中国页岩气发展的机遇与挑战

摘要：页岩气近年来在北美地区广泛开发，在全球非常规油气田中异军突起，预测中国页岩气资源潜力丰富，该文阐述页岩气在中国成功开发所要面临的政策机遇和技术挑战

关键词：页岩气 发展 技术挑战

中图分类号：TE6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（b）-00-01

1 页岩气的特征

页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，主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、孔隙及其他储集空间，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页岩气的开采的原地成藏模式，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，并在主体上理解为聚集于泥页岩裂缝中的游离相油气。因此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 页岩气在中国发展遇到的机遇

中国现在开始广泛开展页岩气开发的工作，也从美国页岩气发展中积累宝贵经验，尤其是在开发技术上对环境和健康的负面影响。中国国土资源部的研究数据显示中国拥有世界最大的页岩气探明储量资源25.08万亿m3几乎是天然气每年消耗的200倍。事实上，天然气资源的开发能够降低中国对煤炭，进口原油和液化天然气的依赖，也更大限度的降低国家二氧化碳的排放量，从而实现我国从资源消耗国到环境友好型社会的转变。虽然中国在页岩气开发还处在起步阶段，政府制定在十二五末期达到页岩气产量65亿m3的产量的目标。这相当于2015年全面气产量的2%～3%，预计在2020年页岩气产量超过600亿m3。

无论怎样，中国计划到2015年将其气管网扩大至9.99万km。能源的急迫需要，使页岩气的发展对我国来说是把双刃剑。中国政府需要从美国水力压裂的争论中汲取从勘探开发到生产到运输在水资源，气候变化，空气质量和身体健康教训

3 页岩气在中国发展所面临的挑战

纵观美国马赛拉斯页岩，大部分页岩气聚集在1.6?km以下的低孔低渗页岩，有时渗透率到达10-2～10-5毫达西（1达西-0.987×10-12?m2），马赛拉斯页岩气的可持续发展需要克服一些技术方面的难题如勘探与钻井，水力压裂等技术处理。

3.1 勘探技术

地震勘探技术室页岩气地层解释和识别的一项关键技术，利用三维地震绘制页岩裂缝带图可准确认识复杂构造、储层非均质性和裂缝发育带，提高探井（或开发井）成功率；利用微地震监测技术对水力裂缝分布情况进行监测可确定微地震情况，结合录井、测井等资料可识别解释泥页岩，进行构造描述。

目前，新开发的4D地震监测技术可测试页岩地层的声波和弹性对加压和减压的反应，这种分析能帮助找到被绕过的产层，从而优化开采有助于提高作业效率，了解最终采收率和该区域的压力范围。

3.2 钻井技术

在油气行业为了考虑更优的工程成本需要开发新的钻井技术。一些恭喜已经开始利用多分支井技术，这项技术在不同目标油层以及扩大可采储量和增加产量上比单一水平井更有效率。在美国马塞勒斯页岩上已经采用这种多分支井技术。

现在更多的操作者已经逐渐淘汰柴油的使用而更热衷于环保型的液体，例如高蜡液体。石蜡液体包含有降低毒素和有效生物降解能力的特性。天然气可以替代柴油，从而减少85%的挥发性有机物的排出。在钻井时，可采用红外摄像机，气体监控器和机载激光气体分析系统对油井管线中泄露的甲烷进行监控。为了减少长途运输中柴油的消耗，可以根据马塞勒斯页岩的地形特点布置管网来运输页岩气。

3.3 压裂增产技术

在美国公众关注的页岩气问题很多是跟水力压裂有关系，在一些地方，已经开始尝试更环保的压裂液来进行处理，比如，用矿物油来代替柴油，一些公司现在尝试着用一些植物油比如橄榄油或豆油来代替现有液体。加拿大能源公司报道他们已经停止使用2-丁氧基乙醇，这种溶剂可造成动物生殖能力的退化。

美国BJ石油服务公司报道他们将不再采用碳氟化合物的使用，这类物质可造成环境的持续性污染。这可能是个好消息，但是现在这种需要停止的化学剂的替代品还没有确定下来。

现在降低水污染的最有效的方法是不再产生污水。美国GASFRAC能源服务公司现在正在尝试使用液化石油气作为压裂剂把支撑剂打入裂缝中。这项技术在2009年9月的马塞勒斯页岩上第一次使用，这种液化石油气在天然气处理中产生，其中主要成分包括丙烷和凝胶。这项工艺自从液化石油气在井上的应用以后就不再产生污水。

4 结语

（1）我国有丰富的有机质黑色泥页岩，其页岩气资源丰富，页岩气勘探开发机遇与挑战并存，需要综合利用地质、地球物理、地球化学勘探、钻井等方法，尽快对页岩气进行勘探开发。

（2）钻井技术，尤其是水平井，多分支井技术是页岩气开采的有效方式，更需要不断完善与进步，特别是无水压裂等技术的突破与广泛运用起到了重要的作用。

参考文献

[1] 董大忠，邹才能，李建忠，等.页岩气资源潜力与勘探开发前景[J].地质通报，2011，30（2/3）：324-336.

[2] 潘继平.页岩气开发现状及发展前景-关于促进我国页岩气资源开发的思考[J].国际石油经济，2009(11):12-15.