中國頁巖氣發展的機遇與挑戰

摘要：頁巖氣近年來在北美地區廣泛開發，在全球非常規油氣田中異軍突起，預測中國頁巖氣資源潛力豐富，該文闡述頁巖氣在中國成功開發所要面臨的政策機遇和技術挑戰

關鍵詞：頁巖氣 發展 技術挑戰

中圖分類號：TE6文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）01（b）-00-01

1 頁巖氣的特征

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（大約50%）存在于裂縫、孔隙及其他儲集空間，以吸附狀態（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、甚至砂巖地層中為天然氣生成之后，在源巖層內的就近聚集表現為典型頁巖氣的開采的原地成藏模式，與油頁巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規儲層氣藏不同，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育條件。頁巖氣發育具有廣泛的地質意義，存在于幾乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含氣飽和度等差別較大分別具有不同的工業價值。中國傳統意義上的泥頁巖裂隙氣、泥頁巖油氣藏、泥巖裂縫油氣藏、裂縫性油氣藏等大致與此相當，但其中沒有考慮吸附作用機理也不考慮其中天然氣的原生屬性，并在主體上理解為聚集于泥頁巖裂縫中的游離相油氣。因此屬于不完整意義上的頁巖氣。因此，中國的泥頁巖裂縫性油氣藏概念與美國現今的頁巖氣內涵并不完全相同，分別在烴類的物質內容、儲存相態、來源特點及成分組成等方面存在較大差異。

2 頁巖氣在中國發展遇到的機遇

中國現在開始廣泛開展頁巖氣開發的工作，也從美國頁巖氣發展中積累寶貴經驗，尤其是在開發技術上對環境和健康的負面影響。中國國土資源部的研究數據顯示中國擁有世界最大的頁巖氣探明儲量資源25.08萬億m3幾乎是天然氣每年消耗的200倍。事實上，天然氣資源的開發能夠降低中國對煤炭，進口原油和液化天然氣的依賴，也更大限度的降低國家二氧化碳的排放量，從而實現我國從資源消耗國到環境友好型社會的轉變。雖然中國在頁巖氣開發還處在起步階段，政府制定在十二五末期達到頁巖氣產量65億m3的產量的目標。這相當于2015年全面氣產量的2%～3%，預計在2020年頁巖氣產量超過600億m3。

無論怎樣，中國計劃到2015年將其氣管網擴大至9.99萬km。能源的急迫需要，使頁巖氣的發展對我國來說是把雙刃劍。中國政府需要從美國水力壓裂的爭論中汲取從勘探開發到生產到運輸在水資源，氣候變化，空氣質量和身體健康教訓

3 頁巖氣在中國發展所面臨的挑戰

縱觀美國馬賽拉斯頁巖，大部分頁巖氣聚集在1.6 km以下的低孔低滲頁巖，有時滲透率到達10-2～10-5毫達西（1達西-0.987×10-12 m2），馬賽拉斯頁巖氣的可持續發展需要克服一些技術方面的難題如勘探與鉆井，水力壓裂等技術處理。

3.1 勘探技術

地震勘探技術室頁巖氣地層解釋和識別的一項關鍵技術，利用三維地震繪制頁巖裂縫帶圖可準確認識復雜構造、儲層非均質性和裂縫發育帶，提高探井（或開發井）成功率；利用微地震監測技術對水力裂縫分布情況進行監測可確定微地震情況，結合錄井、測井等資料可識別解釋泥頁巖，進行構造描述。

目前，新開發的4D地震監測技術可測試頁巖地層的聲波和彈性對加壓和減壓的反應，這種分析能幫助找到被繞過的產層，從而優化開采有助于提高作業效率，了解最終采收率和該區域的壓力范圍。

3.2 鉆井技術

在油氣行業為了考慮更優的工程成本需要開發新的鉆井技術。一些恭喜已經開始利用多分支井技術，這項技術在不同目標油層以及擴大可采儲量和增加產量上比單一水平井更有效率。在美國馬塞勒斯頁巖上已經采用這種多分支井技術。

現在更多的操作者已經逐漸淘汰柴油的使用而更熱衷于環保型的液體，例如高蠟液體。石蠟液體包含有降低毒素和有效生物降解能力的特性。天然氣可以替代柴油，從而減少85%的揮發性有機物的排出。在鉆井時，可采用紅外攝像機，氣體監控器和機載激光氣體分析系統對油井管線中泄露的甲烷進行監控。為了減少長途運輸中柴油的消耗，可以根據馬塞勒斯頁巖的地形特點布置管網來運輸頁巖氣。

3.3 壓裂增產技術

在美國公眾關注的頁巖氣問題很多是跟水力壓裂有關系，在一些地方，已經開始嘗試更環保的壓裂液來進行處理，比如，用礦物油來代替柴油，一些公司現在嘗試著用一些植物油比如橄欖油或豆油來代替現有液體。加拿大能源公司報道他們已經停止使用2-丁氧基乙醇，這種溶劑可造成動物生殖能力的退化。

美國BJ石油服務公司報道他們將不再采用碳氟化合物的使用，這類物質可造成環境的持續性污染。這可能是個好消息，但是現在這種需要停止的化學劑的替代品還沒有確定下來。

現在降低水污染的最有效的方法是不再產生污水。美國GASFRAC能源服務公司現在正在嘗試使用液化石油氣作為壓裂劑把支撐劑打入裂縫中。這項技術在2009年9月的馬塞勒斯頁巖上第一次使用，這種液化石油氣在天然氣處理中產生，其中主要成分包括丙烷和凝膠。這項工藝自從液化石油氣在井上的應用以后就不再產生污水。

4 結語

（1）我國有豐富的有機質黑色泥頁巖，其頁巖氣資源豐富，頁巖氣勘探開發機遇與挑戰并存，需要綜合利用地質、地球物理、地球化學勘探、鉆井等方法，盡快對頁巖氣進行勘探開發。

（2）鉆井技術，尤其是水平井，多分支井技術是頁巖氣開采的有效方式，更需要不斷完善與進步，特別是無水壓裂等技術的突破與廣泛運用起到了重要的作用。

參考文獻

[1]董大忠，鄒才能，李建忠，等.頁巖氣資源潛力與勘探開發前景[J].地質通報，2011，30（2/3）：324-336.

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