漫话页岩气及其勘探开发

1漫话页岩气及其勘探开发Yuanzi16本文作者的话页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气。它是一种清洁、高效的非常规能源，也是油气等常规能源的重要而丰富的接替能源。页岩气的勘探开发，对于确保能源可持续供给和能源安全，对于优化能源结构，促进经济发展、社会进步和能源科技创新，具有重要战略意义。本文据有关文献和资料编写而成，拟供读者进一步了解和研究页岩气及其勘探开发参考。希望能够得到读者朋友的喜欢！本文目录一、页岩气及其主要特点和用途二、页岩气成藏条件三、世界页岩气资源量和储量分布四、世界页岩气勘探开发简史五、页岩气开发改变全球能源规则六、页岩气：打开中国能源勘探开发新局面（20120109）七、页岩气有望改变中国能源开发格局（20120213）八、中国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选成果（20120302）九、中国页岩气发展规划（20112015 年）（20120313）十、加快中国页岩气勘探开发攻关（20120503）十一、中国24口页岩气井获得工业气流（20120705）十二、建立规划落实机制推进中国页岩气勘探开发（20120709）十三、页岩气有望成为中国能源重要组成部分（20120831）十四、中国加强页岩气勘查开采和监督管理（20121123）十五、2012年中国国际页岩气大会（20121122）十六、中国发展页岩气的16字理念（20121211）十七、中国页岩气开发四大难题（20130128）十八、加快页岩气发展的八项基础工作（20130219）十九、中国全国页岩气勘探开发进展（20130226）2二十、直击中国“”热词之“页岩气”（20130307）二十一、中国出台政策加大页岩气产业扶持力度（20130321）二十二、博鳌亚洲论坛2013“页岩气革命”分论坛（20130409）二十三、中国若干省（区、直辖市）页岩气勘探开发二十四、水力压裂法及其应用下面是正文一、页岩气及其主要特点和用途1、页岩气基本概念页岩气（shale gas）是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气。其成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类非常规天然气。非常规油气资源包括页岩气、煤层气（瓦斯）、致密气、油砂矿、油页岩、可燃冰等。其中，人们比较生疏的致密气（Tight Gas）是指渗透率小于0.1 md（米日）的砂岩地层天然气。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广泛的页岩烃源岩地层中。页岩气很早就已经被人们所认知，但其采集比传统天然气困难。随着能源资源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到了页岩气的重要性。另据报道（2012-06-09），什么是页岩气？页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩以及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段，天然气主体上以游离相态（大约50%）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态（大约50%）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中，天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中，为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等，常是最好的页岩气发育条件。页岩气发育具有广泛的地质意义，存在于几乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别较大分别具有不同的工业价值。中国传统意义上的泥页岩裂隙气、泥页岩油气藏、泥岩裂缝油气藏、裂缝性油气藏等大致与此相当，但其中没有考虑吸附作用机理也不考虑其中天然气的原生属性，并在主体3上理解为聚集于泥页岩裂缝中的游离相油气，因而属于不完整意义上的页岩气。因此，中国的泥页岩裂缝性油气藏概念，与美国现今的页岩气内涵并不完全相同，分别在烃类的物质内容、储存相态、来源特点及成分组成等方面，存在较大差异。2、页岩气主要特点据介绍，页岩气主体赋存于暗色泥页岩或高碳泥页岩中。页岩气在主体上是以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气。它可以生成于有机成因的各种阶段。页岩气主体上以游离相态（大约50）赋存于裂隙、孔隙及其它储集空间；以吸附状态（大约50）赋存于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面；极少量以溶解状态赋存于干酪根、沥青质及石油中。干酪根（kerogen）为腊状有机物质，是动植物遗骸（通常是藻类或木质植物）在地下深部被细菌分解，除去糖类、脂肪酸及氨基酸后残留下的不溶于有机溶剂的高分子聚合物。它除了含有碳、氢、氧之外，也含有氮和硫的化合物。页岩气也赋存于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中，为在天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集，表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等，通常是最好的页岩气发育条件。页岩也属致密岩石，因此页岩气也可以归入致密气层气。它初始发现于美国阿巴拉契亚盆地的泥盆系页岩，呈暗褐色和黑色，富含有机质，可大量生气。储集空间以裂隙为主，并可以吸附气和水溶气形式赋存，呈低（负）压、低饱和度（30左右）状态，因而通常为低产气。但是，在裂隙发育带可获较高产量；井下爆炸和水力压裂等改造措施对提高产量效果也好。页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点。大部分产气页岩分布范围广、厚度大，并且普遍含气，这使得页岩气井能够长期稳定产气。但是，页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。中国主要盆地和地区页岩气资源量约为1530万亿立方米，与美国283万亿立方米大致相当，经济价值巨大。另一方面，生产周期长也是页岩气的显著特点。页岩气田开采寿命一般可达3050年，甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80100年。开采寿命长，就意味着可开发利用的价值大，这也决定了它的发展潜力。3、页岩气主要用途页岩气是一种清洁、高效的能源资源和化工原料。它主要用于民用和工业燃料，化工和发电等，具有广阔的开发前景。页岩气的开发和利用，有利于缓4解油气资源短缺，增加清洁能源供应，优化能源结构，是常规能源的重要补充。页岩气开采技术，主要有水平井多段压裂技术、清水压裂技术和压裂技术同步压裂技术。这些先进的技术不断提高着页岩气井的产量。正是这些先进技术的成功应用，促进了美国等国家页岩气开发的快速发展。二、页岩气成藏条件1、沉积环境页岩气的工业聚集需要丰富的气源物质基础，要求生烃有机质含量达到一定标准。那些有机质丰度高的黑色泥页岩，是页岩气成藏的最好源岩。它们的形成需要较快速率的沉积条件和封闭性较好的还原环境。沉积速率较快，可以使得富含有机质页岩在被氧化破坏之前能够大量沉积下来；而水体缺氧可以抑制微生物的活动性，减小其对有机质的破坏作用。在沉积埋藏后，控制甲烷产量的因素是：缺氧、缺硫酸盐环境；低温、富含有机物质以及具有充足的储存气体的空间。烃，或称碳氢化合物（hydrocarbon），是有机化合物的一种。这种化合物只由碳和氢组成，其中包含了烷烃、烯烃、炔烃、环烃及芳烃，是许多其他有机化合物的基体。2、总有机碳含量总有机碳含量，是烃源岩丰度评价的重要指标，也是衡量生烃强度和生烃量的重要参数。有机碳含量随岩性变化而变化。对于富含粘土的泥页岩来说，由于吸附量很大，有机碳含量最高，因而泥页岩作为潜力源岩的有机含量下限值就愈高；而当烃源岩的有机质类型愈好，热演化程度高时，相应的有机碳含量下限值就愈低。烃源岩，是指富含有机质、大量生成油气与排出油气的岩石。烃源岩应该具备的条件：含有大量有机质即干酪根；达到干酪根转化成油气的门限温度即埋藏深度。烃源岩形成环境是有利于有机质大量繁殖和保存的环境：浅海相、三角洲相、深水半深水湖相。烃源岩岩石类型有：粘土岩类烃源岩、碳酸盐岩类烃源岩、煤系烃源岩。3、干酪根类型在不同的沉积环境中，由不同来源有机质形成的干酪根，其组成有明显的差别，其性质和生油气潜能也有很大差别。因此，研究干酪根的类型（性质）是油气地球化学的一项重要内容，也是评价干酪根生油、生气潜力的基础。干酪根类型是衡量有机质产烃能力的参数；不同类型的干酪根同时也决定了产物以油为主还是以气为主。页岩气可以在不同有机质类型的源岩中产出，有机质的总量和成熟度，才是决定源岩产气能力的重要因素。4、热演化程度热演化程度，即含气页岩的热成熟度，通常用指标Ro来表示。Ro值越高，表明生气的可能性越大。5美国五大产气页岩的热成熟度可以从0.4%0.6%（临界值）到0.6%2.0%（成熟）。页岩气的生成，贯穿于有机质向烃类演化的整个过程。也就是说，只要页岩层中的有机质达到了生烃标准，即Ro>0.4%，就可以生成页岩气；它们就有可能在页岩中聚集成气藏。一般地，当Ro>1.0%时，更易于生气；1.0%1.4%时，生成干气；Ro<0.6%，为未成熟阶段；当0.4% <Ro<0.6%时，可生成生物成因气。三、世界页岩气资源量和储量分布1、世界各国页岩气资源量和储量页岩气是一种非常规天然气，储层致密、低渗透性，单井产量低，开发难度大。全球页岩气资源量巨大，据专家预测为456万亿立方米，是常规天然气资源量的2倍。由于页岩气特殊的成藏条件，页岩气开发一直被视为世界级难题。目前世界上已有30个国家积极发展页岩气业务。中国政府对此高度重视，决定开展科研攻关。有关专家认为，中国页岩气资源潜力巨大，具有发展页岩气的资源基础。中国南方、华北及塔里木海相盆地，以及北方大片陆相盆地，具备页岩气生成条件和大面积成藏的地质基础。2012年国外石油科技发展报告显示，全球总的页岩气可采资源量为187万亿立方米，其中中国约占资源总量的20%，为36.0825万亿立方米，排名世界第一。全球页岩气技术可采资源量排名前五位的国家依次为：中国（约占20%）、美国（约占13%）、阿根廷、墨西哥和南非。在北美的克拉通盆地、前陆盆地，侏罗系、泥盆系密西西比系富集多种成因、多种成熟度的页岩气资源。从全世界范围看，泥、页岩约占全部沉积岩的60%，页岩气资源前景巨大。主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联。加拿大西部地区，大约有550860万亿立方英尺页岩气储量。美国页岩气地质储量约为28万亿立方米。2007年，美国页岩气总产量为500亿立方米，占当年美国天然气总产量的8%以上。2、中国页岩气资源量和储量、资源量评价中国通过对陆域5大区、41个盆地和地区、87个评价单元、57个含气页岩层段的页岩气资源潜力，按照地质单元、地层层系、沉积环境、埋深、地表环境和省份进行评价，调研组优选了有利区。评价和优选结果表明，中国页岩气资源潜力大，分布面积广、发育层系多。全国页岩气地质资源潜力为134.42万亿立方米（不含青藏区）。其中，上扬子及滇黔桂区62.56万亿立方米，占全国总量的46%；华北及东北区26.79万亿立方米，占全国总量的20%；中下扬子及东南区25.16万亿立方米，占全国总量的19% ；西北区19.90万亿立方米，占全国总量的15%。全国页岩气可采资源潜力为25.08万亿立方米（不含青藏区）。其中，上扬子及滇黔桂区9. 94万亿立方米，占全国总量的39.63%；华北及东北区6.70万亿6立方米，占全国总量的26.70%；中下扬子及东南区4.64万亿立方米，占全国总量的18.49%；西北区3.81万亿立方米，占全国总量的15.19%。、储量产量预测在评价和优选的基础上，该中心对2015年、202