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    2021年5月21日,根据党史学习教育安排,中国地质调查局国家地质实验测试中心赴李大钊烈士陵园、香山革命纪念地等红色教育基地开展党史学习教育主题参观活动,祭奠革命英烈,追寻红色足迹。

    活动第一站是李大钊烈士陵园。李大钊同志是中国共产主义运动的先驱,伟大的马克思主义者,杰出的无产阶级革命家,中国共产党的主要创始人之一。在向李大钊烈士敬献花篮和挽联后,全体党员在李大钊烈士墓前重温了入党誓词。仪式的最后,每名同志轮流走到李大钊雕像前,献上一支菊花。

    第二站是双清别墅、来青轩。这里是1949年3月毛泽东等老一辈无产阶级革命家率中共中央解放军总部从河北平山县西柏坡迁至北平时居住和工作过的地方,曾是中共中央的指挥中心。在讲解员的带领下,大家参观了毛泽东和朱德、刘少奇、周恩来、任弼时同志的办公居住地,感受到老一辈共产党人艰苦朴素的工作居住环境。

    第三站是香山革命纪念馆,大家在展厅内依次观看了进京赶考、进驻香山、继续指挥解放全中国、新中国筹建、“不忘初心、牢记使命、永远奋斗”五个部分的展览。展览以图片、地图、表格、实物、文献及档案等形式生动形象地再现了中共中央领导全国各族人民完成民族独立和人民解放的历史使命,开启中国历史新纪元的光辉历程。

    参观后,大家纷纷表示,在珍惜当下的同时,坚定对马克思主义的信仰、对中国特色社会主义的信念,不断锤炼我们自身的党性修养,勇于担当负责,积极主动作为,增强斗争本领,在中心转型升级的进程中做出我们应有的贡献!

    实验测试中心组织党史学习教育主题参观活动

    “在矿床学家中,能够管理一个部门地勘队伍的不多;退休之后,仍然跑野外、布设钻孔的专家更少;80岁了还在爬山,下坑道,布设2000米、3000米深钻,并且都打到矿了,还有这样的老专家吗?有!陈毓川院士就是这样的老专家!”

    这是一份颁奖词的开场白。在不久前召开的第十四届全国矿床会议上,中国地质学会矿床地质专业委员会颁发了首届终身成就奖,我国著名矿床地质学家、中国工程院院士陈毓川是两位获奖者之一。

    在发表获奖感言时,陈毓川院士说:“我能取得今天的成绩,要感谢党、感谢国家、感谢人民、感谢团队。只要我还能出野外,就一定要到生产一线,继续发挥我的余热,为国家和人民的需求投入终身。”要知道,这位“八零后”院士今年已经84岁高龄了,但他依然活跃在矿床地质工作一线,无论是到野外开展矿产资源勘查研究,还是主持编撰《中国矿产地质志》,他无时无刻不在用自己兢兢业业的精神影响着身边的人。

    作为一名长期从事矿床地质、地球化学、区域成矿规律、成矿预测研究及矿产勘查工作的专家,陈毓川院士多年来躬耕野外一线,取得了丰硕的研究成果。他深入研究广西大厂超大型锡多金属矿床,为指导找矿、总结成矿规律做出了重要的贡献;他系统地研究了宁芜、庐枞、南岭及全国区域成矿规律及找矿方向,提出了宁芜玢岩铁矿成矿模式,在国内开拓了区域矿床成矿模式研究领域;他总结了华南花岗岩有色、稀有矿床及陆相火山铁矿成矿规律,促进了全国火山岩区及花岗岩区地质找矿;与中国科学院院士程裕淇等研究提出了矿床的成矿系列概念,极大地丰富和发展了我国区域成矿理论。这些科研成果,被广泛应用于生产一线,并指导地质找矿实践,推动了找矿的重大突破。

    更为难能可贵的是,陈毓川院士作为我国地质矿产事业发展的优秀领导者和组织者,曾长期在地矿部门担任领导职务,负责固体矿产勘查工作、全国金矿找矿工作、全国重要矿产潜力评价工作等,均取得突出成就。他始终心系地矿事业改革发展,多次向中央领导建言献策,提出加强地质找矿工作、发展我国矿业、科学有效地推进国有地勘队伍的体制改革、建设一流科研院所的对策和建议。特别是在国家地质工作处于低谷期间,于2003年联合37位院士向时任国务院总理温家宝提出了加强地质工作的具体建议,得到中央高度重视。《国务院关于加强地质工作的决定》的出台,对我国地质找矿事业的健康发展发挥了重要作用。

    在第十四届全国矿床会议期间,《中国矿业报》记者对陈毓川院士进行了专访,请他就矿床学研究工作的发展趋势、矿业发展与环境保护、科学精神培养等方面的问题进行了深入解读。陈毓川院士提出的真知灼见,对业界去思考和探索矿床学科的发展有着很重要的参考意义。

    陈毓川院士在第十四届全国矿床会议上作报告 张欣 摄

    《中国矿业报》:作为一名老专家,您在矿床学研究方面取得了很多重要的成果,而且,您目前也仍然还在开展相关的研究工作。您对矿床学研究工作未来的发展趋势有何见解和判断?

    陈毓川:矿床学的发展要从国家发展的需求和学科本身发展的需求两方面来考虑,这两者是完全可以结合的,因为矿床学研究是一个不断进行的过程,它是为国家不断发展服务的。矿床学本身并不是孤立存在的,它是地球科学领域众多分支学科中的重要组成部分,与其它分支学科是相关的。因此,从总的发展趋势来看,矿床学研究工作的视野要更加开阔,要与地球科学其它分支学科更为紧密地结合,开拓新的研究领域。我认为可以从三个方面予以考虑:

    第一,矿床学研究必须要有时间、空间的三维概念,要点面结合。任何一个矿床都不是孤立存在的,是与周围的矿床有关系的,其联系点就是地质构造环境及相关的地质成矿作用。因此,搞矿床学研究的人不能简单地在某一个矿床内观察研究、取点样品,然后回室内测测成份、测测品位、测测年龄,必须要把矿床形成的地质构造环境和区域地质构造环境及其相关的地质成矿作用结合起来考虑,探讨矿床之间的空间及成因联系,以及空间里时间演化与矿床演变的关系。

    第二,矿床学研究必须要跟经济结合起来,脱离了经济评价,研究成果无法应用。从事矿床学研究的根本目标就是要为国家和社会发展提供物质基础。因此,研究成果既要讨论矿床的成因、形成过程、规律等,又要考虑这个矿在经济方面——规模上、品位上、应用的范围上,是否也适合国家的需求,这是非常关键的一点。

    陈毓川院士在野外开展工作

    第三,矿床学研究必须考虑环境问题。目前,国家将环境保护工作放在非常重要的位置,因此搞矿床学研究的人必须考虑矿产资源初期勘查、勘查完毕矿山建设、开发完毕治理恢复等三个阶段的环境问题。将矿床研究和矿山环境结合起来,这与社会的发展阶段息息相关,每一个不同的社会发展阶段对于环境保护的要求是不一样的。因此,在新时代,找矿的、采矿的、研究矿的人都要共同考虑环境问题,要做到绿色勘查、绿色开发、绿色恢复。以目前科学技术水平来看,通过努力实现矿业与环保双赢是可以做到的。

    这三大方面是矿床学可以有所创新的方向。第一方面的创新是科学性的,通过探索研究会不断有新的东西出来,指导新的找矿突破;第二方面的经济评价是矿床学科必须积极主张的;第三方面的环境问题符合目前国家生态文明建设的发展方向。

    《中国矿业报》:您对目前我国矿床学人才的培养有哪些建议?

    陈毓川:矿床学的发展,最重要的基础就是人才。矿床学人才培养是一个连续的过程,涉及到多个环节,必须要通盘考虑。

    第一个环节是学校的培养,这是人才培养的起步阶段,必须要与野外实践紧密结合起来,目前有些高校忽略了这一点。青年学生的主要任务就是把基础知识学扎实,包括书本知识和野外实践知识。但是,现在很多大学生、研究生毕业后到了野外一线干不了活儿,这就是课内的实践做得不够造成的。因此,地学类的高校有必要增加学生的野外实习时间,而且要把宏观和微观相结合、书本和实践相结合提升到一定的高度。

    第二个环节是生产单位的培养,无论是科研单位、勘查单位,还是矿山单位,都是矿床人才培养的“第二所大学”。对于刚从学校毕业的学生来说,无论到任何单位,都要结合所在单位的实践开展工作。从单位层面来说,不管是搞基础研究还是找矿勘查,都要结合具体的项目,给新同志设定目标,而且不要随意变化这个目标,要给人才成长创造一个相对稳定的环境。

    第三个环节也是对生产单位提出的要求,组织领导要合理。各个单位要善于在实践中发现人才,要给予这些人才适当的条件,保障其发展成长。对于优秀的、出众的人才,一定要重点培养,除了创造相对稳定的成长环境,还要在待遇上充分考虑,要为他们配备合适的团队,帮助他们寻找稳定的合作者,还要给他们“出难题”,把真正难解决的问题交给他们,给他们创新和探索的机会。

    《中国矿业报》:您认为如何培养地球科学研究的科学精神?

    陈毓川:以我从事矿床学研究工作几十年的经验来说,有三点体会:

    第一,必须要树立目标。目标分为国家、人民、家庭和个人四个层面,都很重要。从事科学研究工作,必须把国家和人民的需求放在第一位,这是我们工作的方向和取得进步的最大动力。人的一生是很曲折的,但不能因为挫折就低沉下去,仍然要坚持自己的目标不放弃。具体到工作上,我们必须要给自己设定长期目标和短期目标。科技工作者必须要明确地知道自己每个阶段需要干什么、应该干什么、正在干什么,这样才有前进的动力。

    第二,必须要探索创新。这是科学精神的核心,尤其是对于地质学来说,未知的东西太多,特别需要探索创新的精神。科研工作的核心是实事求是,一定要到一线去学习调查研究,与地质对象直接接触,进行可靠的论证,注重探索的过程,真理一定是一线地质工作者总结出来的。科学探索是没有止境的,地球系统的复杂性也决定了地学研究的成果是阶段性的,因此一定要充分学习和尊重前人的研究成果,即使是自身取得了成绩也不能沾沾自喜、止步不前,必须要有不断探索创新的精神。

    陈毓川院士在野外探勘

    第三,必须要团队合作。个人的能力是有限的,科学精神的培养必须要依靠集体,如果没有团队成员间的通力合作,创新的难度会增大很多。地球科学是一门复杂的科学,这也决定了要取得创新的成果就必须依靠团队的力量,只有整个团队同心同德、相互关心、取长补短,才能共同前进。

    《中国矿业报》:与先进的矿业国家相比,您认为我国的优势和差距存在于哪些方面?

    陈毓川:很多发达国家从300年前就开始工业化进程,从那时起矿业也受到前所未有的重视。我国的现代矿业基本从新中国成立时才开始起步,在短短几十年时间内发展到现在的水平,是非常不容易的。与国外相比,我们有优势也有劣势。

    目前来看,在局部领域,例如航空重力、某些钻探工具、岩矿测试等方面,我们还存在一定的差距,一些先进的设备仍然依赖从国外引进。在矿业市场建设与管理方面,我国尚有较大的差距,但在找矿勘查领域,可以说我国大部分的技术都较为先进。因为社会主义制度的优越性,国家高度重视和大力支持,并成立了专职的队伍、专职的机构开展地质勘查工作。例如,石油勘查技术,我认为我国是远远超过国外的;再例如,铜矿、铁矿、钨矿以及其它一些优势矿产资源的找矿勘查技术,我们的技术力量也是处于领跑地位的。

    我国的地球科学发展具有自身明显的特色:一方面,在国家的大力支持下,我们可以快速引进国外的先进技术;另一方面,我国的科技工作者又能结合国家的实际情况进行新的创新,而且这种创新越来越多。例如,我国科学家提出来的陆相成油理论、焦家式金矿成矿模型等,都是根据我国的地质环境实际情况提出来的新东西,并且在全国范围内得到了很好的推广应用。再例如,在上世纪六十年代提出的钨矿“五层楼”找矿模式,到现在为止还在指导找矿;上世纪七十年代提出的宁芜地区玢岩铁矿成矿模式,是我国乃至世界首个完整的区域性成矿模式,这些研究成果对于指导找矿是非常有帮助的。

    在区域成矿规律的研究方面,我国也有自己的优势,有很多创新的理念。例如,成矿系列的概念。这个理论强调要将区域内所有矿床作为一个整体来研究,考虑时间、空间、成因等三个因素,研究对象是在同一个时代、同一个地质构造环境、同一个成矿作用三位一体条件下形成的有成因联系的矿床组合。目前来看,这是矿床学研究未来的一个发展方向,这对于研究矿床的发展演化是很有意义的,能够更好地总结成矿规律,反过来又能更好地研究解释地球演化过程中物质变化和成矿物质变化的过程。

    《中国矿业报》:目前,环境保护已是我国矿业界普遍关注的一个重要问题,您认为如何协调好矿业开发和环境保护之间的关系?

    陈毓川:从我国目前的科学技术水平来看,环境保护和矿业开发是完全可以实现双赢的。前面已经讲到,对于环保的要求必须适应我国社会的发展阶段,因此千万不能搞“一刀切”。但从目前的情况来看,过于严苛的环保要求已经对我国矿业的健康发展造成了影响,甚至说已经影响到国家的资源能源安全。例如,据我了解,今年我国黄金产量较去年很可能要下降,因为划定在保护区内的很多金矿已经停产了。

    当前,国际形势动荡不定,我国很多大宗矿产品的对外依存度也越来越高,在这样的背景下我们更应该加强自身的资源储备和自主供应能力,这是保障国家资源能源安全和经济安全的根本。因此,在矿产资源问题上,我认为国家不能减少人才物力的投入,应该将矿产勘查工作放在一个相对重要的位置上,保持一定强度的勘查工作,在鼓励市场资本进入的同时,政府也要主导必要的投入,靠“两条腿走路”。同时,在充分利用好国外矿产资源的情况下,保证国内一定的生产水平和资源储量增加的水平。

    在环保问题上,我们要坚持“绿水青山就是金山银山”的理念,但也要根据我国经济社会发展的实际情况,摒弃那些不切实际的做法。对此,我提几点建议:第一,从实际情况出发,由国家按照统一的标准划定各类保护区,不宜再由各个部门按照各自不同的标准来划定,保护区的范围也不宜太大;第二,要对划定的保护区进行分级,要分出次序、区别对待;第三,在大部分的保护区内要允许进行基础的地质调查和矿产调查,因为地质调查是摸清地质情况的基础工作,而使用现在先进的物探化探方法开展矿产调查,对保护区的环境也几乎是没有影响的;第四,通过调查工作,如果在保护区内发现重要的矿产资源,要允许在一定范围内进行必要的勘查工作,如果勘查确认是国家亟需且具备开采价值的矿产资源,要允许严格按照绿色矿山的标准进行建设和开发,对于非紧缺矿产资源,作为资源储备进行登记备案。

    其实,在环境保护方面,地质工作是大有可为的。例如,地质调查工作可以将全国的地质环境情况摸清楚,这是开展环保工作的基础;水工环地质工作可以对各个地区的水文地质环境有一个全面的了解,调查结果对开展工程地质、地质灾害防治等有重要意义;城市地质工作,对于城市地下空间的合理利用、城市环境的改善等都非常有用。地质工作对于保持好国家的地质环境、自然环境都具有重要的作用,自然资源部、自然资源部中国地质调查局等已经开展了大量的工作。国家也应该把地质工作放在一个重要的位置,因为这对于资源能源、环境保护、基础建设等方面都有着很重要的基础性作用。

    “只要我还能出野外,就一定要到一线”

    近期,中国地质调查局地学文献中心组织干部职工赴中国人民革命军事博物馆开展主题党日活动,参观“铭记伟大胜利捍卫和平正义”——纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年主题展览。

    期间,广大干部职工参观了包括序厅、“正义担当 决策出兵”“运动歼敌 稳定战线”“以打促谈 越战越强”“实现停战 胜利归国”“抗美援朝战争胜利的伟大意义和历史贡献”、结束语等7个部分的展览内容;聆听了工作人员的详细讲解;观看了模拟真实场景的视频和大量实物资料。一块块展板,一段段视频,一件件文物,一篇篇文献,吸引大家驻足良久,仔细观看,认真思考,把大家拉回到70年前的今天,全面回顾了中国人民志愿军高举正义旗帜,雄赳赳,气昂昂,跨过鸭绿江,同朝鲜人民和军队一道舍生忘死、浴血奋战创造的英雄壮举和壮丽史诗。深刻感受了“最可爱的人”用热血和生命铸就的伟大抗美援朝精神,深切体会了全国各族人民万众一心、众志成城的爱国情怀,以及中华民族不畏强暴、维护世界和平、构建人类命运共同体的坚定决心和信心。

    广大干部职工表示,抗美援朝战争锻造形成的伟大抗美援朝精神,是弥足珍贵的精神财富,必须永续传承、世代发扬。今天要以伟大抗美援朝精神为动力,牢记初心使命,坚定必胜信念,敢于斗争、勇于开拓,培养爱国之情,砥砺强国之志,实践报国之行,以恪尽职守、勤勉工作的实际行动,为实现年度目标任务、推动中心各项任务圆满完成贡献智慧和力量,切实实现高质量发展,把地学文献中心建设成为支撑服务生态文明建设和自然资源综合调查管理工作的重要知识服务中心。

     

    地学文献中心组织参观纪念志愿军抗美援朝出国作战70...

    土壤资源的前世今生

    郭俊刚 赵恒勤

    前世

    你可知道,松林下松软芬芳的泥土和坚硬巨大的岩石原来是一样的呢。大自然鬼斧神工,又历经数亿年,悄然将坚硬的岩石变成了肥沃的土壤。

    早在几十亿年前,地球的表面都是岩石。地壳表面裸露的岩石,受到风力和水力的侵蚀,在物理、化学、生物、气候等多种因素综合作用下,逐渐被破碎和分解。山一样大的石头变成了小块,小块又变成了细粒。在岩石由大变小、由粗变细的过程中,不仅仅是个头变化了,同时岩石也变成了一种叫“成土母质”的物质,这个过程就叫作风化。要注意的是成土母质还不是土壤。时间又过了数亿年,成土母质在水、空气、腐殖质和微生物的帮助下,逐步形成真正的土壤。成土母质的性质决定了土壤的类别,所以在我国有东北的黑土地,有西北的黄土高原,有云贵川的红土,还有中原的棕色土壤。土壤的垂直剖面从下往上通常可划分为“土壤母质层”“底土”和“表土”三个部分,其中“表土”和“底土”合称为“土体”,是土壤的主要部分,土壤的顶部则是由动植物残体腐烂转化而成的“腐殖质层”。大自然需要300年到1000年的时间才能形成大约2.5厘米厚的土壤。

    今生

    时间来到了人类文明,人类利用和改造世界的能力不断增强,对矿产资源的大规模开发利用,也对土地资源造成了伤害,土壤环境严重恶化,已经威胁到人类的生存与发展。

    一、土地的压占和破坏

    根据有关部门测算,至2009年底,全国有1亿多亩历史遗留工矿废弃地尚未复垦。在全国11.23万座矿山的开采活动中,每年约有300万亩土地遭受毁损。在新增被损毁的土地之中,耕地或其他农用地高达60%以上。耕地的减少,导致失地农民的增多,土地利用效率降低,生态环境恶化,对社会经济的可持续发展造成严重影响。

    二、土壤污染

    土壤污染包括矿产资源开发利用造成的土壤酸化和土壤重金属污染。

    土壤酸化是指酸性物质使土壤变酸的过程。一部分是矿物开采过程中,硫化矿床从地下开采到地表后,矿石中的硫元素会转化为硫酸根离子,硫酸根离子随同降雨、地表径流等水体进入土壤,导致土壤酸化;另一部分是在矿物加工利用过程中,如煤炭燃烧所产生的二氧化硫、氮氧化物等大量酸性气体,进入大气后遇水形成酸雨,使土壤环境被酸化。

    随着矿产资源的开发利用,进入到土壤中的铜、铅、锌、铬、镉、汞、砷等重金属超出土壤承载能力,影响植物正常生长,诱发植物发生病变甚至死亡,也会在植物体表或体内积累,通过食物链进入人体,诱发人类的疾病。

    未来

    伴随着“绿水青山就是金山银山”号角的吹响,我们必须采取一定的措施,将矿产资源开发利用对环境造成的损害降到最低。通过矿山土地复垦,增加可耕地数量,提高土地质量,改善生态环境;通过开采工艺的改进,充分利用采空区和废弃巷道,减少地表塌陷和废石排放;通过生产设备和生产工艺的改进和优化,实现对矿产资源的高效节约集约利用,减少废弃物排放。

    目前,已经涌现出一些重金属修复技术,比如利用钝化剂使重金属的形态趋于稳定,利用超富集作用的植物吸收土壤中的重金属。重要地块被污染又不易治理的话,直接给土壤搬个家,将污染土壤移走,将清洁土壤移来。

    土壤是我们人类赖以生存的资源,要把生态文明理念贯穿到整个土地资源和矿产资源的开发利用过程中不仅要注重土地数量的保持,还要注重土地利用质量的提升,实现经济效益、生态效益和社会效益的统一。

    宜兴保磷矿基地选矿厂实现零排放

    周文雅 吕振福

    磷矿是地球上不可再生的非金属矿产资源,是一种重要的化工矿物原料,是保证粮食安全不可替代的矿产资源。

    根据《全国矿产资源规划(2016—2020年)》,我国规划有3个磷矿资源基地:滇中、贵州开阳-瓮福、湖北宜兴保。中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所46种重要矿产资源开发利用水平调查项目组2019年奔赴湖北宜兴保磷矿基地进行开发利用水平调查,考察基地内资源的可持续保障情况、开采选别技术水平、尾矿废石的排放情况。

    2018年全国共有磷矿采矿权证288个,湖北宜兴保磷矿资源基地有磷矿采矿权证62个。磷矿是湖北在全国最具比较优势的矿种,查明资源储量74.96亿吨,位居全国第一。为了提高生产效率和产品质量,大部分企业都会优先使用高品位磷矿,以避免不必要的原材料消耗、减少产生的废渣、提高磷矿的利用率。中低品位的磷矿石一般要通过一些特定的选矿技术,得到磷含量较高的精矿,才能用于后续的生产。宜昌的磷矿资源具有明显的夹层结构,中层为富矿,上下两层均为贫矿。特殊的矿层结构加上历史原因,宜昌当地采富弃贫的现象普遍。

    湖北省磷矿资源管理暂行办法要求对磷矿必须“全层开采,全部入选”;对开采规模实行总量控制;对磷矿石(粉)实行凭准运单运输的准运制度;逐步重组和关闭生产能力在 15 万吨/年以下的磷矿企业,提升资源利用水平。宜昌市继续减少磷矿石开采计划,2018年在1300万吨的基础上又缩减了300 万吨。一系列措施,有效保障了湖北磷矿资源的可持续发展。

    2018年,湖北宜兴保磷矿基地内磷矿企业有62家,在产企业54家,均采用地下开采,运营期间采掘废石不出坑,回填采空区,既可降低采空区上方的开裂、沉降变形,又防止固体废弃物对环境的污染。由于基地磷矿实行开采总量控制,基地内总设计采矿能力3212.5万吨,实际采出矿石1440.795万吨,平均采矿产能利用率46.02 %。

    湖北宜兴保磷矿基地选矿厂普遍采用重介质旋流器进行磷矿选别。磷矿原矿破碎后进入重介质旋流器,品位高的磷矿颗粒在旋流器中下沉,成为精矿产品;品位低的磷矿颗粒在旋流器中上浮,随溢流水排出,成为尾矿产品。所有生产废水净化后全部循环使用,完全实现零排放。

    宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿废石70.94万吨,年利用磷矿废石95.87万吨,磷矿废石累计积存量为194.26万吨,2018年磷矿废石利用率为135.14% 。

    宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿尾矿41.32万吨,年利用磷矿尾矿37.32万吨,平均磷矿尾矿利用率为90.32 %,累计磷矿尾矿积存量为95.89万吨。

    磷矿属于不可再生资源,缺乏相应的替代品种,被列为我国重要的战略资源,在国家粮食生产安全中占有极其重要的地位。湖北宜兴保磷矿资源基地资源储量大,2016年湖北远安发现一特大型磷矿床,初步探明储量达4.29亿吨,是我国首次发现的单一矿区最大规模磷矿,后备资源丰富。湖北对磷矿实行开采总量控制性管理,可有效保障我国未来磷的供应能力,保障我国粮食安全,助力中国磷业发展。

    材料界的“百变星君”——石墨

    郭理想 张然 刘磊

    地球上的碳分布非常广泛,既可以分布于地壳表层,又可以存在于地壳深部甚至是地球内部更深处的地幔中。此外,碳还是地球上生物体的基本组成元素之一。同时,其存在的状态也很多样,氧化态、还原态以及单质形式的碳均能在各种自然和人为环境中存在。截至目前,自然界中已发现的由碳单质构成的物质有三种:第一种是价值斐然、人尽皆知的钻石,第二种是与我们的日常生活密切相关的石墨,第三种是尚存争议且人们知之甚少的卡宾碳。

    石墨最早由德国矿物学家A.G.Werner(1749~1817)命名。自然界中产出的石墨外观呈现出钢灰色或黑色,形状主要有鳞片状和土状两类,还有部分以块状形式产出。其化学成分主要是碳,天然产出的石墨成分纯净的很少,其中常包含SiO2、Al2O3、FeO以及粘土、沥青等杂质。

    石墨矿床的形成需要具备以下两个主要条件:大量的碳,即碳质要集中,它们是形成石墨的主要原材料;合适的热力学条件,例如相当高的温度,好比是工厂中用于生产的机器需要合适的工作参数和加工环境。

    全球石墨资源分布广泛,美国地质调查局最新发布的《世界矿产品概要2019》中的数据显示,全球范围内的石墨储量主要分布在土耳其、中国、巴西、莫桑比克、坦桑尼亚、印度、越南等国。其中晶质石墨主要分布在中国、巴西、莫桑比克、乌克兰、马达加斯加等地,隐晶质石墨主要分布在土耳其、印度、墨西哥等地。

    我国是传统的石墨生产和消费大国。石墨属于不可再生资源,是我国的优势矿种,我国在2016年12月将晶质石墨列入国家战略性矿产目录。根据自然资源部最新发布的《中国矿产资源报告2019》显示,我国晶质石墨查明资源储量为4.37亿吨,主要分布在黑龙江、山东、内蒙古、吉林和湖南5个省(区)。我国已发现的石墨矿床总体上可分为三种类型:区域变质型,如黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿、山东省青岛市莱西南墅石墨矿、内蒙古自治区乌兰察布市兴和石墨矿等;接触变质型,如湖南省郴州市鲁塘石墨矿,吉林省吉林市磐石烟筒山石墨矿等;岩浆热液型,如新疆维吾尔自治区昌吉苏吉泉石墨矿,巴音郭楞蒙古自治州尉犁县托克布拉克石墨矿等。

    石墨的用途也颇为广泛。石墨具备良好的导电、导热、润滑、耐磨,以及耐高温、抗腐蚀、防辐射等诸多优良性能,能用于制造各种产品,被广泛用于国民经济的各个行业,可谓是材料界的“百变星君”。在传统行业中,石墨可作为耐火砖、坩埚、增碳剂等,应用于耐火材料和钢铁工业。由于洁净钢及超低碳钢的发展,以及节能降耗的要求,开发低碳耐火材料已成为必然趋势,石墨在炼钢领域的用量正逐步降低。

    在新能源领域,石墨可作为锂离子电池的负极材料。负极材料对石墨性能要求较高,通常需要将石墨球形化以后,提纯到99.9%以上。在核能领域,天然石墨也发挥着重要作用,球床式高温气冷堆的球形燃料元件中,天然石墨占据64%的比例。

    石墨烯是近年来的热点新型碳材料。英国曼彻斯特大学的物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年首次发现了石墨烯,他们也因此荣获了2010年的诺贝尔物理学奖。我国目前已经实现以天然石墨为原料,通过氧化石墨-还原法制备石墨烯粉体的工业化量产过程,并在防腐涂料、导热膜等领域有较好的应用效果。未来石墨烯在新能源汽车、海洋工程、能源发展、高端装备、环境治理等领域的应用将进一步深入,有望成为各个重大领域不可或缺的应用材料。

    “工业味精”——锡矿的开发利用

    田敏 张红新

    地壳中锡的平均含量只有0.004%,属于比较稀贵的金属。目前已发现锡矿物和含锡矿物50余种,其中具有工业意义的主要矿物为:锡石、黄锡矿、圆柱锡矿、硫锡铅矿、辉锑锡铅矿。地球上锡矿主要呈带状分布在东南亚和东亚两大锡矿带,东南亚锡矿带北起缅甸的掸邦高原,沿缅泰边境向南延伸到印度尼西亚。东亚锡矿带西起中国云南个旧,延伸至广西,南起朝鲜,经中国延伸至俄罗斯。中国居于东亚锡矿带的主要区域,因此成为全球锡资源储备第一大国。近年来数据显示,全球锡储量共约480万吨,中国拥有150万吨,印尼80万吨,巴西70万吨,玻利维亚40万吨,澳大利亚37万吨。

    我国锡矿资源分布较为集中,主要分布在云南、广西和湖南三个省(区),三个省(区)锡精矿产量合计约占全国总产量的90%。目前,世界上有20多个国家开采锡矿,自1993年以来中国锡精矿产量一直居于世界第一。

    我国锡矿资源按照矿物组成不同分为三类:原生锡矿、砂锡矿和其他类型锡矿石,储量分别为92.88%、0.80%和6.32%。原生锡矿主要分布在广西和云南,合计占总累计查明储量的83.06%。目前,工业生产中锡矿选厂根据资源类型的不同,共有7种方法处理矿石,分别为重选、单一浮选、浮-重-浮、浮-磁-重、重-浮-磁、重-磁-浮、重选-浮选,重选法处理矿石量最多,单一浮选法处理的原矿品位最高。我国资源量最大的原生锡矿和砂锡矿主要采用重选工艺,使用的机械设备有跳汰、摇床、溜槽及离心机等重选设备。我国虽然锡矿储量丰富,但品位较低,主要集中在0.1%~1%之间。国内矿山企业着力提高锡矿伴生资源综合利用水平,通过科学制定选矿工艺,回收共伴生组分11种元素,包括镉、硫铁矿、镍、铅、锑、铁、铜、钨、锌、铟、银。

    锡最大的优点是可以100%回收,符合环保、节能、节约资源的国家战略,国家不断出台多项政策鼓励扩大锡的应用领域。近几年,我国电子产品出口日益增多,在欧盟《关于报废电子电器设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》发布实施后,欧洲将强制步入无铅化电子时代。中国电子无铅化趋向势在必行,预计我国在锡焊料领域中消费量年增长率将在10%左右;塑料工业生产因环保要求,将扩大锡热稳定剂的使用;硫酸亚锡作为新型绿色环保水泥的添加剂,在近几年发展较快。随着我国汽车、钢铁、机械制造业和矿山工业的发展,锡的使用量会逐步增加,锡产业将迎来长期良好的发展前景。

    你了解氟中毒吗?

    冯乃琦 张永康 曹耀华

    氟在自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关,主要分布在人的骨骼、牙齿、指甲和毛发中。氟是与人体健康密切相关的必需微量元素,但若摄入过量就会引起氟中毒,氟污染还可以使动植物中毒,影响农牧业生产。我国地方性氟中毒病区分布广、病情重,遍及29个省、市、自治区。全国有病区县1314个,病区村10万余个,受威胁人口超过1亿人。

    一、什么是地方性氟中毒?

    地方性氟中毒,是指在自然条件下,人们长期生活在高氟环境中,主要通过饮水、空气或食物等摄入过量的氟而导致全身慢性蓄积性中毒。

    二、地方性氟中毒的危害是什么?

    地方性氟中毒是一种慢性全身性疾病,主要表现在牙齿和骨骼上。对牙齿的损害主要表现为氟斑牙。主要危害为7~8岁以下的婴幼儿,一旦形成残留终生。

    对骨骼的损伤会引起氟骨症,主要表现腰腿及全身关节麻木、疼痛、骨关节变形,出现弯腰和驼背,最后发生功能障碍,乃至瘫痪。另外还可能对神经系统产生障碍,对肌肉、肾脏、甲状腺、甲状腺旁腺等产生不同程度的损害。

    三、大气、土壤和水中的氟是从哪里来的?

    大气中的氟:大气中氟的人为来源主要是工矿业的生产过程和煤炭燃烧的排放,以气态和颗粒形式将氟化物释放到环境中。

    土壤中的氟:土壤中氟的来源主要有3个途径:岩石中含氟矿物的风化;火山喷发进入大气的含氟化合物经干湿沉降进入土壤;人类工业活动。据估计,我国磷肥厂一年排放10多万吨氟,砖瓦厂排氟量达50万吨以上。此外,钢铁、制铝、化学磷肥、玻璃、陶瓷、氟化工等工业以及燃煤过程中排放的含氟三废,数量也极高。

    水中的氟:萤石和磷灰石的溶解是地下水中氟的主要来源,黑云母、角闪石以及含蛭石、高岭石和蒙脱石的黏土矿物也是其来源之一。

    四、地方性氟中毒有哪几种类型?

    根据氟的来源和摄氟途径不同,将地方性氟中毒分为三大类:饮水型氟中毒、燃煤污染型氟中毒、饮茶型氟中毒。

    五、地方性氟中毒临床表现有哪些?

    氟中毒最突出的表现是骨骼和牙齿受损害。骨骼损害引起氟骨症,出现全身关节疼痛,四肢或躯干麻木,手足抽搐、僵硬,严重时还有关节活动困难,弯腰驼背,胸廓变形,甚至不能直立行走,丧失劳动能力。

    六、影响氟中毒发病的主要因素有哪些?

    一是摄氟量:摄氟量高,发病率高,病情严重。二是营养条件:蛋白质、钙和维生素有抗氟保护机体的作用。三是饮水中的化学成分及硬度。饮水中的钙和镁可降低人体对氟的吸收,促进氟从体内排泄,减少氟对机体的危害。饮水的碱度增强可使氟的活性增强,有利于氟的吸收和增加氟的毒性。四是抗氟元素的摄入,如钙、镁、铝、硼、锌、硒、铜、钼、铁等,可促进氟由体内排出或增强某些酶的活性,从而提高机体抗氟能力,降低氟的毒性。五是生活、饮食习惯与燃煤污染型和饮茶型地方性氟中毒有着极为密切的关系。

    七、氟中毒的预防措施有哪些?

    饮水型氟中毒病区预防的根本措施是降低水氟含量,使之达到生活饮用水卫生标准。

    一是改换水源。在有条件的地区采用引水、打深井等措施,使病区群众改用低氟水源。二是在干旱地区,可利用物理、化学方法除去水中过量的氟,使之达到生活饮用水卫生标准的要求。常用的方法有混凝沉淀法、活性氧化铝吸附过滤法、骨炭过滤法等。三是饮茶型氟中毒病区要大力宣传高氟茶的危害,使病区广大群众认识到高氟对人体健康危害的严重性,自觉改变不良的饮茶习惯,增强自我防病能力。

    八、地方性氟中毒该如何治疗?

    地方性氟中毒由于发病机理不太清楚,目前尚未研究出根本有效的治疗方法,只能对症或缓解某些症状,减轻病人痛苦。

    一是切断氟源,减少机体摄氟量。根据病区类型和特点,采取不同措施,把环境介质中的氟含量降到或控制在国家标准范围内,减少机体摄氟量。

    二是减少机体对氟的吸收。利用某些元素与氟的亲和力与氟离子结合,形成新的难溶性盐,不能被机体吸收利用,如铝、硼、钙等元素。

    三是促进体内氟的排泄。体内氟主要从肾脏排泄,某些药物和元素能促进氟从机体排出。如甘草和维生素C,两者对增强体内新陈代谢、加强利尿解毒有一定作用。

    四是改善生活条件。生活条件和营养状况对地方性氟中毒的发生与发展有直接影响,改善生活条件,增强机体抵抗力,补充必要的营养,有利于减轻发病和提高疗效。

    五是对症治疗。地方性氟中毒患者常出现疼痛、麻木、抽搐,以及消化系统、神经系统障碍等症状,可给以镇静、镇痛、助消化等药物,解除患者痛苦。

    九、刷牙会导致氟中毒吗?

    我国居民氟的适宜摄入量应在1.0到1.5毫克之间,可耐受最高摄入量为3毫克,超过此安全限值,氟就会在体内积蓄,引起氟中毒。我国牙膏含氟量标准是:成人牙膏0.05%~0.15%。如果使用1克的含氟牙膏(约1厘米长的膏体),每天刷牙2次,氟总量只为2~3毫克。刷牙后吐掉泡沫,已经吐掉了大部分的氟,剩下吞咽到体内的氟只是很少的一部分,不会对人体产生伤害。

    对于儿童,特别是6岁以下的儿童,由于吞咽反射比较差,容易在刷牙时吞入牙膏,要注意防止氟摄入过量。一方面,儿童应该使用含氟量更少的儿童牙膏,并且每天刷牙不超过2次。另一方面,家长要监督孩子刷牙,鼓励他们吐出泡沫,不要吞咽。偶尔发生的吞入不用过于担心,因为即使是使用含氟1500毫克/千克的牙膏,1岁儿童也要一次服下33克才会达到可能中毒量。

    走近资源王国 实现人与自然和谐发展

    2018年3月,中国地质调查局南京地质调查中心先后赴安徽省国土资源厅、浙江省国土资源厅、杭州市人民政府完成对接和调研工作。

    15日,南京地调中心(华东项目管理办公室)一行到安徽省国土资源厅进行工作对接和需求调研。调研会上,南京地调中心方面介绍了中国地质调查局2017年重大成果,以及南京地调中心的基本情况,阐述了国家及华东地区公益性地质工作面临的新形势、新任务,并就安徽省公益性地质工作的合作机制、主攻方向、工作重点提出建议。提出:一是积极探索自然资源多要素综合调查;二是继续开展页岩气新能源调查评价;三是大力推进城市地质调查、继续推进深部找矿;四是深化省部合作,支撑皖江经济带地质调查;五是构建新型中央与地方地质工作合作关系,服务于国家战略与地方经济社会发展有效结合。省部合作皖江经济带综合地质环境调查项目协调人汇报了省部合作项目进展及华东科技创新中心建设方案。安徽省国土资源厅党组书记、厅长胡春武出席会议并讲话。祝贺中国地质调查局近年来取得辉煌成就,赞扬省部合作皖江经济带综合地质环境调查结出丰硕成果,感谢南京地调中心大力支持与密切合作,提议双方以合作协议为基础进一步凝炼成果、总结经验、加强宣传、推进下步工作。表示,安徽省国土资源厅非常有信心落实好省部协议,将努力从省、市两级财政争取资金支持,确保项目顺利推进。厅党组成员、副厅长潘海滨汇报了安徽省公益性地质工作进展情况,提出合肥新区城市地质调查、大黄山国家公园调查、土地质量地质调查、浅覆盖区地质找矿、自然资源综合调查试点及淮河流域生态环境调查等地质调查工作。与会人员一致认为,这次调研对接务实、及时,进一步明确了方向,提振了信心,为皖江经济带省部合作工作顺利实施奠定了坚实基础。

    21日,南京地调中心(华东项目管理办公室)一行到浙江省国土资源厅进行工作对接。双方互相通报了2018年中国地质调查局在浙江省的任务安排情况及浙江省2017年地质调查工作成果和2018年工作部署情况,统筹协调了双方的地质调查工作。会议着重商讨浙江省省部合作三周年成果总结与成果发布事宜,双方一致认为,中国地质调查局与浙江省的合作已经三周年,非常有必要在土地质量地球化学调查、深部找矿、海岸带地质调查和地质环境调查等方面进行系统总结,为下一步合作开展生态文明建设和自然资源调查提供基础。双方共同确定了成果发布稿各个部分的牵头单位,明确了责任。要求立即行动起来,成立领导小组,分解任务,落实到人,整体时间节点往前移,为7月初召开发布会做好准备。

    22日,南京地调中心(华东项目管理办公室)一行再赴杭州与杭州市人民政府进行工作需求对接。南京地调中心汇报了“杭州市多要素城市地质调查”总体工作部署和取得的进展,浙江地调院汇报了第一轮“杭州城市地质调查”取得的成果及存在的不足,杭州市国土局、规划局、建委、环保局、数据资源管理局、地铁集团等部门根据工作中遇到的问题提出了具体需求,并对项目工作部署提出了建议,同时提出了详细的需求报告。会议要求尽快成立领导协调小组,落实项目合作机制与工作经费,完善《杭州市多要素城市地质调查示范总体实施方案》,积极推进杭州城市地质调查工作。

    南京地调中心赴安徽对接调研

    南京地质调查中心赴浙江进行工作对接

    南京地调中心到杭州调研城市地质调查工作

    南京地质调查中心赴浙江 安徽完成调研及对接工作

    大洋磁条带是什么?它是如何产生的?它的存在与发现又有什么意义?那就让我们来共同探索一下吧。

    大洋磁条带存在于大洋底部,看不见摸不着,20世纪50年代,人们通过磁测资料发现,在广阔的大洋底部存在着一条条带状磁异常,这些磁异常的走向与大洋底部称为“洋脊”的巨大山脉平行,以洋脊为中心,磁异常条带对称排列,呈周期性正负交替变化,每一条磁条带宽度不超过数十千米,长度可达数千千米,这些带状磁异常就是我们所谓的大洋磁条带。

    大洋磁条带又是如何产生的呢?说起大洋磁条带的成因,我们不得不提到另一个有名的假说——海底扩张说。20世纪60年代罗伯特•迪茨(Robert Dietz)和哈雷•赫斯(Harry Hess)提出了海底扩张说,即高热流的地幔岩浆沿洋中脊的裂谷上涌冷却形成新的洋壳,以洋中脊为界,新生洋壳扩张,把两边老的洋壳向两旁推挤,然后在海沟处洋壳潜入地幔消亡。但假说毕竟还是假说,得到广泛的认可,还需要确凿的证据。而大洋磁条带的发现为这一假说提供了最为有力的证据。

    1963年1月,加拿大地球物理学家劳伦斯•莫里(Lawrence Morley)提出:洋中脊处不断喷涌出来新岩浆,在冷却形成新洋壳的过程中,当其温度下降到居里点(500—450℃)以下,玄武岩、橄榄岩等洋壳岩石内的磁铁矿被磁化,记录下当时的地磁场。随着洋中脊处不断形成新洋壳把两边老的洋壳向两侧挤,于是地磁场就在洋中脊两侧被岩石对称记录了下来。在过去亿万年的地球发展过程中,地球磁场南北极曾多次发生倒转,新生洋壳岩石会按新的方向被磁化,从而形成了我们现在所看到的磁条带正负交替变化的现象,记载了沧海桑田变化的奥秘(图1)。这一经典理论现在被写入每本地质教材,但当时却遭到Nature及Journal of Geophysical Research的拒绝,直到1967年才被刊登在文学杂志Saturday Review上。同年,英国地质学家弗雷德里克•范恩(Frederick Vine)、德拉蒙德•马修斯(Drummond Matthews)根据海底扩张学说也提出相似的简单解释。三位科学家的研究成果,最终为人们广泛认同。

    大洋磁条带的存在与发现又有什么意义?现代磁测研究表明,垂直于洋中脊对称式分布的各磁异常条带的宽度和地磁场倒转事件的持续时间长短成正比关系:将磁异常条带宽度所代表的距离除以该条带的时间跨度就能够计算出海底扩张的速度,大约每年数厘米。因此,大洋磁条带不仅证明了海底扩张的存在,而且根据海底扩张的速度和海底的宽度就可以计算出整个洋底不同部分的年龄,最老的海底为侏罗纪,大约2.2亿年左右,它和实测的年龄数据十分吻合。

    大洋磁条带为研究大洋构造演化历史提供了依据。通过对大洋磁条带的探测,可以对大洋构造等进行深入研究。其中,洋底构造对解决地壳起源、演化等地质学根本问题关系极大。

    大洋磁条带

    大洋磁条带

    大洋磁条带的奥秘

    2017年10月31日上午,十九大代表广西壮族自治区国土资源厅党组书记、厅长陈建军到中国地质调查局岩溶地质研究所宣讲党的十九大精神。

    陈建军结合参加党的十九大的亲身经历,以《全面学习领会党的十九大精神,推动国土资源工作实现新发展》为题,从“大会基本情况”、“十九大报告主要精神”、“党章修正案的主要精神”、“中央纪委工作报告的主要精神”、“大会的选举情况”和“学习贯彻十九大精神要求”等六个方面,全面深刻地讲解了习近平新时代中国特色社会主义思想及十九大确定的目标任务及新部署新要求,并对其中关于“加快生态文明体制改革,建设美丽中国”部分的内容进行了重点解读。

    陈建军表示,党的十九大报告旗帜鲜明、高屋建瓴、精辟深邃、气势磅礴,是我们党团结带领全国各族人民在新时代坚持和发展中国特色社会主义的政治宣言和行动纲领。他强调要把学习好、贯彻好党的十九大精神作为当前和今后一个时期的首要政治任务,要紧紧跟随党中央和习近平总书记的前进步伐,坚定维护以习近平同志为核心的党中央权威和集中统一领导。他鼓励大家立足本职岗位奋发努力,在建设生态文明、推进绿色发展、建设美丽中国等方面作出国土行业的贡献!

    通过宣讲学习,岩溶所广大党员干部进一步振奋了精神,鼓舞了斗志,纷纷表示要用党的十九大精神武装头脑、推动工作。

    岩溶所相关领导出席了宣讲报告会。岩溶所、桂林市国土局系统、广西地质环境监测总站等单位共250余名党员聆听了报告。

    十九大代表到岩溶所宣讲党的十九大精神

    2017年10月31日上午,十九大代表广西壮族自治区国土资源厅党组书记、厅长陈建军到中国地质调查局岩溶地质研究所宣讲党的十九大精神。

    陈建军结合参加党的十九大的亲身经历,以《全面学习领会党的十九大精神,推动国土资源工作实现新发展》为题,从“大会基本情况”、“十九大报告主要精神”、“党章修正案的主要精神”、“中央纪委工作报告的主要精神”、“大会的选举情况”和“学习贯彻十九大精神要求”等六个方面,全面深刻地讲解了习近平新时代中国特色社会主义思想及十九大确定的目标任务及新部署新要求,并对其中关于“加快生态文明体制改革,建设美丽中国”部分的内容进行了重点解读。

    陈建军表示,党的十九大报告旗帜鲜明、高屋建瓴、精辟深邃、气势磅礴,是我们党团结带领全国各族人民在新时代坚持和发展中国特色社会主义的政治宣言和行动纲领。他强调要把学习好、贯彻好党的十九大精神作为当前和今后一个时期的首要政治任务,要紧紧跟随党中央和习近平总书记的前进步伐,坚定维护以习近平同志为核心的党中央权威和集中统一领导。他鼓励大家立足本职岗位奋发努力,在建设生态文明、推进绿色发展、建设美丽中国等方面作出国土行业的贡献!

    通过宣讲学习,岩溶所广大党员干部进一步振奋了精神,鼓舞了斗志,纷纷表示要用党的十九大精神武装头脑、推动工作。

    岩溶所相关领导出席了宣讲报告会。岩溶所、桂林市国土局系统、广西地质环境监测总站等单位共250余名党员聆听了报告。

    十九大代表到岩溶所宣讲党的十九大精神

    为更好推进地质资料社会化服务工作,提升服务能力和水平,全国地质资料馆于近日在浙江省杭州市举办了全国地质资料服务工作研讨会。会议以“互联互通,协同服务”为主题,聚焦服务工作中存在的主要问题和实际工作需求,谋划“十三五”地质资料服务工作,补齐短板,创新服务方式,提升服务能力,不断满足经济社会发展和广大人民群众日益增长、不断升级和个性化的服务需求。

    会上,地调局发展研究中心(全国地质资料馆)总工程师谭永杰总结了2005年以来地质资料服务工作取得的主要进展和成绩,面临的形势和存在的主要问题,并提出下一步要加强的重点工作:一是高度重视地质资料服务工作,提升对地质资料服务工作的认识,准确把握地质资料服务工作的定位,充分发挥地质资料在传承知识、服务社会、促进发展中的地位和作用,充分体现地质资料馆藏机构和地质资料工作者的价值,增强自信心。二是建立规范的地质资料服务,强化以提供方便、快捷的馆藏资料为主的基本服务,不断提升服务水平。三是丰富服务内容,提高服务能力。在提供规范、方便、快捷的基本服务基础上,加强产品开发,从地质资料的一次服务到二次服务,从初级产品制作到高级产品开发,提供满足不同需求的专题服务产品。四是创新服务方式,提升服务效率和水平。强化互联互通,协同服务,提升在线服务和主动服务能力。五是积极开展地质调查成果的及时服务,理清地质调查成果的基本单元,及时提供阶段性成果服务,加强地质调查服务结点建设,着力提高地质调查成果的服务能力和水平。并鼓励大家再接再厉,努力提升自身的业务水平和能力,共同推进服务工作再上一个新台阶。

    浙江省国土资源厅副厅长张金根介绍了浙江省近几年地质资料在服务和促进地方经济社会发展,提升国土资源管理水平等方面取得的成效。会议还特邀国家保密局指导管理司副司长张予西介绍了信息共享时代如何做好保密工作,并针对地质资料工作中保密问题与参会代表进行了沟通和交流。全国地质资料馆地质资料服务室李景朝、郑啸、孙克峰分别就“十三五”地质资料服务工作、国家地质信息协同服务平台建设、《涉密地质资料管理细则(国土资发〔2008〕69号)》中涉密地质资料服务部分的修订情况进行了介绍,江苏、陕西、内蒙古、新疆、地调局实物地质资料中心等5家馆藏机构代表介绍了各自的地质资料管理和服务情况,与大家交流了工作经验。

    参会代表围绕会议主题,结合自身工作体会,就如何加强互联互通,有效开展协同服务,私营企业和社团组织如何利用涉密地质资料,涉密地质资料复制证书管理,地质资料服务评估及服务效果跟踪评价等问题,进行了积极的讨论和发言,提出了很多建设性的意见和建议。部分参会代表特别表示,此次参会收获很大,领导们的讲话和代表们的发言对自己有很大启发和帮助,介绍的很多经验可供借鉴。

    一年一度的全国地质资料服务工作研讨会已经成为全国地质资料服务体系建设的重要平台,得到了部储量司和中国地质调查局总工办的肯定和全国各级地质资料馆藏机构的支持。本次会议达到了预期效果,将对“十三五”地质资料服务整体工作、提升服务能力和水平起到积极的促进作用,会议取得圆满成功。

    来自全国31个省级地质资料馆藏机构,有色、铁路、煤炭等行业部门,中石油、中石化、中海油总部,中国地质调查局总工程师室及中国地质调查局六大区中心、水环所、环境监测院、航空物探遥感中心、物化探所、地质文献中心、实物资料中心、全国地质资料馆等51个单位的近110位代表参加了会议。

     

     

    全国地质资料服务工作研讨会成功召开

    为更好推进地质资料社会化服务工作,提升服务能力和水平,全国地质资料馆于2016年10月26—28日,在浙江省杭州市举办了全国地质资料服务工作研讨会。会议以“互联互通,协同服务”为主题,聚焦服务工作中存在的主要问题和实际工作需求,谋划“十三五”地质资料服务工作,补齐短板,创新服务方式,提升服务能力,不断满足经济社会发展和广大人民群众日益增长、不断升级和个性化的服务需求。

    来自全国31个省级地质资料馆藏机构,有色、铁路、煤炭等行业部门,中石油、中石化、中海油总部,中国地质调查局总工程师室及中国地质调查局六大区中心、水环所、监测院、航遥中心、物化探所、图书馆、实物中心、全国地质资料馆等51个单位的近110位代表参加了会议。地调局发展研究中心(全国地质资料馆)副总工程师胡小平主持会议。

    会上,地调局发展研究中心(全国地质资料馆)谭永杰总工程师做了主题发言,总结了2005年以来地质资料服务工作取得的主要进展和成绩,面临的形势和存在的主要问题,并提出下一步要加强的重点工作:一是高度重视地质资料服务工作,提升对地质资料服务工作的认识,准确把握地质资料服务工作的定位,充分发挥地质资料在传承知识、服务社会、促进发展中的地位和作用,充分体现地质资料馆藏机构和地质资料工作者的价值,增强自信心。二是建立规范的地质资料服务,强化以提供方便、快捷的馆藏资料为主的基本服务,不断提升服务水平。三是丰富服务内容,提高服务能力。在提供规范、方便、快捷的基本服务基础上,加强产品开发,从地质资料的一次服务到二次服务,从初级产品制作到高级产品开发,提供满足不同需求的专题服务产品。四是创新服务方式,提升服务效率和水平。强化互联互通,协同服务,提升在线服务和主动服务能力。五是积极开展地质调查成果的及时服务,理清地质调查成果的基本单元,及时提供阶段性成果服务,加强地质调查服务结点建设,着力提高地质调查成果的服务能力和水平。并鼓励大家再接再厉,努力提升自身的业务水平和能力,共同推进服务工作再上一个新台阶。

    浙江省国土资源厅副厅长张金根出席会议并致辞,介绍了浙江省近几年地质资料在服务和促进地方经济社会发展,提升国土资源管理水平等方面取得的成效。会议还特邀国家保密局指导管理司副司长张予西介绍了信息共享时代如何做好保密工作,并针对地质资料工作中保密问题与参会代表进行了沟通和交流。全国地质资料馆地质资料服务室李景朝、郑啸、孙克峰分别就“十三五”地质资料服务工作、国家地质信息协同服务平台建设、《涉密地质资料管理细则(国土资发〔2008〕69号)》中涉密地质资料服务部分的修订情况进行了介绍,江苏、陕西、内蒙古、新疆、地调局实物地质资料中心等5家馆藏机构代表介绍了各自的地质资料管理和服务情况,与大家交流了工作经验。

    参会代表围绕会议主题,结合自身工作体会,就如何加强互联互通,有效开展协同服务,私营企业和社团组织如何利用涉密地质资料,涉密地质资料复制证书管理,地质资料服务评估及服务效果跟踪评价等问题,进行了积极的讨论和发言,提出了很多建设性的意见和建议。部分参会代表特别表示,此次参会收获很大,领导们的讲话和代表们的发言对自己有很大启发和帮助,介绍的很多经验可供借鉴。

    一年一度的全国地质资料服务工作研讨会已经成为全国地质资料服务体系建设的重要平台,得到了部储量司和中国地质调查局总工办的肯定和全国各级地质资料馆藏机构的支持。本次会议达到了预期效果,将对“十三五”地质资料服务整体工作、提升服务能力和水平起到积极的促进作用,会议取得圆满成功。

     

     

    全国地质资料服务工作研讨会成功召开

    罗明非虽然是博士毕业,却甘心投入到最艰苦的基础地质工作一线,对工作尽职尽责,同事们不由地心生敬意。乐观豁达、谦逊友善,让罗明非受到了同事们的欢迎,同事们不是称呼他“罗博士”,而是亲昵地称呼他“萝卜丝”。

    “他虽话语不多,但是你能够强烈地感觉到他那颗纯净而火热的内心。”王宝弟说,“罗明非工作认真负责,而且细心的他非常乐意帮助同事,困难的事总是毫不犹豫地抢着干,总是积极配合工作组的工作,是一个无论理论水平还是野外实践能力都十分出众的优秀人才,是青年地质工作者的榜样。”

    “罗明非有着上一代地质工作者的优秀品质,特别能吃苦、特别能奉献、特别能战斗,敢于牺牲自我,对工作充满激情,值得领导信任和同事爱戴。”这是领导对罗明非的满是赞誉的评价,而这样的赞誉和肯定也恰恰是青藏精神最核心的内涵。

     

    2015年,罗明非在理塘

     

    2016年7月20日,中国地质调查局成都地质调查中心在西藏野外工作的项目组遭遇车祸,两位博士因公殉职,其中一人就是时年34岁的罗明非。

    7月20日,已经在藏北高海拔地区措勤县连续紧张工作两个月的罗明非,像往常一样早早起床草草地吃完早餐,便和同事孟繁一、实习生周放一起匆匆赶往当天的工作地进行区域地质调查工作,却在陡峭的盘山公路上与下行的卡车发生交通事故,为青藏高原的地质工作献出了宝贵的生命,留下了年迈的父母和刚新婚几个月的妻子。

    有梦想孜孜以求

    翻看照片,罗明非身材瘦高,常年的野外生活使他看起来比同龄人多了几分沧桑。罗明非的同事们说:“罗明非是一个和善的人,话不多,总是一副笑呵呵的样子。”

    从在成都理工大学读硕士研究生开始,任飞就与罗明非相识。任飞是师弟,罗明非是师兄。

    更多的时候,任飞称呼师兄“小罗”,“读研究生的那段时间,我们分在一间办公室。他总是第一个来,最后一个走,利用一切可利用的时间抓紧学习。”

    据罗明非的同事介绍,每一次参加学术研讨,罗明非都会提前将报告资料打印出来,以便在交流讨论的过程中随时批注。“师兄,他们总让我向你学习,可是向你学习什么呢?”虽然任飞总是这样和罗明非开玩笑,但他心里十分清楚,师兄严谨治学的态度和行为是最难能可贵的。家人和朋友常常劝罗明非工作要慢慢来,而他总是笑着回答说:“没办法,自然科学新理念、新发现太多,地学理论更新也很快,如果不及时学习补充,工作中就难有收获和成长。”

    事实上,熟悉罗明非的人都知道,他出生于四川省攀枝花市的一个贫困家庭,贫苦的成长环境磨砺了他独立坚强的性格和刻苦学习钻研的毅力,他从小就对科学有着浓厚的兴趣和追求。

    罗明非曾以优异的成绩考入成都理工大学地质学专业。大学期间,罗明非各门课程的成绩都十分优异。毕业后,他顺利考入本校研究生院矿物学、岩石学、矿床学专业继续深造。谦逊的性格和执着的研究精神深得学校老师的喜爱和同学们的钦佩,罗明非于2010年获得理学硕士学位。

    虽然巨大的经济压力让原本有希望继续攻读博士学位的罗明非选择了暂时的妥协,参加工作改善家庭条件,但他从未放弃对地质科学的诚挚热爱和追求。

    工作两年后,罗明非毅然辞去工作,专心备考以完成攻读博士学位的梦想来实现自己更大的抱负。近10年的专业学习,不仅培养了罗明非良好的学习和工作能力,更塑造了他沉稳谦逊、艰苦朴素的地质奉献精神。

    33岁那年,他顺利获得中国地质大学(北京)矿物学、岩石学、矿床学专业博士学位,进入中国地质调查局成都地质调查中心工作。

     

    罗明非在野外进行勘查

     

    求创新笃定坚守

    长期以来,罗明非都是老师和同学眼中的佼佼者。沉稳的性格,优秀的成绩,使罗明非备受导师莫宣学院士的看重。

    在学校攻读硕士和博士学位期间,罗明非长期在藏北、东昆仑、西秦岭等艰苦地区从事基础科研工作,先后参与了“青海省都兰县五龙沟金矿大比例尺成矿预测”项目(2007年~2011年)、“中国大地构造与沉积盆地分布”前瞻性项目(2009年~2012年)、“西藏自治区矿产资源潜力评价”项目 (2010年~2011年)、“青藏高原重要构造-岩浆事件与深部作用过程研究”项目(2012年~2013年)、“国家自然科学青年基金”项目 (2015年~2016年),并独立或协助完成了“全国1∶500万震旦纪-二叠纪大地构造及沉积盆地”、“1∶25万拉萨市幅、安多县幅、定结县幅建造构造图”、“东昆仑早古生代-中生代岩浆岩分布图”、“西秦岭多福屯和甘加地区晚中生代陆内火山岩Mg-Os-Pb-Sr-Nd同位素地球化学及岩石成因研究”等一系列图件和报告的编制,这些使他对我国主要的大地构造单元划分及其演化有了系统的了解,并提出了许多有科学价值的观点和建议。

    罗明非还依托项目资助,参与了对青藏高原北缘的柴北缘构造带-南祁连造山带的早古生代演化的初步讨论。

    在此期间,他还在《Lithos》、《Journal of Asian Earth sciences》、《岩石学报》、《地学前缘》、《地质评论》等国内外核心期刊发表文章10多篇,多次在全国岩石学与地球动力学研讨会、中国地球科学联合学术年会等地质科学会议作学术报告。

    罗明非的同事都认为,罗明非的能力很强。在读研究生期间,他参与了“青海省都兰县五龙沟金矿”项目。事实上,整个项目从实施到最终的项目报告归档都是罗明非在统筹负责。期间,他的统筹协调能力得到了充分锻炼。

    对于未来,罗明非心中早已有了自己的构想。

    他曾在一份工作计划与设想中这样写到:多年来理论知识的学习和野外工作的锻炼,使我逐渐深入了解了青藏高原北缘基础地质的研究。博士研究生学习阶段,我很荣幸地在导师莫宣学院士的指导下,对高原北部的东昆仑造山带进行了详细的地质考察和深入的科学研究,这些研究有助于揭示东昆仑造山带许多关键的构造问题,并对更大范围的区域构造格架演化提供重要信息。作为青藏高原的重要组成部分,由于一些客观因素的制约,青藏高原北缘研究程度相对较低,许多基础研究仍然是空白。随着自然条件的改善,技术方法的更新,相信该地区将逐渐成为未来地质研究工作的新的重点和热点,这也是促使我进一步深入研究该地区的原因。我希望自己可以借助成都地质调查中心这一平台,继续从事青藏高原地区相关方向的工作和研究。

    然而,意外夺走了他年轻的生命,也让他原本计划的很多工作设想和探索都未来得及一一实践和实现。

    为事业青春无悔

    罗明非长期在青藏高原从事地质研究工作,每年总有几个月在青藏高原苦寒地区开展艰难的野外地质调查工作。

    踏实,沉稳,这是罗明非留给同事关俊雷的印象。“工作交给他让人放心。”

    对于工作,他从不推辞。

    “我来。”这是任飞听到师兄罗明非说的最多的一句话。“这基本上是师兄的口头禅。他永远会在最困难、最紧急的时候悄无声息地走上前说‘我来’。”

    一次,一个项目因为制图不达标未能通过评审,而再次申请评审的时间很短,所有的制图要全部返工。“我来。”罗明非又一次站出来承担下了这一艰巨的工作。为此,他连续加班两天两夜。

    罗明非进入中国地质调查局成都地质调查中心后,主动提出想在青藏高原那片他工作多年的土地上继续奋斗,并最终选择了青藏高原地质研究室。

    工作后,他承担的第一个项目便是在四川省甘孜州理塘县进行区域地质调查工作。

    地质人都知道,区调苦、工作累,而在甘孜州理塘,海拔高、切割强、氧气缺的自然环境和生活条件更是对工作极大的挑战。更令人痛苦的是,绝大部分的工作地区车辆无法通行,只能用双脚攀爬一座座的高山。即使交通条件稍微好点的地方,遇上不好的天气,云雾缭绕,车在蜿蜒的山路上盘旋而上,车里的人通常紧张得连呼吸都变得小心翼翼,静到只能听见藏族司机轻声诵经的声音。

    即使面对这样艰苦的条件,项目一开始实施,罗明非依然主动请缨,带了一个工作组去了最艰苦的山区。

    项目驻扎地是藏族老乡堆积杂物的木房,手机信号没有覆盖,每天与牛粪羊粪蝇虫为伴,蔬菜和粮食一周才能简单地补给供应一次。出野外期间,生活和饮食不规律、食物不新鲜导致肠胃出现问题是常有的事。但罗明非从来没有抱怨过,认真地完成每天的工作,一天十多千米山路早已是家常便饭,饿了啃几口馒头,渴了喝几口凉水。

    环境越艰苦,他就越想快点完成工作。

    罗明非带领工作组用了近一个月的时间突击完成了最困难地区的填图工作。“雪线以下的填图都是他跑完的。”在荒无人烟的原始山区里,罗明靠坚强的意志熬了下来。

    其实,在项目组中,罗明非的任务量不仅仅是单一的业务内容,他不仅要承担工作布置协调,还要照顾工作组的生活起居。

    工作驻地是藏族同胞居住区,每天项目组的很多事情都需要罗明非进行联系与沟通。细心的交流和诚恳开朗的性格,使罗明非与当地老乡沟通得非常顺畅,保证了地质调查工作的顺利进行。

    在野外,不洗澡是常有的事。同事们看罗明非已经在山区连续工作20多天,都觉得他太辛苦,劝他“去县城休息一下,洗洗澡吃顿饱饭”。他总是笑着说:“下次吧!让项目组实习的学生去,他们野外工作时间还短,经验还少,更需要休息调整一下。”

    2016年初,为了配合单位新一轮的工作部署,罗明非参加了“冈底斯-喜马拉雅铜矿资源基地调查”项目,再一次踏上藏北高原开展地质调查工作。

    藏北地区环境恶劣,而措勤县又是藏北几个县城中尤为偏僻的县城,山势陡峻,高山常年被积雪覆盖,罗明非要在海拔5600米以上的高寒缺氧山区完成区域地质调查填图任务。艰难险阻面前,他总是冲锋在前。在人类难以生存的“地球第三极”冲锋在前,就意味着不仅要有良好的身体素质和体力,还要有坚毅顽强的性格和对工作的热爱及不懈追求。

    白天,罗明非跑在最艰险的地质路线上,一边忙着观察地质现象、做好记录,一边指导年轻的实习学生,努力提高他们的野外实践水平。罗明非还经常主动照顾体能较弱的同事,帮助他们背包、背样品。汽车陷车时,他也总是积极协助司机用工兵铲刨坑埋石头垫路。

    晚上,从野外归来,罗明非还要汇总当天大家的填图资料,检查野外记录,安排第二天要跑的地质路线,并逐一交代队员们一定要注意的问题。第二天早上,罗明非又是第一个起床学习的人,翻阅专业书和英文文献。大家起床后,他又忙着用牛粪给大家烧热水。

    罗明非虽然是博士毕业,却甘心投入到最艰苦的基础地质工作一线,对工作尽职尽责,同事们不由地心生敬意。乐观豁达、谦逊友善,让罗明非受到了同事们的欢迎,同事们不是称呼他“罗博士”,而是亲昵地称呼他“萝卜丝”。

    “他虽话语不多,但是你能够强烈地感觉到他那颗纯净而火热的内心。”王宝弟说,“罗明非工作认真负责,而且细心的他非常乐意帮助同事,困难的事总是毫不犹豫地抢着干,总是积极配合工作组的工作,是一个无论理论水平还是野外实践能力都十分出众的优秀人才,是青年地质工作者的榜样。”

    “罗明非有着上一代地质工作者的优秀品质,特别能吃苦、特别能奉献、特别能战斗,敢于牺牲自我,对工作充满激情,值得领导信任和同事爱戴。”这是领导对罗明非的满是赞誉的评价,而这样的赞誉和肯定也恰恰是青藏精神最核心的内涵。

    工作中,他是一个严谨认真的青年模范;生活中,他是父母眼中淳朴善良的孩子,是妻子眼中体贴细心的丈夫。

    罗明非从小独立坚强,对父母却感恩孝顺。在野外工作时,一空下来,他就会给远在家乡的父母打电话,了解他们的生活情况,表达自己的思念之情。有时候,他也会和人聊起自己的父母,他总是觉得不能陪在父母身边,愧对父母。

    常年在野外工作,罗明非和新婚的妻子聚少离多。他觉得自己亏欠妻子太多。但是,罗明非始终坚持一个原则,即使野外生活条件再苦,他也不愿和妻子透露一句,不愿让妻子为自己担惊受怕。每次聊天,他都给妻子讲在野外最开心、最快乐的事。

    悲剧突降,空余遗憾。

    回顾罗明非的过往,他在求学问道的道路上孜孜不倦,在投身地质调查的征程中挥洒青春,将自己短暂的一生献给了他所热爱的地质事业。

    英雄永生。

    忠魂在雪域高原永生

    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