美国页岩气资源潜力及开发现状

杜婧华

山西省国新能源发展集团有限公司， 山西 太原 030006

美国页岩气资源潜力及开发现状

杜婧华

山西省国新能源发展集团有限公司， 山西 太原 030006

页岩气是一种重要的非常规资源。近年来，美国页岩气发展势头强劲，正在改变美国天然气供应格局，甚至会影响美国未来的整体能源局势。加拿大、中国、澳大利亚等也开始关注页岩气。页岩气俨然成为全球油气行业的新宠。本文对全球页岩气资源与开发概况、美国页岩气开发的推动因素与障碍等进行了重点剖析。

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1 全球页岩气资源与开发概况

1.1 全球页岩气资源丰富

现今不断攀升的能源需求和巨大的资源压力，天然气价格的增长、开发技术不断提高以及人们对天然气的依赖，使得页岩气成为天然气工业化勘探的重要领域和目标。据统计，世界页岩气的资源量为636.283×1012m3，相当于煤层气和致密砂岩气的总和。主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区。

1.2 美国页岩气开发最成熟

美国是最早研究页岩气的国家，早在1821年就成功钻探了世界第一口页岩气井。从20世纪70年代开始，美国政府大力支持页岩气开发, 有效推动了页岩气发展。

2000年，美国页岩气年产量为122×108m3。2005年，美国有页岩气井40000余口，年产量168×108～196×108m3。2007年，仅NewarkEast页岩气田的年产量就达217×108m3，美国页岩气总年产量接近500×108m3，占美国天然气总量的8%以上。2009年，美国页岩气产量接近1000×108m3，超过我国常规天然气的年产量。至2010年为止，过去的十年里美国页岩气生产总量增加了12倍，页岩气产量占全美天然气产量的25%。页岩气开采技术的突破使美国天然气储量增加了近40%，因此页岩气在美国扮演着至关重要的角色，已成为美国重要供给能源之一。页岩气产量的大幅增长，扭转了美国天然气产量下降的趋势，降低了美国对进口天然气（尤其是LNG）的依赖。据美国能源信息署（EIA）预测，未来二十多年，页岩气产量还会大幅上涨，到2035年页岩气产量将占到美国天然气总产量的46%。

2 美国页岩气开发地区

美国页岩气资源量十分丰富,其地质资源量高达141.6×1012m3～169.9×1012m3。技术可采资源量(L e w i s页岩除外)在9.5×1012m3～23.2×1012m3之间。其中以Ohio页岩的地质资源量和技术可采资源量最多。目前页岩气的主产区以及潜在产区主要分布于美国的南部、中部及东部。

著名的页岩气区块包括:南部Marcellus、Barnett、Haynesville、Fayetteville页岩气区块以及位于东部、中东部的New Albany和Antrim页岩气区块等。据Chesapeake能源公司预测，美国四大页岩产区的储量见表1。

表1 美国四大页岩产区的储量 1012m3

2.1 Barnett页岩

Barnett页岩位于德克萨斯FortWorth盆地中部,随着勘探技术的不断提高其技术可采储量逐年增长。1996年Barnett页岩技术可采储量仅为8.5×1010m3，2002年以后发展迅猛,2004年达到7.419×1011，到2008年该区页岩气的技术可采储量上升到1.8×1012m3[1]。

Barnett页岩是美国最早的页岩气产区，产层位于地下1981m～2895m，其储层厚度为35m，孔隙度为4.5%，渗透率为250×10-3μm2，产气量为1.4×1010m3/ km2。Barnett富有机质黑色页岩主要由含钙硅质页岩和含黏土灰质泥岩构成。最早发现的页岩气产于该区块的东部，随后向西逐步发现页岩气储层。1999年，Barnett页岩气产量几乎为零。2005年,达到1.3×104m3/d，其中水平井的产量巨大。2007年，Barnett页岩为美国提供了2.5×109m3页岩气。2009年产量增长到1.1×108m3/d[2]。

2.2 Marcellus页岩

Marcellus页岩位于纽约西部、宾夕法尼亚州、俄亥俄州以及弗吉尼亚西部，是美国页岩气储层面积最大的页岩，其面积约为17×104km2，甚至超过了希腊国土的面积[3]。

Marcellus页岩气潜在产能巨大。储层较浅，位于地下610.0m～2438.2m范围内，储层厚为91.4～304.8m。据报道最初产能为1.4×104m3/d～1.13×104m3/d，据预测该地区页岩气总储量相当于得克萨斯Barnett页岩气的总储量[3-4]。

2.3 Fayetteville页岩

F a y e t t e v i l l e页岩位于阿肯色州Arkoma盆地。页岩厚度15m～168m，深度位于457m～1981m，预计储量为1.6×1014m3～1.8×1014m3。开发技术的提高使得该地区页岩气产量快速增加，据报道，该地区直井的最初产量为0.5×104m3/ d～1.6×104m3/d，水平井技术使产量增加到2.8×104m3/d～9.9×104m3/d。

Fayetteville页岩的分布范围尚未知晓，因此需要进一步研究，有望发现更多的页岩气资源。

2.4 New Albany页岩

New Albany页岩位于伊利诺伊州的南部以及印地安娜州和肯塔基州。埋藏深度为152m～1493m，厚30.5m～122.0m。垂直井的最初产能为7.0×104m3/ d～21.2×104m3/d，而水平井的最初产能达到5.7m3/d×105m3/d。Illinois盆地98%的油气来源于NewAlbany黑色页岩，该页岩形成于深水环境，富含有机质，某些层段有机质含量高达20%。

2.5 Antrim页岩

Antrim页岩是位于密歇根州的较浅的页岩气储层。Antrim黑色页岩有机质丰度高，热成熟度Ro较低，未进入生油窗,产气区位于盆地北部Michigan湖和Huron湖之间高角度裂缝发育带,埋深120m～600m，厚36m～180m，页岩气以吸附气为主，含气量1.415m3/t～2.83m3/t，含气高低与有机碳含量呈现良好的正相关性。

目前,该地区拥有9000多口井，累计产量为7.0m3×1012m3。单井产量为1.4×104m3/d～1.7×104m3/d。虽然该地区页岩气最初产量较低，但生产井长期保持稳产，而且埋藏浅，钻井费用低，因此是个不错的页岩气产区。

2.6 Haynesville页岩

Haynesville页岩是个令人瞩目的页岩储层开发区,位于路易斯安那州北部以及得克萨斯州东部,埋深于地下3048m高温高压的环境下(底部温度194℃,压力20670～27580kPa)。这里发现的黑色页岩层厚达45～90m, 其天然气储量预计在3×1012m3～7×1012m3,上限储量能够满足美国12年的能源需求。Haynesville页岩并不是美国页岩气储量面积最大的地区。但勘探的结果显示,它很有可能是产量最高的页岩气藏之一。

[1] Navigant Consulting Inc. North American natural gas supply assessment[R]. Chicago Navigant Consulting Inc，2008

[2] Sandrea R. Estimating new field production potential could assist in quantigying supply trends[J]. Oil& Gas Journal，2006，5(22):30

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.008