科學(xué)探測儀器系統(tǒng)助力湖南頁巖氣開發(fā)應(yīng)用

　　頁巖氣是一種清潔能源，中國工程院院士何繼善領(lǐng)銜的湖南省科技重大專項——“湖南頁巖氣資源潛力評價與電磁探測系統(tǒng)研發(fā)”，項目組通過研究分析估算出，湖南頁巖氣地質(zhì)資源量約7.66萬億立方米，并優(yōu)選出10個用于頁巖氣勘探開發(fā)的有利靶區(qū)。

　　
 　　頁巖氣是一種非常規(guī)油氣資源，是以“自生自儲”方式賦存于頁巖層中的天然氣，在美國已開發(fā)利用成功。湖南省頁巖氣資源豐富，國土資源部2012年初步調(diào)查評價結(jié)果顯示，湖南頁巖氣資源在全國排第六位。
　　
　　而大量存在于湘西北的頁巖氣資源，卻由于地形地貌等因素制約，傳統(tǒng)電磁法又無法達到頁巖氣勘探的深度。何繼善院士領(lǐng)銜的項目組，創(chuàng)造性提出了廣域電磁法并研制出系列儀器，成功破解了這一難題。3月18日，該項目通過省科技廳組織的專家驗收。
　　
　　適合南方山區(qū)地形地貌廣域電磁法成功應(yīng)用
　　
　　以往，常規(guī)找油、氣，主要采用地震法。項目組專家介紹，所謂地震法，就是人為產(chǎn)生一個地震，地震產(chǎn)生的彈性波傳播后再反射回，再根據(jù)接收的信號來進行勘探。而在湖南湘西等地，地形切割很厲害，山很陡，地震法的反射和接收信號效果并不好，導(dǎo)致地震法實施起來效果很差。
　　
　　湖南頁巖氣主要在地下3公里深度以下，而像美國，頁巖氣層分布比較淺，一般在1公里以上，同時又主要分布在平原區(qū)，他們所采用的方法并不適用與我國南方山區(qū)。
　　
　　“并不是所有頁巖都含有頁巖氣，我們的目的頁巖是碳質(zhì)頁巖。”地震法無法分辨碳質(zhì)頁巖和一般頁巖，而實際上，碳質(zhì)頁巖電阻率很低，廣域電磁法據(jù)此能夠找出目的層，不僅可以擴展探測深度，同時可以圈定出頁巖上界面和下界面，對頁巖的厚度更加明確。
　　
　　同時，廣域電磁法相比地震法野外施工成本更低，同一個片區(qū)的勘探，地震法可能需要一千萬，廣域電磁法成本只需一百多萬，不到兩百萬。目前，廣域電磁法已在湖南、湖北、山東、江蘇、重慶和貴州等地成功應(yīng)用，并成功指導(dǎo)中石油、中石化、華電集團、神華集團等單位在湘西北的頁巖氣勘探。
　　
　　儀器系統(tǒng)更輕便更自動勘探更精準
　　
　　“一個頻率是一個深度，要發(fā)射不同頻率以獲得不同深度的信息。”項目組專家馮濤介紹，常規(guī)電磁法是一個一個頻率的發(fā)射，發(fā)射一個頻率接收一個頻率，廣域電磁法一次可以發(fā)射七個頻率，大大提高了工作效率，并且抗干擾能力更強。
　　
　　以廣域電磁法為基礎(chǔ)，項目組發(fā)明了廣域電磁法儀器系統(tǒng)，成功研制出多種功率的發(fā)送機系列和接收機系列，實現(xiàn)了不限數(shù)量分布式接收機陣列式測量，野外效率大大提高，抗干擾能力強，信息量大，有利于大面積快速掃面，使測量精度明顯提高。
　　
　　國際上普遍的GSAMT法，收發(fā)距要求13倍于勘探深度。比如，你的勘探深度是3公里，發(fā)射和接收的距離要達到39公里，而廣域電磁法只要3-5倍，也就是15公里距離足矣。在山區(qū)，收發(fā)距39公里，設(shè)備發(fā)電功率要達到千瓦以上，這樣的大型設(shè)備難以抵達山區(qū)。廣域電磁法儀器只需200千瓦，相對較小的設(shè)備更適合山區(qū)的勘探。
　　
　　集自動化、小型化、輕便化、節(jié)能化于一身的儀器，不僅可用于勘探頁巖氣，還可廣泛應(yīng)用于油氣藏、地?zé)?、煤田采空區(qū)、金屬礦、水資源等探測領(lǐng)域。
　　
　　同時，項目組還開發(fā)出廣域電磁法資料處理解釋軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)了任意復(fù)雜地形條件下海量數(shù)據(jù)的快速精確反演成像。通過“反演”軟件，用數(shù)據(jù)還原地下情況，把電信號還原成地層模型。
　　
　　從理論到方法技術(shù)，從儀器設(shè)備再到成果應(yīng)用，項目組已成功形成一套完整體系。采用綜合信息疊合法，項目組基本查明了湖南主要頁巖氣儲層的分布范圍，優(yōu)選出用于頁巖氣勘探開發(fā)的有利區(qū)塊。