頁巖氣簡(jiǎn)介

頁巖氣是蘊(yùn)藏于頁巖層可供開采的天然氣資源，中國的頁巖氣可采儲(chǔ)量較大。頁巖氣的形成和富集有著自身獨(dú)特的特點(diǎn)，往往分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。較常規(guī)天然氣相比，頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點(diǎn)，大部分產(chǎn)頁巖氣分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣。

頁巖氣賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源和化工原料，主要用于居民燃?xì)狻⒊鞘泄?、發(fā)電、汽車燃料和化工生產(chǎn)等，用途廣泛。頁巖氣生產(chǎn)過程中一般無需排水，生產(chǎn)周期長，一般為30年～50年，勘探開發(fā)成功率高，具有較高的工業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 根據(jù)預(yù)測(cè)，我國的主要盆地和地區(qū)資源量約36萬億立方米，經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，資源前景廣闊。

2021年12月24日下午，2022年全國能源工作會(huì)議在北京召開。會(huì)議中指出，油氣方面，加大油氣勘探開發(fā)，預(yù)計(jì)全年原油產(chǎn)量1.99億噸、連續(xù)3年回升,天然氣產(chǎn)量2060億方左右、連續(xù)5年增產(chǎn)超百億方,頁巖油產(chǎn)量240萬噸、頁巖氣產(chǎn)量230億方、煤層氣利用量77億方，繼續(xù)保持良好增長勢(shì)頭。

頁巖氣與深盆氣、煤層氣一樣都屬于“持續(xù)式”聚集的非常規(guī)天然氣。

天然氣在頁巖中的生成、吸附與溶解逃離，具有與煤層氣大致相同的機(jī)理過程。如圖所示，通過生物作用或熱成熟作用所產(chǎn)生的天然氣首先滿足有機(jī)質(zhì)和巖石顆粒表面吸附的需要，此時(shí)所形成的頁巖氣主要以吸附狀態(tài)賦存于頁巖內(nèi)部。當(dāng)吸附氣量與溶解的逃逸氣量達(dá)到飽和時(shí)，富裕的頁巖氣解吸進(jìn)入基質(zhì)孔隙。隨著天然氣的大量生成，頁巖內(nèi)壓力升高，出現(xiàn)造隙及排出，游離狀天然氣進(jìn)入頁巖裂縫中并聚積。

頁巖巖性多為瀝青質(zhì)或富含有機(jī)質(zhì)的暗色、黑色泥頁巖和高碳泥頁巖類，巖石組成一般包括30%～50%的粘土礦物、15%～25%的粉砂質(zhì)（石英顆粒）和4%～30%的有機(jī)質(zhì)。正是由于頁巖具有這樣的特性，所以頁巖中的天然氣具有多種存在方式，主要包括了2種形式，即游離態(tài)（大量存在于頁巖孔隙和裂縫中）和吸附態(tài)（大量存在于粘土礦物、有機(jī)質(zhì)、干酪根顆粒及孔隙表面上），其中吸附態(tài)存在的天然氣占天然氣賦存總量的20%以上（BarnettShale）到85%（LewisShale）。

頁巖氣形成原因

前人對(duì)美國5大頁巖氣盆地頁巖氣的成因研究表明，頁巖氣可以通過以下2種途徑演變而來。

1、熱裂解成因氣（自然生成）

頁巖中熱成因氣的形成有3個(gè)途徑（如圖）：①干酪根分解成氣體和瀝青；②瀝青分解成油和氣體（步驟1和步驟2為初次裂解）；③油分解成氣體、高含碳量的焦炭或者瀝青殘余物（二次裂解）。最后一個(gè)步驟主要取決于系統(tǒng)中油的殘余量和儲(chǔ)層的吸附作用。德克薩斯州的Fort Worth盆地的Barnett頁巖氣就是通過來源于干酪根熱降解和殘余油的二次裂解，主要以殘余油的二次裂解為主，正因?yàn)槿绱?，使得Barnett頁巖氣具有較大資源潛力。

頁巖氣是從頁巖層中開采出來的天然氣，主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣，它可以生成于有機(jī)成因的各種階段天然氣主體上以游離相態(tài)（大約50%）存在于裂縫、孔隙及其它儲(chǔ)集空間，以吸附狀態(tài)（大約50%）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態(tài)儲(chǔ)存于干酪根、瀝青質(zhì)及石油中。天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、甚至砂巖地層中。天然氣生成之后，在源巖層內(nèi)的就近聚集，表現(xiàn)為典型的原地成藏模式，與油頁巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規(guī)儲(chǔ)層氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲(chǔ)層和蓋層。因此，有機(jī)質(zhì)含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是最好的頁巖氣發(fā)育條件。

2、生物成因氣

一般指頁巖在成巖的生物化學(xué)階段直接由細(xì)菌降解而成的氣體，也有氣藏經(jīng)后期改造而成的生物氣。如美國密歇根盆地的Antrim頁巖氣是干酪根成熟過程中所產(chǎn)生的熱降解氣和產(chǎn)甲烷菌新陳代謝活動(dòng)中所產(chǎn)生的生物成因氣，以后者為主。其原因可能是發(fā)育良好的裂縫系統(tǒng)不僅使天然氣和攜帶大量細(xì)菌的原始地層水進(jìn)入Antrim頁巖內(nèi)，而且來自上覆更新統(tǒng)冰川漂移物中含水層的大氣降水也同時(shí)侵入，有利于細(xì)菌甲烷的形成。

頁巖氣形成條件

1、沉積環(huán)境

較快的沉積條件和封閉性較好的還原環(huán)境是黑色頁巖形成的重要條件。沉積速率較快可以使得富含有機(jī)質(zhì)頁巖在被氧化破壞之前能夠大量沉積下來，而水體缺氧可以抑制微生物的活動(dòng)性，減小其對(duì)有機(jī)質(zhì)的破壞作用。如Fort Worth盆地Barnett組富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖沉積于深水（120～215米）前陸盆地，具有低于風(fēng)暴浪基面和低氧帶（OMZ）的缺氧—厭氧特征，與開放海溝通有限。

2、有效厚度

廣泛分布的泥頁巖是形成頁巖氣的重要條件。同時(shí)，沉積有效厚度是保證足夠的有機(jī)質(zhì)及充足的儲(chǔ)集空間的前提條件，頁巖的厚度越大，頁巖的封蓋能力越強(qiáng)，有利于氣體的保存，從而有利于頁巖氣成藏。美國5大頁巖氣勘探開采區(qū)的頁巖凈厚度為9.14～91.44米，其中產(chǎn)氣量較高的Barnett頁巖和Lewis頁巖的平均厚度在30.48米以上。

3、總有機(jī)碳含量（TOC）

總有機(jī)碳含量是烴源巖豐度評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，也是衡量生烴強(qiáng)度和生烴量的重要參數(shù)。有機(jī)碳含量隨巖性變化而變化，對(duì)于富含粘土的泥頁巖來說，由于吸附量很大，有機(jī)碳含量最高，因此，泥頁巖作為潛力源巖的有機(jī)含量下限值就愈高，而當(dāng)烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型愈好，熱演化程度高時(shí)，相應(yīng)的有機(jī)碳含量下限值就低。對(duì)泥質(zhì)油源巖中有機(jī)碳含量的下限標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外的看法基本一致，為0.4%～0.6%，而泥質(zhì)氣源巖有機(jī)碳含量的下限標(biāo)準(zhǔn)則有所不同。大量研究結(jié)果表明，氣態(tài)烴分子小，在水中的溶解能力強(qiáng)，易于運(yùn)移，氣源巖有機(jī)碳含量的下限標(biāo)準(zhǔn)要比油源巖低得多。美國5大頁巖氣系統(tǒng)頁巖總有機(jī)碳含量較高，分布范圍大（0.5%～25%），可分為2類，Antrim頁巖和New Albany頁巖的TOC含量較高，一般分布于0.3%～25%之間；而Ohio頁巖、Barnett頁巖和Lewis頁巖的TOC含量在0.45%～4.7%之間。

4、干酪根類型和成熟度

在不同的沉積環(huán)境中，由不同來源有機(jī)質(zhì)形成的干酪根，其組成有明顯的差別，其性質(zhì)和生油氣潛能也有很大差別。因此，研究干酪根的類型（性質(zhì)）是油氣地球化學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是評(píng)價(jià)干酪根生油、生氣潛力的基礎(chǔ)。干酪根類型是衡量有機(jī)質(zhì)產(chǎn)烴能力的參數(shù)，不同類型的干酪根同時(shí)也決定了產(chǎn)物以油為主還是以氣為主。一般來說，Ⅰ型干酪根和Ⅱ型干酪根以生油為主，Ⅲ型干酪根則以生氣為主?？v觀美國頁巖氣盆地的頁巖干酪根類型，主要以Ⅰ型干酪根與Ⅱ型干酪根為主，也有部分Ⅲ型干酪根，而且不同干酪根類型的頁巖都生成了數(shù)量可觀的氣，有理由相信，干酪根類型并不是決定產(chǎn)氣量的關(guān)鍵因素。沉積巖石中分散有機(jī)質(zhì)的豐度和成烴母質(zhì)類型是油氣生成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而有機(jī)質(zhì)的成熟度則是油氣生成的關(guān)鍵。干酪根只有達(dá)到一定的成熟度才能開始大量生烴和排烴。不同類型的干酪根在熱演化的不同階段生烴量也不同。在低熟階段（0.4%～0.6%），有機(jī)質(zhì)就可以向烴類轉(zhuǎn)變。美國5大頁巖盆地頁巖的熱成熟度分布范圍在0.4%～2.0%之間，可見在有機(jī)質(zhì)生烴的整個(gè)過程都有頁巖氣的生成。隨著成熟度的增加，早期所生成的原油開始裂解成氣。美國Barnett頁巖之所以含氣量大，主要源于生烴體積（有機(jī)質(zhì)豐度、生烴潛力和頁巖厚度引起的結(jié)果），成熟度以及部分液態(tài)烴持續(xù)裂解生氣。成熟度越低的Barnett頁巖區(qū)，其氣體產(chǎn)量就越低，這可能是因?yàn)樯鷼馍?，殘留烴的流動(dòng)阻塞孔隙的緣故。許多高熟的Barnett頁巖區(qū)干酪根和油的裂解使生氣量大幅提高，導(dǎo)致頁巖氣井氣體流量大。因此，成熟度是評(píng)價(jià)高流量頁巖氣相似性的關(guān)鍵地球化學(xué)參數(shù)。

頁巖氣影響成藏因素

1、孔隙度

在常規(guī)儲(chǔ)層中，孔隙度是描述儲(chǔ)層特性的一個(gè)重要方面。頁巖儲(chǔ)層也是如此。作為儲(chǔ)層，頁巖多顯示出較低的孔隙度（<10%），當(dāng)然也可以有很大的孔隙度，且在這些孔隙里儲(chǔ)存大量的游離氣，即使在較老的巖層，游離氣也可以充填孔隙的50%。游離氣含量與孔隙體積的大小密切聯(lián)系。一般來說，孔隙體積越大，所含的游離氣量就越大。

2、裂縫發(fā)育

頁巖的礦物成分較復(fù)雜，石英含量高，且多呈粘土粒級(jí)，常以紋層形式出現(xiàn)，而有機(jī)質(zhì)、石英含量都很高的頁巖脆性較強(qiáng)，容易在外力作用下形成天然裂縫和誘導(dǎo)裂縫，有利于天然氣滲流，說明巖性、巖石礦物成分是控制裂縫發(fā)育程度的主要內(nèi)在因素。

由于頁巖具有低孔隙度低滲透率的特性，產(chǎn)氣量不高，而那些開放的矩形天然裂縫彌補(bǔ)了這一不足，大大提高了頁巖氣產(chǎn)量。裂縫改善了泥頁巖的滲流能力，裂縫既是儲(chǔ)集空間，也是滲流通道，是頁巖氣從基質(zhì)孔隙流入井底的必要途徑。并不是所有優(yōu)質(zhì)烴源巖都能夠形成具有經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值的裂縫性油氣藏，只有那些低泊松比、高彈性模量、富含有機(jī)質(zhì)的脆性頁巖才是頁巖氣資源的首要勘探目標(biāo)。

3、有機(jī)碳含量

在裂縫性頁巖氣系統(tǒng)中，頁巖對(duì)氣的吸附能力與頁巖的總有機(jī)碳含量之間存在線性關(guān)系。

在相同壓力下，總有機(jī)碳含量較高的頁巖比其含量較低的頁巖的甲烷吸附量明顯要高。頁巖氣除了被有機(jī)質(zhì)表面所吸附之外，還可以吸附在粘土的表面（干燥）。在有機(jī)碳含量接近和壓力相同的情況下，粘土含量高的頁巖所吸附的氣體量要比粘土含量低的頁巖高。而且隨著壓力的增大，差距也隨之增大。

4、地層壓力

地層壓力也是影響頁巖氣產(chǎn)量的因素之一。研究表明，地層壓力與吸附氣有著正相關(guān)性，地層壓力越大，頁巖的吸附能力就越大，吸附氣的含量也就越高。游離氣含量也會(huì)隨著壓力的增加而增加，兩者基本上呈線性關(guān)系。值得注意的是，壓力在6.89MPa以前，吸附氣含量隨壓力增加的幅度很明顯，而在其之后，增加的幅度不太明顯，類似于常規(guī)的致密氣藏。當(dāng)然，不同地區(qū)由于有機(jī)質(zhì)含量和周圍圍巖封存能力的不同，壓力梯度也會(huì)產(chǎn)生差異。

除了上述影響因素之外，有機(jī)質(zhì)類型、成熟度等也會(huì)影響頁巖氣含量。

頁巖氣成藏過程

頁巖氣經(jīng)歷了復(fù)雜多變的成藏過程，是天然氣成藏機(jī)理序列中的重要構(gòu)成和典型代表。根據(jù)不同的成藏條件，頁巖氣成藏可以表現(xiàn)為典型的吸附機(jī)理、活塞運(yùn)聚機(jī)理或置換運(yùn)聚機(jī)理。按照成藏機(jī)理的不同，可將天然氣成藏過程分為3個(gè)主要階段，而前2個(gè)階段即是頁巖氣的成藏過程。

第1階段是天然氣的生成與吸附。該階段發(fā)生在成藏初期，與煤層氣的成藏機(jī)理相同。由于頁巖中的有機(jī)碳等物質(zhì)表面具有吸附能力，頁巖生氣過程中，最開始生成的少量天然氣均被有機(jī)碳等物質(zhì)吸附，故頁巖層中僅存有吸附態(tài)的天然氣（圖A）。

第2階段是天然氣的造隙及排出。該階段處于生氣高峰期，與根緣氣的形成機(jī)理類似。隨著天然氣的大量生成，頁巖中的有機(jī)碳無法將其完全吸附，因此未被吸附的天然氣在頁巖層中以游離態(tài)聚集。隨著頁巖氣的不斷生成，聚集的大量游離氣因膨脹而形成高壓，直至巖層破裂并產(chǎn)生微裂隙。由于此時(shí)產(chǎn)生的裂縫或孔隙極其微小，使得頁巖氣無法在頁巖層內(nèi)部自由流動(dòng)。在此后的強(qiáng)力生烴作用即生氣膨脹力的作用下，頁巖氣沿構(gòu)造上傾方向從底部高壓區(qū)向高部相對(duì)低壓區(qū)發(fā)生排驅(qū)和整體推進(jìn)作用，從而使地層處于大面積包含氣狀態(tài)。此階段生成的天然氣不受浮力作用，表現(xiàn)為活塞式的運(yùn)聚特征（圖B）。

第3階段是天然氣的置換與運(yùn)移。如果天然氣的生成量持續(xù)增加而頁巖層的外部又有合適的儲(chǔ)層，則在浮力作用下，天然氣將以置換方式沿裂縫從泥頁巖層向儲(chǔ)層運(yùn)移，從而形成常規(guī)天然氣藏（圖C）。

頁巖氣成藏過程中，吸附機(jī)理與活塞式運(yùn)聚機(jī)理共同作用，控制著頁巖氣藏中吸附態(tài)和游離態(tài)天然氣所占空間比例變化。因此，頁巖氣的成藏機(jī)理實(shí)質(zhì)上是天然氣在頁巖孔隙中賦存狀態(tài)之間的動(dòng)態(tài)平衡。頁巖中吸附態(tài)天然氣的存在是由其本身所含巖石特性決定的，與保存條件沒有直接關(guān)系，故頁巖氣成藏后對(duì)保存條件沒有特殊要求。在四川盆地海相地層中監(jiān)測(cè)到的氣測(cè)異常也證實(shí)了即便是多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)對(duì)頁巖氣藏有太大的影響。

中國學(xué)者對(duì)頁巖氣的研究起步較晚，國內(nèi)最早有關(guān)頁巖氣的報(bào)道出現(xiàn)于1996年第4期的《國外測(cè)井技術(shù)》。但直到2002年，李大榮等譯自J.B.Curtis的經(jīng)典文章《Fractured shale-gas systems》發(fā)表后，國內(nèi)的許多學(xué)者才開始關(guān)注頁巖氣。

2004年以來，以中國地質(zhì)大學(xué)張金川教授、中國石油勘探開發(fā)研究院李新景和王社教授、中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院王紅巖和李景明教授以及長江大學(xué)潘仁芳教授為代表的杰出石油地質(zhì)科技工作者開始了頁巖氣勘探開發(fā)基礎(chǔ)理論的相關(guān)研究，在頁巖氣成藏機(jī)理、儲(chǔ)量評(píng)價(jià)、資源量分類、頁巖氣滲流機(jī)理等方面取得了可喜的成果，為我國頁巖氣勘探開發(fā)奠定了理論基礎(chǔ)；2009年，我國啟動(dòng)“中國重點(diǎn)地區(qū)頁巖氣資源潛力及有利區(qū)優(yōu)選”項(xiàng)目；2010年，我國分三個(gè)梯次開展了研究工作，第一啟動(dòng)了“川渝黔鄂頁巖氣調(diào)查先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)”工作開展重點(diǎn)調(diào)查，第二在下?lián)P子蘇皖浙地區(qū)開展頁巖氣資源調(diào)查，第三在北方地區(qū)（華北、東北和西北）開展頁巖氣資源前期調(diào)查研究；2011年，結(jié)合前期調(diào)查研究成果，國土資源部在川渝黔鄂開展了5個(gè)項(xiàng)目的先導(dǎo)性試驗(yàn)，在上揚(yáng)子及滇黔桂區(qū)、中揚(yáng)子及東南區(qū)、西北區(qū)、青藏區(qū)、華東-東北區(qū)5個(gè)大區(qū)繼續(xù)開展資源潛力調(diào)查，同時(shí)開展了5個(gè)頁巖氣勘探開發(fā)相關(guān)工藝技術(shù)的攻關(guān)項(xiàng)目。

2012年4月長寧地區(qū)寧201-H1井五峰組—龍馬溪組測(cè)試獲日產(chǎn)頁巖氣15×10⁴立方米，實(shí)現(xiàn)了中國頁巖氣勘探商業(yè)開發(fā)的突破。同年11月中國石化在川東南涪陵焦石壩地區(qū)，焦1HF井在五峰組—龍馬溪組測(cè)試獲日產(chǎn)頁巖氣20.3×10⁴立方米。

2014年提交中國首個(gè)頁巖氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量1067.5×10⁸立方米。截止2017年底，涪陵頁巖氣田已累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量超過6000×10⁸立方米。累計(jì)建成頁巖氣產(chǎn)能100×10⁸立方米，頁巖氣年產(chǎn)量達(dá)60.4×10⁸立方米。

通過勘探開發(fā)實(shí)踐，中國學(xué)者先后提出復(fù)雜構(gòu)造區(qū)海相頁巖氣“二元富集”規(guī)律、“構(gòu)造型甜點(diǎn)”和“連續(xù)型甜點(diǎn)區(qū)”頁巖氣富集模式等認(rèn)識(shí)，海相頁巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)、目標(biāo)優(yōu)選等勘探評(píng)價(jià)技術(shù)體系日趨成熟，初步形成了頁巖氣氣藏描述、產(chǎn)能評(píng)價(jià)、開發(fā)參數(shù)優(yōu)化等相關(guān)開發(fā)技術(shù)；水平井優(yōu)快鉆井、泵送橋塞分簇射孔分段壓裂、同步壓裂、拉鏈?zhǔn)綁毫训燃夹g(shù)工藝日趨成熟，具備了3500米以淺海相頁巖氣規(guī)模開發(fā)的技術(shù)能力；形成了山地井工廠作業(yè)模式，大大提高施工效率，與單個(gè)平臺(tái)單口鉆井相比，鉆井、建井周期同比均縮短30%以上；配套形成了廢渣、廢液和廢氣循環(huán)利用、無害化處理的清潔生產(chǎn)技術(shù)體系。在關(guān)鍵壓裂設(shè)備的研制方面，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3000型壓裂車等，建立了國產(chǎn)大功率壓裂機(jī)組的研發(fā)、試驗(yàn)、制造體系和應(yīng)用規(guī)范；自主研發(fā)的裸眼封隔器、橋塞等井下壓裂工具，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化批量生產(chǎn)。僅以涪陵頁巖氣田勘探開發(fā)為例，已經(jīng)形成近百余項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，國家專利已授權(quán)39項(xiàng)，其中發(fā)明專利12項(xiàng)。中國在頁巖氣領(lǐng)域取得的科技進(jìn)步得到了全球業(yè)界的高度關(guān)注和認(rèn)可，2014年第五屆世界頁巖油氣峰會(huì)授予中國企業(yè)“頁巖油氣國際先鋒獎(jiǎng)”，2018年《涪陵大型海相頁巖氣田高效勘探開發(fā)》項(xiàng)目獲得國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

頁巖氣世界儲(chǔ)量及分布

全球頁巖氣資源十分豐富且分布普遍，據(jù)美國國家石油委員會(huì)(NPC)統(tǒng)計(jì)，截至2009年底，全球頁巖氣資源量約為456.2萬億立方米，占全球非常規(guī)氣資源量近50%，與常規(guī)天然氣相當(dāng)，頁巖氣的資源潛力甚至還可能明顯大于常規(guī)天然氣。主要分布在北美、中亞和中國、中東和北非、太平洋國家、拉美、其他地區(qū)等(見下表)。

其中北美最多，但其豐度低，技術(shù)可采量占資源總量的比例較低，同時(shí)頁巖氣的儲(chǔ)層具有低孔隙率和低滲透率的特點(diǎn)，開采難度大，需要高水平的鉆井和完井技術(shù)。在21世紀(jì)剛開始開采頁巖氣時(shí)，多采用水平鉆井技術(shù)和水基液壓裂技術(shù)提高采收率。

美國本土有48個(gè)州廣泛分布著有機(jī)頁巖，具有豐富的頁巖氣資源。據(jù)美國國家油氣資源委員會(huì)估計(jì)，美國頁巖氣資源總量大約在14.2萬億~19.8萬億立方米，可采資源量約為 3.62萬億立方米，截至2008年底，美國探明頁巖氣儲(chǔ)量9289億立方米。

歐洲頁巖氣儲(chǔ)藏量可達(dá)15萬億立方米，瑞典的明礬片巖，德國北部、荷蘭和英國南部的波西多尼亞片巖等，都與美國的頁巖類似。歐洲的頁巖主要呈黑色或深棕色，表示巖層在形成過程中，富含了泥土中生長的生物所具有的有機(jī)物質(zhì)，而這些有機(jī)物質(zhì)大部分都變成了現(xiàn)在的頁巖氣。如果頁巖儲(chǔ)藏能夠證實(shí)，那么這將改變歐洲國家長期依賴俄羅斯天然氣的命運(yùn)。目前，歐盟成員國天然氣供給的1/4來自俄羅斯。拉美頁巖氣資源主要集中在阿根廷、墨西哥和巴西等國。

頁巖氣中國儲(chǔ)量及分布

我國頁巖氣資源很豐富，但開發(fā)還處于起始階段。國家正在積極推進(jìn)頁巖氣的開發(fā)利用工作。

2018年自然資源部礦產(chǎn)資源保護(hù)監(jiān)督工作小組透露，自2014年9月到2018年4月，不到4年時(shí)間，我國頁巖氣累計(jì)新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量突破萬億立方米，產(chǎn)能達(dá)135億立方米，累計(jì)產(chǎn)氣225.80億立方米。自2014年9月到2018年4月，不到4年時(shí)間，在四川盆地探明涪陵、威遠(yuǎn)、長寧、威榮4個(gè)整裝頁巖氣田，頁巖氣累計(jì)新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量突破萬億立方米，產(chǎn)能達(dá)135億立方米，累計(jì)產(chǎn)氣225.80億立方米。

雖然中國頁巖氣勘探還處于起步階段，但經(jīng)過成藏條件的初步對(duì)比發(fā)現(xiàn)，中國的許多盆地與美國東部地區(qū)頁巖氣藏的地質(zhì)條件類似，故勘探潛力巨大。中國的頁巖氣發(fā)育區(qū)可劃分為與板塊大致對(duì)應(yīng)的四大區(qū)域，即南方地區(qū)、中東部地區(qū)、西北地區(qū)及青藏地區(qū)，這些區(qū)域都具有良好的頁巖氣勘探前景（如圖）。

中國南方揚(yáng)子地臺(tái)區(qū)共發(fā)育8套以黑色頁巖為主體的烴源巖層：上震旦統(tǒng)陡山沱組、下寒武統(tǒng)筇竹寺組、上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組、中泥盆統(tǒng)羅富組、下石炭統(tǒng)河州組、下二疊統(tǒng)棲霞組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M及大隆組、下三疊統(tǒng)青龍組。以上各層位分布廣、埋藏淺、厚度大、有機(jī)質(zhì)豐富、成熟度高，且具備優(yōu)越的頁巖氣成藏條件，因此是頁巖氣發(fā)育的有利區(qū)域，勘探潛力巨大。其中，四川盆地經(jīng)歷了克拉通和前陸盆地演化過程中復(fù)雜的構(gòu)造變動(dòng)，形成了與美國典型頁巖氣盆地相似的構(gòu)造演化特點(diǎn)和地質(zhì)條件，其下古生界烴源巖具有分布廣、厚度大、成熟度高、微裂縫發(fā)育、有機(jī)質(zhì)生烴作用強(qiáng)的特點(diǎn)，并有大量證據(jù)顯示該盆地存在豐富的頁巖氣。例如，該盆地下志留統(tǒng)龍馬溪組的黑色筆石頁巖最為發(fā)育，而南部長寧構(gòu)造新完鉆的頁巖氣淺井的分析測(cè)試數(shù)據(jù)也證實(shí)了龍馬溪組具有形成頁巖氣藏的優(yōu)越條件；采用體積法初步估算四川盆地及鄰區(qū)的龍馬溪組頁巖氣資源量為4.0×10⁸~12.4×10⁸立方米，顯示了該區(qū)頁巖氣巨大的勘探潛力；2009年，在重慶彭水鉆探的第一口頁巖氣戰(zhàn)略調(diào)查井——渝頁1井見到良好的頁巖氣顯示，對(duì)渝頁1井的后期實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果也表明，渝東南地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜的高陡構(gòu)造帶具有良好的頁巖氣成藏地質(zhì)條件，同時(shí)也預(yù)示著上揚(yáng)子乃至整個(gè)揚(yáng)子地區(qū)都可能是頁巖氣發(fā)育的有利潛力區(qū)。因此，總體看來，川東和川南地區(qū)（包括川西南）下寒武統(tǒng)和下志留統(tǒng)頁巖最具潛力，而鄂西-渝東地區(qū)乃至整個(gè)中下?lián)P子地區(qū)為頁巖氣分布的重要區(qū)域。

中東部地區(qū)的頁巖氣可能分布在主力油氣層的底部，區(qū)域上的中生界至古生界。松遼盆地白堊系、鄂爾多斯盆地三疊系、渤海灣盆地埋藏較淺的古近系等頁巖均有利于頁巖氣的發(fā)育。其中，鄂爾多斯盆地中生界頁巖埋藏深度在3千米以內(nèi)，厚度>5米，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)>2%，對(duì)頁巖氣的發(fā)育十分有利。在西北部地區(qū)，受現(xiàn)今盆地特點(diǎn)的約束，區(qū)域上分布的侏羅系、三疊系和盆地邊緣埋藏較淺的古生界泥頁巖具有較大的厚度和有機(jī)碳含量，具有頁巖氣勘探潛力。青藏地區(qū)的中—古生界泥頁巖地層厚度大，有機(jī)質(zhì)含量高，有機(jī)質(zhì)熱演化程度適中，同樣具有頁巖氣勘探的潛力。

2018年8月24日，地球頁巖層內(nèi)的天然氣資源與常規(guī)天然氣可采儲(chǔ)量相當(dāng)?！爸袊搸r氣開發(fā)起步雖晚，卻是繼美加之后第三個(gè)形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)的國家，產(chǎn)量近期可達(dá)百億立方米能級(jí)。國內(nèi)最早研究頁巖氣的專家之一、國土資源部礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量評(píng)審中心主任張大偉這樣表示。

進(jìn)行頁巖氣經(jīng)濟(jì)開發(fā)的核心區(qū)的條件有五個(gè)，通常是指TOC值大于2%、處在生氣窗內(nèi)、脆性礦物含量大于40%的有效頁巖。有效頁巖厚度大約30~50米。有效頁巖連續(xù)發(fā)育時(shí)大于30米，斷續(xù)發(fā)育或TOC值小于2%時(shí)，累計(jì)厚度大于50米時(shí)亦足以滿足商業(yè)開發(fā)要求。

頁巖氣開采技術(shù)

相對(duì)于常規(guī)天然氣，頁巖氣藏的儲(chǔ)層一般呈低孔、低滲透率的物性特征，通常滲透率小于1×10^?3μm，孔隙度最高僅為4%~5%，氣流阻力比常規(guī)天然氣大，需實(shí)施儲(chǔ)層液壓破碎才能開采。使用水力壓裂和水平井技術(shù)，可大大提高頁巖儲(chǔ)層中頁巖氣藏的開采量。

1、垂直井技術(shù)

垂直井是頁巖氣早期開采的主要手段。在鉆小于1000米的淺井時(shí)，一般采用鉆進(jìn)速度較快的欠平衡旋沖法，可有效減小對(duì)地層的破壞；在鉆進(jìn)1000~2500米的深井時(shí)，則采用輕質(zhì)鉆井液液隨隨鉆常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井法。

2、水平井技術(shù)

隨著2002年美國德克薩斯州Fort Worth盆地Barnett頁巖產(chǎn)層7口水平試驗(yàn)井取得巨大成功，水平井得以在業(yè)內(nèi)大力推廣，迅速成為頁巖氣開采的主要鉆井方式。

水平井提高了與頁巖層中裂縫接觸的可能性，增大了與儲(chǔ)層中氣體的接觸面積，同時(shí)，水平井減少了地面設(shè)施，開采延伸范圍大，避免了地面不利條件的干擾，產(chǎn)量是直井的3~5倍。

目前國內(nèi)的水平井鉆井技術(shù)主要有控制壓力鉆井、低壓欠平衡空氣鉆井和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井等技術(shù)?？刂茐毫︺@井技術(shù)能夠很好地克服井壁坍塌問題；低壓欠平衡空氣鉆井技術(shù)應(yīng)用較成熟，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，井眼凈化效果好、井身軌跡控制精度高、位移延伸能力強(qiáng)，是水平鉆井技術(shù)發(fā)展的重要方向。國內(nèi)頁巖氣水平井完井技術(shù)得到了一定的發(fā)展，主要的完井技術(shù)有：水力噴射射孔完井、組合式橋塞完井、機(jī)械式組合完井技術(shù)。組合式橋塞完井是頁巖氣完井最常用也是最耗時(shí)的完井方法，在套管井中，用組合式橋塞分割各段，分別進(jìn)行射孔和壓裂；如水力噴射射孔完井是以高速噴出的流體射穿套管和巖石，不用下封隔器和橋塞，可以縮短完井時(shí)間；機(jī)械式組合完井采用特殊的滑套機(jī)構(gòu)和膨脹封隔器，適用于水平裸眼井段限流壓裂，一趟管柱即可完成固井和分段壓裂施工。

與垂直井相比，水平井雖然建設(shè)成本較高，但由于其能顯著地增大與頁巖層中裂縫的接觸面積，有效改善儲(chǔ)層中頁巖氣體的流動(dòng)狀態(tài)，提高出氣率，故水平井在初始開采速率、控制儲(chǔ)量和最終評(píng)價(jià)可采儲(chǔ)量方面比垂直井要高2~3倍。

3、壓裂增產(chǎn)技術(shù)

由于頁巖氣藏超低滲透率和低孔隙度，水平井需經(jīng)過多級(jí)大規(guī)模水力壓裂處理，才能保證頁巖氣藏經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。壓裂增產(chǎn)技術(shù)是頁巖氣成功開發(fā)的核心技術(shù)之一。

按照壓裂介質(zhì)，可分為泡沫壓裂和水力壓裂。

1、泡沫壓裂。以液氮或二氧化碳泡沫作為壓裂劑的壓裂手段，一般用于埋深較淺、地層壓力較低的頁巖儲(chǔ)層，具有造縫效率高、低濾失性、攜砂和返排能力強(qiáng)，摩阻系數(shù)低，對(duì)儲(chǔ)層傷害小的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)注入壓力要求較高，產(chǎn)生裂縫形式簡(jiǎn)單，難以為氣體運(yùn)移提供更多通道，且成本不菲。

2、水力壓裂。以清水為壓裂劑，常用于埋深較大、地層壓力較高的儲(chǔ)層，對(duì)支撐劑的需求較少，無須表面活性劑和穩(wěn)定劑，且很少需要泵來增壓，故成本較低。水力壓裂是清潔壓裂技術(shù)，能夠清洗裂縫，可在一定程度上額外提高儲(chǔ)層的滲透率。

按照壓裂方式，可分為以下幾種。

1、水平井分段壓裂。即在比較長的水平井段上進(jìn)行多階段壓裂作業(yè)，形成多條水力裂縫，有效增加裂縫網(wǎng)絡(luò)，以提高產(chǎn)氣量。分段壓裂可以有效減少成本，尤其是與前置液鉆井相結(jié)合，能最大限度地節(jié)約動(dòng)員、解散、材料處理的時(shí)間和成本，縮短準(zhǔn)備時(shí)間以及每次泵送作業(yè)之間的停機(jī)時(shí)間。

2、重復(fù)壓裂。隨著時(shí)間的推移和壓力的釋放，初次壓裂形成的由支撐劑維持的裂縫將逐漸閉合，造成頁巖氣產(chǎn)量嚴(yán)重降低。為恢復(fù)產(chǎn)能而對(duì)頁巖儲(chǔ)層進(jìn)行的再次壓裂，即為重復(fù)壓裂。

3、同步壓裂。同步壓裂一般由兩口及以上的井同時(shí)或交互作業(yè)，是利用高壓下壓裂液與支撐劑在兩口井之間運(yùn)移距離最短的原理，來增大壓裂裂縫密度和面積，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。

我國在常規(guī)油氣領(lǐng)域幾十年積累的水平井開發(fā)經(jīng)驗(yàn)同樣加速了目前國內(nèi)頁巖氣的技術(shù)開發(fā)進(jìn)程。水平井水力壓裂技術(shù)在國內(nèi)常規(guī)油氣開發(fā)中應(yīng)用廣泛，尤其是多級(jí)壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)、清水壓裂技術(shù)，有較多成功應(yīng)用的實(shí)例。

在水平井分段壓裂技術(shù)方面，我國已經(jīng)取得一定突破，形成了低滲透油氣田水平井雙封單卡分段壓裂、水力噴砂分段壓裂、封隔器滑套分段壓裂等3大技術(shù)，完善了碳酸鹽巖儲(chǔ)層自轉(zhuǎn)向高效酸化/酸壓、化學(xué)暫堵膠塞分段壓裂、水力裂縫監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)和水平井修井作業(yè)等4項(xiàng)配套工藝，建立了一套壓裂裂縫與井網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。我國已經(jīng)在長慶實(shí)現(xiàn)了7段水平井分段壓裂技術(shù)，并在四川蜀南地區(qū)引進(jìn)并吸收10段及以上的長井段水平井分段壓裂技術(shù)。

頁巖氣開發(fā)方式

雖然有吸附與游離相天然氣的同時(shí)存在，但頁巖氣的開發(fā)并不需要排水降壓。由于頁巖中游離相天然氣的采出，能夠自然達(dá)到壓力降低的目的，從而導(dǎo)吸附相及少量溶解相天然氣的游離化，達(dá)到進(jìn)一步提高天然氣產(chǎn)能并實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)產(chǎn)之目的。由于孔隙度和滲透率較低天然氣的生產(chǎn)率和采收率也較低，因此巖氣的最終采收率依賴于有效的壓裂措施，壓裂技術(shù)和開采工藝均直接影響著頁巖氣井的經(jīng)濟(jì)效益。

有專家提到根緣氣，J.A.Masters（1979）提出了深盆氣（Deepbagas）思想，建立了氣水倒置的模式，描述了天然氣勘探開發(fā)的廣闊前景。由于識(shí)別難度大，P.R.Rose等（1986）提出了盆地中心氣（Basin-centergas），B.E.Law等人研究思路將該類氣藏的識(shí)別方法從“區(qū)域氣水倒置”改進(jìn)為“沒有邊水”，從而簡(jiǎn)化了繁瑣的識(shí)別過程并在很大程度上提前了對(duì)該類氣藏的識(shí)別時(shí)間。由于對(duì)“無邊底水的確定仍然較多的鉆井地質(zhì)資料故仍然不是最佳的解決方案。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，將根緣氣確定為致密砂巖中與氣源巖直接相連的天然氣聚集，并強(qiáng)調(diào)其中的砂巖底部含氣特點(diǎn)。由于緊鄰氣源巖（根）天然氣與地層水在運(yùn)移動(dòng)力上形成直接傳遞的連續(xù)介質(zhì)，故被視之為根緣氣。該類氣藏主體形成于砂巖普遍致密化后，大致對(duì)應(yīng)于煤系及暗色泥巖的熱解及石油的裂解生氣階段，故一般的埋藏深度相對(duì)較大。

根緣氣研究方法基于天然氣成藏動(dòng)力學(xué)原理，將氣藏識(shí)別技術(shù)推進(jìn)到單井剖面即是否出現(xiàn)并發(fā)育砂巖底部含氣特征（與常規(guī)圈閉中的砂巖頂部含氣模式和特點(diǎn)完全不同），在野貓井（而不是預(yù)探井甚至開發(fā)井）上即可對(duì)氣藏類型進(jìn)行最早期的快速識(shí)別。只砂巖底部含氣就能夠說明，天然氣在成藏動(dòng)力上的連續(xù)性，并進(jìn)一步闡述天然氣成藏的機(jī)理特點(diǎn)，從而確定天然氣的聚集機(jī)理類型，即深盆氣、盆地中心氣、緣氣甚至向斜含氣或滿盆氣等的存在，確定天然氣的成藏、富集及分布特點(diǎn)。

頁巖氣開發(fā)現(xiàn)狀

1、國外開發(fā)現(xiàn)狀

世界上的頁巖氣研究和勘探開發(fā)最早始于美國，目前美國和加拿大是頁巖氣規(guī)模開發(fā)的 2 個(gè)主要國家。

頁巖氣分布北美克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系，密西西比系富集多種成因、多種成熟度頁巖氣資源。 在世界其他國家，隨著頁巖氣勘探開發(fā)的深入，北美區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)深度已達(dá)2000～4000米，最大接近6000米。目前，除美國和加拿大外，澳大利亞、德國、法國、瑞典、波蘭等國家也開始了頁巖氣的研究和勘探開發(fā)。許多國家的大型油氣公司都在世界范圍內(nèi)尋找頁巖氣，比如澳大利亞、中國、南非和歐洲。歐洲現(xiàn)在約有30～50臺(tái)陸上鉆塔，而美國至少有1500臺(tái)。鉆塔數(shù)量上的差距會(huì)在開采過程中產(chǎn)生質(zhì)的差別，因?yàn)轫搸r氣一旦開采就需要連續(xù)性地保持產(chǎn)量。頁巖氣井開采初期的產(chǎn)氣量會(huì)很高，如果不抓緊時(shí)間開采，就會(huì)流失產(chǎn)量的70%～90%。

美國已進(jìn)入頁巖氣規(guī)模化生產(chǎn)階段，頁巖氣資產(chǎn)交易異常活躍。2009年1月—2010年4月，美國與頁巖氣相關(guān)的并購交易總額高達(dá)500.33億美元。

美國隨著相關(guān)政策的傾斜，參與頁巖氣勘探開發(fā)的企業(yè)也分別從2005年、2007年的23家、64家增加到2009年的100多家。產(chǎn)量從2007年的340億立方米增加到2009年的950億立方米，超過我國常規(guī)天然氣的年產(chǎn)量（830億立方米）。2009年，美國在天然氣開采量上首次超過俄羅斯，位居世界第一，原因就是其頁巖氣開采在天然氣開采總量中上升10%。國際能源署在其2009年度《世界能源展望》報(bào)告中稱，美國預(yù)計(jì)到2020年頁巖氣產(chǎn)量占其國內(nèi)天然氣總產(chǎn)量的比例會(huì)增加到20%。美國政府對(duì)頁巖氣開發(fā)的重視為頁巖氣發(fā)展提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力。除了在國家政策上的支持外，美國政府還提供了大量資金來鼓勵(lì)開展非常規(guī)天然氣研究和開發(fā)工作，包括撥款、貸款和貸款擔(dān)保、培訓(xùn)資助、科研資助和勘探直接投入。2004年美國能源法案規(guī)定10年內(nèi)每年投資4500萬美元用于非常規(guī)天然氣研究。據(jù)美國能源信息署（EIA）預(yù)測(cè)，未來20多年，頁巖氣產(chǎn)量還會(huì)大幅上升，到2030年頁巖氣產(chǎn)量將占到美國天然氣總產(chǎn)量的24.3%。

本世紀(jì)初，美國公司將水平井、斷層技術(shù)相結(jié)合，粉碎了堅(jiān)硬的巖石層，提取了頁巖氣，大舉突破頁巖氣的技術(shù)難關(guān)。美國石油企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，這迫使一些創(chuàng)新型、小型的能源公司向高技術(shù)邁進(jìn)，它們的技術(shù)又被大型石油公司所購買，因而頁巖氣實(shí)現(xiàn)了真正的商業(yè)化開采，目前國際上頁巖氣開采技術(shù)最先進(jìn)的是美國。

美國的頁巖氣開發(fā)大致過程：取得礦業(yè)權(quán)→獲得許可證→鉆探→水力壓裂→建設(shè)→生產(chǎn)→提高回收修理技術(shù)→氣井廢棄和復(fù)墾。

北美非常規(guī)氣快速發(fā)展主要得益于技術(shù)突破，水平鉆井、水力壓裂技術(shù)進(jìn)步提高了儲(chǔ)層接觸，裝備技術(shù)進(jìn)步降低了單位生產(chǎn)成本，尤其是低成本的淺層井進(jìn)展為頁巖氣商業(yè)化開采做出了重要貢獻(xiàn)。美國和加拿大頁巖氣技術(shù)已趨成熟，并進(jìn)入規(guī)?；a(chǎn)階段。

2、國內(nèi)開發(fā)現(xiàn)狀

國土資源部2009年10月份在重慶市綦江啟動(dòng)了中國首個(gè)頁巖氣資源勘查項(xiàng)目。這標(biāo)志著繼美國和加拿大之后，中國正式開始這一新型能源頁巖氣資源的勘探開發(fā)。將對(duì)中國新型能源建設(shè)起到積極的示范作用，在中國油氣領(lǐng)域具有里程碑意義。2012年3月20日，殼牌公司已經(jīng)與中國石油簽署了一份產(chǎn)品分成合同，將在中國四川盆地的富順—永川區(qū)塊進(jìn)行頁巖氣勘探、開發(fā)及生產(chǎn)。兩家公司對(duì)頁巖氣的開發(fā)還處于勘探階段，暫并未進(jìn)入實(shí)質(zhì)性開采。2012年9月24日，全國首個(gè)頁巖油氣產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目——中石化梁平頁巖油氣勘探開發(fā)及產(chǎn)能建設(shè)示范區(qū)8個(gè)鉆井平臺(tái)全面開鉆。

2012年11月13日-16日，為期四天的2012年中國國際頁巖氣大會(huì)在重慶召開，主題為“促進(jìn)投資與合作，推動(dòng)中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展”。200多名全球各地的頁巖氣資源開發(fā)商、購買商、貿(mào)易商、技術(shù)支持方、油田服務(wù)及設(shè)備供應(yīng)商、頂尖的頁巖氣產(chǎn)業(yè)研究專家以及政府顧問人士參會(huì)。會(huì)上，國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心研究員李玉喜透露，多項(xiàng)扶持頁巖氣產(chǎn)業(yè)化的政策正在醞釀中。這一系列扶持政策主要包括：一是頁巖氣市場(chǎng)化定價(jià)政策，同時(shí)頁巖氣利用方式可以靈活；二是監(jiān)管體系強(qiáng)調(diào)一級(jí)管理，實(shí)際又分為二級(jí)三級(jí)監(jiān)管，即讓各省各級(jí)參與管理的監(jiān)管體系，使整個(gè)監(jiān)管過程向下延伸到頁巖氣井；三是稅收上將多數(shù)利稅留給地方，以對(duì)企業(yè)和地方都有利。

盡管業(yè)界對(duì)我國頁巖氣的關(guān)注度持續(xù)升溫，但參與“2012年中國頁巖氣發(fā)展論壇”的業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，我國頁巖氣開發(fā)中仍然面臨一些問題亟待解決，包括技術(shù)準(zhǔn)備、資源儲(chǔ)量評(píng)價(jià)、政策研究到開發(fā)模式等方面，都需借鑒美國的成功經(jīng)驗(yàn)，不能急于求成。

中國地質(zhì)調(diào)查局副局長王研當(dāng)日在“2019年全國地質(zhì)調(diào)查工作會(huì)議”上指出，去年，長江中游宜昌鄂陽頁2井獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，實(shí)現(xiàn)了中國頁巖氣勘查開發(fā)從長江上游到中游的戰(zhàn)略性拓展。

據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局介紹，鄂西地區(qū)在震旦系、寒武系、志留系三個(gè)地質(zhì)層系均獲高產(chǎn)頁巖氣流。一是下部震旦系鄂陽頁2井獲產(chǎn)量5.53萬立方米/日、無阻流量19.82萬立方米/日的高產(chǎn)工業(yè)氣流，是迄今全球最古老頁巖氣藏，為中國頁巖氣勘查向深部進(jìn)軍提供了一套新的層系。二是中部寒武系鄂宜頁1井獲產(chǎn)量6.02萬立方米/日、無阻流量12.38萬立方米/日的高產(chǎn)工業(yè)氣流，鄂陽頁1井獲產(chǎn)量7.83萬立方米/日、無阻流量28.85萬立方米/日的高產(chǎn)工業(yè)氣流，是四川盆地以外首次在該層系獲得工業(yè)氣流，開辟了勘查新區(qū)。三是上部志留系鄂宜頁2井500米水平井段獲產(chǎn)量3.15萬立方米/日、無阻流量5.76萬立方米/日的工業(yè)氣流，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前中國頁巖氣主力開發(fā)層系由長江上游向中游的拓展。

中國地質(zhì)調(diào)查局指出，鄂西地區(qū)頁巖氣調(diào)查攻堅(jiān)創(chuàng)新了頁巖氣成藏理論和勘查技術(shù)。針對(duì)地層時(shí)代老、儲(chǔ)層改造難、地層壓力低、采氣難度大等世界級(jí)難題，創(chuàng)新形成選區(qū)評(píng)價(jià)、鉆探工程和壓裂試氣三大技術(shù)體系。其中，復(fù)雜區(qū)選區(qū)評(píng)價(jià)、儲(chǔ)層壓裂改造和壓裂試氣3項(xiàng)技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)顯示，中國鄂西地區(qū)頁巖氣地質(zhì)資源量達(dá)11.68萬億立方米，具有建成年產(chǎn)能100億立方米的資源基礎(chǔ)。中國工程院院士康玉柱等11位專家認(rèn)為，鄂西頁巖氣調(diào)查取得的成果是戰(zhàn)略性突破，具有里程碑式的引領(lǐng)作用，成果總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

國家能源局對(duì)外發(fā)布的《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》提出，創(chuàng)新體制機(jī)制，吸引社會(huì)各類資本，擴(kuò)大頁巖氣投資。通過技術(shù)攻關(guān)、政策扶持和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，大幅度提高頁巖氣產(chǎn)量，把頁巖氣打造成我國天然氣供應(yīng)的重要組成部分。

規(guī)劃指出，隨著我國經(jīng)濟(jì)增速換擋，以及石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源價(jià)格深度下跌，天然氣競(jìng)爭(zhēng)力下降，消費(fèi)增速明顯放緩。而國內(nèi)天然氣產(chǎn)量穩(wěn)步增長，中俄等一系列天然氣長期進(jìn)口協(xié)議陸續(xù)簽訂，未來天然氣供應(yīng)能力大幅提高。按目前能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，“十三五”期間天然氣供應(yīng)總體上較為充足。頁巖氣比常規(guī)天然氣開發(fā)成本高，市場(chǎng)開拓難度更大。

在發(fā)展目標(biāo)方面，規(guī)劃明確，完善成熟3500米以淺海相頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)，突破3500米以深海相頁巖氣、陸相和海陸過渡相頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)；在政策支持到位和市場(chǎng)開拓順利情況下，2020年力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量300億立方米。

規(guī)劃還對(duì)2030年發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行了展望：“十四五”及“十五五”期間，我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，新發(fā)現(xiàn)一批大型頁巖氣田，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模有效開發(fā)，2030年實(shí)現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量800億到1000億立方米。

規(guī)劃明確，鼓勵(lì)自主開發(fā)與對(duì)外合作相結(jié)合，積極引進(jìn)先進(jìn)適用技術(shù)，支持多種投資主體合資合作開發(fā)，努力擴(kuò)大勘探開發(fā)投入。同時(shí)，完善頁巖氣區(qū)塊準(zhǔn)入和退出機(jī)制，增加投資主體，強(qiáng)化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)工程技術(shù)升級(jí)換代，加快成本降低，提高頁巖氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性。此外，針對(duì)頁巖氣發(fā)展初級(jí)階段工程技術(shù)不成熟、勘探開發(fā)成本高、經(jīng)濟(jì)效益低等問題，完善相關(guān)扶持政策，保障行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

頁巖氣開發(fā)建議

一是編制我國頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)中長期發(fā)展規(guī)劃。在認(rèn)真分析世界頁巖氣勘探開發(fā)的態(tài)勢(shì)和我國現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，科學(xué)評(píng)價(jià)和分析我國頁巖氣資源潛力，進(jìn)行頁巖氣探明儲(chǔ)量趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究，對(duì)我國頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)目標(biāo)、重點(diǎn)和發(fā)展階段作出科學(xué)規(guī)劃，明確發(fā)展定位，編制頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)中長期發(fā)展規(guī)劃。

二是制定鼓勵(lì)頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)政策。在對(duì)美國等國家頁巖氣發(fā)展中給予的優(yōu)惠政策研究基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實(shí)際，參照國內(nèi)煤層氣勘探開發(fā)的優(yōu)惠政策，給予頁巖氣勘探開發(fā)的優(yōu)惠政策。國家財(cái)政加大對(duì)頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查的投入，鼓勵(lì)社會(huì)資金投入頁巖氣；減免頁巖氣探礦權(quán)和采礦權(quán)使用費(fèi)；對(duì)頁巖氣開采企業(yè)增值稅實(shí)行先征后退政策，企業(yè)所得稅實(shí)行優(yōu)惠；頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵設(shè)備免征進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅和關(guān)稅；對(duì)頁巖氣開采給予定額補(bǔ)貼；對(duì)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用給予優(yōu)惠等，引導(dǎo)和推動(dòng)頁巖氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

三是完善和創(chuàng)新頁巖氣礦業(yè)權(quán)管理制度。根據(jù)頁巖氣分布廣、勘探開發(fā)靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，深入研究我國頁巖氣礦業(yè)權(quán)設(shè)置制度。借鑒煤層氣礦業(yè)權(quán)管理經(jīng)驗(yàn)，設(shè)立專門的頁巖氣區(qū)塊登記制度，實(shí)行國家一級(jí)管理。允許具備資質(zhì)的地方企業(yè)、民營資本等，通過合資、入股等多種方式參與頁巖氣的勘探開發(fā)，也可獨(dú)立投資，直接從事頁巖氣勘探開發(fā)。

四是加快制定頁巖氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。加強(qiáng)政府引導(dǎo)，依托頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查重大項(xiàng)目和勘探開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)的實(shí)施，加快頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘探開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范體系建設(shè)，促進(jìn)信息資料共享和規(guī)范管理。

此外，要密切關(guān)注世界頁巖氣發(fā)展動(dòng)向，建立和完善頁巖氣國際合作交流機(jī)制。加強(qiáng)與國外有實(shí)力公司的合作開發(fā)，引進(jìn)先進(jìn)理念與開發(fā)技術(shù)，通過引進(jìn)和消化頁巖氣開發(fā)技術(shù)，探索和創(chuàng)新適合我國頁巖氣開發(fā)的核心技術(shù)，為我國頁巖氣大規(guī)模開發(fā)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

頁巖氣利用價(jià)值

1、頁巖氣是一種清潔高效能源

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)能減排成為全球共同關(guān)心的問題，這就需要加大清潔高效能源的利用力度。頁巖氣是以甲烷為主要成分、非常規(guī)天然氣形式存在的天然氣，是一種清潔、高效的能源資源和化工原料，可被用于居民燃?xì)狻⒐?、發(fā)電、汽車燃料和化工生產(chǎn)等領(lǐng)域，應(yīng)用范圍廣泛。

2、頁巖氣的儲(chǔ)藏量特別豐富

儲(chǔ)藏量尤其豐富是頁巖氣利用、開發(fā)被看好的重要原因之一。我國頁巖氣資源十分豐富，資源量居于世界前列，經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，資源前景廣闊（如圖）。

我國的頁巖氣勘查開發(fā)整體處于初級(jí)階段。但隨著開采技術(shù)的進(jìn)一步成熟，頁巖氣將會(huì)在我國的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)中占有極為重要的地位。

3、有助于改善我國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

長期以來，我國一直以煤炭為主要能源。天然氣在一次能源中所占比例仍然過低，如今大力發(fā)展天然氣，是我國保障能源供應(yīng)和發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的必然選擇。

據(jù)測(cè)算，隨著我國能源結(jié)構(gòu)及利用方式的一些調(diào)整，2020年天然氣在我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重將提升至10%以上。相對(duì)于煤炭而言，天然氣更為清潔，因此未來國家還將進(jìn)一步推動(dòng)天然氣的利用。然而，常規(guī)天然氣的增長潛力始終是有限的，這就需要加大頁巖氣等非常規(guī)天然氣的勘查開發(fā)。

加快頁巖氣勘探開發(fā)和利用具有多方面的價(jià)值。不管是在滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)清潔能源的巨大需求，還是在控制溫室氣體排放，構(gòu)建資源節(jié)約、環(huán)境友好的生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式上都具有重要作用，其對(duì)改善居民用能環(huán)境，提高生態(tài)文明水平也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

4、為保障國家能源安全增加籌碼

近年來，我國能源消費(fèi)需求不斷增大，原油對(duì)外依存度逐年上升。當(dāng)前和今后較長的一段時(shí)期內(nèi)，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源資源的需求將日益增加，同時(shí)國內(nèi)已經(jīng)面臨的能源供求緊張和環(huán)境惡化的壓力會(huì)越來越大。為保障我國的能源安全，緩解天然氣供應(yīng)壓力，大力發(fā)展頁巖氣是一種比較理想且十分現(xiàn)實(shí)的途徑，在國家能源布局上有著重要的戰(zhàn)略意義。

近年來，國內(nèi)天然氣消費(fèi)需求的增長速度已超過煤炭和石油，對(duì)外依存度快速上升，供需缺口也越來越大（如圖），尤其是短期供需不平衡矛盾，已影響了城市供氣安全和人民生活環(huán)境的改善。而僅僅依靠常規(guī)天然氣的增產(chǎn)不能有效緩解供需矛盾，迫切需要加大頁巖氣的勘探和開采力度，增加我國頁巖氣產(chǎn)量，對(duì)常規(guī)天然氣形成有效的補(bǔ)充。

頁巖氣面臨問題

頁巖氣的開發(fā)不僅是將天然氣從頁巖層中采出，還包括在作業(yè)區(qū)開采的同時(shí)，保持與周圍的環(huán)境、設(shè)施等資源的協(xié)調(diào)發(fā)展。頁巖氣開發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，每一項(xiàng)技術(shù)都很重要。國內(nèi)頁巖氣開發(fā)由于起步晚，經(jīng)驗(yàn)不足，故面臨著諸多問題。

1、理論及開發(fā)技術(shù)問題

首先，中國在頁巖氣基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)研究方面還很薄弱，尤其是開采前期的實(shí)驗(yàn)測(cè)試、選區(qū)評(píng)價(jià)等技術(shù)。國內(nèi)很多研究僅局限于中美典型頁巖盆地地化、地質(zhì)資料的宏觀對(duì)比上，而對(duì)頁巖氣微觀成藏機(jī)理及頁巖的巖石特性還未進(jìn)行過模擬實(shí)驗(yàn)和深入研究。同時(shí)，頁巖的非均質(zhì)性和各向異性比砂巖強(qiáng)很多，因此適合國內(nèi)資源量評(píng)價(jià)的方法還在不斷地探索中。

其次，頁巖氣藏物性差，滲透率極低，后期開發(fā)技術(shù)要求非常高。美國的勘探實(shí)踐表明，開發(fā)技術(shù)的突破，如：水平井鉆井、水力多段壓裂、重復(fù)壓裂、同步壓裂以及裂縫綜合監(jiān)測(cè)等技術(shù)對(duì)頁巖氣產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展起著極為重要的作用。而且，中國頁巖氣埋藏普遍較深，這種情況進(jìn)一步加劇了其開發(fā)難度。如：四川盆地下寒武統(tǒng)頁巖氣層普遍埋深2~3.5千米，而美國五大頁巖系統(tǒng)埋深在0.8~2.6千米。因此，國內(nèi)面臨著深層頁巖氣開發(fā)的難題。

2、風(fēng)險(xiǎn)及經(jīng)濟(jì)效益問題

頁巖氣屬于非常規(guī)低品位天然氣，其開發(fā)周期長，投資大，風(fēng)險(xiǎn)也大。非常規(guī)的頁巖氣在短期常規(guī)煤層氣正處于蓬勃發(fā)展期。因此，國內(nèi)目前進(jìn)行大規(guī)模頁巖氣開發(fā)投入的可能性不大，頁巖氣距離快速發(fā)展還有較長的路要走。

3、資源及環(huán)境保護(hù)問題

盡管頁巖氣的開采帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但其潛在的環(huán)境影響更讓人們擔(dān)憂。一方面是頁巖氣的開采需要消耗大量的淡水資源，可能威脅到當(dāng)?shù)睾蛥^(qū)域的水資源可持續(xù)利用；另一方面是頁巖氣開采過程中產(chǎn)生噪聲、含有害化學(xué)物質(zhì)的廢水、廢氣等引起的環(huán)境污染，以及其開采事故帶來的重大損失；同時(shí)，頁巖氣開發(fā)還需要相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，如水利、道路等，這些不利因素都制約著頁巖氣的快速發(fā)展。

頁巖氣發(fā)展趨勢(shì)

美國由于發(fā)現(xiàn)和開采頁巖氣最早，其基礎(chǔ)研究工作相對(duì)比較完善，今后的重點(diǎn)會(huì)集中在頁巖氣開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，即增加產(chǎn)能方面。而國內(nèi)正處于起步—發(fā)展階段的頁巖氣面臨著諸多挑戰(zhàn)，例如：理論研究和勘探調(diào)查程度低、開發(fā)技術(shù)瓶頸未突破、前期風(fēng)險(xiǎn)投入高、收益見效慢等，在這種背景下，總體上會(huì)有如下發(fā)展趨勢(shì)。

1、頁巖氣地質(zhì)理論及其資源評(píng)價(jià)體系是中國今后的重點(diǎn)研究內(nèi)容。中國目前的研究主要集中在闡述頁巖氣藏地質(zhì)特征，對(duì)比中美頁巖氣盆地地質(zhì)條件，并預(yù)測(cè)中國頁巖氣資源有利區(qū)分布方面。隨著頁巖氣前期探井的陸續(xù)完鉆，將會(huì)獲取大量的第一手資料，如何利用好這些資料正確地評(píng)價(jià)研究區(qū)頁巖氣勘探潛力將是亟待解決的難題。鑒于目前的研究倚重于有機(jī)地化、巖礦物性等資料，缺乏實(shí)驗(yàn)測(cè)試和微觀機(jī)理的研究，因此，今后一段時(shí)期內(nèi)，國內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)將會(huì)逐漸關(guān)注并解決這些問題，為頁巖氣的后期開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

2、頁巖氣的相關(guān)開發(fā)技術(shù)是中國必須突破的瓶頸。美國的勘探實(shí)踐證明，技術(shù)進(jìn)步是頁巖氣成功開發(fā)的關(guān)鍵。雖然中國具備頁巖氣開采的關(guān)鍵技術(shù)，如水平井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)，但由于缺乏對(duì)頁巖氣巖石力學(xué)特性的深入了解，在產(chǎn)能模擬、壓裂等增產(chǎn)開發(fā)措施上與美國尚有差距。因此，隨著研究的深入，需要技術(shù)手段的不斷進(jìn)步才能成功地開采頁巖氣資源。

3、在中外合作的大背景下，結(jié)合實(shí)際、堅(jiān)持創(chuàng)新將是未來發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，國內(nèi)的相關(guān)研究還很薄弱，若要盡早地開發(fā)利用頁巖氣資源，就必須與理論成熟、經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)先進(jìn)的外國公司合作，共同開發(fā)頁巖氣資源。與此同時(shí)還必須結(jié)合國內(nèi)沉積地層和構(gòu)造特征的實(shí)際情況，形成一套適合于中國地質(zhì)特點(diǎn)的勘探開發(fā)技術(shù)，以促進(jìn)中國頁巖氣發(fā)展進(jìn)程。

4、經(jīng)過7年的勘測(cè)調(diào)查和反復(fù)研究，范圍涉及滇、黔、桂、湘、鄂、川、渝、陜等省區(qū)，最終將優(yōu)勢(shì)區(qū)域鎖定在重慶東南部，并確定了一條以綦江為起點(diǎn)，經(jīng)萬盛、南川、武隆、彭水、黔江、酉陽、秀山的開發(fā)路線；也就是說，中國頁巖氣開發(fā)將會(huì)從綦江起步，走向全國。

5、鑒于頁巖氣資源潛力巨大，在非常規(guī)能源中占有重要的戰(zhàn)略地位，國家將會(huì)逐漸加大對(duì)其扶持的力度。美國頁巖氣的成功開采在緩解其國內(nèi)能源緊張局勢(shì)中發(fā)揮的重要作用讓中國看到了資源接替的新曙光。而中國的頁巖氣資源豐富，前景廣闊，一旦形成產(chǎn)能，勢(shì)必會(huì)緩解國內(nèi)能源壓力。