頁巖氣開發(fā)利用

頁巖氣開采技術

相對于常規(guī)天然氣，頁巖氣藏的儲層一般呈低孔、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，需實施儲層液壓破碎才能開采。使用水力壓裂和水平井技術，可大大提高頁巖儲層中頁巖氣藏的開采量。

1、垂直井技術

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，一般采用鉆進速度較快的欠平衡旋沖法，可有效減小對地層的破壞；在鉆進1000~2500米的深井時，則采用輕質鉆井液液隨隨鉆常規(guī)旋轉鉆井法。

2、水平井技術

隨著2002年美國德克薩斯州Fort Worth盆地Barnett頁巖產層7口水平試驗井取得巨大成功，水平井得以在業(yè)內大力推廣，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，增大了與儲層中氣體的接觸面積，同時，水平井減少了地面設施，開采延伸范圍大，避免了地面不利條件的干擾，產量是直井的3~5倍。

目前國內的水平井鉆井技術主要有控制壓力鉆井、低壓欠平衡空氣鉆井和旋轉導向鉆井等技術。控制壓力鉆井技術能夠很好地克服井壁坍塌問題；低壓欠平衡空氣鉆井技術應用較成熟，旋轉導向鉆井技術，井眼凈化效果好、井身軌跡控制精度高、位移延伸能力強，是水平鉆井技術發(fā)展的重要方向。國內頁巖氣水平井完井技術得到了一定的發(fā)展，主要的完井技術有：水力噴射射孔完井、組合式橋塞完井、機械式組合完井技術。組合式橋塞完井是頁巖氣完井最常用也是最耗時的完井方法，在套管井中，用組合式橋塞分割各段，分別進行射孔和壓裂；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，可以縮短完井時間；機械式組合完井采用特殊的滑套機構和膨脹封隔器，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，有效改善儲層中頁巖氣體的流動狀態(tài)，提高出氣率，故水平井在初始開采速率、控制儲量和最終評價可采儲量方面比垂直井要高2~3倍。

3、壓裂增產技術

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

按照壓裂介質，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層，具有造縫效率高、低濾失性、攜砂和返排能力強，摩阻系數(shù)低，對儲層傷害小的優(yōu)點，但對注入壓力要求較高，產生裂縫形式簡單，難以為氣體運移提供更多通道，且成本不菲。

2、水力壓裂。以清水為壓裂劑，常用于埋深較大、地層壓力較高的儲層，對支撐劑的需求較少，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，能夠清洗裂縫，可在一定程度上額外提高儲層的滲透率。

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行多階段壓裂作業(yè)，形成多條水力裂縫，有效增加裂縫網絡，以提高產氣量。分段壓裂可以有效減少成本，尤其是與前置液鉆井相結合，能最大限度地節(jié)約動員、解散、材料處理的時間和成本，縮短準備時間以及每次泵送作業(yè)之間的停機時間。

2、重復壓裂。隨著時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，造成頁巖氣產量嚴重降低。為恢復產能而對頁巖儲層進行的再次壓裂，即為重復壓裂。

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

我國在常規(guī)油氣領域幾十年積累的水平井開發(fā)經驗同樣加速了目前國內頁巖氣的技術開發(fā)進程。水平井水力壓裂技術在國內常規(guī)油氣開發(fā)中應用廣泛，尤其是多級壓裂技術、重復壓裂技術、清水壓裂技術，有較多成功應用的實例。

在水平井分段壓裂技術方面，我國已經取得一定突破，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，完善了碳酸鹽巖儲層自轉向高效酸化/酸壓、化學暫堵膠塞分段壓裂、水力裂縫監(jiān)測與評價和水平井修井作業(yè)等4項配套工藝，建立了一套壓裂裂縫與井網優(yōu)化設計方法。我國已經在長慶實現(xiàn)了7段水平井分段壓裂技術，并在四川蜀南地區(qū)引進并吸收10段及以上的長井段水平井分段壓裂技術。

頁巖氣開發(fā)方式

雖然有吸附與游離相天然氣的同時存在，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，能夠自然達到壓力降低的目的，從而導吸附相及少量溶解相天然氣的游離化，達到進一步提高天然氣產能并實現(xiàn)長期穩(wěn)產之目的。由于孔隙度和滲透率較低天然氣的生產率和采收率也較低，因此巖氣的最終采收率依賴于有效的壓裂措施，壓裂技術和開采工藝均直接影響著頁巖氣井的經濟效益。

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別方法從“區(qū)域氣水倒置”改進為“沒有邊水”，從而簡化了繁瑣的識別過程并在很大程度上提前了對該類氣藏的識別時間。由于對“無邊底水的確定仍然較多的鉆井地質資料故仍然不是最佳的解決方案。

經過實驗研究，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，并強調其中的砂巖底部含氣特點。由于緊鄰氣源巖（根）天然氣與地層水在運移動力上形成直接傳遞的連續(xù)介質，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，大致對應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較大。

根緣氣研究方法基于天然氣成藏動力學原理，將氣藏識別技術推進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完全不同），在野貓井（而不是預探井甚至開發(fā)井）上即可對氣藏類型進行最早期的快速識別。只砂巖底部含氣就能夠說明，天然氣在成藏動力上的連續(xù)性，并進一步闡述天然氣成藏的機理特點，從而確定天然氣的聚集機理類型，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。

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臺陸上鉆塔，而美國至少有1500臺。鉆塔數(shù)量上的差距會在開采過程中產生質的差別，因為頁巖氣一旦開采就需要連續(xù)性地保持產量。頁巖氣井開采初期的產氣量會很高，如果不抓緊時間開采，就會流失產量的70%～90%。

美國已進入頁巖氣規(guī)模化生產階段，頁巖氣資產交易異?；钴S。2009年1月—2010年4月，美國與頁巖氣相關的并購交易總額高達500.33億美元。

美國隨著相關政策的傾斜，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》報告中稱，美國預計到2020年頁巖氣產量占其國內天然氣總產量的比例會增加到20%。美國政府對頁巖氣開發(fā)的重視為頁巖氣發(fā)展提供了強勁的動力。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、貸款和貸款擔保、培訓資助、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）預測，未來20多年，頁巖氣產量還會大幅上升，到2030年頁巖氣產量將占到美國天然氣總產量的24.3%。

本世紀初，美國公司將水平井、斷層技術相結合，粉碎了堅硬的巖石層，提取了頁巖氣，大舉突破頁巖氣的技術難關。美國石油企業(yè)競爭激烈，這迫使一些創(chuàng)新型、小型的能源公司向高技術邁進，它們的技術又被大型石油公司所購買，因而頁巖氣實現(xiàn)了真正的商業(yè)化開采，目前國際上頁巖氣開采技術最先進的是美國。

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

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

2、國內開發(fā)現(xiàn)狀

國土資源部2009年10月份在重慶市綦江啟動了中國首個頁巖氣資源勘查項目。這標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)。將對中國新型能源建設起到積極的示范作用，在中國油氣領域具有里程碑意義。2012年3月20日，殼牌公司已經與中國石油簽署了一份產品分成合同，將在中國四川盆地的富順—永川區(qū)塊進行頁巖氣勘探、開發(fā)及生產。兩家公司對頁巖氣的開發(fā)還處于勘探階段，暫并未進入實質性開采。2012年9月24日，全國首個頁巖油氣產能建設項目——中石化梁平頁巖油氣勘探開發(fā)及產能建設示范區(qū)8個鉆井平臺全面開鉆。

2012年11月13日-16日，為期四天的2012年中國國際頁巖氣大會在重慶召開，主題為“促進投資與合作，推動中國頁巖氣產業(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、貿易商、技術支持方、油田服務及設備供應商、頂尖的頁巖氣產業(yè)研究專家以及政府顧問人士參會。會上，國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心研究員李玉喜透露，多項扶持頁巖氣產業(yè)化的政策正在醞釀中。這一系列扶持政策主要包括：一是頁巖氣市場化定價政策，同時頁巖氣利用方式可以靈活；二是監(jiān)管體系強調一級管理，實際又分為二級三級監(jiān)管，即讓各省各級參與管理的監(jiān)管體系，使整個監(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，以對企業(yè)和地方都有利。

盡管業(yè)界對我國頁巖氣的關注度持續(xù)升溫，但參與“2012年中國頁巖氣發(fā)展論壇”的業(yè)內專家認為，我國頁巖氣開發(fā)中仍然面臨一些問題亟待解決，包括技術準備、資源儲量評價、政策研究到開發(fā)模式等方面，都需借鑒美國的成功經驗，不能急于求成。

中國地質調查局副局長王研當日在“2019年全國地質調查工作會議”上指出，去年，長江中游宜昌鄂陽頁2井獲高產工業(yè)氣流，實現(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)中國地質調查局介紹，鄂西地區(qū)在震旦系、寒武系、志留系三個地質層系均獲高產頁巖氣流。一是下部震旦系鄂陽頁2井獲產量5.53萬立方米/日、無阻流量19.82萬立方米/日的高產工業(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軍提供了一套新的層系。二是中部寒武系鄂宜頁1井獲產量6.02萬立方米/日、無阻流量12.38萬立方米/日的高產工業(yè)氣流，鄂陽頁1井獲產量7.83萬立方米/日、無阻流量28.85萬立方米/日的高產工業(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，實現(xiàn)了當前中國頁巖氣主力開發(fā)層系由長江上游向中游的拓展。

中國地質調查局指出，鄂西地區(qū)頁巖氣調查攻堅創(chuàng)新了頁巖氣成藏理論和勘查技術。針對地層時代老、儲層改造難、地層壓力低、采氣難度大等世界級難題，創(chuàng)新形成選區(qū)評價、鉆探工程和壓裂試氣三大技術體系。其中，復雜區(qū)選區(qū)評價、儲層壓裂改造和壓裂試氣3項技術達到國際領先水平。

頁巖氣資源潛力評價顯示，中國鄂西地區(qū)頁巖氣地質資源量達11.68萬億立方米，具有建成年產能100億立方米的資源基礎。中國工程院院士康玉柱等11位專家認為，鄂西頁巖氣調查取得的成果是戰(zhàn)略性突破，具有里程碑式的引領作用，成果總體達到國際先進水平，部分達到國際領先水平。

國家能源局對外發(fā)布的《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》提出，創(chuàng)新體制機制，吸引社會各類資本，擴大頁巖氣投資。通過技術攻關、政策扶持和市場競爭，大幅度提高頁巖氣產量，把頁巖氣打造成我國天然氣供應的重要組成部分。

規(guī)劃指出，隨著我國經濟增速換擋，以及石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源價格深度下跌，天然氣競爭力下降，消費增速明顯放緩。而國內天然氣產量穩(wěn)步增長，中俄等一系列天然氣長期進口協(xié)議陸續(xù)簽訂，未來天然氣供應能力大幅提高。按目前能源消費結構，“十三五”期間天然氣供應總體上較為充足。頁巖氣比常規(guī)天然氣開發(fā)成本高，市場開拓難度更大。

在發(fā)展目標方面，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，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；在政策支持到位和市場開拓順利情況下，2020年力爭實現(xiàn)頁巖氣產量300億立方米。

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

規(guī)劃明確，鼓勵自主開發(fā)與對外合作相結合，積極引進先進適用技術，支持多種投資主體合資合作開發(fā)，努力擴大勘探開發(fā)投入。同時，完善頁巖氣區(qū)塊準入和退出機制，增加投資主體，強化市場競爭，促進工程技術升級換代，加快成本降低，提高頁巖氣開發(fā)的經濟性。此外，針對頁巖氣發(fā)展初級階段工程技術不成熟、勘探開發(fā)成本高、經濟效益低等問題，完善相關扶持政策，保障行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

進行頁巖氣經濟開發(fā)的核心區(qū)的條件有五個，通常是指TOC值大于2%、處在生氣窗內、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)育時大于30米，斷續(xù)發(fā)育或TOC值小于2%時，累計厚度大于50米時亦足以滿足商業(yè)開發(fā)要求。

頁巖氣世界儲量及分布

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(NPC)統(tǒng)計，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，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，技術可采量占資源總量的比例較低，同時頁巖氣的儲層具有低孔隙率和低滲透率的特點，開采難度大，需要高水平的鉆井和完井技術。在21世紀剛開始開采頁巖氣時，多采用水平鉆井技術和水基液壓裂技術提高采收率。

美國本土有48個州廣泛分布著有機頁巖，具有豐富的頁巖氣資源。據(jù)美國國家油氣資源委員會估計，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，美國探明頁巖氣儲量9289億立方米。

歐洲頁巖氣儲藏量可達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物質，而這些有機物質大部分都變成了現(xiàn)在的頁巖氣。如果頁巖儲藏能夠證實，那么這將改變歐洲國家長期依賴俄羅斯天然氣的命運。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。國家正在積極推進頁巖氣的開發(fā)利用工作。

2018年自然資源部礦產資源保護監(jiān)督工作小組透露，自2014年9月到2018年4月，不到4年時間，我國頁巖氣累計新增探明地質儲量突破萬億立方米，產能達135億立方米，累計產氣225.80億立方米。自2014年9月到2018年4月，不到4年時間，在四川盆地探明涪陵、威遠、長寧、威榮4個整裝頁巖氣田，頁巖氣累計新增探明地質儲量突破萬億立方米，產能達135億立方米，累計產氣225.80億立方米。

雖然中國頁巖氣勘探還處于起步階段，但經過成藏條件的初步對比發(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應的四大區(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）。

中國南方揚子地臺區(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、有機質豐富、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，四川盆地經歷了克拉通和前陸盆地演化過程中復雜的構造變動，形成了與美國典型頁巖氣盆地相似的構造演化特點和地質條件，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、有機質生烴作用強的特點，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，而南部長寧構造新完鉆的頁巖氣淺井的分析測試數(shù)據(jù)也證實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)略調查井——渝頁1井見到良好的頁巖氣顯示，對渝頁1井的后期實驗分析結果也表明，渝東南地區(qū)地質條件復雜的高陡構造帶具有良好的頁巖氣成藏地質條件，同時也預示著上揚子乃至整個揚子地區(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，厚度>5米，有機碳質量分數(shù)>2%，對頁巖氣的發(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，有機質含量高，有機質熱演化程度適中，同樣具有頁巖氣勘探的潛力。

2018年8月24日，地球頁巖層內的天然氣資源與常規(guī)天然氣可采儲量相當?！爸袊搸r氣開發(fā)起步雖晚，卻是繼美加之后第三個形成規(guī)模和產業(yè)的國家，產量近期可達百億立方米能級。國內最早研究頁巖氣的專家之一、國土資源部礦產資源儲量評審中心主任張大偉這樣表示。

中國學者對頁巖氣的研究起步較晚，國內最早有關頁巖氣的報道出現(xiàn)于1996年第4期的《國外測井技術》。但直到2002年，李大榮等譯自J.B.Curtis的經典文章《Fractured shale-gas systems》發(fā)表后，國內的許多學者才開始關注頁巖氣。

2004年以來，以中國地質大學張金川教授、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潘仁芳教授為代表的杰出石油地質科技工作者開始了頁巖氣勘探開發(fā)基礎理論的相關研究，在頁巖氣成藏機理、儲量評價、資源量分類、頁巖氣滲流機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；2009年，我國啟動“中國重點地區(qū)頁巖氣資源潛力及有利區(qū)優(yōu)選”項目；2010年，我國分三個梯次開展了研究工作，第一啟動了“川渝黔鄂頁巖氣調查先導試驗區(qū)”工作開展重點調查，第二在下?lián)P子蘇皖浙地區(qū)開展頁巖氣資源調查，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查研究；2011年，結合前期調查研究成果，國土資源部在川渝黔鄂開展了5個項目的先導性試驗，在上揚子及滇黔桂區(qū)、中揚子及東南區(qū)、西北區(qū)、青藏區(qū)、華東-東北區(qū)5個大區(qū)繼續(xù)開展資源潛力調查，同時開展了5個頁巖氣勘探開發(fā)相關工藝技術的攻關項目。

2012年4月長寧地區(qū)寧201-H1井五峰組—龍馬溪組測試獲日產頁巖氣15×10⁴立方米，實現(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—龍馬溪組測試獲日產頁巖氣20.3×10⁴立方米。

2014年提交中國首個頁巖氣探明地質儲量1067.5×10⁸立方米。截止2017年底，涪陵頁巖氣田已累計探明地質儲量超過6000×10⁸立方米。累計建成頁巖氣產能100×10⁸立方米，頁巖氣年產量達60.4×10⁸立方米。

通過勘探開發(fā)實踐，中國學者先后提出復雜構造區(qū)海相頁巖氣“二元富集”規(guī)律、“構造型甜點”和“連續(xù)型甜點區(qū)”頁巖氣富集模式等認識，海相頁巖氣選區(qū)評價、目標優(yōu)選等勘探評價技術體系日趨成熟，初步形成了頁巖氣氣藏描述、產能評價、開發(fā)參數(shù)優(yōu)化等相關開發(fā)技術；水平井優(yōu)快鉆井、泵送橋塞分簇射孔分段壓裂、同步壓裂、拉鏈式壓裂等技術工藝日趨成熟，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，與單個平臺單口鉆井相比，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技術體系。在關鍵壓裂設備的研制方面，形成了具有自主知識產權的3000型壓裂車等，建立了國產大功率壓裂機組的研發(fā)、試驗、制造體系和應用規(guī)范；自主研發(fā)的裸眼封隔器、橋塞等井下壓裂工具，實現(xiàn)了工業(yè)化批量生產。僅以涪陵頁巖氣田勘探開發(fā)為例，已經形成近百余項技術標準和規(guī)范，國家專利已授權39項，其中發(fā)明專利12項。中國在頁巖氣領域取得的科技進步得到了全球業(yè)界的高度關注和認可，2014年第五屆世界頁巖油氣峰會授予中國企業(yè)“頁巖油氣國際先鋒獎”，2018年《涪陵大型海相頁巖氣田高效勘探開發(fā)》項目獲得國家科技進步一等獎。

頁巖氣形成原因

前人對美國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）。最后一個步驟主要取決于系統(tǒng)中油的殘余量和儲層的吸附作用。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，正因為如此，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、頁巖及粉砂質巖類夾層中的天然氣，它可以生成于有機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)儲存于干酪根、瀝青質及石油中。天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、甚至砂巖地層中。天然氣生成之后，在源巖層內的就近聚集，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層和蓋層。因此，有機質含量高的黑色頁巖、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階段直接由細菌降解而成的氣體，也有氣藏經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生的熱降解氣和產甲烷菌新陳代謝活動中所產生的生物成因氣，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菌的原始地層水進入Antrim頁巖內，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侵入，有利于細菌甲烷的形成。

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質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性，減小其對有機質的破壞作用。如Fort Worth盆地Barnett組富有機質黑色頁巖沉積于深水（120～215米）前陸盆地，具有低于風暴浪基面和低氧帶（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，沉積有效厚度是保證足夠的有機質及充足的儲集空間的前提條件，頁巖的厚度越大，頁巖的封蓋能力越強，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、總有機碳含量（TOC）

總有機碳含量是烴源巖豐度評價的重要指標，也是衡量生烴強度和生烴量的重要參數(shù)。有機碳含量隨巖性變化而變化，對于富含粘土的泥頁巖來說，由于吸附量很大，有機碳含量最高，因此，泥頁巖作為潛力源巖的有機含量下限值就愈高，而當烴源巖的有機質類型愈好，熱演化程度高時，相應的有機碳含量下限值就低。對泥質油源巖中有機碳含量的下限標準，國內外的看法基本一致，為0.4%～0.6%，而泥質氣源巖有機碳含量的下限標準則有所不同。大量研究結果表明，氣態(tài)烴分子小，在水中的溶解能力強，易于運移，氣源巖有機碳含量的下限標準要比油源巖低得多。美國5大頁巖氣系統(tǒng)頁巖總有機碳含量較高，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，由不同來源有機質形成的干酪根，其組成有明顯的差別，其性質和生油氣潛能也有很大差別。因此，研究干酪根的類型（性質）是油氣地球化學的一項重要內容，也是評價干酪根生油、生氣潛力的基礎。干酪根類型是衡量有機質產烴能力的參數(shù)，不同類型的干酪根同時也決定了產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氣量的關鍵因素。沉積巖石中分散有機質的豐度和成烴母質類型是油氣生成的物質基礎，而有機質的成熟度則是油氣生成的關鍵。干酪根只有達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%），有機質就可以向烴類轉變。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，可見在有機質生烴的整個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（有機質豐度、生烴潛力和頁巖厚度引起的結果），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)，其氣體產量就越低，這可能是因為生氣少，殘留烴的流動阻塞孔隙的緣故。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，導致頁巖氣井氣體流量大。因此，成熟度是評價高流量頁巖氣相似性的關鍵地球化學參數(shù)。

頁巖氣影響成藏因素

1、孔隙度

在常規(guī)儲層中，孔隙度是描述儲層特性的一個重要方面。頁巖儲層也是如此。作為儲層，頁巖多顯示出較低的孔隙度（<10%），當然也可以有很大的孔隙度，且在這些孔隙里儲存大量的游離氣，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雜，石英含量高，且多呈粘土粒級，常以紋層形式出現(xiàn)，而有機質、石英含量都很高的頁巖脆性較強，容易在外力作用下形成天然裂縫和誘導裂縫，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)育程度的主要內在因素。

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

3、有機碳含量

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

在相同壓力下，總有機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。頁巖氣除了被有機質表面所吸附之外，還可以吸附在粘土的表面（干燥）。在有機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量的因素之一。研究表明，地層壓力與吸附氣有著正相關性，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。游離氣含量也會隨著壓力的增加而增加，兩者基本上呈線性關系。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。當然，不同地區(qū)由于有機質含量和周圍圍巖封存能力的不同，壓力梯度也會產生差異。

除了上述影響因素之外，有機質類型、成熟度等也會影響頁巖氣含量。

頁巖氣成藏過程

頁巖氣經歷了復雜多變的成藏過程，是天然氣成藏機理序列中的重要構成和典型代表。根據(jù)不同的成藏條件，頁巖氣成藏可以表現(xiàn)為典型的吸附機理、活塞運聚機理或置換運聚機理。按照成藏機理的不同，可將天然氣成藏過程分為3個主要階段，而前2個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，與煤層氣的成藏機理相同。由于頁巖中的有機碳等物質表面具有吸附能力，頁巖生氣過程中，最開始生成的少量天然氣均被有機碳等物質吸附，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，與根緣氣的形成機理類似。隨著天然氣的大量生成，頁巖中的有機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，直至巖層破裂并產生微裂隙。由于此時產生的裂縫或孔隙極其微小，使得頁巖氣無法在頁巖層內部自由流動。在此后的強力生烴作用即生氣膨脹力的作用下，頁巖氣沿構造上傾方向從底部高壓區(qū)向高部相對低壓區(qū)發(fā)生排驅和整體推進作用，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)為活塞式的運聚特征（圖B）。

第3階段是天然氣的置換與運移。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層運移，從而形成常規(guī)天然氣藏（圖C）。

頁巖氣成藏過程中，吸附機理與活塞式運聚機理共同作用，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，頁巖氣的成藏機理實質上是天然氣在頁巖孔隙中賦存狀態(tài)之間的動態(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系，故頁巖氣成藏后對保存條件沒有特殊要求。在四川盆地海相地層中監(jiān)測到的氣測異常也證實了即便是多期次的構造運動，也不會對頁巖氣藏有太大的影響。

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理過程。如圖所示，通過生物作用或熱成熟作用所產生的天然氣首先滿足有機質和巖石顆粒表面吸附的需要，此時所形成的頁巖氣主要以吸附狀態(tài)賦存于頁巖內部。當吸附氣量與溶解的逃逸氣量達到飽和時，富裕的頁巖氣解吸進入基質孔隙。隨著天然氣的大量生成，頁巖內壓力升高，出現(xiàn)造隙及排出，游離狀天然氣進入頁巖裂縫中并聚積。

頁巖巖性多為瀝青質或富含有機質的暗色、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（石英顆粒）和4%～30%的有機質。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、有機質、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）。

頁巖氣是蘊藏于頁巖層可供開采的天然氣資源，中國的頁巖氣可采儲量較大。頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，往往分布在盆地內厚度較大、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周期長的優(yōu)點，大部分產頁巖氣分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩(wěn)定的速率產氣。

頁巖氣賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，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，主要用于居民燃氣、城市供熱、發(fā)電、汽車燃料和化工生產等，用途廣泛。頁巖氣生產過程中一般無需排水，生產周期長，一般為30年～50年，勘探開發(fā)成功率高，具有較高的工業(yè)經濟價值。 根據(jù)預測，我國的主要盆地和地區(qū)資源量約36萬億立方米，經濟價值巨大，資源前景廣闊。

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

頁巖氣開發(fā)建議

一是編制我國頁巖氣資源戰(zhàn)略調查和勘探開發(fā)中長期發(fā)展規(guī)劃。在認真分析世界頁巖氣勘探開發(fā)的態(tài)勢和我國現(xiàn)狀的基礎上，科學評價和分析我國頁巖氣資源潛力，進行頁巖氣探明儲量趨勢預測研究，對我國頁巖氣資源戰(zhàn)略調查和勘探開發(fā)目標、重點和發(fā)展階段作出科學規(guī)劃，明確發(fā)展定位，編制頁巖氣資源戰(zhàn)略調查和勘探開發(fā)中長期發(fā)展規(guī)劃。

二是制定鼓勵頁巖氣資源戰(zhàn)略調查和勘探開發(fā)政策。在對美國等國家頁巖氣發(fā)展中給予的優(yōu)惠政策研究基礎上，結合我國實際，參照國內煤層氣勘探開發(fā)的優(yōu)惠政策，給予頁巖氣勘探開發(fā)的優(yōu)惠政策。國家財政加大對頁巖氣資源戰(zhàn)略調查的投入，鼓勵社會資金投入頁巖氣；減免頁巖氣探礦權和采礦權使用費；對頁巖氣開采企業(yè)增值稅實行先征后退政策，企業(yè)所得稅實行優(yōu)惠；頁巖氣開發(fā)關鍵設備免征進口環(huán)節(jié)增值稅和關稅；對頁巖氣開采給予定額補貼；對關鍵技術研發(fā)和推廣應用給予優(yōu)惠等，引導和推動頁巖氣產業(yè)化發(fā)展。

三是完善和創(chuàng)新頁巖氣礦業(yè)權管理制度。根據(jù)頁巖氣分布廣、勘探開發(fā)靈活性強的特點，深入研究我國頁巖氣礦業(yè)權設置制度。借鑒煤層氣礦業(yè)權管理經驗，設立專門的頁巖氣區(qū)塊登記制度，實行國家一級管理。允許具備資質的地方企業(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標準和規(guī)范。加強政府引導，依托頁巖氣資源戰(zhàn)略調查重大項目和勘探開發(fā)先導試驗區(qū)的實施，加快頁巖氣資源戰(zhàn)略調查和勘探開發(fā)技術標準和規(guī)范體系建設，促進信息資料共享和規(guī)范管理。

此外，要密切關注世界頁巖氣發(fā)展動向，建立和完善頁巖氣國際合作交流機制。加強與國外有實力公司的合作開發(fā)，引進先進理念與開發(fā)技術，通過引進和消化頁巖氣開發(fā)技術，探索和創(chuàng)新適合我國頁巖氣開發(fā)的核心技術，為我國頁巖氣大規(guī)模開發(fā)奠定技術基礎。

頁巖氣利用價值

1、頁巖氣是一種清潔高效能源

隨著社會經濟的發(fā)展，節(jié)能減排成為全球共同關心的問題，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，可被用于居民燃氣、供熱、發(fā)電、汽車燃料和化工生產等領域，應用范圍廣泛。

2、頁巖氣的儲藏量特別豐富

儲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，經濟價值巨大，資源前景廣闊（如圖）。

我國的頁巖氣勘查開發(fā)整體處于初級階段。但隨著開采技術的進一步成熟，頁巖氣將會在我國的能源供應結構中占有極為重要的地位。

3、有助于改善我國的能源消費結構

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和發(fā)展低碳經濟的必然選擇。

據(jù)測算，隨著我國能源結構及利用方式的一些調整，2020年天然氣在我國能源消費結構中的比重將提升至10%以上。相對于煤炭而言，天然氣更為清潔，因此未來國家還將進一步推動天然氣的利用。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值。不管是在滿足社會經濟發(fā)展對清潔能源的巨大需求，還是在控制溫室氣體排放，構建資源節(jié)約、環(huán)境友好的生產方式和消費模式上都具有重要作用，其對改善居民用能環(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，我國能源消費需求不斷增大，原油對外依存度逐年上升。當前和今后較長的一段時期內，我國經濟發(fā)展對能源資源的需求將日益增加，同時國內已經面臨的能源供求緊張和環(huán)境惡化的壓力會越來越大。為保障我國的能源安全，緩解天然氣供應壓力，大力發(fā)展頁巖氣是一種比較理想且十分現(xiàn)實的途徑，在國家能源布局上有著重要的戰(zhàn)略意義。

近年來，國內天然氣消費需求的增長速度已超過煤炭和石油，對外依存度快速上升，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，增加我國頁巖氣產量，對常規(guī)天然氣形成有效的補充。

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，保持與周圍的環(huán)境、設施等資源的協(xié)調發(fā)展。頁巖氣開發(fā)是一項系統(tǒng)工程，每一項技術都很重要。國內頁巖氣開發(fā)由于起步晚，經驗不足，故面臨著諸多問題。

1、理論及開發(fā)技術問題

首先，中國在頁巖氣基礎理論和實驗研究方面還很薄弱，尤其是開采前期的實驗測試、選區(qū)評價等技術。國內很多研究僅局限于中美典型頁巖盆地地化、地質資料的宏觀對比上，而對頁巖氣微觀成藏機理及頁巖的巖石特性還未進行過模擬實驗和深入研究。同時，頁巖的非均質性和各向異性比砂巖強很多，因此適合國內資源量評價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)技術要求非常高。美國的勘探實踐表明，開發(fā)技術的突破，如：水平井鉆井、水力多段壓裂、重復壓裂、同步壓裂以及裂縫綜合監(jiān)測等技術對頁巖氣產業(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，國內面臨著深層頁巖氣開發(fā)的難題。

2、風險及經濟效益問題

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，風險也大。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，國內目前進行大規(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)境保護問題

盡管頁巖氣的開采帶來了巨大的經濟效益，但其潛在的環(huán)境影響更讓人們擔憂。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?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生噪聲、含有害化學物質的廢水、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，頁巖氣開發(fā)還需要相關的基礎設施，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

美國由于發(fā)現(xiàn)和開采頁巖氣最早，其基礎研究工作相對比較完善，今后的重點會集中在頁巖氣開發(fā)技術領域，即增加產能方面。而國內正處于起步—發(fā)展階段的頁巖氣面臨著諸多挑戰(zhàn)，例如：理論研究和勘探調查程度低、開發(fā)技術瓶頸未突破、前期風險投入高、收益見效慢等，在這種背景下，總體上會有如下發(fā)展趨勢。

1、頁巖氣地質理論及其資源評價體系是中國今后的重點研究內容。中國目前的研究主要集中在闡述頁巖氣藏地質特征，對比中美頁巖氣盆地地質條件，并預測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，將會獲取大量的第一手資料，如何利用好這些資料正確地評價研究區(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地化、巖礦物性等資料，缺乏實驗測試和微觀機理的研究，因此，今后一段時期內，國內各研究機構將會逐漸關注并解決這些問題，為頁巖氣的后期開發(fā)奠定基礎。

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

3、在中外合作的大背景下，結合實際、堅持創(chuàng)新將是未來發(fā)展的必然趨勢。目前，國內的相關研究還很薄弱，若要盡早地開發(fā)利用頁巖氣資源，就必須與理論成熟、經驗豐富、技術先進的外國公司合作，共同開發(fā)頁巖氣資源。與此同時還必須結合國內沉積地層和構造特征的實際情況，形成一套適合于中國地質特點的勘探開發(fā)技術，以促進中國頁巖氣發(fā)展進程。

4、經過7年的勘測調查和反復研究，范圍涉及滇、黔、桂、湘、鄂、川、渝、陜等省區(qū)，最終將優(yōu)勢區(qū)域鎖定在重慶東南部，并確定了一條以綦江為起點，經萬盛、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，國家將會逐漸加大對其扶持的力度。美國頁巖氣的成功開采在緩解其國內能源緊張局勢中發(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，一旦形成產能，勢必會緩解國內能源壓力。