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    我国煤矿资源丰富,长期开发形成了巨大的可利用特殊地下空间,为发展地下生态城市创造了得天独厚的条件。据调查,我国现有煤矿地下空间约139亿立方米,到2030年,预计将达到241亿立方米,长度约160万千米,可绕赤道40圈。

    开发利用废弃煤矿地下空间,既可以避免煤矿采空区被充填造成极大的特殊地下空间浪费,又可以缓解地面城市发展面临的土地紧缺等问题,可为废弃矿井企业提供一条转型脱困和可持续发展新路径,不断推动资源枯竭型城市的转型发展。

    煤矿井下可利用空间的类别 

    煤矿经过长期开采会产生大量的地下空间,这些空间主要包括井筒、巷道、硐室和采空区。

    井筒是指在井工采矿或地下工程建设,从地面向矿体开凿的垂直或倾斜一类工程,垂直的工程称为立井,倾斜的工程称为斜井。井筒是矿井通达地面的主要进出口,是矿井生产期间提升运输煤炭(或矸石)、运送人员、材料和设备以及通风和排水的咽喉工程,是整个矿井结构最“牢固”的地方。

    巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。一般来说,巷道空间上呈条带状,绵延数公里,断面形式为拱形和矩形。开拓巷道服务年限最长,服务于全矿井,准备巷道服务年限其次,服务于矿井的一个区域,回采巷道服务时间最短,基本随着采矿活动的结束而坍塌消失,很少能够保留下来。采矿活动结束,将对准备巷道和回采巷道进行封闭,封闭之后的空间会直接淹没在矿井积水或有毒有害气体中。因此,判断巷道可利用性时,需要考虑空间环境的恶劣性,再对其进行有针对性地改造、修复甚至直接放弃。

    井下硐室主要有排水泵房、变电所、避难硐室等。这些硐室空间大,直径一般在8米,直立高度一般为50米。煤矿井下硐室在设计之初普遍采用了高强支护材料和特殊的结构形式,服务年限一般较长,结构较为牢固。因此,矿井关停后,井下硐室的空间可利用性较好。

    采空区一般是指将地下煤炭开采完成后留下的空区。由于煤炭的赋存一般呈层状煤层出现,因此可以形成大片连续的采空区。一般来说,煤矿开采过程中,采空区顶板需要在特定时间自动垮落或被强制垮落,形成垮落区。顶板岩石会重新充填采空区,因此,煤矿采空区的空间利用局限性很大。

    煤矿地下空间的优缺点 

    废弃煤矿地下空间主要有三大优点:一是防护性和安全性优越。煤矿地下空间具有天然抗灾性,对于防御战争的空袭、核冲击、抗御地震破坏等明显优于普通浅层城市地下空间。二是空间环境条件较稳定。由于埋深较大,煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,受外界影响小,冬暖夏凉。三是节省投资。由于煤矿地下空间在形成过程中已经进行了开拓和加固,因此废弃煤矿地下空间在开发利用时只需要稍加改造、加固和修缮即可,较新建地下工程空间可以节省大量投资。四是有利于就业安排,具有很好的社会效益。煤矿地下空间开发利用对于废弃矿井转型发展提供新的生命,可以缓解当地的就业问题,促进社会稳定,为资源枯竭型城市的转型发展提供新的思路。

    尽管煤矿地下空间具有上述优点,但在开发利用时需要考虑几个问题:

    一是煤矿地下空间结构稳定性和可靠性。在开发利用之前,需对围岩和支护结构进行全面评估,并采取措施进行修复和加固以提高其稳定性和可靠性。二是矿井地质条件与井下环境问题。煤矿地下空间埋深较大,地质条件复杂,地下水、地压、地热、瓦斯及其他有害物质等都会对其可利用性产生重要影响,在开发利用时需要额外注意并采取相应措施。三是提升运输及基本维护费用问题。煤矿地下空间埋深较大,地质环境复杂,二次开发利用时候,通风、进出口提升、巷道运输、排水以及照明等日常维护成本较高。而且,煤矿地下空间一般出口较少,在二次利用时提升运输能力稍显不足。

    煤矿地下空间开发利用的模式 

    基于煤矿地下空间的基本特点,研究人员和工程技术人员开发出多种二次利用模式,主要包括:

    地下储库。煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,为此,利用煤矿地下空间作为地下储库最为适宜,这也是目前其最主要的开发利用模式。煤矿地下空间可以用来储存炸药、雷管等易爆有毒危险品,甚至作为地下水库等。

    博物馆、地下旅游和文娱活动场所。以煤矿地下空间作为博物馆、地下旅游和文娱活动场所在国内外已有较多实例。例如,德国鲁尔工业区的埃森煤矿在关停后改造成地下矿井博物馆,开展煤矿采矿科普教育、矿井旅游等活动,取得巨大成功,并于2001年被联合国教科文组织评为世界文化遗产。国内唐山开滦煤矿是2005年批准建设的全国首批28家国家级矿山公园之一,并被评为国家AAAA级旅游景区。

    开滦国家矿山公园运煤小火车 

    抽水蓄能电站。由于煤矿地下空间体积大且埋深较大,可以将其改造成抽水蓄能电站的地下水库,并将地面矿坑改建抽水蓄能电站的地上水库。在用电低峰的时候,利用便宜、多余的电力,将地下水库的水提升到地表水库中;在用电高峰时段再将地表水库的水向下排放到地下水库发电。目前,德国鲁尔区普斯波(Prosper-Haniel)煤矿正在建设一个抽水蓄能电站,将其埋深1200米、绵延26公里的井巷系统改造成一个100万立方米容积的地下水库。

    地下生态城市示范区。由于煤矿地下空间具有环境清洁、隔音隔震、天然抗灾等优势,可以构建地下宜居城市、地下房地产、地下轨道交通系统等,打造地下生态城市示范区。

    变废弃矿石为可利用资源 

    □田 敏

    矿产资源在我国的国民经济发展中起着举足轻重的作用,我国95%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料等都来自矿产资源。

    早期受科技水平的限制,人们对矿石中矿物的使用具有单一性粗放性,矿石中低含量矿物或伴生矿物均作为废矿被抛弃,造成极大的浪费。经过长期的科学研究,矿物加工领域的工程师们已经取得了巨大进步,大量低含量或复杂伴生的可利用矿物能够被综合回收。但据不完全统计,全世界每年排出的矿业固体废物仍然在100亿吨以上。

    为了解决这些问题,科研人员通过长期研究,将废石变成了可利用资源。首先,科研人员利用高倍显微镜研究废石的矿物组成,探究其内部结构,尤其是不同矿物之间的连接架构,同时还要仔细了解不同矿物的生长粒度,分析每一种矿物内部的晶格形态。比如,标准石英矿物是由4个氧原子和两个硅原子组成的硅氧四面体,在分析该废石石英矿物时必须考虑其在自然界中是否受外力影响,氧原子被其他矿物如铝原子替换形成类质同相现象。因此,随着对废石中矿物性质的深入研究,将为下一步不同矿物分离奠定坚实的基础。

    玻璃制品在人类的生活中无处不在,其主要是以高品质石英矿物作为原料。石英矿物中的主要成分二氧化硅含量不同则制作的产品也不同,达到90%以上的可以制作玻璃器皿,达到98%以上时可以制作精密的光学产品,达到99.9999%以上时可以作为目前具有高科技性质的芯片原料。江西钨矿属蚀变规模不大的石英脉型钨矿床,废石中矿物含量达到40%~70%的为石英矿物。其内部晶型发育良好,杂质含量极低,具备成为制备高品质石英的原料。经过破碎-分级-物理除杂-化学除杂,利用石英无磁性、硬度较高耐磨性、耐腐蚀性、巨变温差下产生裂隙性等性质,可以生产出高品质石英原料的产品。

    废石中除石英矿物外,还有含量分别在10%~20%的萤石、长石、云母等矿物,萤石是无机盐工业的重要原料,长石在陶瓷工业具有举足轻重的作用,云母天然形态呈现片状,具有良好的弹性、韧性,广泛应用于电器、橡胶、塑料、造纸等行业。针对这几种矿物的不同晶体结构,采用具有针对性络合试剂,通过浮选工艺可以有效地分离,获得不同高纯度优质产品通过变废为宝,再次应用在不同的工业领域,创造更高的经济价值。

    通过采取综合利用技术,将几乎90%的废石变成可以利用的资源,从而实现“变废为宝”,既能产生重要的经济价值,又可以彻底解决土地污染,可谓一举多得。

    钨矿共伴生组分的综合回收 

    □张红新 赵恒勤

    世界钨矿资源储量比较丰富,发现的钨矿物和含钨矿物有20余种,但具有开采价值的只有黑钨矿和白钨矿,黑钨矿约占全球钨矿资源总量的30%,白钨矿约占70%。钨矿资源特点之一是共伴生矿床多,综合利用价值大。我国许多钨矿床伴共生有益组分多达30多种,主要有锡、钼、铋、铜、铅、锌、金、银等。

    根据矿石赋存状态的差异,有些共伴生组分可以在选矿过程中分离,比如锡、铜、铅、锌、萤石等,有些需要在冶炼过程中分离,比如金、银、铟、镓、铼、钪等稀有元素。对钨共伴生组分的综合回收方法的选择则需要根据矿石性质差异采用合适的工艺流程和设备进行分离,主要的分选方法有拣选法、重选法、磁选法、浮选法等,由于钨矿共伴生组分较多,几乎涵盖了所有的选矿方法。

    拣选法。根据物料中不同颗粒之间某些易被检测的物理特性差异,通过对颗粒的逐一检测和鉴别,然后以一定外力使欲拣颗粒分离出来的一种选矿方法。对颗粒进行逐一检测和鉴别,以及依靠外力分离欲拣颗粒,这是拣选不同于其他选矿方法的独特之处。手选是最古老、最简单的拣选。它是根据物料颗粒之间颜色、光泽、密度、硬度、形状等物理性质的差异进行分选的。手选法在黑钨矿中应用较多,通过手选可分选出黑钨矿和石英初级产品。

    重选法。根据矿物密度不同而分离矿物的一种选矿方法,进行重选时除了要有各种重选设备之外,还必须有介质,重选过程中矿粒受到重力(如果在离心力场中则主要是离心力),设备施加的机械力和介质的作用力,这些力的组合就使密度不同的颗粒产生不同的运动速度和运动轨迹,最终可使它们彼此分离。通过重选法可以得到密度较大的锡石。

    磁选法。基于被分离物料中不同组分的磁性差异,采用不同类型的磁选机将物料中不同磁性组分分离的一种选矿方法。在磁选过程中,强磁性矿物所受磁力最大,弱磁性矿物所受磁力较小,非磁性矿物不受磁力或受微弱的磁力。在磁选过程中,矿粒受到多种力的作用,除磁力外,还有重力、离心力、水流作用力及摩擦力等。当磁性矿粒所受磁力大于其余各力之和时,就会从物料流中被吸出或偏离出来,成为磁性产品,余下的则为非磁性产品,实现小同磁性矿物的分离,通过磁选法可以获得黑钨矿。

    浮选法。根据矿物颗粒表面物理化学性质的差异,从矿浆中借助于气泡的浮力实现矿物分选的过程。现代的浮选过程一般包括:磨矿,先将矿石磨细,使有用矿物与其他矿物(或脉石矿物)解离;调浆加药,调整矿浆浓度适合浮选要求,并加入所需的浮选药剂,以提高效率;浮选分离,矿浆在浮选机中充气浮选,完成矿物的分选;产品处理,浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。通过浮选法可获得共伴生组分中的铜、铅、锌、硫等有色金属。

    有些稀散元素,由于其含量极低,常常以载体形式依附于其他矿物,比如金、银和铜、铅、硫结合紧密,通过以上选矿方法难以有效回收,需要在后续冶炼过程中回收。

    以上所述方法通常需要组合使用,然后再选择合适的设备,才能将各种矿物得到有效的回收。通过综合利用,在钨矿利用的同时,也综合回收了其他伴生组分,一方面提高了资源的利用率,增加了矿山企业的经济效益,另一方面也减少了金属矿物的排放,降低了环境污染。

    石英矿床类型及用途 

    □张亮 刘磊

    石英资源是一种重要的非金属矿资源,可作为加工玻璃砂、工业硅等原料,是冶金、化工、玻璃、陶瓷、铸造、橡胶等行业的重要原料,也是电子信息产业、光伏、新能源产业和有机硅新材料产业发展的基石。自然界石英矿床成因多种多样,目前常见可供开发利用的石英矿床工业类型有天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英七类。

    天然水晶 天然水晶为透明的大型石英结晶体矿物,主要成分为二氧化硅。水晶多是在岩洞、岩石裂缝或节理、断层中自然生长形成的,其生长条件比较苛刻,必须同时满足4个条件:充裕的生长空间,能够提供富含二氧化硅的热液,一定的温度和压力,足够生长时间。我国天然水晶资源分布广泛,其中以江苏东海地区最为丰富。

    天然水晶 

    天然水晶矿床储量小,开采条件差,资源匮乏,价格昂贵,难以满足大规模工业生产的需要。但由于天然水晶的色彩丰富,晶莹剔透,美丽纯正,目前主要用作雕刻各种工艺品。

    石英砂岩 石英砂岩是经过沉积作用固结的砂质沉积岩,其石英和硅质碎屑含量一般>95%,副矿物多为长石、云母和黏土矿物,胶结物一般为硅质。目前,我国石英砂岩在各省均有分布,其中云南大关、盐津、彝良及四川沐川等地区资源较为丰富。

    石英砂岩矿床一般规模较大,地质产状稳定,开采条件较好。同时,矿石硬度一般相对较低,天然粒度适中,易于破碎分级和大规模工业化生产。但由于石英砂岩胶结物成分比较复杂,因此通常用于生产日用玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、白炭黑、有机硅等领域。

    石英岩 石英岩通常是由石英砂岩或其他硅质岩经区域变质作用或热接触变质作用而形成的变质岩石,伴生矿物除长石、云母和黏土矿物以外,往往还含有微量的电气石、赤铁矿和锆石等。与石英砂岩相比,石英岩其矿石更加致密坚硬。我国石英岩资源十分丰富,开发利用量大,主要分布在安徽凤阳等地区。

    石英岩矿床具有规模大、地质产状稳定、开采条件较好等优点,其矿石一般致密均匀,块度好,比较适合日用玻璃砂、浮法玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、石英板材等SiO2含量 99%左右传统应用领域产品大规模工业化生产。

    脉石英 主要是在岩浆热液作用下形成的,通常呈致密块状构造,其矿物成分单一,几乎全部为石英,SiO2含量一般在99%以上。脉石英矿床规模一般不大,产状陡,厚度一般在几米至几十米,长度一般为十几米至几百米,一个矿区可由一条矿脉或由多条矿脉组成。

    脉石英矿床资源储量规模一般相对较小,开采难度相对较大,但由于其杂质含量少、资源品质稳定等特点,因此多将其用于制备SiO299%~99.9%的硅微粉、低铁石英砂、光学玻璃、半导体等高品质石英产品。

    粉石英 通常由硅质母岩在特殊的地质构造条件下(温湿的古气候、地形平缓古地理、水力作用等)风化解体而成的沉积风化型矿床,石英含量通常为95%~98%,有的可高达99%以上。该类矿床在我国南方分布较多,如贵州贵定、江西莲花、渝东云峰山等。

    与石英岩和石英砂岩相比,该类矿床规模相对较小,其主要优点是自然白度高,天然疏松多孔,容易超细粉碎加工,可作为陶瓷原料、硅微粉填料等。

    天然石英砂 天然石英砂是由花岗岩、石英岩、石英砂岩和脉石英等母岩经过自然界长期风化而形成的一种以石英为主要矿物成分的砂状石英矿物原料,其伴生矿物包括长石、岩屑、云母、黏土矿物及锆英石、电气石、钛铁矿和角闪石等重矿物,主要为海相沉积砂矿床和河湖相沉积砂矿床。

    该类矿床规模一般较大,其主要优点是通常具有天然适中粒度和角形因数,开采简单,是加工铸造用石英砂产品理想原料,但该类矿床缺点是杂质成分比较多,如果杂质充分去除可用于SiO2含量99%左右所有石英产品加工。

    滨海石英砂开采现场 

    花岗岩石英 指由于岩浆作用固结成岩形成的大颗粒花岗岩或花岗伟晶岩(白岗岩)中的石英。该类矿床中的石英品位多在25%左右,矿物杂质主要来自石英颗粒中的流体包裹体级晶格杂质元素。该类矿床为生产高纯石英的主要原料,目前主要产自美国北卡罗来纳州Spruce Pine地区。

    和谐共生 资源综合利用大有可为

    清洁能源助力粤港澳大湾区建设

    粤港澳大湾区城市建设一角

    港珠澳大桥

    首张标准地图亮相、开展陆海统筹地质调查试点、出台19条重磅助力措施,近段时间以来,围绕粤港澳大湾区建设,广东省自然资源厅“重拳”连出,吸引了社会各界关注的目光。

    据了解,粤港澳大湾区建设在全国及全球发展中处于重要地位,至少包括广东省内的珠三角地区9个地级以上城市以及香港、澳门2个特别行政区,陆域面积约5.6万平方公里。

    作为中国开放程度最高、经济活力最强的区域之一,粤港澳大湾区占全国国土面积不到1%,人口数量约占全国总人口的5%,但其经济总量却达到了约10万亿元。一些专家学者和商界人士形象地将粤港澳大湾区定义为全球第四大湾区,列居美国纽约湾区、旧金山湾区以及日本东京湾区之后。

    粤港澳,从自然地理、人文历史角度看,是先天存在、不可分割的,但受全球政治、经济格局的变化,其中的人文社会关系、空间关系、价值观都曾经发生重大变化。2月18日,《粤港澳大湾区发展规划纲要》正式发布,湾区建设翻开了崭新的篇章,世界为之瞩目。

    如何以自然资源工作支撑粤港澳大湾区建设,成为业界、学界、政界共同关注的议题,更成为广东自然资源系统上下为之助力奋战的“头号工程”。

    自然资源领域借势而动

    近年来,习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动粤港澳大湾区建设,使之成为新时代推动形成全面开放新格局的新举措,也是推动“一国两制”事业发展的新实践。

    业内普遍认为,建设粤港澳大湾区的意义至少体现在4个方面:一是有利于建立与国际接轨的开放型经济体制,构筑更高发展水平的区域参与国际经济合作与竞争;二是有利于推进“一带一路”建设,通过内外并举双向开放,构筑丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路对接融汇的重要支撑区;三是有利于丰富“一国两制”实践内涵,促进港澳融入国家发展大局,保持港澳长期繁荣稳定;四是有利于提升珠三角的核心带动力,带动粤东西北、泛珠三角地区的发展,优化全国区域发展格局。

    业内专家表示,自然资源系统要乘势而上、借势而动,讲好建设大湾区的故事,为建设国际一流湾区作出自然资源系统应有的贡献。

    事实上,早在2017年3月国务院政府工作报告提出研究制定粤港澳大湾区城市群发展规划重大战略决策之后,地质调查工作就已开始着手为湾区建设铺路搭桥。

    当年7月,粤、港、澳三地政府签署《深化粤港澳合作推进大湾区建设框架协议》。在这期间,为支撑服务大湾区规划建设,中国地质调查局迅速行动,会同原广东省国土资源厅、广东省地质局等单位,利用最新调查资料和以往成果,对大湾区自然资源与环境条件进行了系统梳理总结,编制了《粤港澳大湾区自然资源与环境图集》和《支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集》,提出了规划建设的地球科学建议。

    同年,中国地质调查局会同广东省地质局、广东省海洋与渔业厅、原广东省国土资源厅等单位,开展跨专业、跨学科、跨部门合作,组织编制完成《粤港澳大湾区自然资源与环境图集》,并送往国家有关部委及相关地方政府。图集涵盖土地规划利用管理需要重视的资源环境条件、城镇和重大工程规划建设适宜性、产业规划布局需要考虑的能源与资源条件、生态环境保护需要重视的资源环境状况和防灾减灾需要重视的重大问题,包括6部分内容、图件55幅。

    2018年,中国地质调查局牵头,依托泛珠三角地区地质环境综合调查工程,会同广州市规划和自然资源局、广东省地质局等单位,在对最新的水工环地质调查资料和成果进行梳理和总结的基础上,以粤港澳大湾区三极之一的广州市为重点,编制《支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集》,提出了助力大湾区绿色生态农业发展、清洁能源产业发展、用水安全、旅游产业发展和提升防灾减灾能力等5方面的地质工作建议。

    直到日前,经广东省政府同意,广东省自然资源厅印发《广东省城市地质工作实施方案》,对全省城市地质工作作出全面部署。该方案明确了2020年完成广东国家级、省级城市地质调查示范,2025年实现广东地级以上城市地质工作全覆盖的总体目标。

    记者获悉,粤港澳大湾区91%以上区域适宜城市群与基础设施建设。大湾区内地热资源丰富,区域地下水资源潜力巨大,区域地质遗迹资源众多,为加快大湾区建设提供了坚定的自然资源保障。

    调查发现,粤港澳大湾区在地质演化历史过程中,因内、外动力地质作用,形成了丰富多样、类型齐全的地质遗迹,拥有省级以上地质遗迹65处,其中世界级4处、国家级22处、省级39处;涵盖基础地质、地貌景观和地质灾害三大类,包括地层剖面、地质构造、古生物化石、典型矿山、典型地貌、水体景观、火山遗迹、海岸带、地震遗迹和地质灾害遗迹等14种类型。

    据悉,目前,广东省自然资源厅已向自然资源部报告,积极争取开展粤港澳大湾区陆海统筹地质调查试点工作。在前期工作的基础上,综合考虑各市地质特点和发展阶段等因素,选择广州、佛山、河源、惠州、中山、江门新会、清远清城等7个地区作为试点区域。

    此外,4月16日,广东省标准地图正式发布使用。此次发布的176幅标准地图不仅实现了全省21个地市、121个县级行政区域均有一幅标准地图,其中,粤港澳大湾区的标准地图,也首次公开亮相。

    记者也从《粤港澳大湾区水鸟生态廊道建设规划(2018~2025年)(讨论稿)》了解,至2025年,广东拟建成粤港澳大湾区水鸟生态廊道,实现大湾区珍稀野生水鸟的种群数量增长,分布范围扩大,水鸟生境显著改善的总体目标。

    该规划将利用湾区沿海滩涂,打通整个湾区沿海的水鸟走廊,使“水域、海岸、丘陵、入海口”有机结合,建立集合“点(湿地公园)、线(自然水道)、面(湾区沿海)”为一体的空间布局。

    十九条措施全力助推湾区建设

    今年以来,广东省自然资源厅把助力粤港澳大湾区建设作为全系统的“头号工程”加以推动。6月初,广东厅印发《广东省自然资源厅关于印发贯彻落实〈广东省推进粤港澳大湾区建设三年行动计划(2018~2020年)〉具体措施的通知》,出台了涵盖国土空间规划、用地用海用矿用林等重点领域的19条“含金量”颇足的重磅措施。

    一是今年基本完成省级国土空间规划编制。该通知要求,今年要基本完成省级国土空间规划编制,设置珠三角专章,推动城市合理分工、功能互补,构建优质生活圈。2020年要基本完成市县镇级的国土空间规划编制,鼓励各市打破行政区划限制,因地制宜编制功能片区国土空间规划,强化区域、城乡、陆海自然资源的统筹规划和整合利用。

    “为保障规划严格实施,我们将探索开展国土空间规划地方立法研究,同时通过空间留白、负面清单等形式增加规划弹性。”广东厅有关负责人表示,将探索“减量规划”实施政策,争取自然资源部每年下达一定数量的周转建设用地规模,实施建设用地复垦区“拆二留一”。

    二是明年底全面完成宅基地使用权确权登记颁证。在自然资源资产产权制度建设方面,广东将探索城市地下空间竖向开发、分层赋权,建立地下空间使用权取得、流转和登记制度。探索海域使用权立体分层设权,加快完善海域使用权出让、转让、抵押、出租、作价出资(入股)等权能。2020年底全面完成房地一体的农村集体建设用地和宅基地使用权确权登记颁证。

    三是鼓励试行“先招后拍”“带项目出让”。“鼓励产业用地试行‘先招后拍’‘带项目出让’方式供地。率先实施产业用地标准化出让和‘带设计方案’出让,加快项目落地建设。”

    广东厅有关负责人表示:“我们将大力推进自然资源供给侧结构性改革,探索自然资源供应新模式,通过建立工业用地全生命周期管理机制,对项目在用地期限内的利用状况实施全过程动态评估和监管。”

    在海洋资源方面,要加快开展无居民海岛使用权市场化出让试点工作,加快推进海砂新砂源选址和市场化,探索实行海砂采矿权和海域使用权打包统一出让。

    四是保障现代产业、重大平台及基建等用地需求。推动珠三角各市国家高新区扩容和各类专业性园区、产业转移工业园转型升级。支持广深港澳科技创新走廊“十核多节点”等科创载体、平台、合作区和电子信息、汽车、智能家电、机器人、绿色石化5个世界级产业集群建设。统筹用地用海用林规模和指标,对纳入粤港澳大湾区建设的重大平台、国家重要科技基础设施、重点基础设施互联互通项目和民生工程的用地需求予以优先保障。对经营性基础设施建设项目,探索以土地作价出资入股方式供地。

    五是推动立法完善“三旧”改造政策体系。广东厅有关负责人介绍:“我们将加快推进“三旧”改造地方立法工作,争取今年9月底前将《广东省旧城镇旧厂房旧村庄改造管理办法》送省司法厅审查并按程序提请省政府以政府规章形式出台。”

    此外,还将探索“三旧”改造专项规划和控制性详细规划管理体系,推行改造用途管制和容积率转移制度,试行以“区片地价”替代单个地块评估价,支持以农村集体经济组织申请将集体土地转为国有,并将土地使用权返还给原土地权利人。借鉴香港城市更新的“强制售卖”制度,探索建立维护社会公共利益和大多数产权人利益的“三旧”改造拆迁补偿矛盾纠纷司法裁决制度。

    六是乡村振兴相关项目允许“点状供地”。为进一步深化自然资源重点领域改革,推进用地用海用林并联审批,探索容缺受理、容错审批机制。持续实施不动产登记“双提升”行动,今年底前实现“一窗受理”,所有地级以上市城区范围全面实现“互联网+不动产登记”。推动佛山南海区“三块地”改革在土地增值收益分配、集体土地整备、集体和国有用地“混合开发”等方面深化改革探索,今年全面完成南海“三块地”改革试点工作。对列入乡村振兴相关规划和行动计划的建设项目,允许根据实际需要保留集体用地性质,通过“点状供地”方式落实项目用地。

    海洋产业结构不断优化

    粤港澳大湾区建设与海洋产业密切相关,如何推动海洋经济发展核心区建设成为重要内容之一。

    近期,广东厅发布了《2018年广东省海洋经济发展报告》《2018年广东省海洋灾害公报》,经初步核算,2018年全省海洋生产总值1.93万亿元,比2017年增长9%,高于同期全省地区生产总值2.2个百分点。海洋生产总值占全国海洋生产总值的23.2%,占全省地区生产总值的比重为19.9%,海洋经济已成为广东经济发展新增长极,广东也成为我国海洋经济发展的核心区之一。

    该报告显示,广东海洋产业结构不断优化。2018年,广东海洋三次产业结构比为1.7∶37.1∶61.2,一、二、三产业增加值分别为328.5亿元、7169.9亿元和11827.5亿元,同比增速分别为3.0%、5.9%和11.2%。主要海洋产业保持稳定增长,滨海旅游业、海洋交通运输业、海洋化工业、海洋油气业、海洋工程建筑业、海洋渔业成为广东海洋经济发展的支柱产业。

    同时,广东重点支持的海洋六大产业领域加速发展。2018年,省财政设立专项,支持海洋电子信息、海上风电、海洋生物、海工装备、天然气水合物、海洋公共服务等海洋六大产业领域创新发展,新技术、新成果不断涌现。

    此外,广东厅还将制定实施海洋六大产业三年行动方案,加快惠州埃克森美孚、湛江巴斯夫等涉海重大建设项目用地用海审批。推动粤港澳合作建设现代海洋产业基地,支持深圳建设全球海洋中心城市,广州建设国家海洋高新技术产业基地、南沙新区科技兴海产业示范基地,江门建设大广海湾粤港澳合作用海示范区。加强海洋经济对外合作和金融创新,支持引导金融资源和社会资金投向海洋经济发展领域。

    与此同时,广东海洋创新能力不断增强。省财政支持海洋创新专项48个,全省共建成涉海涉渔科研机构24个,形成以企业为主体,产学研紧密结合的海洋科技创新体系,带动超过40亿元社会资本投入海洋科技创新领域,有52项创新成果得到转化应用。海洋绿色发展持续深化,出台了广东省严格保护岸段名录,制定加强滨海湿地保护严格管控围填海实施方案,启动大亚湾等重点海域总量控制工作,编制《广东省美丽海湾建设总体规划(2019~2035年)》,大力实施海岸带综合示范区试点建设。

    在政策支持集群作用下,广东的海洋产业集聚效应明显,有力地支持了粤港澳大湾区建设。据了解,广东全省14个沿海地级以上市,从区域上分成珠三角海洋经济优化发展区、粤东海洋经济重点发展区和粤西海洋经济重点发展区,出台了广东省严格保护岸段名录,制定加强滨海湿地保护严格管控围填海实施方案,启动大亚湾等重点海域总量控制工作,编制《广东省美丽海湾建设总体规划(2019~2035年)》,大力实施海岸带综合示范区试点建设。

    下一步,广东将继续把海洋作为高质量发展的战略要地,大力发展海洋经济,扎实推进海洋强省建设和海洋生态文明建设,深化海洋自然资源供给侧结构性改革,助力全省经济高质量发展,持续推进粤港澳大湾区海洋经济高质量发展。

    决战“头号工程”

     

    织金洞世界地质公园位于中国西南贵州高原的织金县境内,1980年4月发现,1985年建成并对外开放,规划范围包括织金洞园区、绮结河园区(大峡谷)和东风湖园区(乌江源百里画廊)3个部分,总面积170平方公里。织金洞是贵州高原喀斯特地貌演化的杰出范例和最神奇、最美妙的区域,在岩溶地貌、岩溶水文地质构造、第四纪地质环境及古气候变化等方面具有重大的科学价值。

    黄山归来不看岳 织金洞外无洞天 

    中国当代著名作家、文学评论家冯牧曾经这样描述国家重点风景名胜区织金洞:“黄山归来不看岳,织金洞外无洞天。琅嬛胜地瑶池境,始信天宫在人间。”老作家的寥寥数语,是对织金洞最好的解读。织金洞既像一个美丽的童话世界,又是一座瑰丽的艺术宝库,满洞的奇珍异宝,让人目不暇接、流连忘返。2005年,织金洞被《中国国家地理》杂志等媒体评为“中国最美旅游洞穴排行榜第一名”。 2014年1月,织金洞入选“世界地质公园”推选名录。2015年9月19日,织金洞被联合国教科文组织世界地质公园执行局批准为世界地质公园。

    织金洞是我国旅游价值和科研价值都很高的著名洞穴,被誉为“天下第一洞”“地下艺术宝库”“溶洞博物馆”“行星上的一大奇观”。一些专家在游览织金洞后,评价它具有抽象美、具象美、古典美、现代美。来到毕节,织金洞是非常值得一看的地方。

    织金洞位于乌江上游六冲河段南岸坡顶,高出河面300米,它所处的织金县官寨苗族乡,民族民间文化多姿多彩。

    织金洞发现于1980年4月8日。1988年8月1日,国务院审定并公布了全国共40处第二批国家重点风景名胜区,织金洞名列其中。

    据专家介绍,距今4亿~2.2亿年前,贵州曾多次处于浅海碳酸盐沉积环境,沉积了总厚度达几千米的碳酸盐岩地层。晚三叠世后,受多期强烈构造运动影响,贵州全境隆起成陆地,并逐渐抬升形成内陆高原。织金洞地质公园的地质遗迹,均发育于距今2.2亿年的下三叠统碳酸盐岩地层。织金洞地貌单元,以织金洞为主角演绎着喀斯特景观的神奇、美妙和珍稀——迄今已探测的洞穴长度4215米,由两条主洞和4条支洞组成,分为4层,共有 47个厅堂。其中,洞底面积在3000平方米以上的大厅有13个,面积超过1万平方米的大厅有6个;洞穴容积达600万立方米,是目前世界上厅堂分布密度最大的旅游洞穴。

    织金洞不仅是贵州高原喀斯特景观的杰出代表,也是解读贵州高原沧海桑田变迁、地壳抬升、喀斯特发育等重大地质事件的关键窗口。踏入洞内,就像进入了一个钟乳石的梦幻世界。石笋、石柱、石幕、石瀑布、石旗、石盾、流石坝、鹅管、卷曲石等钟乳石多姿多彩,令人目不暇接,尤其以盔状、塔状、塔松状、纺锤状、琵琶状、灯台状、盾形等80多种特型钟乳石最具特色。这其中不乏世界级的珍品——“霸王盔”,目前世界上唯一发现的形态最逼真的盔状石笋;“倒挂琵琶”,目前世界上已发现的规模最大、形态最优美的盾形石柱;“银雨树”,目前世界上已发现的形态最独特的塔松状石笋;“姊妹玉树”,目前世界上已发现的造型最奇特且正在生长发育的塔松状石笋;“三级华盖”,目前世界上唯一发现的3个规模相似且同时生长发育的盔状石幔;“水晶宫”,洞内卷曲石分布面积达3000平方米,世所罕见;“一线连天”,目前世界上已发现的最细长石柱;“江山如画”,目前世界上已发现的规模最大、形态最壮观的巨型壁流石;“织金窗口”,目前世界上已发现的规模最大的石瀑布……均是国内外十分罕见的岩溶景观,堪称世界级的珍品。

    这50多根巨型石笋,高度和直径都在20米~40米之间,它们组成了目前世界上分布密度最高的巨型石笋群。

    流石坝,总面积约5300平方米,是目前世界上单片发育面积最大的流石坝。

    这些类型齐全、分布集中的钟乳石,几乎涵盖了所有钟乳石的形成条件和沉积类型,是目前世界上钟乳石分布密度最高、类型最丰富、珍稀形态最多的洞穴,具有喀斯特洞穴演化的系统性和完整性,是喀斯特洞穴中最为独特的自然美景和重要的美学价值区。

    专家普遍认为,这些类型丰富、千姿百态的钟乳石,是岩溶水沿洞壁围岩渗出,压力突降,二氧化碳释出,对应不同的裂隙、水量及渗出方式,滴水、流水、溅水、池水、非重力水等单独或相互耦合而形成的。此外还有生物成因、洞穴风成因等说法,这些待解的科学之谜,给织金洞增添了一份神秘的色彩。

    神秘奇特织金洞 迷人景观大齐全 

    织金洞最显著的特点,可以概括为:大、奇、全。

    大,是指织金洞的空间和景观规模宏大,气势磅礴。它是一个多层次、多系统、多类别、多形态的完整的岩溶系统。

    奇,是指织金洞的景观和空间造型奇特,审美价值非常高。风景科学家从奇特度、审美度等方面给其中许多厅堂和景观打了满分10分。

    全,是指织金洞洞内的景观形态丰富,40多种堆积物形态,囊括了当今世界溶洞堆积物的所有形态。而且,它那五彩斑斓的柔和色彩、晶莹剔透的感光度,远远胜过了汉白玉。它不仅拥有奇异独特几可乱真的物态美,而且由于堆积物形态的多变,构成了不同层次复杂的画面。雄伟壮观的“地下塔林”,傲立挺拔的“雪压青松”,一望无际的“寂静群山”,秀逸精巧的“银雨树”……一幅幅大画卷,一处处小景致,无不让人惊叹大自然的鬼斧神工。

    织金洞拥有许多让世界为之瞩目的东西:最高的堆积物有70米,比号称世界之最的古巴马丁山溶洞最高的石笋高出7米多;容积最大,比一直誉冠全球的法国、意大利等国的溶洞要大2~3倍,是当今世界上已经开发作为旅游溶洞的最大、最奇、最美、最全的溶洞。

    织金洞最值得傲视天下群洞的应该是其“镇洞三宝”——“霸王盔”“银雨树”和“卷曲石”,它们共同彰显了织金洞的瑰丽与神秘。按照地质成因,地面的石笋是对应洞顶滴水挟带的大量碳酸钙形成的,但在织金洞就有这样的石笋,其对应的洞顶干燥无水,也没有由上而下的石笋,像是从地下凭空生长出来的;而玲珑剔透、洁白如冰花的“卷曲石”可以不受地球引力的影响,在空中自由弯曲生长。全世界无数的地球物理学家、权威的洞穴研究人员,至今还没有找到它们的成因和科学依据,只能面对眼前这个理论上不可能存在的事实叹为观止。

    2005年,由中科院主办的《中国国家地理》杂志社发起并联合全国35家新闻媒体开展的“中国最美的地方”评选活动历时8个月,在北京嘉里中心举行授牌仪式,织金洞在全国400多个溶洞中脱颖而出,以90分的最高分荣获“中国最美的六大旅游洞穴”第一名。专家们给其美称“梦幻织金洞”,并在评语中写道:“洞穴是人在一生中至少应该去一次的地方,否则您不会知道自己居住的这个星球是多么的奇妙。假如您希望只选择一个洞穴即可填补这方面的空白,请您不要错过中国最美的旅游洞穴——织金洞。”至此,织金洞已相继拥有“国家重点风景名胜区”“国家地质公园”“首批中国国家自然遗产”“国家AAAA级风景旅游区”“中国旅游胜地四十佳”“中国最美的地方”“中国自然生态十大迷宫榜首”“国际旅游洞穴协会成员”等荣誉桂冠。

    2004年1月,国土资源部批准贵州织金洞国家地质公园建立。

    2006年1月8日,贵州织金洞国家地质公园建成并正式对外开放。

    2014年1月,国土资源部对外公示第八批世界地质公园推荐工作评审结果,在国土资源部此次推荐的名录中,贵州织金洞和甘肃敦煌作为2015年度中国政府向联合国教科文组织推荐申报的世界地质公园。

    世界地质公园贵州织金洞

    1 前言

    近年由于常规天然气资源量和产量的下降,特别是在北美洲,非常规天然气得到了高度的重视。一些估计表明,全球非常规天然气资源量(不含水合物)超过30000万亿立方英尺,大约有50%的资源来自页岩气。Julander能源公司的首席执行官Fred Julander认为页岩气(SG)是“自发现石油以来最重要的能源进展”。

    水平钻井技术的进步、水力压裂、相对高的天然气价格(相比2009年之前)和近来在巴内特页岩(Barnett Shale)和美国其他几个页岩气藏的商业成功都使页岩气在美国成为了热门能源,而且页岩气的勘探开发已开始蔓延到加拿大和世界其他几个地区。

    由于页岩气远景的复杂性和广泛性,针对页岩气的应用不能采用普遍用于常规气和煤层气的应用技术,而需专门设计开发工具和方法。多名学者包括Gray等人(2007)和Harding(2008)认为基于确定性解决方案的决议不适用于页岩气开发,因其没有考虑与复杂成藏有关的风险和不确定性,且经常导致过于乐观的结果。

    到目前为止,尽管在北美和欧洲的勘查活动活跃以及近期商品价格下降,页岩气远景分析工作也只完成了极少的部分。商品价格的下降使最高质量远景区的开发至关重要,这些区域的开发不仅最符合公司的利益,并且赋予公司与国外的低成本常规气田(即卡塔尔和沙特阿拉伯相关的天然气)竞争的最佳潜力。Williams-Kovacs和Clarkson(2011)提供了与非常规的远景分析有关的现有工作的回顾,并提供了一种专为页岩气应用而设计的综合的六阶段远景分析及开发评价方法(PADEM)。本文中,作者还展示了一个专门开发用以筛查页岩气远景区并且选择最适合详细分析远景的工具。本文以Williams-Kovacs和Clarkson的工作为基础,致力于远景评价并选择进行更深入分析的远景区的试点位置。

    当前工作的目标是:①开发一种协助页岩气勘探开发阶段的方法和配套的分析工具;②演示已开发技术在加拿大西部致密砂岩/页岩远景区的应用。这项工作的主要贡献是开发与示范一种针对页岩气远景区的严格分析方法。当考虑共存关系时,基于先导试验井输入变量的不确定性,该方法能生成其预测的分布。以前所有的工作一直专注于全域开发方案,然而无法利用勘探开发早期阶段可获取的少量数据快速形成这种全域开发方案。

    2 工具开发

    在这项工作中,开发了一种用于分析页岩气远景的工具。该工具选择使用(以Williams-Kovacs和Clarkson提出的方法(2011)为例的)预筛选的方法。本文将重点放在该工具的开发和应用,分析某一远景区的不同区域,以确定它们是否是适合的试点项目,并描述了图1所示的PADEM工作流程的勘探阶段。勘探阶段的目的是对从更多的详细资料中筛选的远景进行调查,以增加对油藏流动性和碳氢化合物生成能力的了解。在这项工作中,我们对个别类型油井采用概率范围经济学(probabilistic scoping economics)作为勘探标准,以确定该远景区是否适合实行试点项目。表1中完整提供了Williams-Kovacs和Clarkson(2011)详细讨论整体勘探开发方法的总结。

    表1  勘探开发方法概况

    发展阶段

    概述

    靶区筛选

    评估所有潜在的远景区,并选择能提供最好的商业成功机会的远景区

    勘探

    对远景区进行更详细地调查,提高对油藏流体特性和相应碳氢化合物生产能力认识。确定有代表性的试点项目适合的地区

    试采

    继续提高对远景区的认识,集中验证试采区单井的供给能力,评估完井方法

    商业示范

    在项目提交全部资金预算之前,完成开发部分(30%)针对错误的试验结果的测试

    全域开发

    完成全域开发计划,开始制定退出战略

    新的远景/退出

    完成项目详细回顾,评估区域及具体化开发过程中新的远景相关区域。调整和实施退出战略以及任何所需的补充措施

    在这项应用中解析模型比数值模拟更适用,其原因在于应用程序自设置和初始化的时间很短,整合的蒙特卡罗模拟法简单易行,并且在勘探早期阶段不容易获得形成精准的数值模拟所需的详细数据。尽管数值模拟技术已得到改进,但解析方法在工业和文献中依然被大量使用。下文给出了开发工具的关键部分的概要。

    2.1 属性图

    勘查方法最关键的组成部分可能是关键储层、地质力学、岩石物理和地球化学特性的精确属性图的开发。从地质模型、产量不稳定分析(RTA)、压力不稳定分析(PTA)、岩石物理调查等组合中可以推导出这些属性图。这些属性图用于远景的可视化、区块选区以及单一区块的分析。天然气原始地质储量图(OGIP)、Km-h图、压裂脆性图等有助于选择代表性区块以及具备更大开发潜力的区块,甚至高度非均质性区块。区块作为一种评价不同区块远景生产特性的方法,基于地质和岩石物理的观察,比较简单易于操作。采用区块方法不需要针对每个勘探网区块开发一种标准井进行分析,然而通过应用蒙特卡罗法依然解释了其变化性和不确定性。Clarkson和McGovern(2005)采用区块方法评价了煤层气(CBM)远景。通过输入X-Y坐标值以及PetrelTM软件的储层属性Z值可以在Excel中创建储层属性图。随后,数据透视表程序被用于对数据排序,并利用二维绘图应用软件创建属性图。由于早期的岩石物理模型通常利用有限的数据集开发,单一区块在蒙特卡罗模拟中选择不确定的输入数据和参数范围可以解释模型参数的不确定性。这种解释不确定性的方法将在本文所示实例中进行演示。

    2.2 水力压裂模型

    该项工作中,水力压裂裂缝的半长采用Valko(2001)提出的在常规和致密气中应用的简单双翼压裂模型来预测。该模型采用基质渗透率、剪切模量(杨氏模量与泊松比的函数)以及其他储层参数作为输入数据,且如果建模的输入参数不确定,则都必须重新计算每次蒙特卡罗迭代。采用简单的关联(Acm=4xfh)可将裂缝半长转换为与压裂有关的面积。这个压裂模型可能无法代表部分更复杂的页岩气裂缝。为了更好的表示引入到大部分页岩气储层的复杂压裂网,Xu(2009,2010)等人建立了一个更具有代表性的水力压裂模型,该模型将被结合到本次工作中所演示的更新版本的方法中。该区的微地震观测表明,在本文预测的远景区横向双翼压裂的假设是合理的。

    作为所应用的速率预测模型中的关键组成部分必须估算裂缝半长,这一问题将在下面部分开展讨论。水力压裂裂缝半长在随机分析中作为不确定的输入量,其分布主要根据该地区的微地震事件或者其他方法来确定。

     

     

    图1  非常规天然气勘探阶段的勘探/开发方法工作流程

    2.3 速率预测

    Clarkson(2013)提供了关于页岩气井生产分析和速率预测综合全面的概述。在该工作中,我们将页岩气井理想化为一个矩形双孔介质系统,气体从基质岩块流入到裂缝且储层不随着裂缝延展(如图2的概念模型)。该模型忽略了包括体积压裂(SRV)在内的影响,其他作者认为大部分低渗页岩气井在合理的时间内不会发生体积压裂。此外,图2所示的概念模型假设了一个均质的完井——Amborse等(2011)和Nobakht等(2011a)讨论了非均质储层完井的预测。

    在本次工作中,该模型的解决方案首先由EI-Banbi(1998)提出来。人们普遍认为在页岩气藏中占主导地位的瞬时流动状态是从基质到裂缝的线性流。同时,也可能出现一个与水力压裂线性流动相关的线性流动周期,但是通常认为这个阶段持续时间很短,或者被水力压裂清理以及表皮效应所掩盖,而很少可用于分析。本项工作中,我们假设瞬时线性流(从基质到裂缝)之后是边界控制流,该流态与受表皮效应(见等式7)影响的线性流体模型存在早期偏差。压裂段之间的不渗透边界结构导致了边界控制流产生。由Wattenbarger等(1998)首先将早期线性到边界控制流体的假设引入到致密气的应用中,并且该假设被广泛应用于文献和页岩气行业的解析模型。

     

     

    图2  从线性流到边界流的解的概念模型

    2.3.1 瞬时线性流的速率预测

    EI-Banbi(1998)提出通过恒定速率和恒定流体压力来描述瞬时线性流的公式。本项工作中采用恒定流体压力的条件,这也是本文其他部分的重点——该边界条件最接近大部分产生达到最大水位降低值的页岩气井的流动条件。Samandarli等人(2011)采用不同的流体压力迭代方法,对页岩气生产进行分析建模,但是他们表明在大部分情况下采用恒定流体压力的假设就可以了。

    与常用于表征简单横向双翼压裂的裂缝半长(Xf)相比,相关储层面积(Acm)能更好的表示完井措施和增产措施效果以及生成复杂裂缝的能力。因此,在这一分析中,采用相关的储层(气藏)面积(Acm)取代裂缝半长(Xf)。许多业内专家相信由于页岩气藏超低的基质渗透率,复杂压裂对于页岩气的商业生产至关重要。

    无因次时间,tD,Acm,相关储层面积(Acm)依据公式1在恒定压力条件下定义。

                               (1)

    无因次速率,qD,Acm,由无因次时间定义:

                                           (2)

    基于储层特性的无因次速率表达式,如果可获得关于KmAcm估算值,通过公式(3)可确定气体流速。采用不稳定产量分析或者其他的模拟技术可估算KmAcmKm也可以通过实验室技术单独确定。

                                 (3)

    Ibrahim和Wattenbarger(2006)认为线性流的性能受水位下降程度的影响,同时提出水位下降量修正因子(fcp)。此次工作中采用的修正因子(fcp)由公式4给出。

                                (4)

    此处,

     

    Nobakht等人2011a和Nobakht等人(2011b)通过分析中采用校正时间(本次工作未采用)提出一种更严格的校正水位下降量的方法。

    将水位下降量修正因子应用到公式3得出公式5:

                           (5)

    除了水位下降量的修正,这些公式经过进一步修改可直接应用于页岩气井。与致密气井相比,大部分页岩气井在时间曲线的平方根中表现出的较大截距(在致密气井中曲线通常穿过原点),而在流量和时间双对数曲线上页岩气井则呈现出的一半斜率的偏差。多名作者最初认为是裂缝的有限导流能力造成了这种偏差,但是Bello(2009)和Bello和Wattenbarger(2009,2010)认为这种偏差可以通过采用表面效应来更好的解释。Bello(2009)、Bello和Wattenbarger(2009)在恒定流量和恒定流体压力条件下完成了大量的受表皮效应(skin effect)影响的线性流分析,且推导出了恒定流体压力条件下的解析解。在他们的分析中,将表皮效应作为一个常量。Bello(2009)和Bello和Wattenbarger(2009)证明恒定流量情况下表皮是附加量,而恒定流体压力情况下表皮的作用是非线性的。由Bello和Wattenbarger(2009)提出的解析式可以使用下面的近似代数方程:

                    (6)

    从方程(6)可以看出,当tD(t)值大时,包含表皮的项就会变小。

    Nobakht等人(2012)研究了巴内特、马塞勒斯和蒙特利的大量页岩气井(这些气井在相对恒定的流压下产量不断降低),同时得出结论:通常这些页岩气井更多表现出恒定流量的情况而不是恒定流压的情况。作者假设这种意想不到的表现可能是由于Bello(2009)以及Bello和Wattenbarger(2009)提出的表皮模型太过理想化,因此无法代表野外条件。通过假设恒定的表皮效应,模型不能说明由压裂清理、压力敏感地层、变化的压裂导流能力、变化的井底流压、压力相关的流体性质、变化的井筒流体梯度、液体加载等导致的表皮改变。作为这项工作的结果,作者提出了一个可应用于公式(2)的替代表皮修正项:

                       (7)

    包括水位最低量和表皮的影响,公式(1)、(5)、(7)能够利用预测的气体流量,作为时间的函数,在线性流区域可对KmAcm给出独立的估测。

    2.3.2 边界控制流的流量预测

    上面描述的方法适用于有效的储层边界相互接触,边界控制流形成之前。基于图2所示的几何图形,边界控制流紧随着瞬时线性流的末期出现。当外部SRV的影响较为显著时,这一观点较为保守。Clarkson和Beierle(2011)认为如果遇到了其他的瞬时流区,则应采用多重分区的方法,此外,如果多级压裂井需要进行非均质性储层的完井(heterogeneous completion),早期线性流之后不会立刻发生真实边界控制流,且需要更复杂“混合”预测技术。如同下面叙述的,我们选择采用更为保守预测程序,假设线性流之后紧随边界控制流。

    利用公式8计算达到线性流的拟稳态时间(或者是瞬时线性流的结束时间):

                           (8)

    正如图2中看到Ye是压裂到储层边界的距离,计算公式如下:

                           (9)

    多名作者已经提出了页岩气井拟稳态线性流的预测方法。包括Fraim和Wattenbarger(1987),Palacio和Blasingame(1993),Doublet等(1994),Agarwal等(1999)和Mattar和Anderson(2005)认为可采用物质平衡类模拟程序预测边界控制流。Clarkson和Pedersen(2010)将这种方法应用于致密油研究,同时本文也将采用这种方法。公式(10)给出采用物质平衡方法预测边界控制流的生产速度:

                  (10)

    此处qpssi-Linear是边界控制流初始的页岩气流体速度,Pri)pss是边界控制流初始的平均储层压力,且Pwfi)pss边界控制流体初始时井筒流体压力。通过物质平衡计算平均储层实际气体拟压力。对于含有大量吸附气的页岩气开采(application),一般使用Clarkson和McGovern(2005)提出的MBE方法。而在以游离气为主的情况下,则使用定容气藏的常规MBE方法。物质平衡计算需要地质储量和气体特性(比如天然气压缩因子),这两者都是由关键PVT输入量和状态公式(EOS)确定的。

    (a)

    收入总额

    (b)

    收入总额

    扣减

    使用费

    扣减

    使用费

    扣减

    运营成本

    扣减

    运营成本

    得出

    税前运营现金收入(OCIBT)

    扣减

    资金成本补助(CCA)

    扣减

    收入税

    扣减

    加拿大开发费用(CDE)

    得出

    税后运营现金收入(OCIAT)

    扣减

    加拿大勘查费用(CEE)

    扣减

    资本支出

    扣减

    加拿大油气物业费(COGPE)

    得出

    税后现金流(CFAT)

    得出

    生产应税所得

    贴现

    税后贴现现金流(DCFAT)

    生产税率

       

    得出

    应付税款

       

    扣减

    免税额度

       

    得出

    应付净所得税

    图3  现金流分析:(a)现金流;(b)收入税(加拿大税制)

    结合El-Banbi(1998)改进的瞬时线性流的无因次公式和边界控制流的物质平衡模拟方法,可以开发一种综合的预测方法:

    1)        获取Acm(或者Xf)和Km(来源于微地震和/或RTA模拟/已有生产数据或者其他估计)的独立估算值。

    2)        使用公式(1)和(7)作为时间函数计算tD,AcmqD,Acm

    3)        线性流部分的数据利用公式(5)作为时间函数计算qg

    4)        指定排放区(来源FMB模拟/已有的生产数据或者其他估算)。

    5)        使用公式(8)和(9)计算tPSS-LinearYe

    6)        确定

    7)        采用公式(10)通过废弃量(边界控制流)从tPSS-Linear预测产量。

    上面描述的解析模型是假设模型(最小变化)区块内的体积平均值参数是恒量,并从认为是不确定的参数的概率分布中选择一个值。每一次蒙特卡罗迭代将选择不同的值,导致不同的流量预测和不同的主要经济指标值。在许多参数高异质性水平的情况下,存在明显的不确定性,这种不确定性反映在关键输出参数的显著变化。

    2.4 经济模块

    将经济模块与速率预测集成来计算与生产相关的现金流。因为通常行业采用名义美元计算实际(通常的)现金流和名义(现行的)现金流,虽然采用实际的盈利指数计算项目的最低预期资本回收率,且通过不同的通货膨胀率来比较项目。采用图3中的业务流程计算现金流和收入税(加拿大税收制度)。

    该模块中的天然气价格的确定实行了价格操纵,而非价格预测。采用价格操纵表明了项目十分稳定(不论是单独而言还是相较于其他项目),并且不再需要预测极不稳定的天然气价格,该模块中也设置了以价格预测为基础引导经济的选项。

    方法中建立了多个实际盈利能力的指标,包括净现值(NPV)、内部收益率(IRR)和投资收益率(ROI),用来比较项目和公司设定的最低预期资本回收率,同时可给项目进行排序。

    2.5 蒙特卡罗模拟的一体化

    本次工作将蒙特卡罗模拟整合到方法开发中。采用@RISKTM(Palisade Corporation,2010)对关键PVT和储层属性(原始参数)进行概率分布和模拟操作。概率分布的输入变量根据不同项目的数据数量和质量而变化。Clarkson和McGovern(2005),Haskett和Brown(2005)和Harding(2008)认为对数正态分布最能代表PVT、储层和经济特性,因此本文使用了这种分布类型。这些概率分布拟合按P10(低)、P50(中)和P90(高)不同的值输入各个不确定变量。这些输入值可能来自勘探/远景数据、个人经验、模拟数据等。缩减所有输入变量的分布保证每个实现只选择合理的数值(缩减分布将选择少量接近无穷大的数值,从而影响输出变量)。

    上面讨论了@RISKTM输出变量定义的关键经济参数,以及气体速率和累积天然气产量。由于每个输出变量允许量化与项目相关的不确定性,可对其生成一个概率分布,以便做出与远景选取和开发有关的明智决策。

    通过在x轴上找到相应的最低预期资本回收率时的位置,向上垂直移动至曲线处,然后再水平投影到y轴,这样可以从累积概率分布计算出超过设定最低预期资本回收率的概率。用1减去y轴上求出的值,得出超过最低预期资本回收率的概率。这个方法在本文中将作为范例进行演示。

    在这一应用中(如在孔隙度和渗透率之间),采用了拉丁超立方体抽样,如果有必要的话,还可合并相关性(如孔隙度与渗透率)。典型的多相(气+水)页岩气/致密气应用的主要参数如表2.3所示。在某些情况下,参数的依赖关系可使用行业普遍接受的经验模型进行解释,而在其他情况下会使用来自现场数据或者估算得到的基于方向的相关性(如较高的正相关关系)。例如,与压力有关的渗透率(绝对的渗透率比值)使用Yilmaz等人(1991)的方法可与储层压力和岩石力学特性关联。相反,束缚水饱和度与孔隙度密切正相关。可能的参数关系如表2所示。

    蒙特卡罗模拟运用了一个类似于Clarkson和McGovern(2005)使用的煤层气气藏远景分析的方法。

    表2  基本参数、可能的相关性和参数关系

    基本参数

    可能的相关性

    关系

    有效厚度/英尺

    孔隙度/%

    粒径,有机质

    适用于某些情况下和正相关情况的实证模型

    初始含水饱和度/%

    孔隙度

    高度正相关

    束缚水饱和度/%

    孔隙度

    高度正相关

    基质渗透率/毫达西,初始状态

    孔隙度,有机物

    适用于某些情况下和正相关情况的实证模型

    基质渗透率/毫达西,初始比

    储层压力,力学性能

    野外/岩心数据经验曲线

    相对渗透率

    含水饱和度,束缚水饱和度

    野外/岩心数据经验曲线

    初始储层压力/磅/平方英寸

    深度,渗透率(超压)

    气压梯度

    储层温度/℉

    深度

    温度梯度

    天然气比重

    朗缪尔体积/标准立方英尺/吨

    容积密度

    来自岩心/岩屑的线性关系

    朗缪尔压力/磅/平方英寸

    体积密度/克/立方厘米

    流泄区/英亩

    含气量/标准立方英尺/吨

    TOC

    正相关

    井眼半径/英尺

    表面

    增产效果

    高度正相关

    压裂总半径/英尺

    剪切模量(+),渗透率(-),有效厚度(-),井眼半径/英尺

    变化—见括号中相关方向

    井底流压

    井眼长度

    高度正相关

    3 该方法应用于远景勘探

    本文中开发的方法广泛应用于SG远景将其分成区块进行分析的目的,以确定是否适合作为一个试点项目。由于SG试点和开发项目成本高,且其详细分析需要大量数据,页岩气远景勘探至关重要。

    对于远景勘探应用而言,其方法的选择以当前远景数据和模拟数据相结合为基础。理想情况下,对于关键PVT和储层参数情况良好的估计,作为空间坐标的函数可用于远景勘探。如果事实并非如此,可以对模拟气藏或者其他数据源进行估算以获取数据,同时分析该方法带来的不确定性。

    假定整个远景区PVT和其他储层特性不变,输入数据可用于生成主要储层特性图。关键生产指标图如OGIP和基质渗透率乘以可以开发的净投入(千米/小时),可用于区块的选择。区块的选择基于区域类似的关键生产指标的值。对页岩气储层而言,压裂的指标,如压裂指数或脆性也可能用于区块选择,同时许多作者表明建立复杂裂缝网的能力对于页岩气商业开采至关重要。

    选择区块后,开始进行蒙特卡罗模拟,按照P10、P50、P90的概率预测和可以开发累积产气的区块,且结合使用关键经济指标的分析来确定区块能否适合一个试点项目。其他因素比如公司的经验,企业和商业策略,可用的资源和基础设施等都将纳入评估,以便为公司以及股东们确定哪些区域可以作为最佳试点选项作出明智的决策。

    远景勘探方法工作流程见图4所示。

    4 采用两段页岩开发模型的样本示例

    为了进一步说明该方法的应用,对加拿大西部的某处致密砂岩/页岩(假定没有吸附气体)远景区的两段进行了分析。在之前的研究中,PetrelTM开发的远景地质模型采用可用的岩石物性、储层和生产数据。图5所示研究区域内4口井的三维孔隙度模型和孔隙度相关的钻/录/测井记录。在该区域,存在两处可获益的产气水平井段(井段3和井段4)。

     

    输入数据

    关键储层属性的填图属性

    PVT,其他储层和水力压裂属性

    生产数据

    经济投入

    区块选择

    根据OGIP或者其他关键属性确定区块

    蒙特卡罗模拟

    模拟输出

    P10、P50、P90的概率预测和累积产气量

    水力压裂运行情况

    经济参数

    可行的商业区块标志

    其他

     

     

    图4  远景勘探方法的工作流程

     

     

    图5  三维孔隙度模型和孔隙度相关的测井

    模型开发期间这个开发区拥有11口垂直井,2口倾斜井和4口水平井。最初钻完成垂直井,紧随其后的是开始于2008年的水平井。Clarkson和Beierle(2011)在该区选择一系列井进行不稳定产量试井(RTA)。模型开发中使用的水平井的总结显示在下面表3中,同时在图6中(在下面描述)该区域的天然气原始地质储量(OGIP)图上显示了井的近似轨迹。

    表3  研究区水平井概况

    井名

    井向

    进入层位

    完井方式

    1号井

    水平

    井段4

    尾管注水泥

    2号井

    水平

    井段3

    自膨胀封隔器

    3号井

    水平

    井段4

    自膨胀封隔器

    4号井

    水平

    井段4

    自膨胀封隔器

    所做的分析主要集中在大部分是水平井的井段4。为了简化分析,采用孔隙度下限为4%,通过Excel加权平均井段4层位,将PetrelTM多层模型转换成一个单层模型。这一平均化过程是为了完成对基质的孔隙度、初始含水饱和度和渗透率的处理。利用孔隙度下限值还可以计算总有效收益和毛净收益(有效收益假设包括所有孔隙度下限值以上的层)。图7a和图8a显示了OGIP和Km-h属性图。

    模型采用的网格大小如表4所示。在整个开发过程中假设为常量的PVT、储层和生产参数如表5所示。

    表4  网格属性

    网格属性

    数值

    网格尺寸

    135×129

    区块长度,X/英尺

    49.76

    区块长度,Y/英尺

    49.76

    网格区块面积/Ac

    0.057

    对于这种情况,人们认为井筒流动压力(pwf)为常量1750磅/平方英寸,接近开发区水平井最初的井筒流动压力。随着时间的推移井筒流动压力降低,后期模型中压力驱动力低于开发井,模拟气率并不乐观。这种情况下,在可获取日常生产和流动压力期间内,平均两个收益井的流动压力大约是1550磅/平方英寸,因此到开发后期之前,这种假设的影响并不很明显。在实际勘探中,该地区还没有投入生产,由于我们不需要将可用的生产数据与模型匹配,而是采用实际的流动压力估计值尝试得到一个准确的潜在生产能力估计值,所以这种假设的影响不是一个值得关注的问题。

    表5  PVT常数、储层和生产投入参数

    参数

    PVT参数

     

    气体比重

    0.648

    N2/%

    0.46

    CO2/%

    0.2

    H2S/%

    0.0

    温度/℉

    166.5

    Cw/磅/平方英寸-1

    2.9×10-6

    Cr/磅/平方英寸-1

    5.6×10-6

    VL/标准立方英尺/吨

    N/A

    PL/磅/平方英寸

    N/A

    储层参数

     

    Pi/磅/平方英寸

    3500

    排放面积/Ac

    80

    生产参数

     

    Pwf/磅/平方英寸

    1750

    rw/英尺

    0.3

    3个区块中假设关键属性的变化情况如表6所示。各属性的数值是每个区块的各个网格值的算术平均数。由于基质渗透率是蒙特卡罗输入量,且利用基质渗透率值可计算总压裂半径(虽然也可使用压裂分析模型在每次迭代时作为基质渗透率函数计算总压裂半径),故给出了一个基质渗透率值以显示区块之间总值的变化情况。

    表6  储层变量和水力压裂输入参数

    参数

    区块1

    区块2

    区块3

    储层参数

         

    有效厚度/英尺

    102

    74

    58

    孔隙度/%

    7.1

    6.5

    6.0

    Sw/%

    18

    15

    16

    Km/毫达西

    0.0084

    0.0079

    0.0077

    水力压裂参数

         

    剪切模量/磅/平方英寸

    2×106

    2×106

    2×106

    总压裂半径/英尺

    1432

    1477

    1489

     

     

    图6  研究区地质储量图呈现近似水平井轨迹

    4.1 区块选择

    利用从PetrelTM多层模型开发的单层模型,其单层等量地质储量如图7a所示。根据类似颜色为代表的区域具有类似地质特征和岩石物理性质,通过视觉观察可选择区块。虽然已知气藏具有高度的横向非均质性,可以看到关键的地质和岩石物理性质明显凸出部分。该图形显示了更复杂的异质性模式的情况,需要更多的区块并且可能有必要用区块代表具有相似属性的不连续块段。图7b显示基于天然气原始地质储量选择的区块远景区。在计算天然气原始地质储量时,虽然该远景区吸附气体量很容易被包含其中,但还是假设其可以忽略不计。

     

     

    图7  地质储量图:(a)地质储量;(b)选区

    从图7b可以看出选取的三个区块中,区块1具有最高的天然气原始地质储量(红色和橙色),区块2具有的地质储量(光和暗绿色)次之,区块3具有的地质储量(紫色和蓝色)最低。从这幅图中可以推断出区块1将有最理想的属性,因此可能具有最高的产量,而区块3产气物性最不理想,因此可能具有最不理想产气量。如同气藏地质储量图(图7)一样,如果绘制Km-h图我们也可以分辨出三个相似的区块。此次应用区块选区采用的天然气原始地质储量图和Km-h图作为代表资源的程度/密度和储层特性的两个要素,这是工业上常用的评估致密砂岩和页岩远景好坏的关键因素。区块选区的属性根据不同项目而变化,取决于驱动特定资源类型远景的关键要素。

    对于这种情况,假设简单的水平双翼压裂(如所使用的压裂模型所假定的)就足够了,因为微地震数据对同一区域的补充水平压裂井的解译说明复杂程度较低,如果不是水平情况,则进行压裂(图9)。采用水平和垂直观察井用以观察,同时采用双阵列处理会产生一个好的数据集。一般情况下,各个阶段仅出现一个水力压裂裂缝。水力压裂裂缝通常选择北东-南西方向,与加拿大西部沉积盆地(WCSB)部分最大水平应力方向一致。

     

     

    图8  Km-h图:(a)Km-h;(b)选区

    通过比较图6与图7b和8b可以看出在开发区所有水平井部分或全部在区块1范围内。因为这个原因,剩余的分析还将在区块1中开展。对区块1区域的水平井的预测情况而言稍微乐观,因为这些水平井水平延伸超出区块1区域进入地质储量和Km-h更低的区域(该区水平井采用恒定的流体压力与(Pwf)i相比将获得相反的影响)。

     

     

    图9  根据微地震数据解译的研究区内水平井水力压裂裂缝几何图形

    4.2 经济分析

    分析假设只有天然气价格是变量,而所有其他经济参数都保持常量。表7列出了其他主要经济参数的值(基于Magyar和Jordan的估算(2009))和表8介绍了主要的专利权使用费、税和贴现参数。

    在本文的分析中,净现值(NPV)作为重要的收益经济指标且最低资本回报率为0。

    分析远景的工作流程图如图4。

    表7  资本和运营成本参数

    参数

    土地成本

     

    租金/美元/亩

    2500

    代理费/美元/亩

    50

    单井成本

     

    钻井/百万美元

    1.5

    完井/模拟/百万美元

    2

    配套设施/管道/百万美元

    0.35

    储层表征

     

    地震/百万美元

    0

    测井/百万美元

    0

    提取岩心/百万美元

    0

    其他/百万美元

    0

    运营成本

     

    固定成本/美元/月

    5800

    可变成本/美元/千标准立方英尺

    1.25

    表8  使用费、税收和折现率

    经济参数

    费率

    使用费率

    20%

    税率

    30%

    实际贴现率

    15%

    名义贴现率

    18.45%

    通货膨胀率

    3%

    4.3 蒙特卡罗模拟

    在区块选择之后,本文进行了蒙特卡罗模拟研究。蒙特卡罗模拟中,基质渗透率(km)和页岩气价格不断变化,而所有其他的PVT、储层参数和经济参数保持不变。为了更好地进行说明,我们选择了将“不确定”的输入变量的数量显著限制在基本控制远景的油藏性能(储层渗透率)和经济情况(天然气价格)。基于P10、P50和P90值按照对数正态分布模拟参数。在大多数的勘探情况下,许多参数都是不确定的,可以通过这些参数的概率分布(见表2)来定义。对于需要使用概率分布进行定义的一些关键参数,可通过评估给定区块内重大变化的属性图来直接确定,或用更严格的统计技术,如采用区块内部数值计算变异系数(Cv)。由于基质渗透率是基质流动的主要控制要素,以及未来商品价格造成的天然气价格的高度不确定,针对这种情况,我们选择基于视觉观察的基质渗透率。

    基质渗透率按照P10、P50和P90的值计算如下。通常情况下,可以通过岩石物理模型中的参数值拟合分布来生成概率分布,但是因为我们处理的是远景的早期评估,因此我们采用了替代的方法,即最大限度提高模型获取的不确定性来解释其他早期参数估算无法获取的变化性。如果需要,对其他不确定参数也可以使用相似的方法。

    P10——区块1中比第十百分位值的基质渗透率低20%

    P50——区块1中的基质渗透率值居中间数

    P90——区块1中比基质渗透率的九十百分位值高20%

    表9中定义了2个输入变量的分布。将模型内部不确定参数合并关联(见表2)也很重要。虽然孔隙度和渗透率之间的相关性被加入到原始岩石物理模型(幂律相关),并且压裂半径与剪切系数(正相关)、基质渗透率(负相关),净收益(负相关)和压裂模型井眼半径(负相关)相关,但是出于演示的目的,本文对这一方法进行了简化,使蒙特卡罗模拟中的主要变量之间没有相关性。由于压裂半径取决于基质渗透率,压裂模型必须在每次迭代时重新计算。气体流量,累积产气量和净现值被定义为@RISKTM输出变量。

    本文进行了5000次蒙特卡罗迭代,以确保蒙特卡罗输入变量充分覆盖样本空间。要求覆盖足够的样品空间,是为了确保每个模拟输入相同参数运行时,能得出同样的结论。出于演示的目的,用上述方法获得的迭代数并不是最优化。但是,通过将无限大(非常大)的样本输出分布与减少样本数量的输出分布比较,同时寻找要求充分重复“已知”输出分布的最小值,可以获得优化的迭代数。当进行多个模拟时,优化处理可用于减少处理时间和容量。

    4.4 结果

    图10显示了区块1中单口气井的确定产气量和累积产气量预测。这个“确定性”的基质渗透率的值来自于表9所示输入分布的斯旺森平均值(SM),假设这个值代表区块收益的平均水平(静态平均Km=0.0095毫达西)。虽然Bickel等人(2011)指出了斯旺森平均值(SM)的缺点,但它仍然被广泛地用于工业,因此在这种情况下还将使用。此外,斯旺森平均值在输入分布的平均值的5%范围内(使用@RISKTM计算),因此认为在这个例子中的平均值是准确的。另外,可以使用另一个估计的平均值(即分布平均值、区块值的算术平均值等)。图10a显示的产气速率与时间半对数图以及累积气体的产生与时间的笛卡尔曲线,而图10b显示了产气速率和时间的对数分布图。

     

     

    图10  开发模型情况下的确定速率预测:(a)产气速率和时间、累积产气量和时间的半对数;(b)产气速率和时间的对数关系

    图11显示了产气速率与时间的半对数图,图11b显示一个产气速率与时间的对数图和图11c显示预测(约14年)最初5000天累积产气与时间的笛卡尔曲线。

    通过比较图10和图11,可以再次看到确定性预测与P50概率预测相比,具有更大的IP,持续的生产速度和累积产气量,表明确定性预测是比中位数情况稍微乐观,并且明显远超过P10的情况。这些结果再次支持使用概率分析取代非常规应用的确定性分析。

     

      

    图11  开发模型情况中概率速率预测:(a)产气速度和时间的半对数关系;(b)产气速率和时间的对数关系;(c)累积产气量和时间

    随后,P10、P50和P90产量预测与区块1内水平井可获取的生产数据进行对比,以测试开发方法的稳健性和准确性。在这个比较中,由于完井的复杂性,只有井3和井4可用,而井1表现不佳,且井2在此次分析区块外部。井3的产量被缩减了30天,以便使该井产量自然下降的初始时间与概率预测的一致(指修正井3)。生产的前430天的对比曲线如图12所示。

    如图12所示,两口井的生产数据(修正井3和井4)普遍落在P10和P90之间(使用@RISKTM生成的预测)。除了生产的前20天和第300天左右时的大约20天两个时间段(模型没有指出的操作问题导致的结果)外,约80%的数据点如预期处在P10和P90预测之间。初步预测产量可能更高,因为它不考虑压裂清理干扰、启动效应等,该模型增加了表皮效应来提高与IP的匹配程度。但是,在真正的勘探情况下表皮效应的大小无从得知,这是因为无法获取产气远景区域的数据且需要将其作为不确定的输入量以最大限度地提高模型的准确性。

     

     

    图12  3号井和4号井生产数据和概率速率预测的对比:(a)产气速率和时间的半对数关系;(b)产气速率和时间的对数关系;(c)累积产气量和时间

    虽然这不是一个令人满意的统计样本,只有一个关键属性(Km)被认为是不确定的,但结果令人鼓舞。图13显示了净现值的增加的累积概率分布,直方图和回归系数托那多图。图13a再次显示超过最低预期资本回收率概率计算的累积概率分布图。

    从图13a可以看出这个模拟平均净现值为53万美元,可能超过最低预期资本回收率的50%。然后,可将平均净现值和超过最低预期资本回收率的概率与相同远景的其他区块,以及与其他潜在远景的区块进行比较,从而确定哪些远景区域可提供最好的经济成功机会。这一分析显示了积极的NPV平均值和超过最低预期资本回收率的适度概率。基于这样的分析,可以得出结论:区块1的样品远景对于试点项目是极好的备选。这一分析支持了该地区的开发,但是这一测试中所采用的天然气价格网格假设对其结果影响极大。图13C中托那多图表明天然气价格对净现值带来的影响最大,基质渗透率给净现值带来的影响其次(区块1中最小的基质渗透率变化的结果)。这表明假设较高的气体价格(比如该区水平井钻探时期的气体价格)将提高远景的可取性。从图13b直方图可以看出模拟中大部分的净现值在300万美元和350万美元之间,众数等于-1.5万美元,相当于平均数53万美元左右。

     

     

    图13  开发模型应用NPV法得出的经济结果:(a)累积概率分布;(b)柱状图;(c)回归系数的龙卷风图

    此分析程序可在在开发区的其他2个区块内完成,以协助选择最适合公司的试点项目的位置。2号和3号区块的填图属性的直观观察(图7b和8b)表明,这些地区情况没有区块1理想,因此在本次分析所使用的气体价格假设中可能不适合作为试点项目。

    5 结论

    在本文中,开发了一种方法理论和基于excel的方法以协助页岩气和致密砂岩气藏的勘探。这个方法包含了来自不同来源的映射属性、一个用于估算水力压裂半径的简单的压裂模型、目前应用于页岩气井开采的速率预测技术、计算关键盈利能力指标的经济模块以及解释非常规资源中内在的风险和不确定性的蒙特卡罗模拟。本文所描述的方法和工具可被工业界用于评估远景区域内的各个区块和选择适合试点项目的地区。该方法较为严谨,以岩石物理、地质和现在产业应用的分析储层模型为基础,且通过重建现有实例的油藏动态来证明其准确性。由于不需要建立复杂的数值模型和详细的开发方案(所需数据是在开发早期通常无法获取),这种方法既简单又高效。

    感谢代金友副教授对本文提出的宝贵意见。本文受中国地质调查“地学情报综合研究与产品研发”(121201015000150002)项目支持。

    资料来源:Williams-Kovacs J. D., Clarkson C. R. A new tool for prospect evaluation in shale gas reservoirs. Journal of Natural Gas Science and Engineering,2014,18(5):90-103.

    一种用于页岩气藏远景评价的新方法




      资料链接:合肥滨湖国家森林公园建设情况及合肥市巢湖沿岸生态环境综合治理工程概况

      合肥滨湖国家森林公园位于合肥市中心城区东南,傍水依城,上风上水,对于改善城市空气质量、调节城市小气候,以及净化水质、涵养水源、保护与修复环巢湖生态环境,均起着至关重要的作用,是名副其实的“城市之肺”和“城市之肾”。

      2011年巢湖市区划调整,巢湖成为合肥市的内湖。市委、市政府提出打造“大湖名城、创新高地”的战略定位,着力建设环巢湖生态文明示范区。2012年,包河区委、区政府超前契合,积极响应,实施“生态立区”战略,按照“世界眼光、国内一流、合肥特色”定位,举区而为推进合肥滨湖森林公园建设,取得显著成绩。自2012年启动建设以来,公园相继建成开放一期、二期,形成历史人文和自然生态两大主题游览区,涵盖18大景观、2大观景平台及全省首个三级绿道和三级驿站体系,三级绿道、三级驿站体系建设经验在全国推广,成功晋升国家级森林公园,是全国首个参与国家级森林公园评审并获得全票通过的人工林公园。

      2007年起,合肥市先后开展了巢湖沿岸生态环境综合治理工程和湿地森林公园建设。部省合作的合肥城市地质调查、巢湖流域环境地质调查、长江水患区地质环境调查评价等地质调查工作,查明了巢湖岸崩的历史演变与形成条件,预测了整治工程可能引发和遭受的地质灾害,查明了湿地的地质环境变迁和水文地质条件,为湿地公园选址提供了地质依据。

      巢湖位于安徽省中部,是全国五大淡水湖之一,也是国家水污染重点治理的“三河三湖”之一。水域面积770km2,湖底高程为5~6m(吴淞基面),正常蓄水位8.0m,相应容积17亿立方米。巢湖具有蓄洪、灌溉、航运、渔业、城市供水及旅游观光等多方面功能,是沿湖人民赖以生存的基础。

      合肥市巢湖沿岸生态环境综合治理工程是合肥市城市环境改善项目之一,集防洪保安、水土保持和生态环境建设于一体。工程批准概算总投资为25534.85万元,计划总工期33个月。2007年12月开工建设,2011年5月完成建设。

      合肥城市地质调查、巢湖流域环境地质调查、长江水患区地质环境调查评价等地质调查工作,查明了巢湖岸崩的历史演变与形成条件,预测了整治工程可能引发和遭受的地质灾害,查明了湿地的地质环境变迁和水文地质条件,为巢湖岸带整治与湿地公园选址提供了地质依据。
    现场考察合肥滨湖国家森林公园建设情况及合肥市巢湖...

    2021年4月30日,习近平总书记主持十九届中央政治局第二十九次集体学习时发表重要讲话,强调要完整、准确、全面贯彻新发展理念,保持战略定力,站在人与自然和谐共生的高度来谋划经济社会发展。习近平总书记的重要讲话,高度阐明了生态文明建设在党和国家事业发展全局中的重要地位,我们要深入学习领会、全面贯彻落实,努力推动建设人与自然和谐共生的现代化。

    一、深入领会习近平生态文明思想,正确把握保护与发展、人与自然的关系

    党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央加强党对生态文明建设的全面领导,持续推动生态文明理论创新、实践创新、制度创新,提出一系列新理念新思想新战略,形成了习近平生态文明思想。这是我们党对生态文明建设理论认识的重大飞跃,为推进美丽中国建设、实现人与自然和谐共生的现代化提供了方向指引和根本遵循。

    习近平生态文明思想深刻阐明了在人类社会发展进程中保护与发展的辩证统一关系。2005年8月,时任浙江省委书记的习近平到余村调研时就曾指出,我们过去讲既要绿水青山,又要金山银山,实际上绿水青山就是金山银山。2013年,习近平总书记将这一理念作了进一步的深刻阐述:我们既要绿水青山,也要金山银山;宁要绿水青山,不要金山银山;绿水青山就是金山银山。2019年,习近平总书记参加十三届全国人大二次会议内蒙古代表团审议时强调,不能因为经济发展遇到一点困难,就开始动铺摊子上项目、以牺牲环境换取经济增长的念头,甚至想方设法突破生态保护红线。在十九届中央政治局第二十九次集体学习时习近平总书记强调,生态环境保护和经济发展是辩证统一、相辅相成的,建设生态文明、推动绿色低碳循环发展,不仅可以满足人民日益增长的优美生态环境需要,而且可以推动实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续、更为安全的发展,走出一条生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。习近平总书记的重要论述充分阐明了经济发展和生态环境保护的关系,揭示了保护生态环境就是保护生产力,改善生态环境就是发展生产力的道理。

    习近平生态文明思想深刻阐明了在人类社会发展进程中人与自然的辩证统一关系。习近平总书记指出,人因自然而生,人与自然是一种共生关系。2005年8月,习近平同志在《浙江日报》“之江新语”栏目撰文指出,我们追求人与自然的和谐,经济与社会的和谐。2018年5月,习近平总书记在纪念马克思诞辰200周年大会上指出,自然物构成人类生存的自然条件,人类在同自然互动中生产、生活、发展,人类善待自然,自然也会馈赠人类。2020年,习近平总书记在中央财经委员会第七次会议上进一步指出,越来越多的人类活动不断触及自然生态的边界和底线。要为自然守住安全边界和底线,形成人与自然和谐共生的格局。习近平总书记的重要论述充分阐明了人与自然是生命共同体的关系,揭示了人类发展活动必须尊重自然、顺应自然、保护自然的道理。

    提出绿水青山就是金山银山、人与自然和谐共生的理念,并一以贯之坚持,充分体现了习近平总书记对保护与发展、人与自然关系的深邃思考,对事关中华民族永续发展问题的高瞻远瞩和坚持真理的崇高精神境界。正确处理保护与发展的关系、人与自然的关系,既蕴含着发展理念的重大变革,又突出强调了人与自然和谐的底线要求。我们要不断学习领会习近平生态文明思想的这一深刻内涵,自觉把习近平生态文明思想所蕴含的重要思想观点、重要思想方法和重大工作要求作为自然资源工作的根本遵循,坚定不移、持之以恒推进生态文明建设。

    二、深刻感悟习近平生态文明思想指引我国生态文明建设取得的历史性成就、发生的历史性变革

    党的十八大以来,在习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动下,我们党以前所未有的力度抓生态文明建设,开展了一系列根本性、开创性、长远性工作,决心之大、力度之大、成效之大前所未有,生态文明建设从认识到实践都发生了历史性、转折性、全局性的变化。

    近年来,江苏省东海县积极践行“绿水青山就是金山银山”理念,湿地资源的生态、经济、社会效益逐步显现。图为2022年3月24日拍摄的东海县西双湖国家级湿地公园。自然资源部供图 邵光明/摄

    生态文明理念不断深入人心。习近平生态文明思想准确把握人类社会发展规律,科学总结我们党关于社会主义现代化建设的宝贵经验,站在实现中华民族伟大复兴中国梦的战略高度,立足新时代生态文明建设实践,深刻回答了为什么建设生态文明、建设什么样的生态文明、怎样建设生态文明等重大理论和实践问题。生态文明相关内容相继写入党章、宪法。全党全社会对习近平生态文明思想尤其是人与自然和谐共生、绿水青山就是金山银山、山水林田湖草沙生命共同体的认识不断深入,保护环境和绿色发展意识显著增强。

    生态文明制度体系加快形成。党中央、国务院相继出台《关于加快推进生态文明建设的意见》、《生态文明体制改革总体方案》,建立健全自然资源资产产权和有偿使用、“多规合一”的国土空间规划体系、以国家公园为主体的自然保护地体系、河湖长制、林长制、天然林草原湿地保护修复、生态保护补偿、环境保护“党政同责”和“一岗双责”、生态文明建设目标评价考核和责任追究等一系列法规制度。改革完善资源环境管理体制。制定修订环境保护法、土地管理法、森林法、长江保护法、湿地保护法等多部法律法规。

    生态保护和环境治理力度大幅提升。统筹划定耕地和永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界。大力推进资源节约集约利用,全国单位国内生产总值能耗、水耗、地耗显著下降。推进自然保护地优化整合,设立国家公园。编制实施全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划。持续开展国土绿化。加强长江、黄河等大江大河和重要湖泊湿地生态保护和系统治理,严格管控围填海,加强海岸带保护修复,实施“蓝色海湾”整治、红树林保护修复专项行动。深入实施大气、水、土壤污染防治三大行动计划。强化中央生态环境保护督察,加强自然资源执法督察。

    生态环境质量持续改善。第三次全国国土调查显示,2009—2019年10年间,林地、草地、湿地、河流、湖泊等生态功能强的地类面积增加2.6亿亩。全国荒漠化和沙化土地面积持续缩减。2020年,全国森林覆盖率提高到23.04%,森林蓄积量提高到175.6亿立方米。一些濒危物种种群数量稳中有升。全国地表水优良水体比例由2012年的61.7%提高到2021年的84.9%,2021年全国地级及以上城市空气质量优良天数比例较2015年上升6.3个百分点,2020年单位国内生产总值碳排放较2005年下降48.4%。我国生态文明建设取得的成就,得到了广大人民的衷心拥护,也得到了国际社会广泛肯定。

    三、充分认识当前我国生态文明建设面临的挑战和问题

    当前,我国生态文明建设仍然面临诸多矛盾和挑战,生态环境稳中向好的基础还不稳固,从量变到质变的拐点还没有到来,生态环境质量同人民群众对美好生活的期盼相比,同建设美丽中国的目标相比,同构建新发展格局、推动高质量发展、全面建设社会主义现代化国家的要求相比,都还有较大差距。

    从人与自然关系的角度看。全球气候变化正在导致冰川加速融化、海平面上升、极端气候事件频发,人类活动严重威胁生物多样性。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告显示,2011年至2020年全球地表温度比工业革命时期(1850—1900年)上升了1.09℃,多数学者认为与累积人类活动特别是二氧化碳排放相关。美国科学院院刊指出,1979—2017年间,南极每10年平均年融化冰体分别约为400、500、1660、2520亿吨。多项研究表明,如果对碳排放不加控制,到2100年全球海平面将明显上升。中国气象局统计数据表明,2000—2019年登陆我国的(超)强台风数量超过1980—1999年的2倍。

    从保护与发展关系的角度看。有的地方还不能很好处理当前与长远、发展中取与舍的关系,规模扩张惯性依然存在。有的地方国土空间开发保护格局不尽合理,耕地开垦、国土绿化与自然地理格局不相适应。自然资源安全供给压力与粗放利用并存,耕地保护的形势依然严峻,节约集约用地还有较大提升潜力。生态系统质量和稳定性、生态保护修复科学性系统性还有待提高。实现碳达峰、碳中和任务艰巨。

    恩格斯指出,我们不要过分陶醉于我们人类对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都对我们进行报复。自然界的变化,特别是累积人类活动造成的恶劣变化,如果任其长期持续演化,必将给人类带来灾难。我们应该坚持有取舍、守底线,控制人类向自然无度索取的不合理欲望,守住人类活动的有形边界和无形边界,限制人类过度利用自然的不合理行为,包括某些在技术和工程上可行但违背伦理和自然的行为,最大限度减少对自然的破坏性影响,真正构建和谐共生的人与自然关系。

    四、深入贯彻习近平生态文明思想,不断提升自然资源保护和利用水平,促进高质量发展

    自然资源部是建设生态文明的重要部门。我们坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,认真贯彻习近平总书记重要指示批示精神,开展一系列工作,确保党中央、国务院决策部署落地见效。

    推动重大制度建设。贯彻党中央顶层设计,牵头起草并报请中央审定印发自然资源资产产权、国土空间规划、统筹划定落实三条控制线、自然保护地体系、所有权委托代理、建设用地二级市场、不动产登记、围填海管控、生态保护修复等10多项事关生态文明建设的重大制度。

    强化重大基础性工作。探索构建全面反映地下资源、地表基质、地表覆盖和管理要素四个层面信息的统一的自然资源调查监测体系,统一自然资源领域用地用海等重要分类标准。完成第三次全国国土调查,开展基础测绘、海岸线修测、地质灾害隐患、矿产、森林、红树林等专项调查。地质找矿取得新突破。

    稳妥推进重大改革。有序推进自然资源统一确权登记,开展全民所有自然资源资产所有权委托代理机制试点,探索建立生态产品价值实现机制,受国务院委托向全国人大常委会报告国有自然资源资产情况。将主体功能区规划、土地利用规划、城乡规划等融合为统一的国土空间规划,完成5省“三区三线”划定试点并向全国推开。对利益平衡、入市用途、市场调控、市场主体意愿、农民选择权等问题深入调查研究,提出稳妥推进农村集体经营性建设用地入市改革建议。出台鼓励和支持社会资本参与生态保护修复的政策。合理增加住宅用地供应,优化竞拍规则,向市场全面公开各类住宅用地存量信息和土地出让过程中关联地块重要信息,维护市场公平。全面推行矿业权竞争性出让,根据技术原理推动实现油气探采一体化制度。结合机构改革职能并入,土地、规划、测绘实行“多审合一、多证合一、多测合一”。

    整治突出问题,努力止住新问题,稳妥处理历史遗留问题。针对“大棚房”、破坏生态环境建“私家庄园”、农村乱占耕地建房等问题稳妥推进清查整治,同时出台政策规范设施农用地管理,保障农村村民合理宅基地用地需求。除国家重大项目外,严控新增围填海,2018年7月实施有关规定以来,违法围填海规模由以往一年几百上千公顷下降到近3年累计十多公顷。同时,分类处理历史遗留问题。建立建设用地增量安排与消化存量挂钩机制,与地方政府共同努力,过去4年共消化2018年之前批而未供土地1372万亩、闲置土地436万亩。

    近年来,重庆市以国土综合整治为抓手,统筹推进山水林田湖草系统治理和美丽宜居乡村建设。图为2021年8月25日,九龙坡区西彭镇新民村国土综合整治项目区的水稻迎来丰收季。自然资源部供图 龚安平/摄

    深入研究重大问题。把技术逻辑搞透,行政决策才会有科学的依据。比如,青藏高原冰川退缩、多年冻土面积减少、活动层厚度增加对地表径流量和生态系统有哪些重大影响?三江源地区草原退化到底是过度放牧、禁牧,还是由于冻土层变化引起地下水位下降、土壤干化导致的?有的地方出现的“小老杨”问题,到底是树龄到期,还是在本应种草的地方种树,由于蒸散耗水量增加长期积累导致地下水位下降而引发的?等等。相关问题有的已经取得阶段性研究成果,有的还在深入研究之中。

    我们深感当前的工作与党和人民的要求相比还有很多差距和不足,我们要坚持党中央精神和国家立场,把握好国情变化特别是同一主题下的差别化国情,把握好技术逻辑与行政逻辑相统一,把握好工作的次序、节奏、分寸,在守住底线、节约集约、多目标平衡下促进高质量发展。

    坚守粮食与能源矿产资源安全底线。习近平总书记指出,要增强国内资源生产保障能力;中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手中。我们要严守18亿亩耕地红线,提升全部耕地保护强度,带位置下达耕地保护任务,确保“数、线、图”一致。强化和完善非农建设占用耕地占补平衡制度,新建立耕地转为其他农用地及农业设施建设用地“进出平衡”制度。加强战略性矿产资源国内安全供应,实施新一轮战略性矿产国内找矿行动,坚持并实施生态保护红线内矿产勘查开发差别化政策,积极推进“净矿”出让,开展煤炭露天开采用地改革试点。

    持续深化国土空间治理改革。习近平总书记指出,要强化国土空间规划和用途管控,落实生态保护、基本农田、城镇开发等空间管控边界,实施主体功能区战略,划定并严守生态保护红线。我们要以优化国土空间开发保护格局为目标,建立国家省市县乡五级上下贯通的国土空间规划“一张图”。坚持国土空间“唯一性”,在“一张图”上协调解决各类专项规划的空间需求和矛盾冲突。“三区三线”划定为全国国土空间规划编制奠定重要基础,要发挥国土空间规划的战略引领和刚性约束作用,严守三条控制线。制定差别化的国土空间用途管控规则,改革重大项目用地审批制度。

    全面提升资源节约集约利用水平。习近平总书记指出,要抓住资源利用这个源头,推进资源总量管理、科学配置、全面节约、循环利用,全面提高资源利用效率。当前土地资源利用矛盾已十分尖锐,未来10—15年将面临更大挑战,需要采取重大创新举措大力度推进节约集约用地。要严控超大、特大城市以及收缩型城市新增建设用地,全面修订各行各业用地标准,明显提升节约集约利用水平。在各类建设项目生成阶段或可行性研究阶段明确开展节约集约用地专门评价,新上项目应努力达到国内同行业节约集约用地先进水平。完善土地复合利用政策,推进多层厂房建设,明显提高园区建筑密度和容积率。充分发挥价格机制在土地要素配置中的作用,探索工业用地供应出让方式转变,完善盘活闲置和低效产业用地的市场机制。探索有效盘活农村存量建设用地路径。全面提升矿产和海洋资源保护利用水平。

    加大生态保护和修复力度。习近平总书记指出,要坚持系统观念,从生态系统整体性出发,推进山水林田湖草沙一体化保护和修复,更加注重综合治理、系统治理、源头治理。我们要统筹生态建设布局,逐步调整不符合自然地理格局和水资源约束的土地利用方式。通盘安排未来生态退耕、国土绿化,带位置下达绿化任务。持续推进以国家公园为主体的自然保护地体系建设,强化野生动植物及生物多样性保护。统筹实施重要生态系统保护和修复重大工程,加强森林草原湿地保护修复,科学推进石漠化、荒漠化综合治理,开展历史遗留废弃矿山修复治理。严格管控围填海,对未开发的无居民海岛战略“留白”。健全地质灾害、海洋灾害等监测预警体系,继续实施自然灾害防治重点工程。以乡镇为单元推进全域国土空间综合整治。

    巩固提升生态系统碳汇能力。2021年3月习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议强调,要提升生态碳汇能力,有效发挥森林、草原、湿地、海洋、土壤、冻土的固碳作用。我们要努力减少对生态空间的占用及碳库损失,科学安排植树造林空间,合理开展森林经营和更新,发挥海洋“蓝碳”潜力,不断提升碳汇增量。积极探索岩溶作用固碳、基性—超基性岩矿化固碳、海洋渔业和微生物固碳、二氧化碳捕集利用与封存等固碳增汇新路径。

    不断完善生态文明制度体系。习近平总书记强调,要深入推进生态文明体制改革,强化绿色发展法律和政策保障,健全自然资源资产产权制度和法律法规。当前生态保护和自然资源开发利用中存在的突出问题,不能只通过事后处罚来处理,还要从更深层次、以更科学的治理机制去解决。要不断深化对党中央顶层设计的认识和实践探索,深入推进自然资源资产产权制度和要素市场化配置改革,全面落实全民所有自然资源资产所有权委托代理机制,完善自然资源执法督察体制。进一步健全生态保护修复财政资金和社会资金投入机制,深入探索生态保护补偿和生态产品价值实现机制。建立健全基于自然资源调查的生态系统调查评价监测体系。积极参与、配合出台有关法律法规。

     
    全面推动建设人与自然和谐共生的现代化

    项目组开展岩溶地下暗河调查与探测

    岩溶所调研组深入野外一线开展需求对接

    四川省凉山彝族自治州昭觉县属于“三区三州”深度贫困地区。2019~2020年,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所依托所承担的“乌蒙山地区水文地质调查”项目,充分发挥岩溶地质专业优势,在昭觉县开展水文地质和水资源调查与示范,在水资源开发利用及生态地质等方面精准施策,助力地方经济发展及脱贫攻坚。近日,岩溶所正式向昭觉县政府移交了“乌蒙山地区水文地质调查”项目成果。

    让老百姓日常生活不缺水

    昭觉县域非岩溶区面积占到近90%,主要为碎屑岩和岩浆岩,地下水以泉水出露地表为主,受季节性变化影响较大。在枯水期,部分泉点流量变小甚至干涸,严重影响村民日常生活生产用水。缺水问题成了阻碍当地百姓脱贫致富的一道坎。

    为了寻找地下水源,项目组穿越深山野林,通过多次调查在大坝乡洛伍村东侧山腰发现4个中型岩溶泉。可喜的是,经测试分析,泉水水质完全满足供水要求。按照四川省居民生活用水定额,泉水水量至少可满足枯水期3.89万人的用水需求。此外,调查还发现库依乡酒七沟水体不仅水质良好,而且流量大,可为2.69万人提供水源保障。

    为了让老百姓真正喝上水、用上水、不缺水,两年来,项目组在严重缺水的金曲乡、特布洛乡、哈甘乡、三岔河乡等乡镇的14个村,实施了扩泉引泉供水、地表—地下水联合调蓄等水资源开发利用示范工程18座,铺设PE引水管44.5千米,修建了总容积1797立方米的蓄水池,地下水开发利用总量达到2220立方米/天,直接解决了3590人的饮水困难和1250余亩农田的灌溉用水难题,并可为6000人、12800头牲畜、1000余亩农田提供水资源保障。

    水资源开发利用示范工程的实施,不仅解决了缺水区百姓的日常生活,也助推缺水区脱贫致富迈出新步伐。

    项目组成员在昭觉县域开展水资源调查过程中,还在竹核乡、特布洛乡、树坪乡、甘多洛古乡一带发现9处富锶地下水点,分布面积达269平方千米。地下水偶测总流量超过3.36万立方米/天,水质达到锶型矿泉水命名标准,具备大规模开发潜力。其中,竹核乡温泉村小温泉水质良好,对人体健康有益,属于含氟偏硅酸锶型热矿泉水,水温42.9℃~43.5℃,自流量达到42.2立方米/小时。项目组就优质地下水开发向昭觉县政府提交了开发利用建议书,为发展健康饮用水产业、打造大凉山特色水产业提供了开发利用规划编制依据。

    让重点扶贫产业用水无忧

    昭觉县扶贫产业基地多位于泥岩加砂岩的碎屑岩分布区,无大型泉水可供引用。针对扶贫产业基地的用水需求,项目组开展了实地调查。

    洒拉地坡万亩玫瑰谷项目是昭觉县2016年通过招商引资重点引进的脱贫攻坚项目。但在玫瑰花预开花关键的4月~5月,该地区正值枯水期,灌溉用水严重不足。项目组通过实地详细调查,结合地球物理勘探,为玫瑰谷实施的首个探采结合孔成功出水,且为自流井,涌水量为321立方米/天,可有效解决洒拉地坡万亩玫瑰谷的1500余亩玫瑰花灌溉用水不足的问题。

    项目组在洒拉地坡地区开展了大比例尺水文地质调查,先后在园区部署实施6口找水井,均成功出水,总涌水量达2973立方米/天,为该地区玫瑰谷园区、供港蔬菜基地、蜡梅基地、草莓基地等的灌溉用水提供了保障。两年多来一直因缺水无法实现建设目标的产业园区,终于有了充足的水资源保障,2019年仅玫瑰谷园区和供港蔬菜基地就实现增产300吨、增收120万元。

    据统计,两年来,项目组在昭觉县共实施地下水探采结合井16个,成井14口,总涌水量达7566.77立方米/天,为3万人、3000头牲畜提供了水源,并保障了昭觉县生态循环农业产业园7950余亩农田和四开乡300余亩食用菌基地的灌溉用水。

    2019年7月,岩溶所所长胡茂焱一行到昭觉县开展地质调查扶贫需求对接。昭觉县副县长王凉平激动地说:“脱贫致富快,全靠产业带。感谢岩溶所解决了我们县扶贫产业的用水困难问题,农业产量提高了,老百姓收入增加了,离实现脱贫攻坚的目标就更进一步了。”

    引导不同地区发展适宜的生态产业

    2020年6月,岩溶所成立以党委书记蒋忠诚为组长、纪委书记高素花为副组长的调研组,再次深入昭觉野外一线开展需求调研和对接,以实际行动支撑服务脱贫攻坚。

    在水文地质调查的基础上,通过对昭觉县重点地区水文地质、环境地质、生态地质条件的综合调查分析,岩溶所提出,依据水资源分布、土壤质量状况、地理气候与光照等自然条件,因地制宜,引导不同地区发展适宜的生态产业。

    金曲乡生态农业示范点位于烈火呷妥村河滩地上,属于高海拔红层区,大部分经济作物难以生长。面对这一难题,项目组多次到现场调查、积极探索,聘请专家反复研讨,根据水土条件,建议引进对土壤质量要求低且附加值较高的食用菌。该示范点在项目组的协助下实施了引泉供水调蓄以解决生产用水,同时通过大棚调节水、气条件,于2020年夏季试栽香菇1.8万包及木耳2000包。目前,已产出新鲜木耳1200斤、新鲜香菇1000斤,产值达2.6万余元,是原来种植土豆产值的12倍。为提高村民的栽培技术,项目组还多次聘请食用菌栽培专家为村民进行管理技术培训。

    在特布洛乡吉子纳乌村,草场退化、土地贫瘠是制约当地畜牧业发展和致贫的关键因素。项目组将石漠化生态修复技术推广应用于特布洛乡,通过建设高山牧草种植与地表—地下水联合调蓄示范基地,引种优质牧草支持当地高山生态养殖示范基地建设,取得脱贫攻坚实效。特布洛乡副书记马小明说:“吉子纳乌村高山生态养殖示范基地是我乡的重点扶贫产业,岩溶所通过调查分析,为我们筛选出抗逆性强、产量高的黑麦草、鸭茅草、紫花苜蓿等高效优质牧草,与本地优势草种尼泊尔蓼草套种,使得单播区牧草产量最高可达1万公斤/亩,混播区载畜量可达480头羊/年,年产值可达36万元。”

    贫困区富裕了,但岩溶所助力脱贫的脚步不会就此停止。他们将继续发挥岩溶地质技术创新优势,深化成果总结和推广应用,推动昭觉县地质文化和生态农业融合发展,为昭觉县绿色可持续发展和乡村振兴作出更大贡献。

    迈过缺水这道坎儿

    “感谢岩溶所的各位专家,解决了我们乡办厂的大难题,为我们创造了良好的经济效益!”近日,四川省凉山州昭觉县特布洛乡乡长阿合木呷给自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所科研人员送来了锦旗。

    昭觉县特布洛乡吉子纳乌村和洽合觉村属高海拔非岩溶区,泉水受季节性变化影响较大,在枯水期,部分泉点流量变小甚至干涸,严重影响该村的人畜用水。特布洛乡拟在吉子纳乌村和洽合觉村分别建规模约600只羊和20头牛的养殖基地,然而牲畜的用水问题成了最大的难题。

    针对这一实际情况,岩溶所“乌蒙山地区水文地质调查”项目组顶风冒雪,通过实地详细调查,实施引泉供水工程,有效解决了这个难题。目前,完成了吉子纳乌村引水管铺设1.8千米,修建了容积20立方米的玻璃钢蓄水池,直接解决了附近约50多人和养羊基地的用水困难,并为当地20余亩耕地提供了灌溉用水保障;完成洽合觉村引水管铺设1.9千米,修建了容积20立方米的玻璃钢蓄水池,直接解决了附近约30多人和养牛基地的用水困难。

    该工程的实施,破解了当地人畜用水难题,切实解决了当地政府的燃眉之急,创造了良好的社会经济效益。

     

                          

    岩溶所引泉示范工程解决四川昭觉县人畜用水困难

    19个天坑!

    11月15日,在2019年(第十届)中国—东盟矿业合作论坛期间举办的中国—东盟自然景观资源图集研讨会上,自然资源部中国地质调查局公布在广西壮族自治区那坡县发现了由19个天坑组成的大型天坑群。这是我国境内继广西乐业大石围天坑群、陕西汉中天坑群后,发现的又一世界级天坑群,也是目前北回归线以南发现的最大天坑群。

    为揭开这一世界级天坑群的神秘面纱,记者近日采访了亚洲洞穴联盟主席、自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所教授级高级工程师张远海。

    那坡天坑群天坑数量多、亮点多

    谈起那坡天坑群的发现,张远海介绍说,最近几年,广西的洞穴探险爱好者通过“谷歌地球”在那坡岩溶区发现许多疑似天坑的负地形。2019年,自然资源部中国地质调查局“古生物化石与地质遗迹调查”工程,安排了《西南岩溶区碳酸盐岩地质遗迹调查与评价》二级项目,开展西南岩溶区碳酸盐岩地质遗迹的梳理与调查,着重于新发现与新认识,服务于区域地质遗迹与岩溶景观资源的保护与管理。由此,正式开始了对那坡地区的调查。

    那坡地处桂西南边陲、云贵高原余脉六韶山南缘,相对其他地方来说,地理位置非常偏远。2019年1月,项目组采用线路踏勘和无人机调查的方式,沿当地主要地下河,在定业地下河核心区开展了调查,首次在那坡县龙合乡发现串珠状天窗,有些达到天坑规模。5月,项目组对那坡城厢镇区域进行调查,还是线路踏勘和利用无人机进行调查。11月,项目组深入天坑底部开展调查,确认天坑群的数量,并在一些较大的天坑中发现了一些珍贵的天坑植被。

    据张远海介绍,根据调查,那坡天坑群形成于定业地下河流域内,定业地下河汇水面积486平方千米,地下河总长60千米,落差292米。那坡天坑群由19个天坑组成,主要分布于那坡县城厢镇和龙合乡,其次在坡荷乡和定业乡各有一个。这些天坑有的发育于海拔1000多米的高原之上,有的顺着地下河轨迹呈串珠状分布。 “我们发现,那坡天坑群主要还是数量多,个体规模均是普通天坑,没有大型天坑。”

    张远海指出,那坡天坑群的主要特点一是分布集中,保存完好,而且很多是水缸状的天坑,比较已发现的乐业大石围天坑群和汉中天坑群的发育特点和历史,说明这些天坑比较“年轻”。二是发育的地层为泥盆系—石炭系,这与全国其他天坑群不一样。三是天坑群发育的水文地质背景与其他地区也有差别,就是外源水特别少,而且地下河的水力落差也不大。四是因为那坡天坑群在北回归线以南,天坑植被具有典型的热带属性。那坡天坑群保存有完好的原始植被群落,如董棕、蛇根草、爬树龙、香木莲、棕榈树等,其中国家二级保护植物的董棕群落,林木均高在30米以上,如此高大的天坑野生董棕林为国内首次发现;天坑中央的香木莲树高50米,仅次于大石围天坑香木莲。

    尤其值得指出的是,那坡天坑群地处南亚热带,是北回归线及其以南最大的天坑群。这与靠近我国南北气候分界线的汉中天坑群这一北亚热带最大天坑群对应,有利于开展两者的对比研究。

    那坡天坑群的发现具有重要的科学研究价值和现实意义

    岩溶地区的主要特点是地表和地下双层系统。天坑是地表和地下连接最直观的地貌,是岩溶地貌演化的重要标志。

    张远海指出,那坡天坑群的发现,在某些方面填补了天坑发育和区域分布的空白,在于它的地层、水文地质、自然地理环境与众不同,为开展天坑对比研究提供了范例。其次,那坡天坑分布集中,分布密度较大,值得开展与地质构造相关的研究。

    此外,那坡天坑群的发现,更加确立了广西“天坑王国”的地位,也为普及天坑科学知识提供了条件。除天坑群外,定业地下河流域内还发育有类型众多的岩溶地质遗迹,尤其是发育丰富多彩的岩溶洞穴、岩溶峡谷、伏流和瀑布景观。“难能可贵的是,那坡天坑群和洞穴普遍保存完好,天坑周边植被也保存很好。洞穴内次生化学沉积物景观也很漂亮,旅游价值很高,旅游潜力很大,对中—越沿边旅游带构成极好的补充。这对当地旅游经济可持续发展和脱贫攻坚意义重大。”张远海说。

    这次调查还是由中国地质调查局岩溶地质研究所牵头实施的“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划的组成部分。国际标准化组织岩溶技术委员会已于今年9月正式落户岩溶地质研究所。那坡天坑群的发现,将进一步丰富和拓展制定相关岩溶国际标准的样本。

    为此,项目组今后针对那坡天坑群开展的工作是科普宣传和科学研究并重。一方面,进一步加强科普宣传,让公众认识到天坑群的价值,提高对天坑的保护意识;另一方面,对与天坑有关的洞穴开展进一步调查和对比研究,提升天坑研究水平。

    我国具有开展天坑研究的天然优势

    天坑是碳酸盐岩地区的溶洞大厅塌陷形成的,口径和深度不小于100米,和(或)容积大于100万立方米,四周或大部分周壁为陡崖,且与或曾与地下河溶洞相通的特大型地质漏斗。2001年之前,天坑一直被作为喀斯特漏斗的特例,直到2001年我国学者正式提议将这种喀斯特地貌命名为“天坑”。

    我国岩溶分布和发育具有得天独厚的条件,迄今发现的天坑数量比世界其他地方的总和还要多。据张远海介绍,截至2017年底,以约100平方千米分布区域为界而论,我国发现的天坑群数量27个(不包括网络报道未经实地验证发现的天坑群),仅这些天坑群的天坑数量就达到172个。这些天坑群主要集中于我国的广西、贵州、重庆、云南和四川,以及陕西汉中。27个天坑群中,最大的天坑群为广西乐业的大石围天坑群,在约100平方千米范围内分布有29个天坑(早期统计38个)。其次是广西巴马的盘阳河天坑群,在约100平方千米范围内发现天坑16个(早期统计20个)。第三是陕西镇巴县的三元天坑群,在约100平方千米范围内发现天坑13个(早期统计19个)。在27个天坑群中的172个天坑中,天坑直径大于500米或天坑容积大于5000万立方米的超大型天坑有16个。

    从2003年天坑理论体系建立, “天坑”成为继石林、峰林、峰丛之后第四个来自中国的岩溶科学术语。我国的天坑研究一直走在世界前列。中国地质调查局岩溶地质研究所分别于2005年和2018年在桂林和汉中举办了两次国际天坑研讨会,“天坑”这一科学术语也因此受到世界岩溶和洞穴学家的关注,逐步得到了世界的认可。国内外学者从天坑形态、类型、成因、发育等方面进行了系统地研究,同时吸引了除地质学之外的旅游学、景观学、地理学、生物学、环境学、气候学、水文学、体育学、文学、传播学等众多学科学者的积极关注与广泛参与,为这些学科带来了新的研究方向,但多学科研究还处于起步阶段。

    张远海指出,天坑作为一种岩溶地貌类型,与地下河密不可分。因为天坑是地下河侵蚀、溶蚀,洞穴发育到非常成熟的形态——溶洞大厅垮塌后并逐渐在地表呈现的形态。因此,天坑作为岩溶地貌演化的标志显得尤为重要。而天坑的形成年龄研究及其研究手段,目前还很不理想。

    利用我国具有的天坑研究的优势,中国地质调查局岩溶地质研究所将广泛开展国际合作,进一步推动“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划的实施,并为相关岩溶国际标准的制定提供科学依据。

     

    弄羊天坑  伍红鹰 摄

     

    定业地下河出口洞穴石幔  向航 摄

     

    燕子洞天坑  伍红鹰 摄

     

    弄羊天坑底部董棕树林  萧文往 摄

     

    科考队员探秘天坑底部  向航 摄

    走出深闺待人识

    央视网消息:近日,自然资源部中国地质调查局公布,在广西壮族自治区那坡县发现一个世界级的天坑群。这些天坑容积均在百万立方米以上,保存完好,具有很高的旅游开发价值。

    该天坑群由19个天坑组成,主要分布于那坡县城厢镇和龙合乡,这是我国境内继大石围天坑群、汉中天坑群后,发现的又一世界级天坑群。这些天坑容积均在百万立方米以上,保存完好,有的发育于海拔1000多米的高原之上,有的顺着地下河轨迹呈串珠状分布。那坡天坑群的发现对完善天坑演化理论具有重要科学价值,而且具有很高的旅游开发价值。

    自然资源部中国地质调查局岩溶所高级工程师张远海介绍说,在北回归以南,它是最大的一个天坑群,就是数量最多的,从这个区域性来讲,它是独一无二的。从它的地理位置,发育的地层和形态来讲,它跟别的天坑不一样,填补了我国天坑分布的一个区域空白。

    那坡天坑群内发育有类型众多的岩溶地质遗迹,尤其是丰富多彩的岩溶洞穴、岩溶峡谷、伏流和瀑布景观,难能可贵的是基本都保存完好。那坡天坑群保存有完好的原始植被群落,如董棕、蛇根草、爬树龙、香木莲、棕榈树等,其中国家二级保护植物的董棕群落,林木均高在30米以上,如此高大的天坑野生董棕林为国内首次发现。

    自然资源部中国地质调查局岩溶所高级工程师张远海介绍说,它不仅是天坑,洞穴也非常漂亮,洞穴里面的那个钟乳石保存都很好,都没有遭到破坏,不像其他地方还有盗采的现象,这里都没有。

    天坑到底是怎样形成的?我国的天坑情况又是怎样的呢?

    天坑并不是陨石撞击的结果,也不是超自然力量的创造,而是喀斯特地貌的一种,是流水和岩石长期作用的杰作。天坑的坑壁四周通常十分陡峭,很多坑的底部草木丛生,野花烂漫,倘若站在坑底仰望,则又是一派迷人的风光。到目前为止,地球上被发现的大规模天坑大部分都分布在我国。截至2017年底,以约100平方公里分布区域为界,我国发现的天坑群数量有27个。仅这些天坑群的天坑,其数量就达到172个。

    自然资源部中国地质调查局岩溶所高级工程师张远海说,我国天坑主要还是在西南,广西特别多,贵州、云南、四川、重庆都有,另外的话就是汉中那一块也有。

    凭借全球最丰富的天坑资源,我国的天坑研究在国际上处于领先地位,也吸引全球众多地质及生态科学家前来我国一探天坑秘境。

     

     
    学习强国:自然资源部:广西发现一世界级天坑群

    11月15日,在2019(第十届)中国—东盟矿业合作论坛期间举办的中国—东盟自然景观资源图集研讨会上,自然资源部中国地质调查局向外界公布了在广西壮族自治区那坡县发现世界级大型天坑群的消息。该天坑群的发现,是广西自然景观资源调查的重大发现,对于完善天坑演化理论具有重要科学价值,同时也将进一步丰富和拓展制定相关岩溶国际标准的样本。

    天坑。伍红鹰 供图

    据介绍,根据“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划,近期,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所联合中外专家开展西南岩溶地质遗迹调查时,在广西西南边境发现了一大型天坑群。该天坑群由19个天坑组成,主要分布于那坡县城厢镇和龙合乡,是我国境内继乐业大石围天坑群、陕西汉中天坑群之后,新发现的又一世界级天坑群。这些天坑容积均在百万立方米以上,保存完好,具有很高的科学研究和旅游开发价值。国际标准化组织岩溶技术委员会已于今年9月正式落户岩溶地质研究所。那坡天坑群的发现,无疑将进一步丰富和拓展制定相关岩溶国际标准的样本。

    中外专家发现这个世界级天坑群时的情景。

    根据调查,那坡天坑群形成于定业地下河流域内,定业地下河汇水面积486平方公里,总长60公里,落差292米。这些天坑有的发育于海拔1000多米的高原之上,有的顺着地下河轨迹呈串珠状分布。除天坑群外,定业地下河流域内还发育有类型众多的岩溶地质遗迹,尤其是丰富多彩的岩溶洞穴、岩溶峡谷、伏流和瀑布景观。天坑群保存有完好的原始植被群落,如董棕、蛇根草、爬树龙、香木莲、棕榈树等,其中国家二级保护植物的董棕群落,林木均高于30米以上,如此高大的天坑野生董棕林为国内首次发现;天坑中央香木莲树高50米,仅次于乐业大石围天坑香木莲。

    天坑内景。向航 供图

    那坡县位于广西西南边陲,是中国通往东盟的主要通道之一,也是广西4个极度贫困县之一。此次发现的天坑群以及众多岩溶地质遗迹景观,对于那坡县发展边关地质旅游经济,实现精准脱贫也具有重要意义。

     
    澎湃新闻:广西那坡县有世界级天坑群

    11月15日,在2019年(第十届)中国—东盟矿业合作论坛期间,自然资源部中国地质调查局公布在广西壮族自治区那坡县发现大型天坑群。这是近期自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所联合中外专家开展西南岩溶地质遗迹调查时发现的。该天坑群由19个天坑组成,主要分布于那坡县城厢镇和龙合乡,这是我国境内继大石围天坑群、汉中天坑群后,发现的又一世界级天坑群。这些天坑容积均在百万立方米以上,保存完好,具有很高的科学研究和旅游开发价值。

    根据调查,那坡天坑群形成于定业地下河流域内,定业地下河汇水面积486平方公里,地下河总长60公里,落差292米。这些天坑有的发育于海拔1000多米的高原之上,有的顺着地下河轨迹呈串珠状分布。那坡天坑群的发现对完善天坑演化理论具有重要科学价值。除天坑群外,定业地下河流域内还发育有类型众多的岩溶地质遗迹,尤其是丰富多彩的岩溶洞穴、岩溶峡谷、伏流和瀑布景观。

    那坡天坑群保存有完好的原始植被群落,如董棕、蛇根草、爬树龙、香木莲、棕榈树等,其中国家二级保护植物的董棕群落,林木均高在30米以上,如此高大的天坑野生董棕林为国内首次发现;天坑中央香木莲树高50米,仅次于大石围天坑香木莲。

    此次调查是“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划实施的组成部分。国际标准化组织岩溶技术委员会今年9月正式落户岩溶地质研究所,此次广西自然景观资源调查重大发现,将进一步丰富和拓展制定相关岩溶国际标准的样本。

    据介绍,在大会期间,还举行了“中国–东盟地学合作中心东盟学院”揭牌仪式。 自然资源部中国地质调查局分别向柬埔寨和印度尼西亚两国相关地质调查机构移交了“低密度地球化学调查合作”成果资料。该成果是自然资源部中国地质调查局正与各国联合实施的,是旨在为全球资源环境可持续发展提供解决方案的“化学地球”国际科学合作计划的组成部分,该成果涉及柬埔寨全境71种地球化学元素和印度尼西亚苏门答腊岛全岛69种地球化学元素的分布特征与规律。目前,我国已与“一带一路”相关60余个国家和地区展开深度地学合作,与30多个国家开展了合作地质调查。

     
    光明日报客户端:广西那坡县发现世界级天坑群