基于遥感技术的黔西北页岩气资源潜力分析

发布时间：2016-05-24 08:14

第 1 章  绪论

1.1 选题依据及研究意义
我国油气资源耗能仅次于美国，常规油气资源的紧张局势以及能源资源的更高需求现状，促使我国在进入 21 世纪之后，全面加大了传统油气藏的开发力度。在统计探明的新增储量数据中有近 70～80%为低渗特低渗油气藏，同时显示页岩气、煤层气、致密砂岩气等非常规油气资源十分丰富，是较常规能源更具有理想生态能源所具备的高品质、清洁、高效、低成本、污染少等优点的一种重要的战略接替能源，同时也已迅速成为国际能源工业化领域的勘探目标和重要的经济支撑。我国已在十年前就开始采取加大尤其是页岩气资源的科技投入、扩大投资等措施，致力于充分探明和开采非常规资源，页岩气必将以其巨大的储量、丰富的综合利用层次实现建设主力产区的扭转，成为常规油气的强有力补充，有研究指出 2030 年新型油气资源有望替代煤炭和石油等传统能源成为中国及世界主要能源。据 2013 年底地质调查统计数据显示，贵州页岩气资源量为 13.54 万亿 m3，为全国第三大页岩气资源富集省，可采资源量占探明总量的 14% [1]。2011 年贵州岑巩县岑页-1 号井压裂井的成功开钻，正式拉开贵州省页岩气开发大幕，六盘水比 1 井、遵义县枫 1 井、黔西县西页 1 井、仁页 1 井等钻井的陆续开凿施工，标示贵州省页岩气勘探开发工作在稳步推进，项目预计 2013-2015年间贵州完成重点地区页岩气资源调查评价，设立页岩气勘查开发示范区，有望于2020 年前后建成我国页岩气主力区。但由于能源过耗、能源需求剧增，页岩气资源开采技术依旧局限于物化探、地质调查、钻井、地震等方法，通过实际钻井如压裂技术、完井技术、水平井技术等获取资源量，由于潜力勘探区块范围广、布井少，同时要遭受恶劣地表条件等的限制，利用传统钻井技术勘探费用昂贵、勘探难度局高但精度不高、钻遇施工困难等形势迫使利用新式、廉价的非侵入式技术去勘探资源富存领域。
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1.2 国内外研究现状 
页岩气勘探开发主要借鉴传统石油勘探方法，同时利用 2D 或者 3D 地震反射剖面查明勘探地段页岩矿床深度和内部变化等的空间几何参数的方法，利用钻井和压裂工业化开采技术以及地物化探等多种方法综合具体研究。实施盆地级别和建造级别页岩气资源评价工作，目前大体包括以下几个步骤[5]： ①查明页岩气盆地和建造的初步地质特征及储层特征 页岩气资源评价主要通过收集和汇编原始资料，确定和选择要评价的页岩气盆地和主要页岩气的建造，原始资料主要包括页岩（海相、非海相）的沉积环境、深度（从页岩底层到顶层）、构造（主要为断层）、总页岩区段、有机质丰富的页岩总厚度和净厚度、有机碳总量（TOC）、热成熟度（RO）7项资料。通过原始资料显示综合地质年代、源岩和其他数据的地层柱状图和钻井记录，可用来选定下一步研究的主要页岩建造。而这些地质和储层特征的初步了解，有助于选定被认为值得细致评价的页岩气建造。 ②确定主要页岩气建造区域范围 通过上一步骤查明页岩气主要建造区域，之后可通过研究该区域技术文献资料以及标示的有价值的页岩气建造的详细局部横截面，有条件的还可收集钻井数据等构绘新的横剖面图用来确定盆地中页岩建造的横向延伸范围，并可进一步查明区域深度和页岩建造的总厚度。 
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2.1 基础数据源

2.1.1 遥感影像数据
贵州全年植物量积累及发育繁盛期主要在集中在一年中的4～11月，因此，本文所选遥感影像成像日期均避开植被覆盖期高度集中月份，选择行列号（由经纬度推算可得）为Path128/Row041的2014年12月份云量小于3%的Landsat8数据以及2003年2月零云量的Landsat7数据综合研究分析。从地理空间数据云获得的遥感影像均已经过地理校正，同时具有相同投影坐标系统：地图投影类型为墨卡托UTM、基准面为WGS-84，两期影像数据区中区域地貌、纹理等信息清晰，色调差异明显，数据质量满足论文研究所需。 遥感影像数据介绍：美国航空航天局(NASA)的Landsat8-OLI及Landsat7-ETM+具相同成像宽幅及覆盖周期，通过Landsat7 ETM+数据波段详细特征（表2-1），可见各波段均能分别反映不同光谱信息，识别不同信息特征。Landsat8-OLI携带TIRS热红外传感器(Thermal Infrared Sensor)和OLI陆地成像仪(Operational Land Imager)两个传感器中，TIRS热红外传感器通过收集地球两个热区地带的热量流失情况观测地带特别是干旱区的水分消耗，而OLI陆地成像仪所获影像数据在保持空间分辨率和光谱特性等方面在与ETM+增强型主题成像仪基本保持一致的基础上作了进一步细化：波宽窄化的15m空间分辨率全色波段Band8（0.500–0.680μm），能够更好区分植被与非植被覆盖区，其余具30m空间分辨率的近红外-可见光波段波段中，新增的Band1蓝色波段(0.443-0.453μm)、Band9短波红外波段(1.360-1.390μm)分别应用于海岸带观测和云检测。Bnad5（0.845–0.885μm）避开0.825μm处水汽吸收的影响。根据不同应用，为选择不同影像数据不同波段组合进行研究处理提供一定参考，本文罗列出部分应用于不同目标特征解译的波段组合方案（表2-2）。 
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2.2 数据预处理

数据预处理部分是本文的基础工作，主要基于 ENVI5.1 软件平台进行，数据处理主要包括影像数据的辐射定标、大气校正、DEM 数据的镶嵌裁剪与几何校正等步骤。 辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值（DN）转换成对应视场中的辐射亮度值[57]，或者转换为与地表反射率、地表温度等物理量相关的数值处理过程，目的是为了消除传感器本身所产生的和大气所造成的误差。主要包括实验室定标、星上定标、场地定标三种方法，其中，实验室定标又可分为绝对定标和相对定标两种方式。绝对定标主要是根据不同标准辐射源，建立辐射亮度值和数字量化值之间的定量关系。按照定标数据使用波段的不同，也可分为反射波段（对应可见光到短波红外波段）的辐射定标和发射波段（热红外波段）的辐射定标，本文后续也将更进一步应用“热红外技术”。

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第 3 章   遥感地质解译 ..... 21 
3.1  遥感地层岩性解译 ......... 21 
3.1.1  遥感岩性解译基础 .... 21 
3.1.2  地层岩性遥感解译标志 ........ 21 
3.1.3  地层岩性遥感解译结果 ........ 26 
3.2  遥感构造解译 ..... 28 
3.2.1  三维地貌-构造解译基础 ....... 28 
3.2.2  三维地貌的建立 ......... 32 
3.2.3  线性构造解译 ....... 34 
3.2.4  环形构造解译 ....... 38 
第 4 章   遥感异常特征提取 ........ 41 
4.1  烃类微渗漏 ......... 41 
4.1.1  烃类微渗漏机理 ......... 41 
4.1.2  烃类微渗漏信息提取 ...... 43
4.2  定量温度反演 ..... 45 
第 5 章   远景区分析预测 ...... 51 
5.1  线环构造定量分析 ......... 51 
5.1.1  定量分析准则 ....... 51 
5.1.2  定量分析实现 ....... 51 
5.2  烃类微渗漏定量分析 ..... 57 
5.3  远景区分析预测 ....... 59 

第 5 章  远景区分析预测

5.1 线环构造定量分析
5.1.1 定量分析准则
在构造与页岩气保存研究的基础上，结合遥感线性构造的统计分析，确定了研究区页岩气资源勘查构造有利部位圈定的原则： （1）线性构造长度-密度的中低密度区，该区是构造应力相对较弱的区域，即构造稳定区，有利于页岩气的保存； （2）背斜构造和穹窿构造存在的区域，这两类构造易于形成油气构造圈闭，对油气保存有利； （3）东北向张性断裂与活动构造的空白区，这两类张性和活动性构造的存在，对页岩气的保存具有破坏性作用，预测的有利部位应尽量避开这些构造所影响的范围。 其中，将原则（1）和原则（2）视为有利构造部位圈定的基本原则，即在原则（1）和原则（2）求交集的前提下，将原则（3）视为补充条件。 用数理统计的方法和计算机处理技术，对该区的构造特征进行定量分析，可以阐明相关地质信息[81]。遥感构造定量化分析是研究区域构造格局和局部构造异常的一种方法，主要用于分析从遥感数据解译获得的线性体的长度和频度等基础数据[66]。遥感影像中显示的线性体多数与区域节理、断层、断裂等构造要素相关，其优势方位反映区域构造基本格局。 
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结  论

通过对黔西北毕节-大方一线遥感综合解译研究，，取得了以下几点认识。 
（1）本文采用融合精度达 15m 的遥感数据，可以有效的探测到地表裸露区出露好的页岩产气岩层地段，通过参考毕节幅区域地质资料，结合遥感影像上岩体的色调差异、灰度特征差异、纹理结构不同等特征来识别不同岩性，并区分地层界限，进而建立本区岩性和地层的解译标志，在此基础上汇编该区岩性、地层解译成果图。 
（2）根据三维-构造解译标志，利用三维地貌对构造信息的有利显示，进行遥感构造解译，并通过对照已有 1：20 万地质图图件，获得该区遥感线性-环形构造解译成果图件，通过进一步分析研究发现，该区域内的构造主要呈 NNW 向展布，并有 NW、NWW 向构造伴生出现。 
（3）通过主成分分析、波段比值法、地表温度反演等，提取遥感异常特征信息，进一步发现综合信息与该区煤矿点、矿床吻合度较高。考虑到国内已有页岩气区中也有出现煤层气和页岩气共生共探的情况，认为此次研究所得成果有助于页岩气远景区的圈定。 
（4）从研究区的综合提取有利区内，圈定出四处远景区，分别为一个 1 级远景区：王家坝-堰塘一带的Ⅰ号远景区，一个 2 级远景区：羊场镇-六龙镇-大方县一带的Ⅱ号远景区，两个 3 级远景区：分别为位于双山镇-黄泥堰-松林寨以北的Ⅲ号远景区和位于沙包以东约 2km 的Ⅳ号远景区处。 
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参考文献(略)

本文编号：48983