶段利用地球物理技术的情况进行如下说明。

4.1 在页岩气勘探阶段利用地球物理技术的情况

在进行页岩气的勘探时，主要利用地球物理技术对页岩气的各种数据进行勘测，比如页岩气埋藏的深度、页岩气储量、页岩气分布等。通过各种勘测数据，勘探人员对页岩气各方面的情况了解得更加全面，从而做出正确的资源评估报告。资源评估报告也有利于勘探人员更好地确定页岩气的核心区，为后期的开采做好准备工作。在勘探阶段，地球物理技术主要的作用表现在页岩气的测井方面，并对页岩气各方面进行预测，掌握页岩气的空间分布，更好地开展后期工作[4]。

4.2 在页岩气开发阶段利用地球物理技术的情况

在页岩气的勘探完成后就需要进行下一步的开发工作。地球物理技术在页岩气的探勘阶段已经为开发阶段做好一定的准备工作，因此这个阶段利用地球物理技术发挥了完全不同的作用。在这个阶段，施工人员要进行钻井施工，这就需要地理物理技术对钻井工作与储层压裂改造工作进行不断的优化。利用地球物理技术需要做好矿物组成、力学性质、裂缝成因的分析工作，另外要对工程、岩石等方面进行科学的评价。只有做好全面的分析和预测工作，才能为开发阶段的钻井等施工提供信息支撑[5-6]。

4.3 发达国家页岩气勘探开发利用地球物理技术的情况

在发达国家，进行页岩气的勘探开发利用地球物理技术的范围更广，利用的地球物理技术也更加有深度。发达国家利用地球物理技术可以有效地开采页岩气，而且取得了较好的效果。他们主要利用地球物理技术中封闭应力，更好、更有效地指导页岩气水平井的钻探工作。另外，利用地球物理技术中的杨氏模量和水平应力，更好地找到工程中的“甜点”;利用地球物理技术中的岩石力学还能对压裂问题作出一定的指导。以上是发达国家利用地球物理技术进行页岩气勘探开发中的利用情况，我国要结合自身的勘探和开发实际，积极向发达国家学习和借鉴，更好地发展我国的页岩气勘探开发事业。

5  结语

为了更好地进行页岩气的勘探开发，我国在借鉴国外先进技术的同时还要提升自身的技术水平。地球物理技术在页岩气的勘探开发中发挥了重要作用，因此我国要重视对地球物理技术的研究，并不断创新，使页岩气的勘探开发更好地为社会发展服务。

参考文献

[1] 邹才能，赵群，董大忠，等.页岩气基本特征、主要挑战与未来前景[J].天然气地球科学，2017（12）：24-27.

[2] 李家斌，朱大友，屈念念，等.高精度重力方法在“大塘坡式”锰矿找矿中的应用[J].中国地质调查，2016，3（2）：5-10.

[3] 钟敏.致密油资源开发技术经济评价研究[D].北京：中国矿业大学（北京），2018.

[4] 王琳.渝东南地区重点层系页岩气富集条件及可采资源[D].北京：中国地质大学（北京），2020.

[5] 周玲.青海省贵德县扎仓沟地热田成因机理及开采潜力研究[D].长春：吉林大学，2020.

[6] 刘曰武，高大鹏，李奇，等.页岩气开采中的若干力学前沿问题[J].力学进展，2019，49（1）：1-236.