不久前召開(kāi)的全國(guó)地質(zhì)調(diào)查工作會(huì)議上傳來(lái)消息，我國(guó)長(zhǎng)江中游鄂西地區(qū)頁(yè)巖氣調(diào)查去年取得重大突破，在震旦系、寒武系和志留系三個(gè)地質(zhì)層系均獲高產(chǎn)頁(yè)巖氣流，頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量達(dá)11.68萬(wàn)億立方米，具有建成年產(chǎn)能100億立方米的資源基礎(chǔ)，有望與重慶涪陵、四川長(zhǎng)寧形成“三足鼎立”的資源基地。
那么，頁(yè)巖氣對(duì)于世界未來(lái)的能源需求到底有多重要？鄂西頁(yè)巖氣的重大發(fā)現(xiàn)又有著怎樣的意義？
能源產(chǎn)業(yè)里的“頁(yè)巖氣革命”
頁(yè)巖氣，本質(zhì)上就是一種非常規(guī)天然氣。但是，和采自常規(guī)天然氣田的天然氣和油田的伴生氣不同，頁(yè)巖氣以吸附或游離方式儲(chǔ)存在黑色頁(yè)巖中。有人比喻說(shuō)，如果說(shuō)常規(guī)天然氣為一個(gè)封閉空間內(nèi)的所有甲烷等氣體的結(jié)合，那么頁(yè)巖氣的狀態(tài)就是封閉空間內(nèi)裝滿了“泡沫材料”后的甲烷等氣體的結(jié)合。
有了這些“泡沫材料”，就使得頁(yè)巖氣的開(kāi)采要比常規(guī)天然氣難得多。還有人打了這樣的比方，說(shuō)開(kāi)采頁(yè)巖氣就像“從細(xì)雞尾酒吸管中吸出濃奶昔或像在枕頭里吸氣”一樣困難。因此，雖然人們很早就知道在頁(yè)巖層中有巨量的天然氣，但長(zhǎng)期以來(lái)卻被人們認(rèn)為是沒(méi)有多少開(kāi)采價(jià)值的“邊角余料”。
美國(guó)是全球頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)利用最早、產(chǎn)量最大的國(guó)家。2000年以來(lái)，隨著連續(xù)型油氣藏理論認(rèn)識(shí)的深入、水平井鉆井和分段體積壓裂技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在美國(guó)掀起了一場(chǎng)“頁(yè)巖氣革命”，呈現(xiàn)出油氣（頁(yè)巖氣與頁(yè)巖油）并舉、產(chǎn)量大幅增長(zhǎng)局面。2000年美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量約100億立方米，占美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的2.0%；2006年美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量311億立方米，占美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的5.9%；2017年美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)到4746億立方米，占美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的63%。
面對(duì)金融危機(jī)以來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)疲軟、失業(yè)率居高不下的陰影，“頁(yè)巖氣革命”無(wú)疑為美國(guó)經(jīng)濟(jì)注入了一劑“強(qiáng)心針”。美國(guó)“頁(yè)巖氣革命”的巨大成功，有效降低了工業(yè)生產(chǎn)中的能源成本，進(jìn)而帶動(dòng)美國(guó)制造業(yè)的復(fù)蘇、拉動(dòng)可再生能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。美國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)振興不僅能夠創(chuàng)造源源不斷的就業(yè)崗位，而且可以逐漸減少美國(guó)對(duì)外石油進(jìn)口、穩(wěn)步促進(jìn)美國(guó)本土的油氣資源出口，進(jìn)而有效平衡貿(mào)易赤字。頁(yè)巖氣革命，不僅使美國(guó)初步實(shí)現(xiàn)了“能源獨(dú)立”，同時(shí)極大地刺激了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
美國(guó)“頁(yè)巖氣革命”還帶來(lái)了油氣工業(yè)的科技革命，推動(dòng)了全球非常規(guī)油氣快速發(fā)展。這場(chǎng)突如其來(lái)的“頁(yè)巖氣革命”不僅影響了全球能源格局，而且對(duì)國(guó)家地緣政治具有重大影響。一種流行的觀點(diǎn)認(rèn)為，美國(guó)由一個(gè)油氣進(jìn)口國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)橛蜌獬隹趪?guó)，從海灣及中東地區(qū)進(jìn)口石油的需求將大大減少，美國(guó)可能將大大降低在中東地區(qū)的外交和軍事介入力度，從中東“抽身”。
世界頁(yè)巖氣資源豐富，開(kāi)發(fā)利用進(jìn)展迅速。根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)2015年的評(píng)價(jià)，全球頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為220.69萬(wàn)億立方米，其中，中國(guó)、阿根廷、阿爾及利亞、美國(guó)分別占到總量的14.31%、10.29%、9.07%、7.99%。目前，世界上實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)性開(kāi)發(fā)的國(guó)家共有4個(gè)，2017年頁(yè)巖氣產(chǎn)量5422億立方米，美國(guó)、加拿大、中國(guó)、阿根廷頁(yè)巖氣產(chǎn)量分別為4746億立方米、570億立方米、91億立方米、15億立方米。此外，波蘭、英國(guó)、烏克蘭、澳大利亞、新西蘭、沙特、印度、南非、巴西等10多個(gè)國(guó)家在進(jìn)行頁(yè)巖氣的勘探與評(píng)價(jià)工作。
我國(guó)頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量達(dá)31.57萬(wàn)億立方米，居世界第一位。自2008年開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)展了全國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)，指出我國(guó)海相、陸相和海陸過(guò)渡相頁(yè)巖蘊(yùn)藏著豐富的頁(yè)巖氣資源，四川盆地及周緣是頁(yè)巖氣有利的勘查地區(qū)；自2009年以來(lái)，中國(guó)石油、中國(guó)石化在頁(yè)巖氣綜合選區(qū)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，實(shí)施頁(yè)巖氣勘探，先后在四川威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧和重慶涪陵實(shí)現(xiàn)了四川盆地內(nèi)志留系龍馬溪組頁(yè)巖氣勘探的重大突破，截至2018年年底，累計(jì)探明頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量10455億立方米，2018年頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)到109億立方米，我國(guó)成為北美以外第一個(gè)實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)開(kāi)發(fā)的國(guó)家。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)天然氣消費(fèi)需求的增長(zhǎng)速度已超過(guò)煤炭和石油，對(duì)外依存度快速上升，供需缺口也越來(lái)越大。而僅僅依靠常規(guī)天然氣的增產(chǎn)不能有效緩解供需矛盾，迫切需要加大對(duì)頁(yè)巖氣的勘探和開(kāi)采力度，增加我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量，對(duì)常規(guī)天然氣形成有效的補(bǔ)充。
科技創(chuàng)新帶來(lái)鄂西頁(yè)巖氣重大發(fā)現(xiàn)
數(shù)億年以前，鄂西地區(qū)是一片汪洋大海，氣候溫暖潮濕，水生生物繁盛，由于新陳代謝作用，大量死亡的生物與細(xì)粒的泥質(zhì)沉積于海底形成富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁(yè)巖。隨著埋藏深度的不斷加大，溫度和壓力持續(xù)升高，這些生物有機(jī)質(zhì)通過(guò)熱解和裂解作用生成天然氣，這些天然氣一部分從頁(yè)巖中運(yùn)移出去，并聚集在多孔的砂巖中，形成常規(guī)天然氣，一部分滯留在富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中形成頁(yè)巖氣。
斗轉(zhuǎn)星移，滄海變桑田，強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)使鄂西地區(qū)由海洋變成了陸地，形成了溝壑縱橫、山水交融的復(fù)雜地表地貌和地層起伏、斷層發(fā)育的復(fù)雜地下構(gòu)造。一部分含氣頁(yè)巖暴露地表，頁(yè)巖氣發(fā)生散失；一部分含氣頁(yè)巖仍然埋藏在地下，頁(yè)巖氣才得以保存。
長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)育多套富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，頁(yè)巖氣資源豐富。地質(zhì)研究表明，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶廣泛沉積了從震旦系到第三系十余套富含有機(jī)質(zhì)的頁(yè)巖，既有海洋環(huán)境沉積形成的海相頁(yè)巖，也有湖泊環(huán)境沉積形成的陸相頁(yè)巖，還有沼澤環(huán)境沉積形成的海陸過(guò)渡相頁(yè)巖，頁(yè)巖氣地質(zhì)資源潛力達(dá)84.96萬(wàn)億立方米，技術(shù)可采資源潛力14.67萬(wàn)億立方米，分別占全國(guó)的69.07%、67.17%，也就是說(shuō)，我國(guó)頁(yè)巖氣資源的三分之二分布在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶。
經(jīng)過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的調(diào)查勘查，油氣和頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)仍局限于構(gòu)造穩(wěn)定的四川盆地等地區(qū)。常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)集中在長(zhǎng)江上游的四川盆地、中游的江漢盆地和下游的蘇北盆地，頁(yè)巖氣僅僅在四川盆地涪陵、威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧等地區(qū)實(shí)現(xiàn)了勘探開(kāi)發(fā)，且僅限于志留系龍馬溪組一個(gè)層系，累計(jì)探明頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)萬(wàn)億立方米，頁(yè)巖氣年產(chǎn)量突破了百億立方米。自2009年開(kāi)始，多家單位在鄂西地區(qū)先后開(kāi)展了頁(yè)巖氣資源調(diào)查勘查工作，實(shí)施頁(yè)巖氣鉆井二十余口，也僅僅在志留系龍馬溪組取得了頁(yè)巖氣顯示。
與構(gòu)造穩(wěn)定的北美大陸相比，我國(guó)南方開(kāi)采頁(yè)巖氣面臨地質(zhì)與地貌條件嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一是頁(yè)巖時(shí)代老，熱演化程度高；二是構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，且具多階段性；三是地形地貌復(fù)雜，頁(yè)巖氣鉆井井場(chǎng)選擇難度大；四是山川交錯(cuò)，交通不便。
面對(duì)我國(guó)南方復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁(yè)巖氣發(fā)展的多重挑戰(zhàn)，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局科技人員發(fā)揮區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的優(yōu)勢(shì)，首次創(chuàng)新提出“強(qiáng)中找弱、高中找低”的選區(qū)評(píng)價(jià)思路，創(chuàng)新建立古老隆起具有“隔熱保整”作用的復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造區(qū)頁(yè)巖氣地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)和古隆起控藏型富集保存模式。應(yīng)用這一頁(yè)巖氣理論認(rèn)識(shí)和富集保存模式，指導(dǎo)頁(yè)巖氣調(diào)查取得了重大突破和發(fā)現(xiàn)。此外，復(fù)雜構(gòu)造區(qū)選區(qū)選層評(píng)價(jià)技術(shù)、水平井優(yōu)快鉆探技術(shù)、復(fù)雜儲(chǔ)層壓裂返排試氣工藝技術(shù)“三大技術(shù)體系”，支撐鄂西地區(qū)頁(yè)巖氣調(diào)查取得重大突破。調(diào)查表明，鄂西頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景地質(zhì)資源量達(dá)11.68萬(wàn)億立方米，有利區(qū)頁(yè)巖氣可采資源量超過(guò)4000億立方米，證實(shí)鄂西地區(qū)具備建成100億立方米頁(yè)巖氣產(chǎn)能的資源基礎(chǔ)，相當(dāng)于一個(gè)年產(chǎn)1000萬(wàn)噸石油的大型油田，有望與重慶涪陵、四川長(zhǎng)寧形成“三足鼎立”的資源基地。
院士專(zhuān)家一致認(rèn)為：鄂西頁(yè)巖氣調(diào)查的重大突破，是具有創(chuàng)新性、導(dǎo)向性、引領(lǐng)性的重大成果，創(chuàng)新性的理論認(rèn)識(shí)和工程實(shí)踐達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。
延伸閱讀
鄂西頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)意味著什么
鄂西地區(qū)豐富的頁(yè)巖氣資源，可以規(guī)劃建設(shè)年產(chǎn)能100億立方米的頁(yè)巖氣資源基地，每年將減排二氧化碳約1200萬(wàn)噸，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，有效服務(wù)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綠色廊道建設(shè)。
鄂西頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)可以促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，服務(wù)精準(zhǔn)脫貧。鄂西地區(qū)地處于武陵山貧困區(qū)，又是生態(tài)環(huán)境的重要保護(hù)區(qū)，作為清潔能源的頁(yè)巖氣勘查開(kāi)發(fā)，可以創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)、帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，有助于鄂西地區(qū)的扶貧攻堅(jiān)工作。鄂西復(fù)雜構(gòu)造區(qū)頁(yè)巖氣理論和技術(shù)，以及評(píng)價(jià)提出的頁(yè)巖氣有利勘查區(qū)塊，將有效指導(dǎo)南方復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造區(qū)頁(yè)巖氣勘查，帶動(dòng)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶面積約4萬(wàn)平方千米區(qū)塊的頁(yè)巖氣勘查開(kāi)發(fā)。
初步估算，鄂西地區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)利用后可以滿足5000萬(wàn)至8000萬(wàn)人口生活用氣。
