页岩气开发要突出“海相”突破“陆相”

文/邹才能 中国石油勘探开发研究院副院长

页岩气早在1821年就已在美国被发现，但长期以来，页岩一直被视为生成油气的烃源岩，而不能成为有效储集层。即使在页岩中钻探出工业气流，也被认为是裂缝性气藏。直到上世纪70年代中后期，页岩气才逐渐受到人们重视。

进入21世纪，随着理论创新、水平井与水力压裂技术突破，美国率先在海相沉积地层实现了页岩气大规模开发利用，2013年页岩气产量达3100亿立方米，改变了美国乃至全球能源供应格局，也带动全球开展页岩气研究与勘探开发。

中国页岩气研究与勘探开发虽起步晚，但发展较快。2010年在四川盆地海相页岩气勘探开发率先取得重大突破，目前已累计生产页岩气5亿立方米，掀起了新一轮页岩气勘探开发热潮,初步实现页岩气商业开发。

这主要得益于页岩气连续型聚集地质理论创新、高产富集“甜点区”评选方法进步、水平井体积压裂技术突破与国家管理机制的驱动。

中国主要发育的海相、沼泽相与湖相三类页岩，都有形成页岩气的基本条件与潜力。当前基础研究与钻探实践表明，中国陆相页岩气仍需继续探索与突破；海相页岩气现实性最好，高产富集“甜点区”主要受深水陆棚相带、较好基质孔缝、较高异常高压力、适中埋藏深度等主要因素控制。

加快发现海相新“甜点区”

从区块看，已在四川盆地焦石坝、威远、长宁等区块实现初期高产，在每个钻井平台，仍需选井进行1～2年连续试采，获取开发关键参数，最大限度降低规模开发方案风险。在川东的焦石坝、蜀南的威远与长宁等区块,发现了几百到几千平方千米的勘探开发面积。

页岩气开采呈现典型的“L型”曲线递减规律，初始产量高，但递减很快。北美页岩气单井第一年产量递减率一般在60%～70%，区块规模稳产和上产须通过加密井和发现新区块实现接替。

从层系看，中国南方地区主要发育八套海相页岩，其中志留系龙马溪组、寒武系筇竹寺组相对有利，区域分布稳定，有利区面积分别达10万平方千米左右，初步评价页岩气技术可采资源量达5万亿和4万亿立方米。目前仅在志留系龙马溪组实现工业生产，而地质基本条件相似的寒武系筇竹寺组仅有4口井获得页岩气流，尚未实现商业性开采。

从深度看，目前实现工业开采深度主要在2000～3500米，井深超过5000米的只有丁页2HF井获得日产4.3万立方米页岩气流。但是，中国工业性海相页岩气在盆地内埋藏深度普遍偏大，南方上扬子寒武系筇竹寺组黑色页岩在四川盆地大部分地区埋藏深度大于4000米，实施水平井钻井与压裂施工难度更大、成本更高，这也是筇竹寺组页岩气尚未实现突破的原因之一。

总体上看，中国海相页岩气具有分布范围广、分布层系多、埋藏深度大等特点，需要研究“甜点区”最大可采储量、单井最大产气量、开发区效益最大产量；加快海相页岩气新区块、新层系、新深度“三新”领域发现，扩大川东、蜀南之外工业性“甜点区”范围，将是加快中国页岩气规模发展的关键。

突破湖相与沼泽相局限

根据2012年国土资源部油气资源战略研究中心完成的全国页岩气资源潜力评价结果，中国已实现工业开发的海相页岩气资源只占三分之一左右，约三分之二的页岩气资源分布在湖相、沼泽相页岩沉积地层中。

目前中国已在鄂尔多斯盆地湖相页岩、四川盆地沼泽相地层中，钻探证实存在页岩气，但主要因单井产量低，难以达到工业生产要求。沼泽相页岩母质类型以煤系为主，具有较好发展潜力；湖相页岩成熟度低，主体处于生油阶段，生气范围较小，工业开发利用陆相页岩气仍需探索。

需继续摸清中国不同类型页岩气资源家底，突破发现陆相页岩气“甜点区”、扩大页岩气新类型，将是实现中国页岩气大规模发展的重要资源基础。

重点创新四项关键技术

与此同时，需进行海相、沼泽相与湖相三种类型工业化试验区建设，加快推进中国页岩气开发，近斯还应当重点加大四项关键技术的科技创新。

一是及时部署高精度三维地震。实践表明高精度三维地震技术应用，可有效确定页岩气富集区与高产段，预测裂缝发育区与展布方位，对提高水平井钻探与压裂效果十分关键。加快勘探“甜点区”发现后三维地震部署，可为开发阶段大批量水平井钻探提供准确井眼轨迹。

二是实现水平井“工厂化”生产。中国页岩气资源主要分布在山地、丘陵等复杂地表区，不仅施工作业难度大、技术要求高，而且可以实施水平井加大规模压裂的井场有限，美国平原为主的均匀布井“工厂化”生产模式难以复制，需加快形成适宜中国复杂地表的“工厂化”生产模式。

三是材料装备技术全面国产化。水平井体积压裂是页岩气大规模开发利用的核心，而所涉及的关键材料、装备与技术的进口是造成页岩气井成本居高不下的原因之一，目前四川盆地海相页岩气单井成本普遍在8000万元左右。加快水平井体积压裂材料、装备与技术的国产化与产业化，提高低成本规模化发展速度，可降低页岩气经济开发门槛。

四是节约利用水资源与环境保护。与常规储层相比，页岩基本没有渗透率，决定页岩气井需要进行大规模水力压裂，形成人造网络裂缝“渗透率”，以维持长期生产能力。形成大规模滑溜水压裂技术与重复利用方法，最大限度节约水资源和保护环境，并加快创新发展液化石油气（LPG）、二氧化碳、空气等非水压裂新技术，对页岩气大规模发展至关重要。