世界页岩气开发之路

时间：2024/01/18　　点击量：

　　跳跳床或分离蜗杆旋向气动逻辑控制元件页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，成分以甲烷为主，甲烷含量一般含量在85%以上，最高可达到99.8%，是一种清洁、高效的能源资源，主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料等。

　　页岩气藏具有自生自储特点。页岩既是烃源岩，又是储层，不受构造控制，既无圈闭也无清晰的气-水界面。页岩气埋藏深度范围广、厚度大，埋深从200米到深于3000米。这使得页岩气井开采寿命和生产周期都较长，进而能够长期地以稳定的速率产气。

　　页岩气属于非常规天然气的一种。它与常规天然气的开采不同：后者通过钻探的气井，直接流出即可达到商业利用价值；而页岩气没有天然逸出通道，仅仅通过钻探无法形成足够的商业利用流量，还需要借助压裂等人工手段，建成气流“高速路”，才能加以商业利用。这使得页岩气的开采面临更大的技术难度和更高成本。

　　由于世界各国经济发展对煤、石油、天然气等能源的需求不断增加，储量规模大，且易探、好采的常规能源越来越少，这严重威胁着各国的能源安全。随着勘探和开发技术的不断提高，页岩气等非常规能源资源逐渐进入人们的视野。当前，页岩气勘探开发已经成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同选择，已在北美、亚洲、欧洲、南美洲、大洋洲等地区蓬勃兴起。鉴于页岩气巨大的储藏量和广阔的开发利用前景，全球正在掀起一场“页岩气革命”，改变了世界能源供需格局。

　　美国是全球页岩气开采的先驱，其在页岩气的勘探、开采以及商业化应用上一直走在全球的前列。

　　美国页岩气开发的试验研究最早可以追溯到1821年，至今其开采已经有近2个世纪的历史。据统计，从20世纪80年代至今，美国政府先后投入60多亿美元进行非常规天然气的勘探开发，其中大部分资金用于页岩气的相关研究。进入21世纪以来，随着水平井大规模压裂技术的成功应用，美国页岩气工业获得快速发展。2001-2009年，页岩气年产量从122×10⁸m³激增至880×10⁸m³，并于2010年突破千亿大关，年产量达到1510×10⁸m³，占其天然气总产量的23%。2011-2012年，页岩气年产量从2263×10⁸m³猛增至2937×10⁸m³，并于2013年突破3000亿方，到2015年页岩气年产量突破4000亿方，达到4308×10⁸m³。截止到2017年，美国页岩气产量达到4620×10⁸m³，占其天然气总产量的50%以上。

　　加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气进行勘探开发的国家。加拿大早期的页岩气生产来自Alberta东南部和Saskatchewan西南部自要系科罗拉多群的Second White Speckled Shale。但在加拿大五大页岩气分布区中，British Columbia地区的Montney地层于2001年才开始进行商业性生产，2005年年产量仅约2.7×10⁸m³。目前，British Columbia和Horn Rive盆地已经成为加拿大的页岩开采热点地区，其中Montney地层得到了大规模开发，而Horn River盆地内的Muskwa页岩还处于开发早期阶段，仅这2个岩层在2009年的年产量就达到72.3×10⁸m³，其中Montney页岩气年产量为62.0×10⁸m³。近年来，随着新技术的应用，加拿大对页岩气的勘探开发除了主要的British Columbia和Alberta之外，还扩展到了Saskatchewan、Ontario、Quebec、New Brunswick和Nova Scotia。2012年，加拿大页岩气截至2012年，加拿大页岩气年产量达到215×10⁸m³，2013年页岩气年产量与2012年相当。据高级资源国际公司(ARI)预测，到2020年，加拿大页岩气年产量将超过620×10⁸m³，占加拿大天然气总产量的一半左右，页岩气在加拿大已成为了重要替代能源。

　　2009年，国际能源署预测欧洲的非常规天然气储量为0.35万亿立方米，其中将近一半蕴藏在泥页岩中。

　　欧洲启动了多项页岩气勘探开发项目。2009年初，德国国家地学实验室启动了“欧洲页岩项目”(GASH)。此项跨学科工程是一个为期6年的多学科页岩气研究开拓计划，其工作目标是建立欧洲的黑色页岩数据库，探索欧洲页岩气的赋存空间、成因机制及其性质，对欧洲页岩气资源潜力进行评价与有利盆地优选，以寻找页岩气。2010年，欧洲又启动了9个页岩气勘探开发项目，其中5个在波兰，波兰的马尔科沃利亚1号井1620米深处已出现页岩气初始气流。

　　2011年1月25日，印度ONGC公司在靠近西孟加拉邦杜尔加布尔的一口研究和开发井于大约1700米深处的BarrenMeasure页岩中发现了天然气。

　　阿根廷的页岩气技术可采资源量为21.9万亿立方米，位居世界第三，是南美天然气开发利用前景最好的国家，特别是内乌肯盆地页岩气前景看好，为此吸引了一些世界大油气公司的青睐。

　　澳大利亚Beach石油公司在大洋洲7个盆地中发现了富有机质页岩，前期评价的资源潜力大，计划对库珀盆地的页岩气进行开发，已在新西兰获得单井工业性突破。

　　中国是继美国和加拿大之后，第三个成功实现页岩气商业开发的国家。早在2004年，我国就已经开始着手跟踪国外页岩气的进展工作。之后，国土资源部门联合相关高校和科研部门，做了大量前期工作，为“页岩气实现跨越式发展”奠定了基础。

　　中国的页岩气开发工作于2010年正式启动。2010年，中国第一口页岩气直井在川东北钻探成功，在4100米深的下侏罗统压裂后获得近1.00×10⁴m³/d的工业页岩气。2011年，中国第一口页岩气水平井钻探成功，鄂尔多斯盆地南缘的2口井在延长组突破了砂泥岩互层的页岩井产气大关。2011年12月，国务院批准页岩气为新的独立矿种。2012年，中国第一口具商业价值的页岩气井钻成并获得高产，在四川长宁地区的水平井获得了15.0×10⁴m³/d的产量。

　　自2012年以后，我国快节奏地明显放宽页岩气开发政策，包括出台页岩气发展规划、两轮页岩气招标等官方行为，形成了页岩气勘探开发热潮。在相关部门和政府的大力推动下，经过近5年的努力，率先在四川盆地取得页岩气勘探突破，探明首个千亿立方米整装页岩气田，并进入规模化开发的初级阶段，勘查开发技术也基本实现国产化。

　　目前，已经钻成600多口页岩气井，且探明储量快速增长，已形成涪陵、长宁、威远和延长4大页岩气产区。2017年，中国的页岩气产量为90×10⁸m³，约占天然气总产量的6%。国土资源部计划到2020年将页岩气年产量提升至150.0×10⁸m³-300.0×10⁸m³。

　　虽然我国开采量与美国、加拿大的相比还有很大距离，但中国页岩气已经在短时间内实现了巨大跨越，且在近几年的努力攻关之下，技术装备基本实现国产化，并已经基本掌握了页岩气地球物理、钻井、完井、压裂和试气等勘探开发技术。但与此同时，中国页岩的构造改造强、地应力复杂、埋藏较深、地表条件特殊等复杂性，使得中国页岩气开采难度更高，这就决定了并不能简单地复制美国的成功，还需要探索适合中国页岩气勘探开发的自主创新之路。

　　[4] 肖钢，陈晓智.页岩气资源开发与利用技术[M].武汉：武汉大学出版社，2015

　　[5] 张金川.中国页岩气地质[M].上海：华东理工大学出版社，2017

　　[6] 国家发展改革委，国家能源局.能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）[R/OL].