探索中国陆区区域非常规天然气运移方向性

探索中国陆区区域非常規天然气运移方向性-以湖南煤田地質和煤层气勘查为例“2013年第八届全国非常规天然气勘探开发利用技术论坛”长沙報告版范啟灏M.AusIMMMeberno:112903香港捷迅化工有限公司首席地质顧問筆者学术背景筆者不是从事油气的专家教授，更不是从事煤田地质和煤层气的实际工作者，而是从事中國陸区区域成矿作用同向性，乃至中國陸区区域成油作用同向性探微的提出者及中国陆区区域非常規天然气运移方向性的探索者，是抛砖引玉地特向参加会议的各位油气、煤田地质专家教授和同仁求教的学習者和我是从事矿产能源勘查的科技工作者。我的報告的主题是：探索中国陆区区域非常規天然气运移方向性-以湖南煤田地質和煤层气勘查为例：筆者曾应中國有色金屬学会邀請於2012-3-18.在琛圳“金属矿山成矿理论与深部找矿新技术研讨会”上，专題報告：開展原創的區域地体成矿作用同向性的理論找矿-“初論中国陆区区域成矿作用同向在地质勘查和找矿预测中的应用”这个地质流体方向性运移找矿的学术理念初成雏形，极需宏觀上理論深化、找矿中勇於预测、具体矿床勘查實踐中细心求証。为此，筆者在原有“地质流体方向性运移找矿理念”基礎上，明确提出要-試論在地质勘查和找矿预测中〝第三象限〞的找礦理念。同理，〝再論中國陸區區域成油作用同向性探微兼述在华夏陆块邊緣海戰略性勘查中的應用和预测〞的理論勘查與应用，亦是如此。“中國陸區區域成礦作用同向性”和衍生的“中國陸區區域成油作用同向性探微”二篇理念性的假說，旨在探索地質流体的区域性成矿/成油作用的方向性，乃至具有同向性，已分別登載在“國土资源”雜誌2006/4和2007/6的月刊上。〝中國陆區區域成矿/成油作用同向性宏觀動力學機制討論〞刋載在“國土资源”雜誌2009/11的月刊上，它是应用本土的“地質力学”的二大基本动力：地球的自轉与公轉，结合西方流行的“大陸飄移說”與“板塊構造說”的动力学机制，这是客观存在的地球运转的二大基本动力，是影响地球深部和表层构造的动力源，它必定影响着地球内部和表层构造的过程和结果，也是决定區域性礦產/或油气田的聚集、离散和分布規律的重要因素。在当今世界板块运动占学术统治的时代，重提被遗忘了的李四光先生《地质力学》，要重视地球自转和公转二个基本动力，缘自若否定这一因素，就是否定任何物质系统均是在其自身内在矛盾运动及其与外部环境的相互作用中发展的普遍法则(中科院張本仁院士2005.10.函語)。地質科学研究理論的实际材料，当然主要來自公眾渠道、网站和前人的研究基礎，关鍵在於它的創新及科技成份，以及它的实际应用价值。超前的地质流体方向性找矿/找油/找气理念，是一个新生事物，仁者见仁智者见智，時而可能为世俗不容，任重而道远。導言地質流体的方向性運移及其油气作用同向性研究的重要性，是綱舉目張的大事。勘探实践证明：勘探理论的创新，勘探思路的及时转变，勘探战略的正确选择是矿產能源資源再发现的重要条件。創新地質嶄新科技找矿/找油气突破，要由科技引领和支撑下-“公益先行、宏覌预测-即要開展區域性地体范围內成矿/油气作用方向性的理論勘查与预测、商业跟进、基金衔接、整装勘查、快速突破”的地质找矿新机制，地质流体方向性找矿/找油/找气，其理論與實踐意義，将是显而易見的。地质流体应包括成矿(无机)流体和油气(有机)流体，探索中國陸區区域性地体中，成矿/成油/成气作用中各类地質流体的方向性运移，是勘查各类矿床/油气田(含煤层气、砂岩气及页岩气等非常規天然气)和寻找盲矿体/盲油气藏，一个迫切需要解决的研究课题。正所謂“綱舉目張〞，宏觀上只要掌握了这个方向性找矿/找油气的工作思路和工作方法這個“綱”，結合諸多地質找矿-勘查的問題和解析，便可迎刃而解。当前“金属矿山成矿理论与深部找矿方法有：板块构造理论(含板块间及板內地体陸-陸碰撞和拼合作用)地质力学理论(含矿田构造研究方法)成矿系列理论(中國地科院及中國地质大学)矿化分带理论（如：五层楼＋地下室模式）矿化叠加理论(含地洼构造-成矿作用)地幔热柱-幔枝构造成矿理论元素地球化学块体、同位素地球化学的各种方法地球物理深部找矿的各种方法等…………我们要认真学習現代各种成矿理論和应用预测的方法，均有其传统性、继承性和創新性，加之实施〝地質流体方向性运移及區域地体成矿成油作用同向性〞的探索研究，如能以博大的胸怀，开阔的思路，融百家于一体，定能促進中國矿產能源的可持續性開發。非常规天然气涵義及工業类型非常规天然气是指那些难以用传统石油地质理论解释，在地下的赋存状态和聚集方式与常规天然气藏具有明显差异的天然气聚集。对于天然气组分的异同，或原始母质、生成环境、赋存状态差异等方面的认识尚需深入，因而关于非常规天然气概念还有待进一步的厘定。本演示意欲拋磚引玉地应用〝中国陆区区域成矿成油作用同向性〞学术理念探索〝中国陆区区域非常規天然气运移方向性〞並以湖南煤田地質和煤层气勘查为例，予以应用和討論。目前已进行工业规模开采的非常规天然气主要有以下三种：（1）煤层气是储集在煤层中的自生自储式的天然气，成因主要为热成因，生物成因。其内涵也包括人们常说的煤矿瓦斯气。亦有经过运聚过程而富集成藏的非常规煤层气。（2）深盆气也称致密砂岩气藏，指储层为致密砂岩的气藏，具有孔隙度低（12%）、渗透率比较低（1*10¬-3μm2）、含气饱和度低（60%）、含水饱和度高（40%）、天然气在砂岩层中流动速度较为缓慢的特点。（3）页岩气主体上以吸附和游离状态，同时赋存于暗色泥/页岩、高碳泥/页岩及其间夹层状发育的粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、甚至砂岩中，以自生自储为成藏特点的天然气聚集。除上述三种可进行工业规模开采的天然气外，非常规天然气还包括天然气水合物(俗称可燃冰)。非常規天然气类型成藏模式示意圖取自國家石油和化工网中国陆区区域油气作用运移同向性眾所周知，油-气聚集成藏和運移是地質歷史上的动态过程，矿/油在构造-地质流体运移方向的意义上是相通的，即矿油相通原理。為此，筆者期盼從事應用〝含油气盆地油气地质异常定量预测与评价研究〞和〝三维构造应力场与油气运移途徑〞探測技术的研究者注意，要結合油-气田的區域地質構造和區域动力應力塲的研究，探討地質流体油-气〝源-运-儲〞流体塲的方向性運移的研究，乃至具有同向性。筆者認為：中国陆区区域成矿作用的同向性，也必然会反映在中国大陆油气田地质流体的运移方向上，具有同向性，因为它们同受中国大陆同一大地构造应力場作用的控制，探索〝中国陆区区域非常規天然气运移的方向性〞亦是如此。宏觀上的理論预测是：任何油气作用均是构造活動的產物，只要紧握〝构造〞(即石油地质学含油气烴源岩層、層序、沉積相和砂體/(碳酸岩)分布研究)和〝流体〞二个主軸及其方向性的运移，区域性地体范围的油气分布規律和预测，即可一目了然。它是研究某区域性地体范围内，探索由构造应力塲至地质流体方向塲和油气物质分布塲的一个全过程。总体而言：天然气运聚规律和特点表明，区域构造运动主控天然气运移，流体势决定天然气运移的方向和聚集场所，断裂和不整合面是天然气运移的主要通道，异常高压是天然气运移的主要动力．具有深盆气藏发育的地质特征和成藏条件。此外，斜坡带上倾方向和古隆起是天然气运移的指向区和有利聚集带，前陆逆冲推覆构造带是潜力巨大的油气富集带，盆地前缘带深层具有多个异常压力封存箱，具备形成深盆气藏的地质条件。这些地区将是天然气勘探的重要区带。同理，提請从事探索煤层气动力学过程的研究工作者，包括油气生成与聚集过程、油气藏后期变化过程、排烃过程及组分变化等的研究者注意，对煤的二次生烃的动力学模式；超压下有机质成熟、演化的动力学模型；天然气排烃的碳同位素判据；开展煤系气源灶的动态评价方法等的研究，均应与该地區的构造体系演化的地质流体方向塲联系起來和古地理沉积作用海平面变化、海侵方向联系起來思考，总而言之，要重視中国陆区区域非常規天然气运移方向性及其可能具同向性。鑑於中國地质构造的复杂性和构造活动的多旋迴性，除少数盆地外，普遍为多种类型叠加的古生代和中、新生代盆地。因此，油气、煤盆地的形成和构造演化是当前主要油气、煤盆地研究中的重要课题之一。区分不同旋回时期不同性质的盆地，可以对油气、煤田远景作出正确的评价。而〝某一构造体系域的油气作用与地貭流体在不同時代，应有一个同向性的主动力作用及流体的运移方向〞。(摘自筆者〝中國陆區區域成矿/成油作用同向性宏觀動力學機制討論〞李四光120年纪念文集P.327)中國大地构造格架及地质流体方向性运移众所周知，中国地质构造單元的基本格局，根據1/250万编图所取得中国构造分區圖的资料分析：主要是板块间相互作用与陆内构造活动的综合反映。自1939年以來，我國主要区域地质构造研究的成果：中國陸區是由西伯利亚、华北、塔里木、扬子、华夏、滇藏、印度、太平洋、菲律宾等9大板块間相互作用，而板块活动及陆-陆块体間的碰撞，总是有一定的方向、方式和涉及一定地域，从而形成了一定的构造体系域。形成了古亚洲（纬向）、鄂尔多斯-四川（经向）、青藏（特提斯）、中國东部(华夏)、滨西太平洋（新华夏）等5大构造体系域。组成了东西横亘、南北纵贯、东西约略对称，并以上扬子陆核为中心的大中华构造格架。如下圖所示：任纪舜(2000)主编的（1∶5000000）中国及邻区大地构造图，该图及其简要说明强调从全球动力学角度看中国大地构造，分出古亚洲、特提斯和环太平洋三大构造域。古亚洲构造域是在古亚洲洋动力体系作用和影响下形成的一个构造区，特提斯和环太平洋构造域是在特提斯－古太平洋和印度洋－太平洋两个前后相继的动力体系作用下形成的两个构造区。由于几个全球性动力体系的依次作用以及它们在中国的叠加、复合，使同一地带在不同构造阶段经受不同的动力体系作用，从而使中国大地构造显示出十分复杂的多旋回分阶段演化过程，造成中国及邻区地壳十分醒目的镶嵌式结构和地壳-上地幔不同层次间的非耦合关系，即立交桥式结构，使中国成为全球大陆构造中最复杂的一个区域。筆者倡導李四光先生的《地质力学》，提出要重视地球自转和公转二个基本动力，它影响着地球殼-幔层构造应力的水平和垂直運動因素，要将其同板块运动引发的板块间及板內块体陸-陸碰撞和拼合作用的主动力因素结合起来，从而阐明中国大陆的成矿/油气作用，为什么总是由西向東、由南向北及其合力由南西向北東，即由第三象限深部朝第一象限浅部方向发展演化的規律；提出在危机矿山深部找矿要在淺部矿化为中心的第三象限180°-270°的深部，和含油气盆地找油气，要以含油气裂陷区的第三象限的範圍，宏觀上泛指南部、南西部或西部去探边摸深勘查的根据，以及在不同地质历史阶段的成矿/油气，为什么在上述总规律不变的情况下会发生一定的時空方向上的差异。今以中石化四川盆地川西南坳陷页岩气勘探获重大突破为例(取自:全球石油化工网详细出处参考)2012年11月19日，金石1井采用6毫米油嘴、12毫米孔板工作制度临界速度流量计求产，折算日产量2.55万立方米。标志着西南油气田在页岩气勘探方面取得了重大突破，为非常规领域增储上产增添了新动力。金石1井是中石化西南油气分公司的一口重要预探井，部署在四川盆地川西南坳陷寿保场-金石构造带金石构造高点南翼。勘探目的层是海相下组合震旦系灯影组、寒武系洗象池组，同时了解海相其他层系储层发育情况及含气性。金石1井获得了丰硕的解释成果，共解释出85个储层，总厚度740.0米，其中页岩含气层3层，分别为3409.4～3691.2米、3692.8～3719.3米、3744.9～3748.5米;厚度为311.9米;均属海相地层九老洞组。提出了对3430～3440米、3510～3520米两个优选层进行射孔压裂测试的建议，获得了分公司高度认可并予以采纳。从中国主要构造体系略图，所显示纬向构造带分布而言--裴荣富，2007。北部—天山-阴山带，向西可延至中亚Aral海，向东可能至美国；中部—昆仑-秦岭-大别；南部—