1月8日，國土資源部召開新聞發(fā)布會，公布2013年我國非常規(guī)天然氣煤層氣和頁巖氣產(chǎn)量分別超過30億立方米和2億立方米，其中頁巖氣產(chǎn)量已超過200萬立方米/天。預(yù)計到2030年，非常規(guī)油氣開發(fā)將占油氣總產(chǎn)量的1/3。

中國科學院大學地球科學學院教授琚宜文表示：“利用納米科學理論與技術(shù)方法對我國非常規(guī)油氣的形成、運移、聚集和開采進行創(chuàng)新性研究，將推動我國非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，增加國家能源戰(zhàn)略儲備。”

納米孔隙中尋找油氣

傳統(tǒng)石油地質(zhì)理論認為，毫米和微米級的裂隙、溶隙與孔隙系統(tǒng)是油氣儲層中的主要儲集空間和滲流通道。而在極低滲透性的致密砂巖、煤層和頁巖等非常規(guī)儲層中，如何開采出有經(jīng)濟效益的油氣，是困擾非常規(guī)油氣發(fā)展的關(guān)鍵問題。

“納米孔隙結(jié)構(gòu)是煤層氣和頁巖氣的主要吸附空間。”琚宜文介紹。他帶領(lǐng)的科研團隊曾于2003年運用X射線衍射、液氮吸附等方法對煤巖大分子結(jié)構(gòu)和納米級孔隙進行了系統(tǒng)研究，認清了煤巖結(jié)構(gòu)與甲烷吸附和解吸作用的關(guān)系。

2007年，美國地質(zhì)學者獲取了福特沃斯盆地巴奈特頁巖有機質(zhì)納米孔隙圖像，首次發(fā)現(xiàn)頁巖氣在納米級孔隙中儲集。

中國石油勘探開發(fā)研究院副院長鄒才能介紹：“我國頁巖氣儲層孔隙直徑為5~200納米。”2010年，他領(lǐng)導的研究團隊在我國第一口頁巖氣井中，首次直觀獲取了我國頁巖氣儲層的納米級孔圖像。

此外，鄒才能團隊的研究還揭示了致密油氣儲層納米孔隙的大小。“致密灰?guī)r油、砂巖油、砂巖氣儲層孔隙直徑分別為40~500納米、50~900納米、40~700納米。”鄒才能說。

納米技術(shù)助力非常規(guī)油氣開發(fā)

除了在納米孔隙中尋找油氣，納米技術(shù)還將在非常規(guī)油氣開采中發(fā)揮重要作用。“驅(qū)油氣”是油氣開采中的重要環(huán)節(jié)。非常規(guī)儲層納米孔隙中的油氣與有機質(zhì)和粘土礦物分子間作用力更強，不易開采。

目前，水力壓裂是非常規(guī)油氣開采的關(guān)鍵技術(shù)。通過向地層中注入壓裂液，達到增產(chǎn)的目的?？茖W家正在利用納米技術(shù)研發(fā)新的支撐劑，以替代傳統(tǒng)砂粒作為壓裂液中的支撐劑。“人工合成的一種球形程度高、密度小的壓裂用支撐劑，能隨壓裂液運移到更深的地層。”中國科學院大學資源與環(huán)境學院教授鄭建中解釋。

鄭建中還指出，目前，由于壓裂液中的部分化學添加劑具有毒性，如果處理不當,會對水體造成嚴重污染。因此，非常規(guī)油氣開采過程中，亟待開展地層含水結(jié)構(gòu)以及地層產(chǎn)出水處理與利用的研究。

納米地質(zhì)學正在形成

琚宜文指出，我國非常規(guī)油氣勘探與開發(fā)正邁入“納米時代”，其研究重點將集中在納米成藏理論及納米孔隙油氣開發(fā)方面，當前須立足正在形成的納米地質(zhì)學，針對國家重大戰(zhàn)略需求開展深入研究。

中國地質(zhì)大學(武漢)環(huán)境學院教授王焰新也指出：“納米科技將給21世紀地質(zhì)學的發(fā)展帶來飛躍，從而獲得地質(zhì)學在超微觀尺度上的重大突破。”

目前，研究者還將納米科技引入了地質(zhì)學的相關(guān)分支領(lǐng)域。“但是，納米地質(zhì)學的理論體系尚不完善，納米成藏成礦的整體認識尚不深入。”琚宜文表示。

業(yè)內(nèi)人士認為，納米地質(zhì)學作為一個全新領(lǐng)域，有望為礦物與碳基新型材料利用、能源與礦產(chǎn)資源勘探開發(fā)以及環(huán)境保護和災(zāi)害預(yù)測等提供理論基礎(chǔ)。