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      “十三五”时期,京津冀步入协同发展的关键阶段。随着京津冀协同发展规划的实施,京津冀地区不仅要成为全国创新驱动经济增长的新引擎,而且要打造成为生态修复环境改善的示范区。

      在今年全国两会上,京津冀如何推进产业升级转移,生态环境如何改善,大气污染如何联防联控,交通如何实现一体化,成为代表和委员们关注的焦点。同时值得关注的是,从首都北京,到海河之滨,再到燕赵大地,不论是国土空间开发格局的优化,还是新型城镇化规划建设;不论是经济结构调整,还是生态文明建设;不论是服务民生,还是脱贫攻坚,都离不开一项基础而重要的工作。那,就是地质工作。

      京津冀“四纵四横一环”城际铁路网络的规划、建设和运行,急需进一步查明活动断裂、地面沉降、地裂缝等的发育规律,并给出相应防治措施。北京非首都功能疏解和产业升级转移,急需开展国土资源与环境承载能力评价,提供地质资源和地质安全保障。京津冀西北部张承地区生态涵养、中南部湿地修复、水土污染治理等,急需基础地质和环境地质信息支撑。燕山—太行山集中连片特困地区和黑龙港贫困地区的脱贫,急需解决饮水和地质灾害问题,开发旅游地质资源及打造特色农业产区。

      为支撑服务协同发展,京津冀建立“一部三省(市)”地质工作协调机制,依托中国地质调查局和京津冀三省市国土资源及地勘部门,按照“一网(重要交通通道),三区(非首都功能疏解与产业升级转移承接区、生态环境保护区、燕山—太行山集中连片特困区),一支撑(技术支撑体系)”部署实施综合地质调查工作,构建国土资源环境承载力评价与监测预警体系和京津冀综合地质信息平台。作为京津冀三地地质工作任务的主要承担者,三省市地勘局也已开始了地质工作的转型升级,着力为京津冀协同发展规划实施提供基础支撑和服务。在协同发展深入推进的今天,京津冀大地上,正在奏响一曲地质工作的协奏曲。

    一部三地联动:绘就京津冀协同发展地质路线图
    高慧丽

      2月26日在京召开的京津冀协同发展地质工作研讨会上,《支撑服务京津冀协同发展地质调查实施方案(2016—2020)》正式启动实施,全面部署了京津冀协同发展综合地质调查工作。

      中央地方构建地质工作协调联动机制

      京津冀综合地质调查工作将秉承需求导向、强化服务,统一部署、分步实施,科技创新、机制创新的原则,围绕疏解北京非首都功能,重点支撑服务京津冀交通一体化、生态环境保护、产业升级转移和脱贫攻坚,以期为京津冀协同发展提供持续服务。

      中央与地方联手构建京津冀地质工作协调联动机制,形成分工明确、部署统一、实施协同、服务高效的合作模式,充分发挥基础性公益性地质工作的先行作用,根据京津冀协同发展不同发展阶段和需求,有针对性地部署京津冀地区地质调查工作,并针对不同需求,设计形成通俗易懂、简洁实用、形式多样的专业服务产品,适时形成一批具有宏观影响的整装成果。

      调查工作推进过程中,坚持调查研究一体化,深化活动断裂、地裂缝、地面沉降等重大地质问题的认识,加强地热能开发利用、国土资源环境承载力评价与监测预警、水土污染调查与修复等技术方法的研发与创新,提升破解制约京津冀协同发展的资源环境问题的能力。

      京津冀综合地质调查瞄准五个方面发力

      京津冀综合地质调查主要开展京津冀重要交通通道综合地质调查,非首都功能疏解及产业升级转移承接区综合地质调查,西北部生态涵养区、重要湖泊湿地综合地质调查,以及燕山—太行山连片特困区综合地质调查,完善地质环境综合监测设施,优化京津冀综合地质信息平台,建立国土资源环境承载力评价监测预警体系。

      京津冀交通一体化的重点是构建以轨道交通为主的交通网络,拟规划建设 “四纵四横一环”城际铁路网络,实现中部核心城市一小时交通圈。为此,京津冀重要交通通道综合地质调查将瞄准高铁沿线,查明活动断裂、地面沉降、地面塌陷、地裂缝、崩滑流等环境地质问题特征,以及规划高铁沿线软土、液化砂土、盐渍土等特殊土体分布规律,提出环境地质问题防治对策建议,为建设“轨道上的京津冀”提供技术支撑。至2018年,中央财政部署重要交通通道1∶5万环境地质调查4.2万平方公里,全面完成重要交通通道综合地质调查。此外,2016年—2020年,中央财政部署完成11个节点城市和主要城镇(微中心)1∶5万综合地质调查,综合评价国土资源环境承载能力。

      非首都功能疏解和产业升级转移承接区主要包括京津保核心功能区、东部滨海发展区、南部功能扩展区。在这些区域,将主要查明规划建设区工程地质条件、供水远景区水文地质条件、主要农业区土地地球化学条件以及地下水、地热、地下空间等资源状况,综合评估国土资源环境承载能力与保障程度,为非首都功能疏解和产业升级转移总体规划、产业布局、重大工程选址提供科学依据。

      生态环境保护区主要包括西北部生态涵养区、白洋淀、衡水湖、七里海等重要湖泊湿地保护区。在西北部生态涵养区,初步查明环境地质条件和地质资源状况,分析崩滑流及矿山地质灾害分布特征和危害程度,进行矿山地质公园建设专题调查评估;查明河北坝上主要农耕区土地质量地球化学特征,定量分析氮磷钾等有益元素分布规律。在白洋淀、衡水湖、七里海等重点湖泊湿地,开展1∶5万环境地质调查,重点查明湿地变化特征,包气带及含水层地层结构,地下水补径排条件,地表水与地下水之间补排关系,分析湿地演变、退化、现状及发展趋势,提出湿地保护方案。此外,围绕绿色办奥运,重点查明冬奥会场馆周边环境地质条件,地热、地质景观等资源状况以及崩滑流、活动断裂等环境地质问题特征,进行冬奥会场区建设适宜性评价,为冬奥会场区规划建设及后期开发运营提供基础地质资料。

      燕山—太行山集中连片特困区地处环首都经济贫困带,是列入我国农村扶贫规划纲要的11个片区之一。这一地区的综合地质调查,主要是圈定地下水富水地段,解决贫困县、老区县人民群众饮水困难;查明地理标志农产品产地土地地球化学特征,为发展特色农业和沟域经济提供支撑;开展地质景观和地质遗迹调查,提出地质景观和地质遗迹资源开发及保护建议;结合脱贫开发,进行京津冀矿产资源调查成果集成和燕山—太行山地区重要矿产资源调查,避开京津冀地区“三区两线”及生态环境敏感区,查明重要矿产赋存状况,为京津冀重要矿产资源开发保护提供科学依据。

      此外,还将开展京津冀地质环境综合监测体系、京津冀综合地质信息平台、京津冀国土资源环境承载力评价监测预警体系建设,以及地球关键带地质调查与国土资源环境承载力评价研究等科技创新工作。从京津冀协同发展的实际需要出发,利用数字模拟、大数据、可视化和云计算等现代信息技术,对基础地质、水文地质、工程地质、环境地质、灾害地质、城市地质、土地质量、海岸带环境、地球物理、地球化学、遥感、矿产资源、地下水资源、地热资源、地下空间资源等海量的专业地质信息和成果进行集成—综合—管理—发布。围绕土地、矿产、地质环境、地下水等资源环境要素,尝试对不同层次区域的国土资源环境承载能力进行初步评估;提出不同区域尺度国土资源环境承载力评价关键指标体系,进而建立国土资源环境承载力评价监测预警平台。

    北京
    调整功能,保障首都地质环境安全

    段金平 李斌  蒋明



      建设世界一流的和谐宜居之都,全面落实《京津冀协同发展规划纲要》,率先实现“三个突破”,北京面临着人口、资源、环境的多重压力,以及生态文明建设的许多新课题。

      对经济社会发展中先行性、基础性的地质工作而言,城市发展的新课题,既是新机遇,也是新挑战。

      主动调整北京地质工作社会功能

      近年来,北京地质工作的社会功能发生了重大改变,从传统的地质工作转为以服务首都建设为主题,着重开展服务民生和服务生态文明建设的城市地质工作,在首都城市地质安全、水工环地质、清洁能源开发利用、土壤生态环境、地质资源环境承载力监测等领域进行探索,服务范围涉及市属规划、国土、农委、水务等13个委办局的业务内容。

      为进一步发挥地质工作在城市发展建设中的基础支撑作用,北京市地勘局确立了以“保障首都地质安全为目标,全面支撑首都经济发展”的战略方针,全面开展北京地区的城市地质工作。

      北京城市地质工作取得初步成果

      为保障北京地区经济社会可持续发展,北京市地勘局先后开展了北京地区多参数立体地质调查(部市合作)、11个规划新城前期工程地质勘查、42个重点小城镇综合地质调查、北京地区土壤地球化学调查等调查研究工作。同时,围绕重点规划和建设区,开展了通州城市副中心地区地质条件适宜性调查和新机场工程地质勘察等工作。这些工作的成果目前都已应用于城市规划和建设中。

      围绕地质资源保障和地质环境安全,北京市地勘局开展了备用地下水水源地勘查、地下水环境监测、岩溶水调查、地热资源和浅层地温能资源勘查、矿山地质环境调查和治理、垃圾堆埋场地调查等工作,其成果为北京绿色可持续发展作出了应有的贡献。

      北京地勘局制定的《首都建设地质响应计划》,从地质工作先行先决的角度出发,对保障首都资源环境协调可持续发展提出了中长期工作建议和对策,部署了“两项工程、一个平台”工作。该平台由八大监测系统构成,目前已初步建成地面沉降监测预警系统、地下水环境监测系统;初步建成框架的包括地热与浅层地温能开发利用地质环境影响预警系统、土壤地质环境监测预警系统;正在建设的有突发地质灾害监测预警系统。已建成的监测预警系统取得的数据和研究成果在城市规划和建设中得到了广泛应用。

      今后北京城市地质工作展望

      根据北京的新定位,北京地质工作要着眼于区域一体化、城乡一体化,全面切入“三规合一”、重大基础设施互联互通、生态环境建设、治理城市病等各个领域。

      一是进一步调整北京地质工作的社会功能。地质工作要从城市规划建设的源头发挥支撑作用,在城市总体规划和土地利用规划时提前考虑地质条件的约束限制;在重大建设项目前期论证、规划选址前、用地预审前,由地质部门对该区域的地质条件适宜性进行综合评价,出具地质审查意见。适时推动制定《北京市城市地质管理条例》,促进城市地质的制度化、法制化。

      二是继续完善和推进实施“两项工程,一个平台”。大力推进活动断裂监测预警系统、土壤地质环境监测预警系统、重大线性工程地质安全监测预警系统和重大构筑物及地下空间地质安全监测预警系统的建设。

      三是积极落实“一部三省(市)”地质工作协调机制。北京已制定了相应的地质响应计划,明确了今后一段时间内各级政府围绕交通一体化、生态环境保护和产业升级转移三个重点领域部署和开展地质工作。北京市地勘局将积极与兄弟省市地勘局共同努力,建立高效的协商联动机制;充分调动全局力量,以保证《京津冀协同发展地质工作响应计划》的实施和完成,为首都和京津冀地区协同发展作出有力支撑。

    天津
    创新服务,支撑三个领域率先突破

    吴岗  冯鑫



      “京津冀地质工作协调机制的建立,给天津的地质工作提供了更加宽阔的舞台,这是一次很好的机遇。”几位天津地质人接受记者采访时表示。

      最近几年,天津市的地质工作积极适应经济发展新常态,主动服务生态文明建设,与北京市、河北省国土资源管理部门密切配合,在不少方面已经共同实施地质调查工作,建立起技术交流与信息互通共享机制。

      着力落实京津冀一体化协同发展地质工作实施方案

      京津冀协同发展地质工作研讨会后,天津市地质工作下一步该怎么走?记者从相关部门得到答案:

      围绕生态环境保护,天津市将开展以北大港湿地为重点的区域水文地质环境地质调查、以宁河凸起为重点的滨海新区深部地热资源调查、以静海含煤区为重点的煤炭地下气化可行性研究等工作,为实施清洁水行动和大气污染防治、湖泊湿地保护与修复等提供地质信息支撑。

      围绕服务都市现代农业、高产高效生态农业和特色农业发展,开展中心城区周边等重点地区土地质量地球化学调查,为现代农业发展、耕地保护与管理以及高标准农田建设提供依据。

      围绕重大地质问题,开展主要活动断裂与区域地壳稳定性调查评价以及矿产资源成矿规律研究,为天津市能源矿产开发与城市规划提供地质依据;开展1∶5万区域地质调查和区域水文地质调查工作,为开发和保护地下水资源提供科学依据。

      推进地质工作服务区县生态城市建设改革试点

      地质工作服务区县生态城市建设将是今后天津市工作的一大重点。

      结合天津市“十三五”总体规划,天津市将以滨海新区为试点,围绕新区 “一城、双港、三片、四区” 的规划格局,立足新区生态保护、资源保障、环境友好和地质安全,针对当前亟待解决的地质问题,开展地下水资源调查、三维地质结构调查、地热资源勘查、地质信息化建设等工作,建立滨海新区三维地质环境信息管理与服务系统,为城市规划建设、生态环境、减灾防灾提供地质数据支撑。

      通过滨海新区的实践,摸索出一套可复制、可推广的经验做法,为全市各区县经济社会发展、生态文明建设提供更有力的基础支撑。

      同时,建立完善市、区县两级地质环境监测体系,推进地质环境监测点补建,加大监测频度、密度,实现地下水、地质灾害、土壤环境、矿山环境、地热等地质环境监测全覆盖,不断提高地质环境监测预警能力。

      努力实现天津地热资源可持续利用

      作为清洁、环保和可再生的高品位资源,地热在天津市生态文明建设和生态城市建设中发挥着巨大的不可替代的重要作用。天津市在科学利用地热资源方面进行了大量工作,积累了丰富经验。

      有数据为证:地热回灌井由“十一五”末的 66眼增加到2015年的158眼,总体回灌率由“十一五”末的29.9%增加到44.6%。“十二五”期间天津市组织编制了《天津市地热资源规划(2011-2015年)》,这是全国出台的第一部省级“十二五”地热专项规划。

      天津市今后将在地热资源可持续利用上加大工作力度,更加严格规范地热资源开采,实行开采总量控制,大力实施供热示范区工程,加大地热井回灌数量,努力促进地热资源的集约节约利用和保护性开发,大力推广梯级利用和回灌等技术,认真开展资源整合和回灌井补建工作,努力实现天津市地热资源可持续利用。

    河北
    转型发展,拓宽地质工作服务领域

    李 岩



      “十三五”开局之年的河北省地矿局工作会议上,该局把地质工作转型发展、优化升级,立足保障全省经济社会发展对能源矿产的需求,立足服务京津冀协同发展、全省生态文明和美丽乡村建设,作为了今年的工作目标。

      以经济社会发展需求为目标,加强新能源勘查开发

      河北地矿局局长张俊杰说:“全省发展需要什么矿,我们就找什么矿;急需什么资源,我们就下大力主攻什么资源。”紧盯国家和全省发展需求,进一步优化勘查布局,成了河北省地矿局全局上下的共识。

      为支持和推动全省经济转型升级和供给侧改革,河北省地矿局有针对性地调整了地质找矿方向,主攻急需紧缺矿种。

      首先,在太行山中段、燕山南部及冀北地区加强有色金属、贵金属矿种勘查。重点在唐山、承德勘查铌钽、铷;在承德、张家口勘查钼、钴;在承德勘查钒钛;在唐山、张家口、承德、保定、石家庄勘查金等,推进深部找矿、就矿找矿,在单一矿种找矿基础上兼顾其他矿种。

      第二,加强新能源的勘查和开发利用。河北地矿局将以服务生态建设为目标,不断加大地热、浅层地温能、干热岩、页岩气、煤层气等清洁能源调查评价力度,尽快摸清资源家底,为清洁能源的科学合理利用提供基础依据。重点在秦皇岛、保定、石家庄西部开展干热岩地质工作,在大城、青县一带平原区开展页岩气、煤层气的勘查。

      第三,在新材料勘查方面取得突破。以为全省战略性新兴产业和新材料工业的发展提供资源保障为目标,重点勘查张家口坝上地区的石墨矿,石家庄行唐、灵寿地区的云母资源,张家口、邢台等地区的石英资源。

      第四,把绿色勘查贯穿地质找矿全过程。在做好生态环境保护的前提下开展地质勘查工作,在项目设计中充分考虑对生态的影响,在项目实施中采取有效环保措施,努力减少对生态环境的影响,探索适合河北特点的绿色勘查模式,实现地质找矿与生态保护“两促进”。

      紧密对接京津冀协同发展需求,扩展服务领域

      为更好地发挥地质工作的基础作用,河北省地矿局力求在水文地质、环境地质、灾害地质、城市地质、农业地质、海洋地质等领域寻找新突破,有针对性地加大地质服务工作力度。

      首先,抓住京津冀协同发展的机遇,紧密对接《支撑京津冀协同发展地质工作实施方案》,进一步推进京津冀地区地面沉降研究,大力开展地质灾害防治、矿山环境恢复治理等相关地质工作。加强重点区域和断裂活动带综合地质调查评价,为京津冀交通一体化、生态环境保护、产业升级转移“三个率先突破”提供服务。

      第二,针对河北省突出的地质环境问题,进一步做好地下水超采、土壤重金属污染、地下水污染防治等方面的调查评价,积极开展资源环境承载力评价与监测预警工作。继续加强省内土地质量地质调查,开展燕山、太行山地区空白区的调查,特别是环京津地区和重点县(市)、富硒土地分布区的大比例尺调查。

      第三,抓住新型城镇化和京津冀世界级城市群建设的机遇,开展设区市的城市地质调查工作,查明城市地下空间构造布局、城市地质资源和环境承载力,为城市规划、海绵城市以及地下管廊建设等提供详实的地质资料和依据。

      第四,抓住环渤海地区发展的机遇,依托《环渤海地区合作发展纲要》提出的推进跨区域重大基础设施建设和生态环境综合整治等重点任务,加强海洋基础地质调查、海洋矿产资源调查、海洋环境监测,大力开展近岸海域环境综合整治以及海岸带修复治理,为河北省沿海地区崛起和发展蓝色经济提供优质服务。
    京津冀,奏响“地质”协奏曲

    珍惜矿产资源 科学规划开发路线图

    ——谈矿业产业发展规划的作用、意义及编制

    郭 敏 赵军伟 赵恒勤

    对资源型地区来说,矿业在地方国民经济中占有重要地位,矿产资源的开采开发、矿产品加工以及延伸产业对地方经济发展发挥了重要的支柱作用。但随着生态文明建设的不断推进、世界矿业经济增长放缓,社会发展对资源开发提出了新的更高要求。矿业产业发展规划可以统筹协调好地方资源、环境、经济社会发展等各方面问题。

    矿业在经济社会的基础地位

    矿业是国民经济的基础产业,人类的衣、食、住、行、用、医等以及国家经济、社会建设与发展都离不开矿产资源。能源和原材料矿产是工业必不可少的“血液”和“粮食”。当今世界上,95%以上的能源、80%以上的工业原材料、70%以上的农业生产资料均来自矿产资源。

    矿业支撑了我国经济社会全面发展,为经济建设提供了巨大的物质财富。我国是煤炭、铁矿石、铅矿、水泥用灰岩、建筑石料用灰岩等20多种矿产品的全球最大生产国和消费国,一些战略性新兴产业矿产品产量全球占比已从1990年的20%~30%增长到当前的70%~90%以上。目前,我国年矿石开采总量超过300亿吨,在全球矿产品生产和消费中占有关键性的地位。

    矿业产业发展规划的作用与意义

    矿业产业是依托矿产资源勘查、开采、选冶、加工、贸易等环节的全产业链经济活动,对区域经济社会发展发挥着巨大的带动作用。

    矿业产业发展规划是对区域矿业产业发展进行细致而全面的专项规划。它依托区域优势矿产资源,在综合考虑区域经济基础和发展潜力的前提下,从区域特色资源、优势产业出发,因地制宜对矿产业布局做出合理安排,带动其他相关产业协调发展。矿业产业发展规划对加快区域矿业产业发展,将资源优势转化为经济优势,促进矿业产业结构转型升级,提升产业聚集度及辐射力,推进区域经济高质量发展等具有重要意义。

    矿业产业发展规划的组成和编制

    矿业产业发展规划的内容主要包括规划编制背景(产业发展环境)、区域矿产资源现状及发展基础、产业发展任务与思路、产业链设计、产业布局、规划保障措施等部分。

    矿业产业发展规划编制的一般方法和过程为:首先对区域优势特色矿产资源开发、矿产品加工现状、产业发展环境进行广泛深入的调研,根据区域产业基础、特点及发展环境,分析产业发展面临的机遇、挑战及优劣势,预测产业发展方向;其次针对产业发展现状及发展条件,明确矿业产业发展定位,提出发展的总体战略和目标任务;再次提出总体产业布局,主导产业及相关产业类型及规模,细化拟落实的规划重点项目;最后,提出组织管理、资金、技术、人才等方面的措施、建议,以保障规划实施。

    矿业产业发展规划编制要点

    1.明确产业规划的定位

    产业定位是产业发展规划的核心。产业规划编制前,一定要明确规划的定位,依据资源基础,确定产业发展方向。

    同时,在规划编制过程中协调好矿业与其他相关产业的关系,如矿产品加工产业与材料产业的发展,以实现产业链融合发展。

    2.设计好产业总体布局

    产业规划布局是产业发展规划的重要内容,包括产业体系、产业结构、产业链、空间布局等,总体上要做到因地制宜、统筹兼顾、扬长避短、突出重点、综合发展,综合考虑生态环境保护、环境承载力、文物和动植物保护、水源地保护、土地利用等因素。同时在产业规划编制中,需要设置一批规划重点项目,明确项目实施的主要内容、建设空间布局、矿产品结构及方向、投资进度、预期效益等,以保证项目的可行性。

    3.重视规划前期调研

    矿业不同于其他产业,矿业开发涉及资源、安全、环保等领域,面广且形势复杂。规划编制过程中必须对产业发展现状进行广泛深入调研,研判产业发展形势和潜力,查询了解各种信息,搜集相关资料,需要到当地发改委、工信委、环保局等管理部门了解当地产业政策、招商引资情况、环保要求等,还需要到典型矿山企业调研资源开发现状,为合理安排规划任务、设计产业布局提供切实可行的保证。

    4.提出针对性的保障措施

    为了保证产业规划实施并达到预期效果,需要一系列可行的、有针对性的保障措施,主要包括规划实施主体的设置与组织管理、政策扶持、投(融)资方案、招商引资、技术改造与研发、人才培养等。结合当地实际情况,规划编制中要落实好如何实施,以获得理想的预期效果。

    钨矿的开发利用

    张红新 赵恒勤

    世界钨矿资源储量比较丰富,地壳中钨的含量为0.001%,具有开采价值的只有黑钨矿和白钨矿。世界钨矿资源主要集中在阿尔卑斯-喜马拉雅山脉和环太平洋地质带。中国钨储量居世界第一,主要分布在中国南岭山地两侧的广东东部沿海一带,江西南部的储量最多。据中国矿产资源报告(2019)的数据,截至2018年底,我国钨矿查明资源储量为1071.57万吨(WO3含量),约占全球总量的60%。其次为加拿大(29万吨)、俄罗斯(25万吨)和美国(14万吨) 。

    我国钨矿地下开采矿山数量和产量都居主要地位,在112座钨矿山中,地下开采钨矿105座、露天-地下联合开采钨矿4座、露天开采钨矿3座。钨矿资源的选矿工艺根据资源类型的不同,存在较大差异。总体而言主要有三种工艺。一是黑钨矿选矿工艺。目前,黑钨矿选矿工艺一般可分四阶段进行回收,即粗选、重选、精选和细泥处理阶段。二是白钨矿选矿工艺。白钨矿资源常与多种钼、铋等有色金属伴生或共生,有用矿物嵌布粒度较细,白钨矿选矿工艺流程以浮选为主。三是黑白钨混合矿选矿工艺。黑白钨矿混合矿属难选矿石,其特点是钨品位低、嵌布粒度细、黑白钨与多种有用矿物密切共生,脉石矿物组成复杂。目前,黑白钨混合矿的选别采用硫化矿浮选-黑白钨混浮-白钨粗精矿加温精选-黑钨细泥浮选的主干全浮流程。

    选矿后的钨精矿经冶金工艺制备出高纯的钨锭或钨粉。钨是高熔点稀有金属,具有优异的物理、力学和化学性能,主要用于制备金属加工、石油天然气及其他矿石的开采及建筑领域中各种硬质合金切削工具及钻头,也用于切割用的碳化钨和耐磨材料中,还用于制造重金属合金、电极、电子工业、钢材、特种合金等化学制品。

    钨在高技术领域也得到较为重要的应用,高纯硅化钨由于其电阻仅为多晶硅的1/10,在超大规模集成电路中取代多晶硅作为栅电极材料,取代铝合金作为接线材料。高纯钨可取代铅和铝化合物作为集成电路陶瓷零件的线路材料、半导体的电接线和内部连线。钨和钨铜合金可用作硅晶片的散热材料。

    钨矿也和我们的生活息息相关的,是制造灯用金属材料中最重要的一种材料。

    虽然中国钨矿资源储量丰富,但是由于黑钨矿富矿多、易开采,资源被大量消耗。所以,加强钨矿节约和保护刻不容缓。

    加强磷石膏综合利用 促进长江经济带高质量发展

    张利珍 张永兴

    磷石膏是硫酸与磷矿反应萃取磷酸生产过程中产生的副产物。目前,全国磷石膏累计堆存量达5亿吨,每年新产生近8000万吨,综合利用率不到40%。在“共抓大保护、不搞大开发”的新形势下,应加快磷石膏固废资源化利用,以降低大量堆存带来的环境和安全风险,促进长江经济带高质量发展。

    磷石膏“堆”不是办法,“用”才是出路。目前,其“用”的主要途径有五个方面——

    一是用于水泥工业,制水泥缓凝剂、硫酸联产水泥。水泥缓凝剂是水泥生产中的添加剂,磷石膏使用量为水泥量的3%~5%。用磷石膏替代天然石膏生产水泥缓凝剂,可有效提高磷石膏的综合利用率。而磷石膏制硫酸联产水泥工艺,在实际生产中难以推广应用。

    二是生产石膏建材制品,其中用磷石膏生产建筑石膏是目前磷石膏应用中最为成熟的方法。将预处理后的磷石膏经过干燥、煅烧、陈化等流程制成建筑石膏,以建筑石膏为原料生产纸面石膏板、纤维石膏板等。

    三是生产化肥,如硫酸铵、硫酸钾。磷石膏制硫酸铵的原理是磷石膏与碳酸铵反应生成硫酸铵,副产碳酸钙,该工艺技术成熟,生产设备通用,工艺条件易于控制,但是生产费用比单独生产尿素和硝酸铵高很多,工业推广价值不高。硫酸钾是一种重要的无氯钾肥,已工业化的方法是两步法,该工艺反应条件温和、能耗低、投资少、产品质量稳定,但是反应过程中钾的转化率不高。

    四是筑路或采空区回填。磷石膏作为一种品质优良的路基填料,在工程建设中使用可不同程度地改善半刚性基层的性能。磷石膏还可用作充填骨料,和黄磷渣胶结重新回填到磷矿山采空区,减少地质灾害。

    五是在农业上用作土壤改良剂。将磷石膏加入氮肥中,可减少氮挥发,提高氮肥利用率;磷石膏中含有钙、磷、硫、镁及有机质等农作物生长所需的营养成分,可用作土壤调理剂来调节土壤酸碱平衡,消除碳酸盐对农作物的毒害,解决土壤盐渍化、土壤缺磷等问题,促进农业高质量发展。

    磷石膏当前以低值化利用为主,制得的磷石膏产品不仅受有限销售半径内的市场容量限制,而且产品的可替代性大,缺乏市场竞争力,导致应用率相对较低。因此,磷石膏的资源化利用,一方面要在磷石膏规模化消纳技术和高值化利用技术的研发上发力,提高消纳能力和产品价值;另一方面要在磷石膏综合利用产品的推广应用上发力,提高大众认可度。这就需要国家相关部委、地方、科研院所联手行动,共同推动磷石膏的综合利用,实现磷化工产业绿色转型发展,为生态文明建设助力。

    全球“钴”事

    王威

    钴是重要的新能源材料,在现代工业发展中有许多不可替代的用途。钴被美国和欧盟列入影响国家和地区安全及未来经济发展的关键矿物和材料清单,也被我国列入战略性矿产目录。那么钴为何如此重要?它在全球的分布情况如何?

    什么是钴

    钴,元素符号Co,银白色铁磁性金属,熔点1493℃,沸点3100℃,密度8.9g/cm3,莫氏硬度5.0~5.5。钴比较硬而脆,是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。自然界中含钴的矿物种类超过百种,钴作为基本元素的矿物种类超过了59种,工业上常见的钴矿物有辉钴矿、硫钴矿、辉砷钴矿、方硫镍钴矿、钴镍黄铁矿以及表生矿物中的水钴矿和杂水钴矿等。我国是世界上最主要的精炼钴生产国和钴消费国之一,但钴矿储量仅占全球总储量的1.1%,钴原料大量依靠进口,2017年钴资源对外依存度高达90%。

    钴矿开采历史

    钴被用于陶瓷和玻璃至少有2600年的历史,古埃及和古罗马及中国唐朝的陶瓷釉料和玻璃制品中就已开始使用钴矿物作为蓝色颜料。钴矿开采从16世纪开始,当时钴矿山主要集中在欧洲,钴矿主要用于生产钴蓝颜料和钴蓝颜料玻璃粉用于陶瓷、玻璃和和绘画。1864年,在法属新喀里多尼亚发现了钴矿,欧洲钴的开采也随之减少。1904年,在加拿大安大略省发现了银钴矿和砷钴矿,并投入生产,使全球钴矿产量大增。1914年在刚果加丹加发现了巨大的铜钴成矿带,1920年其铜钴矿投入生产,从此刚果的钴产量一直居世界首位。

    钴的应用领域

    钴在众多领域得到广泛应用,钴产品主要以化学品和金属的形式应用于电池材料、催化剂、颜料、高温合金、硬质合金、磁性材料等领域。目前,电池行业是消耗钴最多的行业,钴主要用于制备锂离子电池的正极材料。近30年,高温合金、硬质合金、催化剂、颜料、磁性材料等传统行业对钴的需求平稳增长。近年来,钴在电动汽车动力电池的需求迅速增长。基准矿物咨询公司认为,2026年全球电池材料钴用量也将比2017年电池材料用钴量增长4倍以上,达19.5万吨。国际能源署推测,2030年电动车钴需求量将达到29.1万吨 /年。

    全球钴矿资源概述

    钴在地壳中的平均丰度仅为0.0025%,地球上已发现的钴矿物多数为共伴生矿,全球钴产量仅有2%左右产自独立钴矿。根据USGS 2019年统计,全球已探明的陆地钴矿资源量为2500万吨,储量为688万吨。在大西洋、印度洋和太平洋底部发现的超过12000万吨的钴矿资源存在于大洋锰结核和大洋富钴结壳中,目前尚未得到开发利用。全球陆地钴矿资源分布广泛,主要赋存于刚果和赞比亚的沉积型层状铜钴矿床,澳大利亚、古巴、菲律宾、马达加斯加等国的含红土型镍钴矿床,及澳大利亚、加拿大、俄罗斯等国的岩浆型镍-铜硫化物矿床中。尽管钴矿分布广泛,但除了摩洛哥Bou Azzer钴矿是以砷钴矿为主矿产的独立钴矿外,世界其他钴矿均作为铜矿、镍矿等矿产的共伴生矿产出,目前只有刚果、澳大利亚、古巴、加拿大、俄罗斯等少数几个国家的钴矿能在经济上加以利用。

    全球钴矿资源储量和产量

    2018年全球探明的钴矿资源储量为687.5万吨,钴矿产量为13.57万吨。其中刚果金是全球钴矿资源储量最多的国家,也是钴矿产量最高的国家,2018年刚果金的钴矿储量占到全球储量的49.45%,产量占到全球钴矿产量的66.32%,集中度非常高。储量排名第二和第三的国家分别为澳大利亚和古巴,储量占到全球储量的17.45%和7.27%,其他国家的储量都小于5%。钴矿产量排名靠前的国家还有俄罗斯、澳大利亚、古巴,分别仅占全球产量的4.35%、3.61%和3.46%,除了刚果外其他国家的产量占比都很低。

    结语

    钴是重要的新能源材料,也是重要的战略性矿产,美国和欧盟都将钴列入了影响国家和地区安全及未来经济发展的关键矿物和材料清单。独特的物理化学性质使钴成为航空航天、石油化工、玻璃制造及医药领域的重要原材料,在战略性新兴产业发展中发挥着重要作用。并且,按照全球各国新能源汽车发展规划,全球钴矿长期供给面临短缺的可能。

    滨海“宝藏”

    雷晴宇

    椰林、树影、水清、沙白、海滩,几乎是所有人最喜欢的休闲旅行景观。但很少有人知道,世界上很多滨海区域蕴藏着很多宝贵的矿产资源,比如锆、钛、砂资源。

    砂矿,主要来源于陆上的岩矿碎屑,经河流、海水(包括海流与潮汐)、冰川和风的搬运与分选,最后在海滨或陆架区的最宜地段沉积富集而成。锆钛砂就是钛铁矿石与锆英石、金红石与独居石等共生复合型砂矿。

    锆钛矿属于稀缺资源,由于锆、钛特殊的金属特性,被广泛应用于精益铸造、高级耐火材料、航空航天等行业,许多国家将其列为战略资源。

    地壳中大部分锆呈分散状态存在于许多矿物中,已知含锆的独立矿物有38种,锆英石(ZrSiO4)和斜锆石(ZrO2)是主要的具有工业价值的含锆矿物。锆英石主要赋存于海滨砂矿中,是世界冶炼金属锆的主要来源。斜锆石主要产于碱性火成岩中,与霞石、霓石、磷灰石、萤石等共生。

    全球锆资源储量约7400万吨(ZrSiO4),主要分布在澳大利亚和南非,分别占全球储量的63%和19%,此外,印度、莫桑比克、中国和美国等国家也有部分储量。

    中国锆资源储量50万吨,占全球储量不足1%,能够开发利用的锆石砂矿主要集中在以海南文昌为代表的东南沿海地区,其中海南的锆石砂矿储量占全国砂矿总储量的67%,占全国锆资源储量的19%,是国内目前惟一能被开采利用的滨海砂矿。中国作为全球第一大锆资源消费国,对锆的需求占比高达52%。然而,中国锆资源十分有限,锆英砂对外依存度长期维持在90%以上,进口最大来源国是澳大利亚。

    金属钛作为重要工业战略资源,广泛应用于航空、航天、石油、化工、电力等领域,被称为“现代金属”“太空金属”“战略金属”,是现代工业和尖端科技不可或缺的金属原料。钛工业产业链有两条不同的分支,第一条是钛白粉工业,即钛铁矿→钛白粉,用于涂料、塑料和造纸等行业;第二条是钛材工业,即钛铁矿→海绵钛→钛锭→钛材,用于航空航天等领域。

    中国钛矿资源丰富,但多为伴生矿,品位不高,钛精矿进口量呈逐年上升趋势,目前钛精矿对外依存度超过了30%。

    目前,全球开发利用的钛矿资源主要为钛铁矿、金红石,以钛铁矿为主。澳大利亚在全球钛铁矿和金红石储量分布中占比均居首位,中国钛资源总量丰富,但钛铁矿多,金红石矿少。

    澳大利亚是世界最大的钛生产国和出口国,储量居世界首位。由于澳大利亚的钛矿资源主要位于或靠近海岸,国家土地分配的其他用途导致澳大利亚约有19%的钛铁矿和26%的金红石资源是不可用的。

    综合来讲,中国国内锆钛资源有限,而需求量在不断增大,以每年6%的速度增长,国内每年锆、钛矿进口需求量分别达到90%和70%。

    在高端化工、航空航天、船舶和电力等行业需求带动下,近年来我国钛行业需求总体呈现上升趋势。因此,实施钛矿资源全球配置战略是保证中国钛矿资源可持续供给的重要途径。

    近年来,中资企业持续加大对澳大利亚、莫桑比克等境外锆钛资源勘查开发力度,这对我国实施资源保障多元化战略,积极参与全球矿产资源配置,拓展境外资源利用的空间和能力,同时加强矿产资源储备意义重大。

     

    助力生态文明 做好资源综合利用文章

    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”

    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

    环境整治后的九龙潭景区

    “屏峙青山翠色新,晴岚一带横斜曛。寻幽远出潼川上,几处烟村锁白云。”清朝著名诗人淡文远在《秦岭云屏》中所描写的秦岭胜景如今随着《西安市矿产资源规划(2006年~2020年)》的实施和秦岭北麓矿山专项整治工作的开展,已开始逐步展现在世人面前。


    “这是我们坚持‘既要金山银山,又要绿水青山’、加强矿山整治和矿山地质环境治理、实现资源开发与环境保护协调发展的结果。”谈到这几年来秦岭北麓生态环境的变化,西安市国土资源局局长田党生感触颇深地说。


    小矿种创出“大经验”


    西安市矿产资源较为丰富,多为非金属矿种,具有规模小、矿点多的特点,不易集中开发和管理。尽管黄金、建材类非金属矿产以及地热、矿泉水等资源的开发利用对全市的经济发展、基础设施建设,以及旅游宾馆等第三产业的发展起到了一定的促进作用,但从总体上看,矿业还不是西安市的支柱产业,在全市经济社会发展中仍处于从属地位。另一方面,西安作为我国西部特大型城市和闻名世界的四大古都之一,是国家重点旅游城市,名胜古迹、古文化遗址众多,生态环境必须得到有效保护,秦岭北麓要建设较多生态环境保护区和森林公园。因此,如何在保护好生态环境的前提下开发利用矿产资源,成为了西安市急需破解的难题之一。


    “矿业虽然在西安市的经济发展中所占比重很小,但其作用不可小觑。”该市国土资源局总工程师毛忠安介绍说,西安这几年的城市发展需要大量砂石粘土等建材类资源的支撑,尤其是地热资源,更是为古都西安的旅游产业带来了新的发展机遇。


    规划是龙头。要把“在保护中开发,在开发中保护”要求落到实处,既能管好用好资源,又能保护好生态环境,就必须顶层设计,从规划抓起。为此,西安市国土资源局2008年开始编制砖瓦粘土和秦岭矿山两个规划,并经过调研论证,提出规划蓝本。2009年3月23日,市政府首先发布了《西安市砖瓦粘土资源开发利用规划(2006年~2020年)》。随后,经省政府批准,市政府又于2010年6月3日发布实施了《西安市矿产资源规划(2006年~2020年)》。该规划坚持保护秦岭生态环境优先原则,突出生态环境保护优先原则,划定了10个禁止开采区、9个限制开采区和12个适度开采区。同时,该市还编制实施了市级和区县级矿业权设置方案,总的原则偏重于“限”和“禁”;编制了《西安市矿山地质环境保护与治理规划(2010年~2020年)》,划分了重点保护区、重点预防区、重点治理区和一般治理区。


    “我市高度重视秦岭北麓生态环境保护工作,采取最严格的环境保护和资源节约政策,为秦岭生态保护投入了大量人力和物力。在秦岭北麓矿产资源开发利用方面,我们坚持‘在保护中开发,在开发中保护,以保护为主’的原则。”田党生介绍说,他们强化了矿业权设置审查,严格控制了矿权数量,加大了矿山整顿力度。据了解,该市所有矿业权设置审批均以环境影响评价报告及环保部门的意见为前置条件,对于未到期的老矿山,将原先的“采选合一”改变为了“采选分离”,减少了矿业生产对生态环境的影响。并且,他们还停止在西安水源地、秦岭黑河流域新设采矿权,关闭了一批生产方式粗放、严重破坏环境的采石矿山。2004年之前,全市秦岭北麓有采矿权106个;经过数次矿产开发秩序治理整顿和日常严格审批管理,到2014年年底,矿权数量已减少到61个,其中探矿权21个、采矿权40个,采矿权数量较2004年减少了63%。


    除了加强矿山整顿之外,该市国土资源局还强力关闭了众多占地面积大、破坏耕地严重的砖窑。目前,灞桥区、阎良区范围内的老旧砖瓦窑已全部关闭,并通过增减挂钩解决了部分新增建设用地的指标问题。同时,该局积极推进矿产资源规模化、集约化、现代化开发利用,在长安区、临潼区积极推广隧道窑技术,建成了高效节地的魏寨新型建材基地和示范企业。


    特别是2013年10月《西安市秦岭生态环境保护条例》实施后,该局更是积极贯彻落实,研究进一步加强探矿权管理的措施,于2014年3月印发了《关于全面加强探矿权管理有关问题的通知》,提出全市探矿权在2017年年底前结束探矿工作,提交勘探报告;具备条件的,可依法申请探转采(探矿权转为采矿权);未提交勘探报告的,不再保留探矿权。按照这一目标,西安地区探矿权将于2018年全部有序退出。


    2014年3月,陕西省国土资源厅在西安市召开全省矿产资源节约集约利用现场会,将该市粘土砂石矿节约集约利用矿产资源的做法总结为小矿种大管理的“西安经验”向全省推广。同年5月,省国土资源厅下发《关于推广西安市长安区户县工作经验,加快推进全省砂石粘土矿山整合工作的通知》,要求全省各地市学习借鉴“西安经验”。


    与此同时,相关区县政府及市级相关部门自2014年下半年以来,采取强有力措施,对存在问题的矿山进行停产整顿,加大了秦岭北麓矿山清查治理的力度。临潼区、长安区政府组织对秦岭峪口采砂采石开展拉网式排查,对所有已经关闭的采矿点进行全面复查;灞桥区、未央区、高陵县政府强力打击河道非法采砂、毁田挖砂行为;蓝田县政府对全县矿山停产整顿,逐个审核矿山开采手续;周至县政府对采矿证到期、资源枯竭的骆峪2个石英石矿山实施关闭,拆除厂房和设备;户县政府明确全县不再设立新的矿权,对手续不全的矿山停产整顿,责令限期补办相关手续。目前,全市已确定关停矿权13个,其中采矿权9个、探矿权4个。


    以整合促整治保“双增”


    虽然西安在矿产资源管理方面做了大量工作,实现了矿业开发秩序的稳步好转,促进了秦岭地区的生态保护。但是,由于历史原因,以及西安城市建设对建材的持续需求,全市石料类矿山数量多、布局散、规模小、工艺落后的状况还没有得到根本改变。


    “结合秦岭生态保护和国家在矿产资源利用方面的新要求,我们必须采取强力措施,以整合促整治,压缩矿山数量,提升开采工艺,推动环保跟进,走规模化、集约化、现代化之路,从总体上减少对生态环境的影响。”田党生说,今年1月,陕西省政府印发了《关于深入开展开山采石专项整治,切实加强采石场管理的通知》。根据省政府通知精神,该市迅即研究制订了《西安市秦岭北麓矿山专项整治方案》。


    “我们要坚持生态优先原则,正确处理资源开发与生态保护二者关系,以资源整合为突破口,以提高节约集约化水平为方向,制定更加严格的秦岭北麓矿产资源限制开采、逐步关停的路线图和时间表。通过努力,力争达到矿山数量和矿区面积‘双减’、矿山产出效益和生态恢复面积‘双增’的目标。如此以来,既能维护好矿业开发秩序,又能保护好生态环境,还能满足城市建设对建材类资源的需求。”田党生表示。


    《西安市秦岭北麓矿山专项整治方案》就是在这样的背景下提出的。在方案制订过程中,他们充分听取了秦岭矿山所在地的蓝田县、户县、周至县3个县政府的意见,征求了市委宣传部、市财政局、市环保局、市林业局、市安监局、市秦岭办、市政府法制办等20个部门的意见,并做了相应修改。3月26日,岳华峰常务副市长召开专题会议,对方案进行了讨论研究,并做了进一步修改完善。3月31日,董军市长主持市政府第105次常务会议,研究审议并原则通过《西安市秦岭北麓矿山专项整治方案》。4月13日,市政府办公厅以市政办发[2015]25号文件印发该方案。


    该方案以严守秦岭生态环境保护为出发点,适当兼顾了城市建设对矿产资源的基本需求。方案提出的目标具有可操作性,通过各区县政府的努力和市级相关部门的支持是可以实现的。可以说,西安矿山整治,社会高度关注,各方热切期待,时机已经成熟。4月21日,西安市政府新闻办公室召开媒体通报会,向社会公布了《西安市秦岭北麓矿山专项整治方案》,自此拉开了西安市整治秦岭北麓矿山的序幕。


    事实上,西安市政府组织开展的这次专项整治工作,很好地体现出了保护与开发的关系。该市整治方案要求,要坚持保护生态优先、属地管理为主、依法稳步推进和节约集约利用4个原则;在秦岭生态环境保护上,要算大账、长远账、整体账、综合账,不能因小失大、寅吃卯粮、急功近利,应按照“山青、水净、坡绿”的目标,不断推进生态环境保护;在资源开发方面,要求从现在起,全市矿山数量只减不增,对现有矿山通过关闭一批、整合一批、提升一批等方式,坚决把矿山数量压下去,积极稳妥推进矿山整治。


    对整治的总体目标,方案中也有明确体现:一是取缔所有违法勘查开采行为;二是从现在起,使秦岭北麓矿权数量只减不增;三是重要生态保护区、水源保护区、风景名胜区、沿山面坡及交通干道可视范围内不得进行矿山开采活动,最终以矿权数量逐步减少、有序退出为目标。而这也与国土资源部等部委联合开展的资源整合总体要求一致。


    为了确保此次整治工作顺利推进,该市还明确了整治阶段和任务:近期阶段,也就是在2015年年底前,将违法勘查开采行为全部取缔到位,使采矿权减少到30个以下、探矿权减少到15个以下,矿权减少率为22%;中期阶段,即到2016年年底前,将采矿权减少到19个以下、探矿权减少到9个以下,矿权减少率为54%,并于2018年年底前,使探矿权全部退出,矿权数量减少率为68%;远期阶段,即到2020年年底前,将采矿权控制在17个以内,达到国家级绿色矿山建设标准,全市矿山数量比2014年减少72%。


    依法规范促共赢


    为了促进专项整治工作,方案还因矿制宜,针对各个不同矿种制定了相应的措施。对于现有金属、能源类矿山,以退为主。凡资源储量接近枯竭、综合利用率低的矿山,劝其退出,并对矿山环境恢复治理后予以关闭;虽有资源储量,但开采方式落后、矿山环境恢复治理不到位的,给予半年宽限期促其整改,若达不到要求,对矿山环境恢复治理后予以关闭;有资源储量且能做到采选分离、“边生产,边治理矿山环境”的,要提升环保标准,由区县政府从矿区生态环境影响、企业履行开采与保护责任、对地方和社会贡献以及资源储量等方面进行全面评估,在资源储量评估确定的服务年限到期后,对矿山环境恢复治理后予以关闭。


    同时,对现有建筑石料矿山,以整合压缩改造提升为主,坚决减少此类矿山的数量,对年生产规模10万立方米以下的采石企业全部予以关闭。户县、蓝田县、周至县可以各布局1个~2个年产百万立方米以上的现代化建筑石料矿山,按照绿色矿山标准建设,实现规模化、集约化、现代化开采。


    对现有其他非金属矿山,除保留个别具有地方特色的矿种(如蓝田玉、水泥用大理岩等)外,以退出为主。在采矿许可证到期后不再延续,对矿山环境恢复治理后予以关闭。


    对现有探矿权,以退出为主。现勘查阶段为普查的探矿权,延续时均应提高到详查阶段;现勘查阶段为详查的探矿权,原则上不予延续,到期后提交详查报告。详查报告的资源储量达到最低开采规模和最低服务年限要求,并符合相关法律法规政策规定可转为采矿权,不符合相关规定的,予以注销。按上述要求,2017年年底前全市探矿工作将全部结束,2018年探矿权将全部有序退出。


    “专项整治并不是一棍子把矿山企业都打死,这也不是科学发展的表现,也不符合生态保护的初衷。”谈到整治工作,田党生表示,我们必须进一步统一思想认识,坚决摒弃把生态环境保护和发展对立起来的片面化、绝对化观点,科学把握生态和发展辩证统一的关系。国家已经开始积极推进绿色矿山、和谐矿区建设,要求矿山以实现矿产资源集约利用为核心,做到开采方式科学、生产工艺先进、企业管理规范、矿区生态环保、矿区社会和谐,总体目标是“开矿一处,造福一方;开发一点,保护一片;矿区和谐,科学发展”,努力达到资源开采与生态环境保护共赢的局面。这是矿产资源管理的奋斗目标。


    实际上,矿山企业科学合理的开发活动对周边环境影响不大,有的甚至还能改善和重塑生态。当开采进行到一定阶段后,企业按照矿山地质环境保护与恢复治理方案对边坡、台阶进行覆土、绿化、恢复植被,植被破坏问题将逐步得到解决,甚至可以提升景观。从国内外一些成功的经验来看,通过“边开采,边治理”和生态环境修复,可以将矿山建设成矿山公园,成为旅游景点,转化为新的经济增长点。


    正缘于此。2015年1月,陕西省政府办公厅印发的《关于深入开展开山采石专项整治,切实加强采石场管理的通知》规定,新建采石矿山生产规模不得低于10万吨/年,年产10万吨以下采石场要逐步关停。到2020年,关中地区每个县保留1家~3家、陕北每个县3家~5家、陕南每个县5家~7家采石企业。


    “开展矿山整治,首先是把矿山数量减下去。同时,矿山整治也不是一下子将矿山全部关闭。建筑石料类矿山对支撑城市建设,以及满足基础设施和建筑市场需求必不可少,起着不可替代的作用,因此现阶段还有必要保留少量矿山。”4月21日,西安市政府副秘书长宓维新在西安市秦岭北麓矿山专项整治工作新闻通报座谈会上也表示,该市矿山整治方案贯彻了陕西省人民政府办公厅《关于深入开展开山采石专项整治,切实加强采石场管理的通知》的要求,将整治范围从采石矿山扩大到包括金属类矿山在内的所有矿山,而且提高了矿山设置门槛。


    实现资源开采与环境保护协调发展

    所在单位:中国地质科学院矿产综合利用研究所

    完成人:李元坤、史光大、李成秀、周满庚、钟庆文、余  平、罗宇智、徐 

                勇、李潇雨、王 

    项目来源:中国地质调查局

    起止时间2013-2015

     

    主要进展

     

    项目针对前期研究开发出的铁、钛精矿混合还原熔炼—铁、钒、钛分离提取新工艺,联合重庆大学,对新工艺中间产品的应用、工艺废水的治理以及部分工序的扩大试验进行了系统研究。

    1.65KVA电炉还原熔炼制取钛渣和生铁样样品扩大试验。解决了前期试验中存在铁水温度偏低、钒还原率不高、铁水渗碳较难的问题,混合炉料V2O5还原进入生铁的回收率达到85.45%,生铁含碳4.20%,为后续工序制取了钛渣样品和含钒生铁样品。

    2.含钒生铁30kg级氧化提钒扩大试验。钒氧化率为91.95%,钒渣钒回收率为84.06%质量达到GB 5062-85标准FZ-17要求,解决了含钛较高的含钒生铁的氧化提钒问题。

    3.钛渣的初步除杂扩大试验。试验验证了除杂工序的稳定性和可靠性,钛渣SiO2Al2O3除去率分别达到91.47%72.18%TiO2回收率98.34%,TiO2品位由58.16%提高到79.25%,达到了商品级酸溶性钛渣产品含钛要求。通过对初步除杂钛渣硫酸酸溶性试验研究,获得了钛渣TiO2硫酸溶解率达到94.48%的较好指标,说明初步除杂钛渣具有良好的酸溶性。

    4.初步除杂废水的治理与应用研究。取得了制取新型无机高分子净水剂的初步研究结果,絮凝沉降试验表明,废水浊度除去率可达95%以上,净水效果优于其它无机净水剂,获得了原创性技术。

    5. 细粒级高钛渣沸腾氯化技术研究。针对新工艺深度除杂获得的细粒级高钛渣(TiO290%产品,测定了高钛渣的流化性能参数、化学组成、矿物组成等相关理化性质,考察了细粒级高钛渣的流态化压力-速度特征、夹带逸出情况,完成了细粒级高钛渣的在沸腾氯化炉内的流动、分布和带出率等冷态实验研究获得了较为合理的针对细粒级高钛渣沸腾氯化的沸腾炉结构与流态化工艺参数。在此基础上,完成了公斤级热态沸腾氯化实验装置的设计,并已开始加工制作,为解决细粒级高钛渣沸腾氯化的技术难题奠定了基础。

    经过几年的研究,新工艺已趋于完善,技术经济指标稳定,较好地解决了铁、钒、钛三种金属的高效分离提取问题,提高了钒钛磁铁矿中铁、钒、钛三种主要有价金属的利用率,尤其是钛的利用率较现流程提高了近3倍,彻底解决了铁精矿中钛的利用难题。新工艺流程短,操作方便,设备投资少,几乎无废渣、废水排放,是当前钒钛磁铁矿综合利用水平最高的绿色环保新工艺,具有较好的产业化前景。

    该项目已获得国家技术发明专利授权3项,待授权发明专利3项,发表论文9篇。

     

     

    65KVA电炉还原熔炼

     

    含钒生铁氧化提钒

     

     

    2-7 攀西钒钛磁铁矿铁钒钛分离技术研究

    各有关单位:
        近年来,国内外航空物探方法技术不断进步,航空物探在地质找矿中的应用不断深入,取得的找矿成果也相当显著。为了进一步推动我国航空物探技术的发展,推进航空物探在地质找矿中的应用,中国地质调查局基础调查部将于2009年10月召开“航空物探方法技术与成果交流会”,现将有关事项通知如下:
        一、主要内容
        1. 国内外航空物探技术、装备发展现状与发展趋势。
        2. 国外航空物探应用现状和地质找矿实例。
        3. 国内航空物探找矿实例(包含所有经航空物探异常查证发现的矿),以及在地质调查中的应用现状。
        4. 航空物探异常地面查证方法技术。
        二、具体安排
        1.会议由中国地质调查局基础调查部主办,中国国土资源航空物探遥感中心承办。
        2.征文要求
        论文征集工作现已开始,征集与会议主要内容相关的文章。届时会后将出版中文科技核心期刊《物探与化探》论文集(增刊、专刊或集中刊载)。欢迎广大科研、教学和生产技术踊跃投稿。
        (1)论文要求与期刊《物探与化探》征稿要求一致,可参见附件:《物探与化探》征稿细则。
        (2)除注明作者姓名、单位名称、通讯地址外,还应注明电话等联络方式。
        (3)论文征集截止2009年9月30日。
        (4)来稿恕不退还,请作者自留底稿。
        3.时间与地点:
        会议时间定于2009年10月,会议地点待定。
        会议的具体时间、地点、联系方式、论文格式等其他事项将在第二号通知进一步明确。
        4. 联系方式
        中国地质调查局基础调查部   贺  颢  010-58584520
        国土资源航空物探遥感中心   范正国  010-62060122

    二ΟΟ九年八月十日

    附件:

     

     

    关于召开航空物探方法技术与成果交流会的通知(第1号...

    二○一八年缅甸数字地质填图技术野外培训

    二○一八年马来西亚数字地质调查技术野外培训

    地质填图技术诞生以来,中国一直是这一领域的学习者、跟随者。进入21世纪,中国成为这一领域的领跑者。由自然资源部中国地质调查局自主研发的数字地质调查系统,彻底改变了地质填图自诞生以来的手工作坊式工作形式,在实现全流程数字化后,目前正在向智能化挺进。

    秉承人类命运共同体的理念,中国地质调查局以培训为平台,让世界共享了这一智慧成果。据统计,这一系统已先后走进东盟、南美、西欧、非洲等地,在秘鲁等国还被实际应用于地质填图。

    新思想 抢占国际地学新高地

    “我国将现代信息技术应用于地质调查领域,早在上世纪90年代初即已开始。”2018年11月中旬,在中国地质调查局组织的智能地质填图现场研讨会上,已从中国地质调查局区调处长岗位上退下来的其和日格激动地说,“经过近30年持续不断的努力,中国在地质工作数字化、智能化上已处于绝对领先地位。”

    其和日格回顾了我国地质工作追求数字化、智能化的历程:

    上世纪80年代后,适应现代信息技术的变化,原地质矿产部将信息化技术在地质领域的应用,上升到了抢占国际地学新高地的高度。

    在这一思想指导下,有关研究和部署相继实施。中国地质大学先后开始了MAPCAD、MAPGIS系统的研发,进行了中国地层数据建设、计算机1∶5万辅助成图等实践。1996年,野外地质调查计算机化初具雏形。1997年,《计算机辅助1∶5万区域地质填图系统》专项正式启动实施。

    中国地质调查局成立后,在组建发展研究中心时,专门组建了以实现地质调查全过程数字化智能化为目标的研究团队。按边研发边推广应用、在应用中提升完善的办法,研发团队对每个阶段性成果开展了持续培训。截至目前,涵盖从野外地质信息采集到最终成图、报告编制全过程的数字地质调查系统,已广泛应用于全国区域地质调查、矿产远景调查评价、矿产资源调查评价及危机矿山接替资源调查等专项及矿区勘探等领域,实际应用单位涉及全国地质、冶金、有色、武警黄金、核工业、建材、化工、煤炭等行业勘单位和高校科研部门。紫金矿业集团、云南驰骋锌锗有限公司、新疆有色集团、中国黄金集团等国内大型矿业公司,也在矿区勘探中进行了应用。

    2007年,原国土资源部与丹麦环境部签署地学合作备忘录,丹麦2名地质学家到我国接受数字填图技术培训,并联合中国地质学家在格陵兰地区利用该技术方法开展数字地质调查工作。随着数字地质调查系统首次成功应用于国际合作项目,国际地学界对这一中国智慧的关注度也越来越高。

    2017年开始,研发团队在全面完成数字化研发任务后,开始了智能化数字地质调查系统的研发。目前,智能地质大脑(地质知识库)构架搭建工作已开始,我国智能地质调查也站在了电脑+人脑的新起点上。

    新思路 由面到点满足国际渴望

    “看到中国在地质调查数字化的成果,国际同行在与中国地质调查局的交流中,多次表达了共享这一成果的愿望。”中国地质调查局主流程数字化研发团队负责人说。

    满足国际渴望、让世界共享中国智慧,研发团队的办法就是借鉴中国应用推广的经验,开展国际培训。首批获得培训机会的,是东盟成员国。

    据研发团队负责人介绍,为了让受训技术人员全面掌握这一中国智慧,研发团队制定了详细的授课计划,在全面传授我国地质调查数字化智能化理论、技术的基础上,坚持理论与实际应用相结合,安排了实习环节。在研发团队的悉心指导下,培训结束时,每个参训学员基本都能熟练操作数字地质调查软件,并应用这一平台填制一张合格的区域地质图。

    在外交部、商务部、原国土资源部及中国地质调查局的大力支持下,自2010年起,国际培训一直持续至今,并逐步形成了“面到点”和“点到面”相结合开展技术培训的特点。

    “面到点”就是在东盟多家广泛参与培训的基础上,选择兴趣度高、与当前开展工作吻合度高的国家进行“上门”服务。“点到面”就是通过前期对选拔优秀人员、专业对口的地质人员进行培训和指导,然后在推广国培训时,再将这部分人员作为“种子选手”编到培训班中担任小组长,帮助授课老师答疑解惑,提高了培训效率和质量。

    据统计,2010年以来,研发团队以每年一期、每期10~20天、每期20~25人的规模,连续8年成功举办8期东盟国家数字填图能力学习班,培养人员超过200名。为非洲、中亚、南美约40多个国家举办的数字化地质调查技术讲座,涉及人员超过300名。在商务部举办的援外培训中,研发团队为“一带一路”及拉美40多个国家和地区超过500多名技术官员开展了数字填图技术培训、讲座及交流。

    随着这些学员回国,中国先进技术引起了各自国家矿业主管部门的重视,扩大培训面积、尽快在自己国家应用数字填图技术的呼声越来越高。为此,2015年起,研发团队决定走出国门,将培训由“面上撒开”变“点上扩展”。目前,已完成老挝、柬埔寨、马来西亚、缅甸、秘鲁、巴西等国技术人员进行培训,累计培训人数超过200人。

    现在,数字地质调查技术培训已成为中国地质调查与国际合作交流的示范“窗口”之一。可以期待的是,随着在这一“窗口”内交流合作的日渐深入,在中国数字地质调查理论、技术和方法支撑下,相关国家也将逐步告别手工作坊式的地质调查工作模式,走上数字化智能化的新道路。

    新意向 搭中国便车分享中国智慧

    培训,不仅让中国技术在相关国家落地生根,而且大大推进了这些国家地质调查的现代化水平。

    “老挝、秘鲁、柬埔寨等国家接受培训的技术人员,现在均开始在本国独立开展数字地质填图工作。”研发团队负责人说,中国地质调查局在与多国的地质调查合作项目中,也逐年加大了实际应用数字地质调查技术的力度。

    巴西在领略到中国数字地质调查技术的魅力后,发出了交流与培训的邀请。同时,巴西还向中国地质调查局提出了分享中国智慧的新意愿:搭建地质调查成果服务云平台,并建立智能地质调查结点;联合开展数字地质填图理论、技术方法的培训与填图示范等工作,推进数字地质调查软件与技术的应用水平,共同创新全球地质调查智能空间现代化模式,全面提升地质学家数字地质填图专业知识和技术水平。

    抱有同样强烈意愿的,还有马来西亚。在2018年10月与中国地质调查局的交流中,马来西亚提出的共享目标更加全面:

    关于应用,希望2019年4月在马来西亚兰卡威进行数字地质填图的试点工作中提供帮助和指导。

    关于最新成果,马来西亚希望中国正在开展的三维建模和深度学习等技术研究一旦获得突破,马方即可分享并在具体项目中应用。

    关于平台建设,马方希望中国研发的地质调查智能空间平台,能与马来西亚矿产与地球科学局进行有机整合,为马国内各项目组提供全流程的智能化服务和应用。

    关于合作研究,希望推进马来西亚矿产与地球科学局、中国地质调查局发展研究中心及马来西亚沙巴大学之间的合作,共建智能地质调查技术实验室,在智能化数字地质调查理论、技术和方法研究,GIS技术、地质三维建模技术研究,人工智能技术在地质调查中的应用研究,地质调查智能空间平台研究应用与示范,国际地学领域地质调查智能空间模式研究中心框架预研究等多方面开展合作研究。

    关于能力建设,马方希望中国继续加大对马培训工作力度,持续帮助马来西亚矿产与地球科学局及高校等单位使用数字地质调查软件,提升马方的填图能力。

    中国智慧 世界共享

    “雪鹰601”固定翼飞机 新华社发

    “海洋六号”科考船 马强摄 光明图片/视觉中国

    2月初,来自中国的“海洋六号”科考船完成了它的南极“首秀”,离开南极附近海域。而在南极中山站,“雪鹰601”飞机也已开始了它的正式业务化运行,中国科考队的考察空间因此拓展到南极上空。正如第33次中国南极科考临时党委书记、领队孙波所言,“本次科考开启了中国南极海陆空立体化协同考察的新纪元”。

    中国南极科考结束“单船”时代

    从1984年11月我国首次开展南极考察至今,共有“向阳红10号”“J121号”“海洋四号”“极地号”“雪龙号”等科考船相继担任极地科考任务。目前正在执行任务的“雪龙号”是我国第三代极地破冰船和科学考察船,也是我国最大的、唯一能在极地破冰前行的考察船,更是我国进行极区科学考察的唯一一艘功能齐全的破冰船。多年来,单船考察一直是我国极地科考的常态。

    在本次科考中,由我国自主研发建造的综合地质地球物理调查船“海洋六号”于去年12月正式加入了科考队列,与“雪龙号”并肩作战。这是自1990年我国首次南极南大洋综合地质地球物理调查后,第二次南极海域综合地质地球物理科学考察。“海洋六号”本次创下多项第一,实现了我国首次在南极海域开展大范围、全方位、立体式的海底地形地貌“摸底”建模工作,第一次通过实测获得南极海底地热流数据,通过多波束测量方式第一次获得了南极海域海底资料。

    未来,我国南极科考单船突进的模式将为多船配合所取代——我国第一艘自主建造的极地科考破冰船已于2016年年末开建,并将于2019年投入使用。中国极地研究中心党委书记袁绍宏透露,新船将与“雪龙号”一起,初步形成我国的极地科学考察船队。今后“雪龙号”将以后勤保障支撑为主,兼顾走航综合观测调查和数据采样;新船将以极区海洋科考调查作业为主,“届时将大幅提升我国极地科考研究能力”。

    “雪鹰601”实现南极科考的航空突破

    2017年1月8日,中国首架极地固定翼飞机“雪鹰601”成功降落南极冰盖之巅,并从昆仑站极寒环境下起飞返航。孙波认为,这实现了三大突破:一是成功实现该类飞机首次降落冰盖最高区域冰穹A,这在国际南极航空史上具有里程碑意义。二是成功降落昆仑站,彻底告别我国南极内陆野外考察没有空中力量支撑的历史。三是“雪鹰601”作为高效科研和保障平台的作用进一步加强,为我国在南极开展空中考察积累了经验,建立了一套完整的标准体系。

    此后,“雪鹰601”搭载全套科研设备再次起飞,正式进入业务化应用阶段,我国南极科考的“航空时代”由此来临。为满足科考需求,“雪鹰601”专门进行了科研改装,搭载了探测冰雷达、航空磁力计、航空重力仪、航空摄像机、激光高度计和高精度差分GPS等设备,俨然一个移动的空中实验室,它从2015年以来为中国南极科考服务已催生多项成果。

    中国第33次南极科考队副领队张体军表示,中国的南极航空保障能力已覆盖至南极洲东部冰盖最高点,未来以昆仑站为作业基地,向更广南极内陆腹地开展航空科研调查将成为可能。

    南极内陆考察钻取深冰芯突破800米

    从1984年首次南极科考算起,我国已经迈入南极33年,在南极大陆上相继建成长城站、中山站、泰山站、昆仑站四站,跻身南极考察大国之列。其中,昆仑站位于南极内陆冰盖最高点冰穹A西南方向约7.3公里处,是南极地区海拔最高、自然条件最恶劣的科考站之一,这里也是我国南极科考内陆考察的重点区域。

    据孙波介绍,今年昆仑站科研人员开展了全面的科研工作,科考内容涵盖了历次南极考察的全部学科。其中的首要工作,就是完成了深冰芯钻探科学工程的现场实施。考察队本工作季完成深冰芯钻探66回次,钻进深度达到146.21米,并获取相应冰芯样品。目前总钻进深度突破800米,在现场工作中积累了大量的复杂冰层钻进经验,总结了更为丰富的复杂工况钻进参数优化组合。所获取的深冰芯具有高保真性,记录了气候环境演化规律的重要参考指标,这对于了解过去的气候变化、认知当前地球气候阶段并预测未来趋势,都具有重要意义。

    由此,中国南极科考迈入了立体化时代,国家海洋局极地考察办公室主任秦为稼表示,极地考察空间和范围不断扩展,有效增强了我国在极地的实质性存在,在恶劣环境下可随时抵达南极大陆任何区域开展考察和研究作业能力,将成为未来发展的目标。

    《光明日报》( 2017年02月12日 01版)

    我南极科考迈入海陆空立体化时代