页岩气的开发现状及特征分析

杨卓伟

【摘 要】页岩气作为一种非常规油气资源，具有分布广泛、资源量大、生产寿命长、产量稳定等特点，作为新兴能源有广阔的开发利用前景.本文说明目前开发页岩气的技术可行性，并介绍目前国内外的研究成果，为今后页岩气的勘探开发提供参考指示。

【关键词】页岩气；特点；勘探开发

目前，随着勘探和开发等方面的技术进步，人们越来越多的认识到非常规气的勘探价值，全世界已进入常规油气与非常规油气并重发展的时代。而页岩气作为一种非常规油气资源，具有分布广泛、资源量大、生产寿命长、产量稳定等特点，使得页岩气在世界油气可采资源量中所占的比例越来越大，日益引起各方专家学者的重视和研究。从全球不可再生能源的现状分析表明，页岩气将成为最具价值的非常规天然气资源之一。页岩气具有如下特点：

（1）自生自储。页岩气是指发育于暗色泥页岩或炭质泥页岩中，以吸附状态或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。页岩气具自生自储的特点。与气藏不同，页岩即可作为产出天然气的源岩，也可作为储层或盖层来储存或保存天然气。因此，高TOC的页岩、泥岩等常作为页岩气源岩及储层。

（2）潜力巨大。2006年美国页岩气产量达205亿立方米，页岩气已成为到致密砂岩气和煤层气之后的重要非常规油气。21世纪初期，在我们国家很多地方，也发现很多与美国含气页岩特征相似的烃源岩条件，具有分布厚度大，有机质含量丰富且演化程度高、生烃强度高等特点，对页岩气成藏及页岩气的勘探开发具有良好的基础条件，开拓我国页岩气勘探的新领域。

（3）资源丰富。经估算，我国页岩气可采资源量约为442×1012m3。页岩气在我国多个油气盆地均有发现，在我国广泛分布的海相、海陆交互相页岩及陆相地层均有分布。我国的页岩在各个地质历史时期都有广泛发育，既有古生界的海相页岩，也有中、新生界的陆相页岩，在油气、煤炭勘探中，在油气盆地及盆地外的沉积地层中发现多处页岩气显示。因此我国页岩气资源勘探开发前景很好，具有加快勘探开发的巨大资源基础。

1 国内外相关技术现状及发展趋势

最早研究页岩气的国家是美国，目前，美国已发现丰富的页岩气资源，拥有全世界最领先的勘探开发技术，而且取得了丰富的成果，并已全速进入到页岩气商业开发的快速发展阶段。继美国之后开发页岩气资源的另一个重要国家是加拿大。加拿大页岩气资源分布广、层位多，主要的页岩气分布集中在西部沉积盆地。其西部地区大约有24.4×1012m3的页岩气储量。目前，页岩气已成为加拿大重要的替代能源，已开始了对页岩气的商业性开发，但现还处于开发的初级阶段。中国成为继美国和加拿大之后的，正式开始页岩气勘探开发的国家。我国页岩气资源丰富，中国埋藏2000米以内的煤层气资源总量为36.81万亿立方米，与陆上常规天然气相当，仅次于俄罗斯、加拿大，位列世界第三位。但是目前我国的页岩气才刚刚起步，相关研究还相对较少、开发技术也尚未成熟，与美国相比，页岩气仍属起步阶段。

1.1 美国页岩气现状

页岩气的研究始于美国。1821年，美国的第一口页岩气井钻遇泥盆系Dunkirk页岩[1-2]，发现少量页岩气却没有受到重视，但从此拉开了美国天然气工业发展的序幕。直到20世纪20年代末期，页岩气的勘探工作已小有成就。从80年代开始，美国全面开始对页岩气地质、地化、工程等方面的系统研究，使得页岩气的研究和开发得到迅速扩展。自20世纪90年代初以来，随着大量页岩气产量的增加及科研成果的指导，页岩气工业进入了快速的上升期。2003年，页岩气产量174亿万方，天然气产量5437亿万方，所占比例为3.2%。近年来，美国页岩气产量仍处于稳步上升阶段，而页岩气在整个国家天然气产量中所占的比重也越来越高，对美国经济建设及国家强大发挥着不同替代的重要作用。

目前，美国在阿巴拉契亚盆地（Appalachian Basin）的Ohio页岩、密歇根盆地（Michigan Basin）的Antrim页岩、福特沃斯盆地（Fort Worth Basin）的Barnett页岩、伊利诺斯盆地（Illinois Basin）的New Albany页岩和圣胡安盆地（San Juan Basin）的Lewis页岩等页岩中，已发现丰富的页岩气资源，已进入页岩气勘探开发的快速发展阶段了。2007年美国的页岩气生产井有42000口，页岩气年产量450×108m3，占美国年天然气产量的9%；2009年产量将近876×108m3，超过我国常规天然气的年产量，页岩气快速勘探开发使美国天然气储量增加了40%；到2014年，美国页岩气产量达到了1000×108m3，占美国年天然气总产量的23%。

1.2 加拿大页岩气的现状

除美国以外，加拿大是另一个对页岩气进行经济开采开发的国家。页岩气早已成为加拿大重要的替代能源。加拿大页岩气资源分布广、层位多，主要的页岩气项目集中在西部沉积盆地。根据预测，加拿大页岩气资源量超过28.3×1012m3，而西部地区大约有24.4×1012m3的页岩气储量，其不列颠哥伦比亚地区的泥盆系、三叠系、侏罗系和白垩系的页岩气资源量约7.6×1012m3。西部的沉积盆地大部分由优质的页岩组成，据阿尔伯特地质调查局研究表明，该地区存在多个有利的页岩气储层。2008年，加拿大天然气产量已占据北美天然气市场将近50%的份额，其中页岩气的商业开采起到了重要的作用。在加拿大西部地区沉积盆地中三叠系 Montney 页岩、泥盆系 Muskwa页岩和Colorad页岩段页岩气潜力巨大，据统计其页岩气储量达到15.8×1012m3～24.6×1012m3，其中Montney 页岩和Muskwa页岩为加拿大页岩气的主要产层。

加拿大非常规天然气协会认为西部Colorad页岩段、古生界及侏罗系页岩以及东南部的泥盆系页岩均具有开发的潜力。截至2006年，油气委员会已核准的泥盆系和白垩系页岩气试验区块共计25个。

据美国油气杂志报道，在北美洲的不列颠哥伦比亚北部发现了一套泥盆纪的页岩气藏。在卡尔加里的东北部Horn River盆地分布的Muskwa页岩，其厚度为520m，孔隙度为3.5%，渗透率20×10-3μm2，生气强度为1.9×1010m3/km2。估计含气总量约有2.9×1013m3，为Barnett页岩的2倍。虽然在埋深上，Muskwa页岩和Barnett页岩有相当的水平，在源岩厚度以及渗透性上，Muskwa比后者更厚更好。

加拿大页岩气开发技术上仍处于初级阶段，只有有限的资源被开发利用，大规模的商业性开采由于条件限制还未进行。2006年页岩气开发在加拿大发生了巨大变化。目前，有关方面投入大量资金，应用先进技术来勘探不列颠哥伦比亚、萨斯喀彻温省、安大略等地区页岩气资源，其中Montney深盆地gn HornRiver盆地成为最有价值盆地。

1.3 中国是继美国和加拿大之后，正式开始页岩气资源勘探开发的国家。在我国，页岩气资源十分丰富，各地质时期页岩分布较广泛，勘探开发潜力较大[3]。据初步统计总资源量可达100×1012m3，相当于常规天然气量的两倍，经济价值巨大，与美国的页岩气资源量大体相当。

根据总结美国页岩气成藏机理条件以及国内外地质条件的相似性对比，结果表明，我国具有与美国一样可观的页岩气资源前景与开发潜力。其中，四川盆地具有与美国东部典型盆地相似的构造演化和地质条件，均为古生代沉积的海相盆地，页岩气勘探前景良好。

到目前为止，虽然很多学者对中国页岩气的勘探开发技术进行研究[4-5]，但对中国的页岩气资源进行整体系统的调查评价还没有专业机构统一实行。张金川等通过各种方法估算，认为中国的页岩气总量约为30×1012m3。而国外专家估算，中国的页岩气地质资源量将达到100×1012m3。

中国的页岩地层在各地质历史时期十分发育，既有有机质丰度很好的南方海相页岩地层，也有含碳量高的北方湖相页岩地层。因此，中国的页岩地层具有形成页岩气藏的良好的生烃条件。在南方地区，主要有海相地层有上震旦统、下寒武统、上奥陶统—下志留统、中泥盆统、下石炭统、下二叠统、上二叠统、下三叠统共8套以黑色页岩为主体的烃源岩层。这些地层具有分布广、埋深浅、厚度大、含碳量高以及成熟度高的特点，拥有了优越的页岩气成藏基本地质条件，将成为页岩气开发勘探的热点区域。在北方地区，中、新生代发育众多陆相湖盆，为泥页岩地层的发育创造了条件。

自2009年起，中国也陆续的在相关的富有机质页岩分布区开展工作，且取得了一定的成果。如2009年12月18日，中石油西南油气田在威远地区钻遇寒武系牛蹄塘组和志留系龙马溪组富有机质页岩的威201井获工业气流；2010年10月1日中石化江汉油田在湘鄂西地区钻探的河页1井，在龙马溪组取芯段井碳质泥页岩出筒岩心表面可见零星、针孔状气泡分布；2012年5月中石化江汉油田在彭页1井对五峰组-龙马溪组厚度达103m的优质页岩取芯并现场解析含气量最高可达2.3m3/t，通过测井解释表明含气量2.1～5.4m3/t；2012年12月焦页1井对五峰组-龙马溪组富有机质页岩进行试气，获得6万方气流；2013年9月25日，涪陵页岩气产能建设示范区开发评价井（焦页6-2HF井）在龙马溪组泥页岩段获得37.6万方高产气流。

2 结语

作为一种巨有很大潜力的非常规能源，页岩气资源的开发需要大量、资金、技术、人员的全力支撑，而我国页岩气的勘探刚起步，经验匮乏，技术不成熟，页岩气资源的规模开发仍需要走很长的路。

针对我国含气页岩地质条件的特殊性，目前，有待解决的关键技术问题有：我国页岩气资源及其富集特点的客观评价，页岩气勘探开发选区及评价技术，页岩气低成本开发技术等。

我国国内地质、石油高校和企业研究机构的学者已做过相关研究。结合以往发表的文章、专著和研究报告，主要取得了以下成果和地质认识：

1）明确了岩石矿物组分及有机地球化学指标等页岩气储层内部属性的重要性；

2）认识到页岩气储层为低孔超低渗致密储层；

3）揭示了页岩气储层储集空间的特殊性；

4）总结了页岩气储层含气性的影响因素。

【参考文献】

[1]Ahmed Chaouche.Petroleum system attributes of the Bossier Shale of East Texas and Barnett Shale of North-Central Texas：evolving ideas and their impact on shale and tight sand gas resource assessment[J].Gulf Coast Association of Geological Societies Transactions，2008，56（1）：139-149.

[2]李新景，吕宗刚，董大忠，等.北美页岩气资源形成的地质条件[J].天然气工业，2009，29（5）：27-32.

[3]李世臻，乔德武，冯志刚，等.世界页岩气勘探开发现状及对中国的启示[J].地质通报，2010，29（6）：918-924.

[4]陈尚斌，朱炎铭，王红岩，等.中国页岩气研究现状与发展趋势[J].石油学报，2010，31（4）：689-694.

[5]陈吉，肖贤明.南方古生界3套富有机质页岩矿物组成与脆性分析[J].煤炭学报，2013，38（5）.

[责任编辑：汤静]