美国页岩气开发现状及对四川盆地页岩气开发的建议
张家振张娟孙永兴戴强杜济明
川庆钻探钻采技术研究院钻完井中心，广汉，618300；
摘要：伴随着世界能源供需矛盾的加剧和美国页岩气商业性开发的巨大成功，全世界将目光不约而同的聚焦于页岩气开发。四川盆地拥有潜力巨大的页岩气资源，且作为中国天然气的主要产区之一，加快页岩气的勘探开发及配套技术的研究和战略储备已迫在眉睫。本文着重调研了美国几个主要页岩气藏的完井开发现状，对四川区块的页岩气勘探开发做了简要概述，并针对目前情况提出了几点建议。
页岩气是产出于暗色泥页岩或高碳页岩中的天然气资源，和煤层气、致密砂岩气藏一样属于非常规天然气范畴。全球页岩气资源量巨大，据专家预测可能为常规天然气资源量的2倍，全世界的页岩气总资源量约为456×1012m3[1]。
页岩气藏储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气体的阻力比常规天然气大，采收率比常规天然气低，一般认为必须采用水平井钻探并进行大型水力压裂增产作业，或采用多分支井等其他技术增加井眼与气藏沟通面积才可获得商业油气流[2]。1 美国页岩气资源
美国本土48个州范围内页岩气藏的分布广泛，其中蕴藏的页岩气资源也非常丰富。钻井和改造技术的进步为页岩气的商业开采做出了巨大贡献。美国页岩气产量近几年内飞速增长，产气量由2006年的311×108m3增至2008年的507×108m3，2009年的900×108m3，预计2010年页岩气产量将占美国天然气产量的13%。图1展示的是美国本土48州中富含天然气的高碳泥页岩分布范围。
图1美国页岩气藏分布范围
美国页岩气藏的开采达到商业化依赖于以下三种因素的综合作用：水平井钻井技术的巨大进步、水力压裂技术的极大成熟、近年来天然气价格的快速增长。其中，水力压裂技术的进步对页岩气商业开采起到了至关重要的作用。前两项技术的贡献使得许多之前无法开采的天然气资源实现了商业性开发。
Navigant咨询公司的调查数据表明，近几年Barnett页岩气藏等较早开采的页岩气藏页岩气开发获得了巨大成功：Barnett页岩气产量从1998年的266×104m3/天增长到2007年的0.85×108m3/天，增长率超过3000%；同时，Fayetteville页岩、Haynesville页岩、Woodford页岩和Marcellus页岩均表现出了相似的增长势头。该公司对生产商的调研结果显示预期页岩气产业在未来将会有持续且高速的增长。据预测美国南部7大页岩气藏在下一个十年里持续产量保守估计在7.65~11.04×108m3/d，有可能占到美国天然气产量的一半左右[3]。
美国的页岩气藏的分布超过20个州至少21个
页岩气盆地，资源量巨大。至2008年7月，已经产气的页岩气藏达到5个，即Antrim 、Barnett 、Devonian 、Fayetteville 及Woodford 组页岩；逐渐得
到重视并有望近期商业开采的有2个，即Haynesville 和Marcellus 页岩气藏[3]。 表1 美国主要页岩气藏关键参数及技术指标[4]
页岩气盆地 Barnett
Fayetteville Haynesville Marcellus Woodford Antrim New
Albany
预计面积（104km
2） 1.295 2.331 2.331 2.4605 2.849 3.108 4.350 深度（m ） 1981~2591 305~2134 3200~4115 1219~2591
1829~3353 183~671 152~610
净厚（m ） 30~190 5~60 61~92 15~61 36~61 21~37 15~31 距底水的深度（m ） 365
152
122
259
122
91
122
产层顶到底水厚（m ） 1615~2225 152~1981 3078~3993 648~2332 1707~3231 91~579 30~488 总孔隙度（%） 4.0~5.0 2.0~8.0 8.0~9.0 10.0
3.0~9.0
9.0
10.0~14.0
TOC （%） 4.5 4.0~9.8 0.5~4.0 3.0~12.0 1.0~14.0 1.0~20.0 1.0~25.0 产水量（m 3/d ） 无 无 无 无 无 0.8~79.5 0.8~79.5 气含量（m 3/t ） 8.5~10 1.7~6.2 2.8~9.4 1.7~2.8 5.7~8.5 1.1~2.8 1.1~2.3 单井控制面积（ha ） 24~65 32~65 16~227 16~65 259 16~65 32 地质储量（1012m 3） 9.26 1.47 20.30 42.48 0.65 2.15 4.53 可采储量（1012m 3）
1.25
1.18
7.11
7.42
0.32
0.57
0.54
表1中给出了美国7个主要页岩气藏的主要参
数，表中纵向展示了气藏特征的关键参数和横向对比了各气藏的技术指标，随着新技术的发展和革新，一些以前被认为商业价值小的页岩气藏已经逐渐被重视和重新评估，页岩气产量的估计特别是技术可采储量也将随之不断变化。
图2美国各页岩气藏气产量 图3美国各页岩气藏气产量及预测
2美国主要页岩气区块开发现状
对于页岩气区块，首先开展直井的钻井、完井
和测试，在Haynesville 盆地，为了取得目标资料钻
了很多口直井，但这些井都未长期生产。在当前及
将来估计所有的页岩气区块的开发都会采用水平
井、多分支水平井或PAD （丛式水平井）。
自2000年开始，多家施工商着手通过水平井
的钻完井来提高页岩气井的产能。综合考虑Barnett
盆地、Woodford 盆地等作业区直井钻完井成本及大
多数井的最终产气量等因素，行业内开始趋向使用水平井钻井技术来提高气产量和采收率。现在已经认识到水平井钻井是页岩气藏开发的最大进步之一。页岩气水平井最大的挑战是选择最好的完井方式。目前整个行业还在研究页岩气水平井水平段在储层中的位置设计及套管尺寸的选择等问题。依常规经验，大多数的施工商将水平段设计在页岩层的中部或相对靠近中部位置。 2.1 Antrim 页岩 Antrim 页岩位于Michigan 盆地南半岛的北部，是一套晚泥盆系页岩。该页岩地层上部为泥岩，下部为灰岩，平均埋深183~674m （与煤层气特征相似）。Antrim 页岩的延展面积约为48.56km 3，具有以下不同于其他页岩气藏的特点：埋深浅；平均层厚小（净层厚21~37m ）；出水量大（0.8~79.5m 3/d/井）[5]。含气量为1.13~2.83m 3/t ，预计资源量2.15×1012m 3，技术可采储量0.57×1012m 3。
Antrim页岩气藏是美国最早投入天然气生产的页岩气藏，于1926年开始采气。第一口页岩气直井只钻到了Lachine组，采用裸眼完井。当时认为Traverse层为产水层，所以没有钻至Traverse层。随着数据的增加，现在普遍认为地层水分布在页岩裂缝中，所以有必要加深钻井至Traverse层以增加储量。大部分的井都采用分级水力压裂增产改造，一般分为2到5级，现在主要采用氮气泡沫作为携砂液，每口井的支撑剂大概用20/40目支撑砂10~25t。照这样的完井设计估计，一口Antrim页岩气直井的成本在20~70万美元之间。图4为Drake 模拟Antrim页岩气直井的单井产量示意图。
图4 Antrim页岩直井气产量（Drake 2007）图5 Barrret页岩气直井产量示意图（Pickering 2009）Antrim盆地是这五个盆地唯一没有广泛采用
水平井的，其中三个原因导致了这一结果。第一，
由于这一区块页岩层埋深浅，钻直井的成本小，一
口直井的钻完井成本只需35万美元左右。而采用
水平井钻完井的成本将是直井的2倍；第二，Antrim
页岩气藏的底层压力很低（400psi），水平井井壁稳
定存在问题。第三个原因是地层产水，所有这个区
块的气井不能长期开采，大多数的井排水效果差，
在建井周期前期即出现水淹。
2.2Barnett页岩
Barnett页岩位于德州中北部的Fort Worth盆
地，是深度1981~2591m的密西西比系页岩地层，
上下均为石灰岩地层。截止2009年该地区已有超
过12000口油气井，是美国最主要的页岩气藏带
[6-7]。伴随着Barnett页岩开发的是水平钻井和大型
水力压裂措施技术的高效联合。钻井作业仍在将
Barnett页岩气藏的边界向外推移，同时，作业已逐
渐转向加密井钻探从而增加天然气的产量[8]。
Barnett页岩气藏的范围大约为20.24km2，厚度
约30~190m。对于该地区原地天然气资源量的估计
最初在9.26×1012m3，技术可采储量在 1.25×
1012m3。Barnett页岩的天然气含量在每吨岩石
8.5~10m3，在美国各主要页岩气藏中为最高。Texas
州Barnett页岩气藏的开采在世界页岩气总产量中
占据主导地位，2008年页岩气产量占世界页岩气总
产量的50%以上。
上世纪80年代，Barnett盆地仅有100口直井
完钻，在这期间，一口井的压裂一般要用757m3的
交联凝胶液和大概136t 的20/40目的支撑砂。采用
这样的压裂设计，这些井平均产气量能达到1.7~2.0
×104m3/d。Martineau在2003年即预测这个年代末
压裂用交联凝胶液将达到4000 m3，支撑450 t，并
预计通过微裂纹改造，单井产能将翻番。上世纪90
年代，Barnett盆地共完钻井超过2000口，这一增
长变化主要源于，压裂改造设计的变化。很多的作
业者不再使用交联胶凝液，而改用降阻水作为压裂
液，同时将支撑剂的用量减少的45t，这样在产量
不变的情况下，单井成本也要降低30%。
随着钻井活动在Barnett盆地的加快发展，施
工商开始将注意力转入通过提高压裂效果来增加
产能。首先开始应用氮气压裂，后来甚至发展到用
465m3CO2泡沫加85tOttawa砂作为支撑剂进行压
裂。20世纪90年代早期最成功和应用最广的增产
改造是采用117m3降阻水加20/40目Ottawa砂43t
进行压裂。运用这种完井方式Barnett盆地直井的
平均成本约100万美元左右。图5为1999~2003年
直井生产示意图。
从图5可以看出连续的5年里所钻直井的产能
衰减趋势变化不大，变化较大的是平均单井产能。
2000年所钻井的平均单井产能和衰减曲线是5年终
表现最好的。2000年以后所钻直井的单井产量降低
的原因是储层开始衰减，且采用的是微裂纹压裂。
尽管从图上看单井产能下降，但采用这种方式钻完
井节省的成本可用于在区块上加密钻井，从而获得
气田的更大储层资源量。
2002年Barnett页岩气开始大量采用水平井开发。很多施工商将目光从直井转移到水平井。Barnett页岩气水平井发展前期，作业者采用了水平段套管固井和裸眼完井两种方式。裸眼完井要求水平段短，而且不能很好的进行分段改造设计和分析改造效果，因此，为了给后续加砂压裂改造提供良好的环境，目前大多数的井采用套管固井完井。
Barnett页岩气水平井通常设计水平段钻深3000~4000ft（1000~2000m），将水平段自底而上每500ft（150m）左右分成一个压裂段，每井通常能分4~15个压裂段。每个压裂段泵入3800m3降阻水和135t支撑砂很平常，一般使用20/40、40/70或100目的支撑砂。水平段套管一般采用114.3mm或139.7mm套管，平均压裂排量范围为40~120BPM。现在，很多施工商还加入降摩阻剂提高排量，同时还加入除垢剂、杀菌剂和防锈剂等避免短期和长期产量的下降。在一些增产处理中加入一些胶凝剂，提高降阻水的粘度，使所有支撑砂能较好的泵入地层。在Barnett盆地试验了几次整模压裂，即两口以上相邻已钻好的水平井，同时进行压裂改造，然后将压裂的数据一起收集归整。图6是Barnett页岩水平井经过压裂处理后典型的产量曲线图。
图6 Barnett页岩气水平井产量示意图图7Marcellus页岩气直井产量模拟图
2.3Marcellus页岩
Marcellus页岩是延伸面积最大的页岩气藏，绵
延东北部的6个州。预估的产气层埋深在
1219~2591m之间。该地层是一套中泥盆系页岩，
上下分别为泥岩和灰岩。中泥盆系Marcellus页岩
气的开发在20世纪80年代早中期开始于东北部，
但是均无商业气流生产，90年代以后天然气价格的
下降使得气井数量开始下降[9]。2003年Range
Resources公司才采用水平井和水力压裂技术于
Pennsylvania州完成第一口有商业产量的气井。该
公司于2005年正式开采Marcellus页岩，到2008
年12月已经申请到Pennsylvania州的518个井位，
其中277口井已经完钻。Marcellus页岩的延伸面积
为385km2，平均厚度15~61m，含气量较低为
1.70~
2.83m3/吨。由于面积远大于其他页岩气藏，资
源量估计可达42.48×1012m3，技术开采储量7.42
×1012m3。
Marcellus盆地页岩气从开始发现到投入生产，
所有所钻的井皆为直井。对于Marcellus盆地的页
岩气，存在3种完井和增产改造的增效办法—纯氮
气、氮气泡沫、降阻水。不同的办法在不同情况下
都用到过。1997年第一次将降阻水压裂应用于
Marcellus盆地。这次改造使用水3000m3，20/40目
支撑砂114t。水力压裂通常用于深井或高压页岩井，
而氮气泡沫压裂一般用于浅井或压力相对低的井。
由于氮气泡沫压裂效果好，且不会像水力压裂在改
造过程中需泵入大量的水可能导致气井报废，所以
大多数的公司趋向于使用氮气泡沫压裂。
有些施工商在使用降阻水压裂技术和氮气泡
沫压裂技术处理Marcellus页岩的问题上还有一些
策略。施工商希望使用低成本的降阻水压裂，但一
旦所钻井位置地层压力比预期低，企业就会改用氮
气泡沫处理。大多数井采用3~4级增产完井，最大
化的增大井筒与储存的接触面积。统计显示，通过
氮气泡沫压裂处理，单井钻完井的平均成本大概为
80~100万美元，单井的最终产能在1.2~2.8×107
m3，图7为Miller模拟Marcellus页岩气直井的平
均单井生产示意图。
Marcellus页岩区块现在采用水平井钻井开发
页岩气，主要考虑水平井可以与垂直裂缝网络交
叉，很多施工商意识到通过水平井沟通更多的裂缝后能够开发更多的储量。上世纪80年代，施工商钻了一些水平井，虽技术上已成功，但天然气产量达不到商业要求，主要原因是当时压裂的成本很高，且压裂改造技术局限性很大。在过去的十几年里压裂造缝技术飞速发展，使得当前在Marcellus 页岩区块使用水平井钻井已经成功的满足了商业化生产需要。虽然水平井钻井已经很受施工商青睐，但依旧有些细节方面有待试验。其中最大的方面是裸眼完井、下套管固井完井的方式选择问题。施工商采用套管固井完井以利于压裂时的机械分层。但是套管固井完井仍存在由于地应力的各向异性使裂缝起裂不受控制的问题。为了降低压裂时的地层破裂压力，施工商开始试验定向射孔，并在压裂改造前用盐酸处理炮眼，如依旧无法压开地层就补射或重新孔。Marcellus 页岩气井水平段长在600~1400m 之间，具体长度依完井时压裂分段数决定。早期压裂液体系在纯氮、氮气泡沫和降阻水之间争论。一口分4~10段大型泡沫压裂的井用氮量14~28×104m 3，支撑砂330~820t 。所用支撑砂一般为20/40或100目。
Marcellus 页岩气水平井的气产量为2.8~12.2×104m 3/d 。大多数企业认为Marcellus 页岩气水平井的最终产气量在0.28~1.28×108 m 3之间，一口Marcellus 页岩气水平井的钻完井成本大概是300~400万美元。Marcellus 页岩气井的可采收气量和日产气量出不多是是1对1的关系，即日产气1万方最终就可采1000万方。随着压裂技术的优化进步，一些企业开始采用CO 2辅助压裂后的返排。CO 2是水溶性气，采用CO 2可以带出更高比率的水，有利于低井底压里井的返排。图8为DeWitt 描述的Marcellus 页岩气水平井典型的产量示意图。
图8Marcellus 页岩气水平井典型的产量示意图 图9woodfort 盆地页岩气井直井和斜井生产情况对比图
2.4 Woodford 页岩
Woodford 页岩位于Oklahoma 州中南部，埋深
为1829~3353m ，是一套泥盆系页岩，上部为灰岩，
下部地层未分类。最近的天然气开采仅在2003年
至2004年以垂直井的形式进行，目前水平井技术
也开始在这一区块试验性地进行。Woodford 页岩气藏的延伸面积约为44.5km 2，产层平均厚度在36.6~61.0m 之间。含气量普遍高于其他页岩气藏为
5.66~8.50m 3/吨，预计资源量为0.65×1012m 3，技术
可采储量为0.32×1012m 3。
Woodfort 页岩气直井早些年已有完钻井，但这
些井的开发往往还包括如Hunton 石灰岩等其它储
层。从20世纪90年代末到2006年，大概钻井100
口，其中60%为新田公司所钻。这些井大部分采用套管固井完井，每个射孔段射3~4束孔。有些企业采用对所有射孔段进行一次性笼统压裂，但是大多数的井还是采用分3~4级（段）进行降阻水压裂。降阻水压裂对于直井是最经济的改造办法。通常，每一个压裂段使用380m 3降阻水携带18~22t20/40、40/70或100目支撑砂进行改造。 Woodfort 盆地页岩气直井平均每口井的最终产能大概为3.83×107 m 3，钻完井成本约为200万美元，图9为woodfort 盆地页岩气井直井和斜井生产情况对比图
从2002年开始Woodfort 页岩气水平井项目开始发展但是动力不足，直到2006年共完钻130多口水平井。通常Woodfort 页岩气水平井采用套管固井，水平段长在760~1200m 之间。水平段的长度主要要考虑成本，最终产气量及压裂分段等因素。760m 长的水平段压裂时只能分5段，单井的最终产量约0.7×108 m 3，1200m 长的水平段压裂时能分
8~9段，单井的平均最终产气量能达到1.7×108 m 3，由上推断钻长段水平段水平井具有优势，但是还得考虑钻完井成本，短水平段井的钻完井成本约为
475万美元，而长水平段水平井要775万美元。 Arkoma Woodfort 的通常做法是300ft （91.5m ）作为一段射孔一次，并在压裂前用15%盐酸处理炮眼，每一段大概泵入2860m 3降阻水和90t 支撑砂（20/40、40/70或100目Ottawa 砂）。本区块在水平段下139.7mm 套管，这样改造排量在60~90桶/分钟，泵压约为5600~5800psi ，水平段长为1200m 的水平井的典型生产情况见图，和Barnett 页岩一样，很多Woodfort 的施工商也采用整模压裂。同时，也有些施工商也采用链式压裂改造。所谓链式压裂就是在相邻两个水平井，从下到上先压裂一口井的最下一段，然后压裂第二口井的最下一段，再压裂第一口井的第二段，接着压裂第二口井的第二段，依次类推直到两口井的所有压裂段全部完成压裂施工，施工者来回于两口井之间，只因为一些研究认为这样的压裂改造方式可以改造更多的储层。但目前还没有足够的数据证明这一观点的正确性。 2.5 Haynesville 页岩
Haynesville 页岩（也称Haynesville/Bossier 页岩）气藏位于Louisiana 州北部和Texas 州东部的北Louisiana Salt 盆地，埋深为3200~4115m 。Haynesville 页岩为上侏罗统页岩，上部为砂岩，下部为灰岩。 经过数年的钻探和测试，Haynesville 页岩于2007年被定性为具有巨大开采潜力的页岩气藏。该地区全部页岩延伸范围的确定仍需数年才能完成，暂估为36.40km2，平均厚度61~92m 。Haynesville 页岩的含气量估计在2.83~9.35m3/吨，
有望成为资源量20.30×1012m3、技术开采储量7.11×1012m3的巨大气藏[10]。
绝大部分Haynesville 页岩气井都为水平井完井，直井实验性井眼只为收集岩心或录井等数据，采集数据后一般封闭下段，采取造斜侧钻的方式钻水平段。Haynesville 页岩气水平井水平段一般为1200~1400m ，每100m 设计一个射孔段，每井大概分成10~12段，压裂时将每段分开单独改造。Haynesville 页岩气水平井的增产改造在套管内实施，一般采用114.3mm 或139.7mm 尾管固井完井，这种方式有利于减少为压裂施工提供足够高的泵压，并减少压裂过程中的摩阻。压裂时每段用大概1270~1900m 3降阻水携带136t （300000lbs ）左右的支撑剂进入地层。事实上，这个降阻水中还加入了胶凝剂增加液体粘度用以打开裂缝，使支撑剂可以更好的泵入裂缝。大多数施工商采用20/40或40/70目的水力支撑砂、陶粒、树脂涂层砂作为支撑剂。
到目前为止，Haynesville 页岩气水平井的气产量在14~56×104m 3/d ，但是产量的衰减速度很快。美国行业内预计这些井平均每口井气产量能达到1.27~2.41×108 m 3，这些井的钻完井成本粗略估算要690~1100万美元。很多施工商现在开始将射孔段加密，如每18~30m 作为一个射孔段，用以加大压裂改造时井筒和储层的接触。这种方法可能是错误的，因为这样造的缝会变窄。下图是Haynesville 页岩气水平井典型的产量示意图。
图10 Haynesville 页岩气水平井生产情况（Kapchinske 和Sharp 2008）
4 四川盆地页岩气资源
四川盆地是中国两个大型海相沉积盆地之一，
处于扬子准地台上偏西北一侧，是扬子准地台的一
个次级构造单元，其页岩具有厚度大、生烃强度高、
有机质类型好且有机质丰度大、成熟度高、埋藏深、
基质致密的特点，是页岩气开发的优质潜力区。 4.1四川盆地页岩气藏特征 四川盆地下寒武统牛蹄塘组(川西南称筇竹寺组)、下志留统龙马溪组以富有机质的黑色碳质页岩为主要特征。下寒武统页岩厚度为100～400m ；生
烃强度一般在(5～15)×109m3/km2[11、12]。有机碳的质量分数在0.2%～9.98%之间(平均为0.97%)，其中川南地区有机碳的质量分数较高(>2%)[11]，多已进入高成熟-过成熟阶段；Ro在2.5%～4.6%，高者达6%[13]。上Ottawa统有机碳的质量分数在0.11%～1.7%，平均为0.56%。下志留统烃源岩厚度一般在100～900m(平均203m)，生烃强度达25×109m3/km2，其中龙马溪组底部页岩厚度在20～120m之间[11,12,14]。有机碳的质量分数在0.4%～1.6%(龙马溪组底部有机碳质量分数>2%)，在川南、川东和川东北地区普遍>1%；Ro值在2.4%～4%，一般为2.4%～3.6%，处于高成熟晚期-过成熟期。由于盆地内部绝大多数出露侏罗系-白垩系，导致寒武系页岩顶面埋深一般在4～5km，川东地区一般大于5～6km。志留系页岩埋深一般小于3km，川南地区埋深一般在1.6～4.2km。下古生界烃源岩基质物性致密，孔隙度在0.5%～1%，微裂隙不发育。
针对四川盆地页岩气成藏地质条件进行了初步研究，并认为四川盆地与美国许多页岩气藏盆地(如FortWorth盆地)具有相似的埋藏演化历史，海相烃源岩生烃条件优越，海相页岩气藏资源潜力巨大。其中,四川盆地寒武系页岩气估算资源量为(7.14～14.6)×1012m3,志留系页岩气估算资源量为(2～4)×1012m3,远远多于两者常规天然气资源量(7.2×1012m3)。
4.2 四川盆地页岩气井开发现状分析
我国页岩气勘探开发还处于起步阶段，商业化开采还未展开。2006年,中国石油与美国新田石油公司联合开展了四川盆地威远气田页岩气资源评价，第二年组织开展了“中国页岩气资源评价与有利勘探领域优选”。2008年,国土资源部设立了页岩气项目“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区带优选”，重点研究四川、松辽等盆地和中下扬子中、古生界海相页岩区。2008年11月,中国石油在地处四川盆地的宜宾地区完钻了我国首口页岩气井，井,200米，全井段取心，采集了大量样品，获取了大量第一手资料。2009年，中国石油与挪威石油、埃克森美孚、壳牌、康菲等跨国石油公司开展联合研究，探索页岩气开发的国际合作方式，并计划建立页岩气开发先导试验区。
四川盆地页岩气开发主要瞄准长宁和威远构造，直至目前为止，针对页岩气钻探的井不超过10口。完井采用传统的方式，直井采用电缆射孔+套管加砂压裂+可钻式桥塞封闭。压裂原则：大液量、大排量、高前置液比、低砂浓度，压裂液选择滑溜水+线性胶组合，支撑剂采用100目石英砂和40/70目或20/40目陶粒，后者为主体。水平井采用连续油管（带底封或可钻式桥塞）喷砂射孔、环空（套管）加砂逐层/分段压裂工艺。此工艺即连续油管带喷砂射孔工具及桥塞对预定层段进行喷砂射孔并封堵，然后进行套管（环空）压裂，最后下入钻磨工具钻出所有桥塞，气井投产。图11为带可钻式桥塞+喷砂射孔分段压裂工艺示意图。
图11 带可钻式桥塞+喷砂射孔分段压裂工艺示意图
5 建议
（1）四川盆地页岩气资源丰富，具有巨大的开发潜力，但目前勘探开发还处于起步阶段。美国页岩气成功开采很大程度上得益于关键技术的进步，包括水平钻井和压裂增产技术等。建议通过自我创新、技术攻关及引进国外先进的水平多分支井钻探技术、多级压裂作业技术、微地震监测技术和高效完井作业技术，加快页岩气勘探开发技术的消化和提高进度。通过加大中国与美国等具备先进技术和页岩气藏开采经验的国家及独立公司在资源评价、
技术研发、有效管理等方面的合作，推动四川盆地
页岩气开发的发展步伐。
（2）在完井和增产改造方面，四川区块对页岩气
的开发还停留在采用传统方式上。压裂液体系和造
缝理论沿用砂岩气藏模式，建议试验性应用氮气泡
沫压裂技术和氮气压裂技术，并进一步研究针对四
川盆地页岩的裂缝缝网技术和控制裂缝延伸技术，
建立适合四川盆地页岩气藏的增产改造技术体系。
（3）页岩气的工厂化开采将是将来页岩气开发的
一个必然阶段，目前我们拥有的二手资料多，一手
资料少，建议在消化国外调研资料的基础上，通过
实际钻探获得四川盆地页岩气藏属性的一手资料。
为气藏开发的实用性钻完井技术的选择与完善提
供气藏信息。另外，在勘探开发的统筹规划阶段，
建议针对四川盆地地形地貌并结合钻完井成本分
析，规划好批量钻井和改造的基础设施建设。
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，男，川庆钻探钻采技术研究院，主要从事完井试油方面的设计和研究工作。通讯地址：618300，四川省广汉市中山大道南二段88号钻采院
致密油气国内外研究现状 一、致密油气居国外非常规之首 在国外，与其他非常规油气资源相比，致密油气开发最早，而且产量最大。目前，美国进行商业性开发的非常规气包括致密气、煤层气、页岩气三种。在2000年，煤层气和页岩气开发规模还不大，致密气约占美国非常规气产量的70%；到2010年，尽管煤层气特别是页岩气产量急剧升高，致密气仍占48.8%。 目前世界大部分地区发现了致密油资源：主要包括中东波斯湾北部、阿曼、叙利亚；北海盆地、英国；远东俄罗斯；北美加拿大和美国、墨西哥；南美阿根廷；中国。 致密油在美国石油产量中占重要地位。过去5年来，美国石油资源中约有500×108bbl 来自致密油发现，而致密油的开采更使美国持续24 年的石油产量下降趋势得以扭转。2011年产量达3000×10４ｔ，预计到2020年产量达1.5×10８ｔ。 作为一种重要的能源供给形式，致密油的勘探开发在美国和加拿大获得巨大成果，其产量大幅提升已经逆转了该地区石油产量下降的趋势。目前，北美是除了欧佩克之外原油产量增长最快的地区，预计2010—2016年产量将增长11%（EIA，2011），这主要归功于加拿大油砂产量增长及陆地致密油储层产量的增长。 北美地区已在艾伯塔中心和得克萨斯南部发现了大量致密油资源，其他有利区带包括洛杉矶区域、墨西哥湾、南部和加拿大东部。成熟致密油远景区主要包括：美国北达科他州、蒙大拿州和加拿大萨彻斯温、曼托尼州的Bakken页岩；威明顿和科罗拉多州Niobrara页岩；得克萨斯州南部Eagle Ford页岩；加利福尼亚州Monterey/Samtos 页岩；俄亥俄州Utica 页岩。可以说致密油是美国长期保持产油大国地位的重要支柱之一。 二、致密油气已成为中国油气产量的重要部分 中国致密油分布范围广，类型多。根据国土资源部等部委联合完成的“新一轮全国油气资源评价”，在我国可采的石油资源中，致密油占2/5。采用资源丰度类比法进行的预测和初步评价认为，中国主要盆地致密油地质资源总量为( 106.7 ～111.5) ×108t，可采资源量为( 13 ～14)×108t。据统计，2003年中
美国页岩气开发情况的分析 美国页岩气的快速发展为世人瞩目，对美国乃至全球的能源格局形成了不容忽视的影响。在此我们进行介绍，以期对我国页岩气产业的发展提供借鉴。 页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，它与煤层气、致密砂岩气一起，被称为非常规油气资源的三大品种。相对常规天然气而言，页岩气实际上是原生原储的天然气贫矿。有一个形象的说法，常规天然气好比是“大金娃娃”，页岩气相对富集的地质块体不过是“甜点”。就是这种贫矿，十年前美国的开采还微不足道，而现在已占美国天然气开采总量的约1/4，一场页岩气开发热潮正在美国上演。而且，页岩气的开发也在深刻影响着美国的能源利用和应对气候变化行动。 美国页岩气开发现状 美国是世界上最早进行页岩气资源勘探开发的国家，开采历史可以追溯到1821年。但是，页岩致密低渗的特点导致页岩气开采难度大、成本高，在本世纪以前，页岩气大规模开发并不具有经济上的可行性。随着水平井技术和水力压裂技术的成熟，开采成本大幅下降，页岩气的商业化开发具备了可行性。 近年来美国页岩气勘探开发的发展速度惊人。2004年，美国页岩气井仅有2900口，2005年不过3400口，2007年暴增 至41726口，到2009年，页岩气生产井数达到了98590口。而且，这种增长势头还在继续保持，2011年仅新建页岩油气井数就达到了10173口。 美国页岩气的大开发，提高了美国能源自给水平，美国能源对外依存度降至20世纪80年代以来最低水平。美国石油进口从2005年占石油总消费量的60%下降到2012年的42%，净进口量从1300多万桶/天降至800万桶/天。而且，美国60年来首次成为炼油产品出口国，美国在2009年已经超越俄罗斯成为最大的天然气生产国。国际能源署在2012年11月份发布一份十分乐观的预测：在2017年将超过沙特成为最大的石油生产国，到2035年美国将实现能源自给自足。 美国页岩气开发热潮出现的原因 北美大陆页岩气储量丰富。2013年，由美国能源信息署组织的研究团队对世界41个国家、137个页岩气沉积盆地进 行了全球页岩气评估。结果显示，全球页岩气技术可采资源量为206.68万亿立方米，与常规天然气探明可采储量相当。其中，北美洲页岩气资源最为丰富，占全球总量的23.4%。按照国家分布情况，美国页岩气技术可采资源量为18.8万亿立方米，位居世界第四。
吴晓东复杂结构井/页岩气勘探开发技术现状与展望 6非常规气藏开发中面临的主要问题及解决思路？ （1）深层超高压气藏的开发 ①动态监测，包括地层压力变化、底水上升、压敏性影响等： ?安全高效的钻完井技术； ③高压下的地面安全集输技术： （2）髙含硫气田的开发 ①防毒防腐的安全开采及集输技术； ②硫沉积的相态问题及英防治技术，有的还含C02,更加复杂化； ?生产动态的监测问题： ④地面脱硫与硫的综合利用： （3）大而积低渗透气田的开发 ①加强气藏描述，在差中选优，寻找相对富集区，逐步滚动发展，提高钻井成功率: ②提高单井产能：大型压裂、进一步提高压裂液的流变性能和携砂性能，减少压裂液对地层的伤害是大型压裂水平升级的关键，大型压裂的优化设计技术。 复杂结构井技术：提髙泄流范围，提高单井产能，尽可能穿过更多的质量较好的气层； 水平井段倾斜，减小对垂直流动造成的可能阻碍：尽可能穿过更多的与河道相交的水平和垂直阻流带：穿过多个砂体和裂缝带 ③降低建井成本 降低钻井成本（提高钻速，改变管理体制，市场化） 发展小井眼技术； （4）火山岩气田开发 ①火山岩气藏储层受火山口控制，岩性复杂，岩相变化剧烈，裂缝比较发冇，识别难度大，需要加强有效储层的描述和预测； ?渗透率低，发展有效的提高单井产能的技术； ③C02防腐及其分离和综合利用： （5）多层疏松含水气藏开发 ①防砂控水，研究出水后的防砂技术： ②大跨度、长井段开采工艺技术： （6）多层疏松含水气藏开发 ①C02的防腐： ? C02的分离及利用： 7页岩气综合地质评价？ （1）基础地质特征①没有找到②页岩厚度和而积保证：充足的有机质，利于页岩气生成：储渗空间，利于页岩气富集。（2）地化分析①地化参数测试②生炷特征（3）储层研究①物性特征：孔隙度与页岩的气体总量之间呈正相关关系：随孔隙度的增加，含气疑中游离气量的比例增加。②温压条件。温度对页岩气成藏的影响：在相同压力下，温度增高，吸附气含量降低。压力对岩气成藏的影响：一方面，含气量与压力之间呈正相关关系：另一方面，压力对
致密油气国外研究现状 一、致密油气居国外非常规之首 在国外，与其他非常规油气资源相比，致密油气开发最早，而且产量最大。目前，美国进行商业性开发的非常规气包括致密气、煤层气、页岩气三种。在2000年，煤层气和页岩气开发规模还不大，致密气约占美国非常规气产量的70%；到2010年，尽管煤层气特别是页岩气产量急剧升高，致密气仍占48.8%。 目前世界大部分地区发现了致密油资源：主要包括中东波斯湾北部、阿曼、叙利亚；盆地、英国；远东俄罗斯；北美加拿大和美国、墨西哥；南美阿根廷；中国。 致密油在美国石油产量中占重要地位。过去5年来，美国石油资源中约有500×108bbl 来自致密油发现，而致密油的开采更使美国持续24 年的石油产量下降趋势得以扭转。2011年产量达3000×10４ｔ，预计到2020年产量达1.5×10８ｔ。 作为一种重要的能源供给形式，致密油的勘探开发在美国和加拿大获得巨大成果，其产量大幅提升已经逆转了该地区石油产量下降的趋势。目前，北美是除了欧佩克之外原油产量增长最快的地区，预计2010—2016年产量将增长11%（EIA，2011），这主要归功于加拿大油砂产量增长及陆地致密油储层产量的增长。 北美地区已在艾伯塔中心和得克萨斯南部发现了大量致密油资源，其他有利区带包括洛杉矶区域、墨西哥湾、南部和加拿大东部。成熟致密油远景区主要包括：美国北达科他州、蒙大拿州和加拿大萨彻斯温、曼托尼州的Bakken页岩；威明顿和科罗拉多州Niobrara页岩；得克萨斯州南部Eagle Ford页岩；加利福尼亚州Monterey/Samtos 页岩；俄亥俄州Utica 页岩。可以说致密油是美国长期保持产油大国地位的重要支柱之一。 二、致密油气已成为中国油气产量的重要部分 中国致密油分布围广，类型多。根据国土资源部等部委联合完成的“新一轮全国油气资源评价”，在我国可采的石油资源中，致密油占2/5。采用资源丰度类比法进行的预测和初步评价认为，中国主要盆地致密油地质资源总量为( 106.7 ～111.5) ×108t，可采资源量为( 13 ～14)×108t。据统计，2003年中
北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖 1、阿巴拉契亚盆地俄亥俄页岩系统 （1）概况 阿巴拉契亚盆地（Appalachian）位于美国的东部,面积280000平方公里，包括New York西部、Pennsylvania、West Virginia、Ohio、Kentucky和Tennessee 州等，是美国发现页岩气最早的地方。俄亥俄（Ohio）页岩发育在阿巴拉契压盆地西部,分布在肯塔州东北部和俄亥俄州，是该盆地的主要页岩区（图2）。该区古生代沉积岩是个巨大的楔形体，总体上是富含有机质页岩、碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积体。 图1 美国含页岩气盆地分布图 1953年，Hunter和Young对Ohio页岩气3400口井统计，只有6%的井具有较高自然产能（平均无阻流量为2.98万m2/d），主要原因是这些井的页岩中天然裂缝网络比较。其余94%的井平均产量为1726m3/d，经爆破或压裂改造后产量达8063m3/d，提高产量4倍多。1988年前，美国页岩气主要来自Ohio页岩气系统。截止1999年末,该盆地钻了多达21000口页岩井。年产量将近34亿m3。天然气资源量58332—566337亿m3,技术性可采收资源量4106~7787亿m3。每口井的成本$200000-$300000，完井成本$25~$50。 （2）构造及沉积特征 阿巴拉契亚盆地东临Appalachian山脉，西濒中部平原，构造上属于北美地台和阿巴拉契亚褶皱带间的山前坳陷。伴随Laurentian古陆经历了由被动边缘型
向前陆盆地的演化过程。盆地以前寒武纪结晶岩为基底，古生代沉积岩呈巨大的楔形体(最大厚度12 000 m)埋藏于不对称的、向东变深的前陆盆地中。寒武系和志留一密西西比系为碎屑岩夹碳酸盐岩，奥陶系为碳酸盐岩夹页岩，宾夕法尼亚系为碎屑岩夹石灰岩及煤层。总体上由富有机质泥页岩(主要为碳质页岩)、粉砂质页岩、粉砂岩、砂岩和碳酸盐岩等形成3～4个沉积旋回构成，每个旋回底部通常为富有机质页岩，上部为碳酸盐岩。泥盆系黑色页岩处于第3个旋回之中，分布于泥盆纪Acadian 造山运动下形成的碎屑岩楔形体内（James,2000）。该页岩层可再分成由碳质页岩和较粗粒碎屑岩互层组成的五个次级旋迥(Ettensohn ，1985)。它们是在阿卡德造山运动的动力作用下和Catskill 三角洲的向西进积中沉积下来的。 （3）页岩气成烃条件分析 ①页岩分布特征 阿巴拉契亚盆地中南部最老的泥盆纪 页岩层系属于晚泥盆世。Antrim 页岩和New Albany 大致为Chattanooga 页岩和Ohio 页 岩的横向同位层系（Matthews,1993）。在俄 亥俄东边和南边,Huron 段分岔。有的地区已 经被插入的灰色页岩和粉砂岩分成两个层。 俄亥俄页岩系统，覆盖于Java 组之上 (图3)。由三个岩性段组成：下部 Huron 段 为放射性黑色页岩，中部Three Lick 层为 灰色与黑色互层的薄单元，上部Cleveland 段为放射性黑色页岩。俄亥俄页岩矿物组成 包括：石英、粘土、白云岩、重金属矿（黄 铁矿）、有机物。 图2是西弗吉尼亚中部和西部产气区泥 盆纪页岩层的地层剖面。中上泥盆统的分布 面积约128，000mi 2(331，520km 2)，它们沿 盆地边缘出露地表。页岩埋藏深度为610～ 1520m ，页岩厚度一般在100－400ft(30— 120m),泥盆系黑色页岩最大厚度在宾夕尼亚州的中北部(图3)(deWitt 等，1993)。 ②页岩地球化学特征 图4表示Ohio 页岩下Huron 段烃源岩有机碳等值线图。从镜质体反射率特征来图2 阿巴拉契亚盆地西部中泥盆统－下密西西比系剖面 （据Moody 等，1987）
美国页岩气开发现状及对四川盆地页岩气开发的建议 张家振张娟孙永兴戴强杜济明 川庆钻探钻采技术研究院钻完井中心，广汉，618300； 摘要：伴随着世界能源供需矛盾的加剧和美国页岩气商业性开发的巨大成功，全世界将目光不约而同的聚焦于页岩气开发。四川盆地拥有潜力巨大的页岩气资源，且作为中国天然气的主要产区之一，加快页岩气的勘探开发及配套技术的研究和战略储备已迫在眉睫。本文着重调研了美国几个主要页岩气藏的完井开发现状，对四川区块的页岩气勘探开发做了简要概述，并针对目前情况提出了几点建议。 页岩气是产出于暗色泥页岩或高碳页岩中的天然气资源，和煤层气、致密砂岩气藏一样属于非常规天然气范畴。全球页岩气资源量巨大，据专家预测可能为常规天然气资源量的2倍，全世界的页岩气总资源量约为456×1012m3[1]。 页岩气藏储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气体的阻力比常规天然气大，采收率比常规天然气低，一般认为必须采用水平井钻探并进行大型水力压裂增产作业，或采用多分支井等其他技术增加井眼与气藏沟通面积才可获得商业油气流[2]。1 美国页岩气资源 美国本土48个州范围内页岩气藏的分布广泛，其中蕴藏的页岩气资源也非常丰富。钻井和改造技术的进步为页岩气的商业开采做出了巨大贡献。美国页岩气产量近几年内飞速增长，产气量由2006年的311×108m3增至2008年的507×108m3，2009年的900×108m3，预计2010年页岩气产量将占美国天然气产量的13%。图1展示的是美国本土48州中富含天然气的高碳泥页岩分布范围。 图1美国页岩气藏分布范围 美国页岩气藏的开采达到商业化依赖于以下三种因素的综合作用：水平井钻井技术的巨大进步、水力压裂技术的极大成熟、近年来天然气价格的快速增长。其中，水力压裂技术的进步对页岩气商业开采起到了至关重要的作用。前两项技术的贡献使得许多之前无法开采的天然气资源实现了商业性开发。 Navigant咨询公司的调查数据表明，近几年Barnett页岩气藏等较早开采的页岩气藏页岩气开发获得了巨大成功：Barnett页岩气产量从1998年的266×104m3/天增长到2007年的0.85×108m3/天，增长率超过3000%；同时，Fayetteville页岩、Haynesville页岩、Woodford页岩和Marcellus页岩均表现出了相似的增长势头。该公司对生产商的调研结果显示预期页岩气产业在未来将会有持续且高速的增长。据预测美国南部7大页岩气藏在下一个十年里持续产量保守估计在7.65~11.04×108m3/d，有可能占到美国天然气产量的一半左右[3]。 美国的页岩气藏的分布超过20个州至少21个
国内外页岩气研究进展 摘要：页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。 关键词：页岩气勘探资源现状 1 国内外页岩气勘探开发概况 据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。 1.1 北美地区 以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。 然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示： 2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。如图 据预测，世界范围内页岩气资源量为456×1012 m3，相当于煤层气与致密砂岩气资源量的总和，占3种非常规天然气(煤层气、致密砂岩气、页岩气)总资源
可再生能源概论课程设计题目：我国页岩气开发前景分析 院系能源动力工程学院 专业班级热能动力工程1208班 姓名 学号 指导教师 2016年4月17日
摘要 本文概述了页岩气开发的意义，分别介绍了国外和国内页岩气开发的现状，通过对比美国与中国页岩气特点和开发技术，分析中国页岩气开发的前景，并对中国页岩气开发提出建议。 关键词：页岩气；开发的现状；中国；前景
Abstract（Time New Roman小2号加粗居中） This article outlines the significance of the development of shale gas, and briefly introduces the status of shale gas development in the foreign and domestic. Through comparing shale gas characteristics and development of technology between the United States and China, the paper analysis the prospect of development of shale gas in China, and puts forward some suggestions on the development of shale gas in China. Key Words：Shale gas; development status; China; Prospect
第13卷第2期重庆科技学院学报（自然科学版）2011年4月 收稿日期：2010-11-29 基金项目：国家重大专项（2008ZX05022-005） 作者简介：胡进科（1985-），男，四川合江人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为页岩气储层保护理论与技术、欠平衡钻 完井。 页岩是一种渗透率极低的沉积岩，通常被认为是油气运移的天然遮挡。在含气油页岩中，天然气产自其中，页岩既是气源岩，又是储层。天然气可以储存在页岩岩石颗粒之间的孔隙空间或裂缝中，也可以吸附在页岩中有机物的表面上。我国页岩气勘探开发起步较晚，尚有待进一步发展完善。美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家。在此我们对国外页岩气勘探开发现状进行分析，以资借鉴。 1资源量概况 从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。 据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24× 1012m 3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总 和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源[1]。页岩气资源量占3种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。世界各地区非常规天然气分布和资源量情况如表1和图1所示，图1中1tcf=2.8317×1010m 3。 2 勘探开发情况 2.1 勘探 勘探方面主要采用地震勘探技术。高分辨率三 维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质 国外页岩气勘探开发综述 胡进科 李 皋1 陈文可2 姚 远3 蒋延娜4 （1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610500； 2.中石化江苏油田钻井处泥浆公司，扬州225263； 3.中石化胜利油田钻井泥浆公司，东营257064； 4.中石化西南石油局地质录井公司，绵阳621605) 摘要：美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家，主要采用水平井+水力压裂进行开发。调研表明，页岩气资源 量约占全球非常规天然气资源量的一半。国外页岩气勘探主要采用三维地震和微地震技术优化设计，已形成一套资源评价系统。国外钻井选择直井和水平井两种方式。完井储层改造多采用裸眼、筛管等完井方式，配合大型水力压裂改善页岩的超低渗透率。 关键词：页岩气；钻井；完井；储层改造中图分类号：TE132 文献标识码：A 文章编号：1673-1980（2011）02-0072-04表1 世界各地区非常规天然气资源量分布情况 m 3 地区页岩气 煤层气致密砂岩气合计 北 美 108.7×10 12 85.4×10 12 38.8×1012 232.9×1012拉丁美洲59.9×1012 1.1×101236.6×101297.6×1012中欧+西欧15.5×10127.7×101212.2×101235.4×1012前苏联17.7×1012112.0×101225.5×1012155.2×1012中东+非洲79.9×1012 1.1×101245.5×1012126.5×1012中亚+中国99.8×101234.4×101210.0×1012144.2×1012太平洋地区65.5×101213.3×101220.0×101298.8×1012其他亚太地区8.9×1012 1.1×101221.0×101231.0×1012全世界456.0×1012256.1×1012 209.6×1012 921.7×10 12 图1 页岩气全球资源分布情况
第12卷第2期2010年4月 资源与产业 RESOU RCES &I NDU STR IES V ol 12N o 2 Apr 2010 收稿日期:2009-11-20;修订日期:2010-03-08;责任编辑:车遥。 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2008ZX05000-014);长江学者和团队创新发展计划(I RT 0864)。 第一作者简介:安晓璇(1984 ),女,硕士生,主要从事碳酸盐岩储层评价研究。E m a i:l an2003xuan @yahoo co m cn 资源开发 页岩气资源分布、开发现状及展望 安晓璇1,黄文辉1,刘思宇1,江怀友2 (1 中国地质大学 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083; 2 中国石油经济技术研究院,北京 100011) 摘 要:目前页岩气资源勘探开发已成为世界焦点,研究表明世界页岩气的资源量为636 283 1012m 3。美国页岩气资源丰富,广泛分布于美国的南部、中部及东部。中国也拥有丰富的页岩气资源,据初步评价与美国页岩气资源量大体相当,但目前我国页岩气开发还处于初级阶段。美国是页岩气勘探开发技术最先进,开发最全面的国家,加拿大也有较长的页岩气开发历史。由于页岩气储层渗透率低,开采难度大,因此我们需要学习国外先进技术,开发一套适合我国页岩气储层的钻井开采工艺,同时需要国家的大力支持,推动我国页岩气产业的发展。 关键词:页岩气;页岩气资源量;开发现状;展望中图分类号: P618 13 文献标识码:A 文章编号:1673-2464(2010)02-0103-07 THE D ISTR IBUTI ON ,DEVELOP MENT AND EXPECTATION OF SHALE GAS RES OURCES AN X iao xuan 1 ,HUANG W en hui 1 ,LI U S i yu 1 ,JI A NG H ua i you 2 (1.T he Educa tionM i n istry K ey Laboratory of M arine Reservo i r E vo l ution and H ydro carbon A ccu mu l a tion M echan is m,Ch i na Universit y of G eosciences,B eijing 100083,China ; 2.Institute of Econo m ics and T echnology,C N PC,B eijing 100011,Ch i na) A bstrac t :The exp l o ra ti on o f shale gas resources becom es a focus of t he wor l d .T he natura l g as resources a re 636 283 1012m 3i n the wo rld Sha le gas resources are r i ch i n Ame rica ,m ost of t he m are distri buted i n southe rn ,cen tral and eastern parts T here also are p l enty o f shale gas resources i n Ch i na , nea rl y the same quantity as i n Ame rica In Am erica there is t he mo st advanced exp l o ration and expl o ita ti on techno l ogy ,and it i s t he on l y country wh ich has the h i ghest explo itati on m ethod Canada has a l ong h i story o f sha l e gas exp l o ration and expl o ita ti on Ch i na is still at the beg inn i ng for the s ha l e gas explo itati on The permeability of t he shale ro cks is nor m a lly very l ow,so it is difficu lt to be explo ited T herefore ,w e need to l ea rn the advanced foreign techno l ogy to deve l op a set o f exp l o itation m et hods t o dev elop our sha le gas reservo irs ,and w e need the suppo rt fro m t he gove rn m ent ,i ncreasing env iron m ental pro tecti on wh ile deve l op m ent K ey word s :sha l e gas ;sha l e gas resources ;exp l o itation m ethod ;explorati on expectation 1 页岩气概述 页岩气是指那些聚集在暗色泥页岩或高碳泥页 岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然 气 [1] 。在页岩气藏中,天然气不仅存在于泥页岩, 也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和砂岩地层中。
页岩气发展现状
指导老师：潘江茹 姓名：孙涛 学号：2012220051 日期：2013.12.20 目录 第一部分：国外页岩气发展 (3) 1.国外页岩气开发现状 (3) 2.国外页岩气开采技术 (4) 2.1地震勘探技术 (4) 2.2钻井技术 (4) 2.3测井技术 (5) 2.4页岩含气量录井和现场测试技术 (5) 2.5固井技术 (5) 2.6完井技术 (6) 2.7储层改造技术 (6)
2.7.1多级压裂 (6) 2.7.2清水压裂 (6) 2.7.3同步压裂 (6) 2.7.4水力喷射压裂 (7) 2.7.5重复压裂 (7) 第二部分：我国页岩气开发现状与存在问题 (7) 2.1页岩气研究与开发情况 (7) 2.2页岩气开发存在的问题 (8) 2.3我国页岩气开发适应技术分析 (9) 2.3.1国内外页岩储层特性对比 (9) 2.3.2国内页岩气开发技术适应性分析 (9) 第三部分：对我国页岩气开发建议 (10)
第一部分：国外页岩气发展 1.国外页岩气开发现状 目前全球对页岩气的勘探开发并不普遍，但美国和加拿大做了大量工作，欧洲许多国家开始着手页岩气的研究，俄罗斯仅有局部少量开采。美国页岩气资源总量超过28×1012 ，页岩气技术可采资源达到3.6×1024，近30年来页岩气 m3 开发的发展很快。20世纪70年代中期美国页岩气开始规模化发展，70年代末期页岩气年产量约19.6×108 ；2000年5个页岩气产气盆地的生产井约28000口， m3 年产量约122×108 ，2007年页岩气产气盆地有20余个，生产井增加到近42000 m3 口，页岩气年产量为450×108 ，约占美国天然气年产量的8%，成为重要的天 m3 然气资源之一。2009年美国页岩气生产井约98950口，页岩气年产量接近1000×1088 ，超过我国常规天然气的年产量。2012年美国页岩气年产量为1378×108 m3 。加拿大页岩气资源分布广、层位多，预测页岩气资源量超过42.5×1012 m3 。目前，已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验，2007年m3 该地区页岩气产量约8.5×108 。欧洲受美国启发，近年来一些国家开始着手 m3 页岩气的研究。2009年初，“欧洲页岩项目”在德国国家地学实验室启动，此项跨学科工程由政府地质调查部门、咨询机构、研究所和高等院校的专家组成工作团队，工作目标是收集欧洲各个地区的页岩样品、测井试井和地震资料数据，建立欧洲的黑色页岩数据库，与美国的含气页岩进行对比，分析盆地、有机质类型、岩石矿物学成分等，以寻找页岩气。目前，为此工作提供数据支持的有Mararhon、Statoior、埃克森美孚、Gare France Suez、德国地学实验室等13家公司和机构。研究人员认为，仅西欧潜在的页岩气资源量将有14.4×1012ｍ３。 m3 欧洲的沉积盆地主要发育热成因类型的页岩气，如北欧的寒武―奥陶系Alum页岩、德国的石炭系海相页岩。近年来，多个跨国公司开始在欧洲地区展开行动。2007年10月，波兰能源公司被授权勘查波兰的志留系黑色页岩，壳牌公司声称对瑞典的Skane地区感兴趣。埃克森美孚公司已在匈牙利Mkan地区部署了第一口页岩气探井，并计划在德国Lower Saxoy盆地完成10口页岩气探井。Devon能源公司与法国道达尔石油公司建立合作关系，获得在法国钻探的许可。康菲石油公司最近
美国页岩油发展现状及预期 摘要美国的页岩气开发取得了巨大成就，天然气价格急剧下降，然而原油价格却居高不下，于是石油公司在不放弃页岩气的同时，将开发重点转向页岩油。美国原油进口量大幅下降，炼油业迅速复苏，给经济恢复带来动力，对世界石油地缘政治格局产生重大影响。虽然目前国际油价大幅下跌造成了页岩油开发的停滞，但长远来看，页岩油开发在美国势在必行。 关键词美国页岩油影响因素发展 前言 古代人类就发现了石油和天然气。到19世纪中叶，美国和俄罗斯相继钻成了第一口油井，对油气需求的快速增加，促使对油气的开发从优质油气扩展到品质较差、开采难度较大和开采成本较高的油气（童晓光等，2014）。1979年，美国地质学家Masters 提出了油气资源分布的三角图概念（Masters，1979；Holditch，2006），三角图的顶部为常规油气，开采技术难度较低和开采成本较低，油的品质好，占总油气资源量的比例较小。非常规油气开采技术难度较大，开采成本较高，油的品质较差，但占油气总资源量中的比例大（童晓光等，2014；图1），其中页岩油的勘探和开发已经越来越受世界各国的重视。 页岩油是指储存于富有机质、纳米级孔径为主页岩地层中的石油，是成熟有机质页岩石油的简称（邹才能等，2013）。页岩既是石油的烃源岩，又是石油的储集岩。页岩油以吸附态和游离态形式存在，一般油质较轻、黏度较低。主要储集于纳米级孔喉和裂缝系统中，多沿片状层理面或与其平行的微裂缝分布。富有机质页岩一般在盆地中心大面积连续聚集，整体普遍含油，资源规模大。页岩油“核心区”评价的关键包括储集空间分布、储集层脆性指数、页岩油黏度、地层能量和富有机质页岩规模等。页岩气的成功开采为页岩油开采提供了技术参考，水平井体积压裂、重复压裂等“人造渗透率”改 图1 油气资源类型分布 造技术，是实现页岩油有效开发的关键技术（邹才能等，2013）。
目录 CONTENTS 第一篇：页岩油气发展美国泪中国笑页岩气行业前景分析------------------------------------------ 1第二篇：美国页岩气上半年报告分析300亿美元外流 ------------------------------------------------ 3第三篇：页岩气勘察开发技术装备基本实现国产化 --------------------------------------------------- 3第四篇：中石化发布页岩气数据页岩气产业前景可期 ------------------------------------------------ 4第五篇：页岩气“十三五”规划要加快页岩气产业前景分析--------------------------------------- 6第六篇：十三五页岩气补贴标准出台页岩气开发进展汇总------------------------------------------ 7第七篇：页岩气开发困窘：水耗水污染挑战大 --------------------------------------------------------- 8第八篇：19位委员联名呼吁加大页岩气开发政策保障 --------------------------------------------- 10第九篇：能源价格过低壳牌退出南非页岩气项目 ---------------------------------------------------- 10第十篇：天然气市场需求量大增页岩气开发行业前景分析---------------------------------------- 11第十一篇：页岩气行业现状分析多地角逐页岩气开发 ---------------------------------------------- 12第十二篇：国际油价走势未知页岩气行业未来发展分析------------------------------------------- 13第十三篇：中国页岩气设备增速加快能源行业发展趋势分析------------------------------------- 15第十四篇：原油价格不断下跌页岩气开发前景分析 ------------------------------------------------- 16第十五篇：中国页岩气储量超过美国开发成本却是美4倍多------------------------------------- 16第十六篇：油价下跌将冲击中美页岩气开采市场？ ------------------------------------------------- 18第十七篇：2015年我国页岩气发展趋势浅析---------------------------------------------------------- 19第十八篇：2014江西省页岩气发展前景分析---------------------------------------------------------- 21 本文所有数据出自于《2015-2020年中国页岩气行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》第一篇：页岩油气发展美国泪中国笑页岩气行业前景分析 近期，在“跌跌不休”的油价影响下，一度繁荣的美国页岩油气行业正面临种种挑战，几个主要的页岩区域产量出现下滑，业界认为，OPEC等国的原油成本远低于美国页岩油，2014年底OPEC进行原油价格战后，页岩油企业就不断破产，“未来页岩油企业形势仍不容乐观。” 与此同时，我国页岩气产量出现逆势大增。9月6日，中石化宣布旗下重庆涪陵页岩气田日产量突破1000万立方米，其中约580万立方米每天通过川气东送管道输往华中、华东地区;8月31日中石油集团官网披露，日前旗下勘探与生产分公司在四川盆地的页岩气勘探获重大突破。经国土资源部审定，中石油在四川盆地威202井区、宁201井区、YS108井区，新增含气面积207.87平方公里、页岩气探明地质储量1635.31亿立方米、技术可采储量408.83亿立方米。
第31卷 第4期2010年7月 石油学报 A CT A PETROLEI SINICA V o l.31July N o.4 2010 基金项目:国家自然科学基金项目(No.40730422)资助。 作者简介:陈尚斌,男,1983年3月生,2009年获中国矿业大学硕士学位,现为中国矿业大学在读博士研究生,主要从事煤层气与页岩气地质的学习 和研究工作。E mail:shangbin chen @https://www.doczj.com/doc/1a15182716.html, 文章编号:0253 2697(2010)04 0689 06 综 述 中国页岩气研究现状与发展趋势 陈尚斌1,2 朱炎铭1,2 王红岩3 刘洪林3 魏 伟3 罗 跃1,2 李 伍1,2 方俊华1,2 (1 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室 江苏徐州 221116; 2 中国矿业大学资源与地球科学学院 江苏徐州 221008; 3 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 河北廊坊 065007) 摘要:借助维普中文科技期刊全文数据库,系统检索了中国页岩气的研究论文,分析了这百余篇论文的分布特征,归纳了研究机 构、科研群体及基金资助等情况,综述了中国页岩气研究现状,探讨了未来其研究的走向和发展需求。研究结果表明: 中国页岩气论文总数少,具有典型发展初期阶段分布特征,说明基础研究与勘探开发刚驶入一个全新的起步发展阶段,在未来一个较长时期,页岩气资源评价理论与方法将是研究的主要方向,地质基础研究工作必受重视,勘探试井及与之相关的产能模拟、压裂等增产开发措施研究也会逐步展开; 基于地质条件、成藏要素及油气产区特殊条件的综合分析,四川盆地南部地区很可能会成为中国第一个页岩气勘探开发的先导性试验建设基地;!在政策扶植和基金支持下,坚持科技攻关,开展多种合作,增进学术交流,促进人才培养,中国页岩气研究将迅速发展,并会较早结束探索阶段而逐步向商业化方向发展。 关键词:页岩气;论文分布特征;研究现状;发展趋势;综述;维普中文科技期刊全文数据库;中国中图分类号:T E 122 2 文献标识码:A Research status and trends of shale gas in China CH EN Shangbin 1,2 ZH U Yanm ing 1,2 WANG H ongyan 3 LIU H onglin 3 WEI Wei 3 LUO Yue 1,2 LI Wu 1,2 FANG Junhua 1,2 (1.K ey L abor ator y of Coalbed Methane Resour ces and Reser voir For mation Pr oces s of the M inistr y of Ed ucation , China Univers ity of M ining and T echnolo gy ,X uz hou 221116,China; 2.Schoo l of Resour ces and E ar th Science ,China Univer sity of M ining and T echnology ,X uz hou,221008,China; 3.L angf ang Br anch,Petr oChina Ex p lor ation and D evelop ment Resear ch I nstitute ,L ang f ang 065007,China) Abstract :W ith the aid of VI P Chinese sci tech periodical full text dat abase,the present paper systematically searched for the research papers on shale gas in Chinese,analyzed the distributio n char acter istics of these ov er o ne hundred paper s,summarized the research units,research gr oups and fo undation sponso rships,etc.involved in shale g as researches,r eview ed the cur rent status of shale g as researches in China,and pr obed into the tr end and develo pment necessity of shale g as researches in the futur e.T he r esults sho wed that firstly,shale g as paper s in Chinese ar e character ized by a limited number and a typical distributio n of the initial r esear ch,indica t ing an infancy for both the basic research and the explo ration and develo pment.W ithin a longer per iod of time in the fut ur e,the as sessment theor y and met ho ds on shale gas resour ces w ill be the focus of the research,basic r esear ches on geo log ical analyses w ill be highlighted,and studies on the prospect ing well testing and t he related pro duction and development measures including capacity sim ulat ion and fr act ur ing w ill be gr adually put o n the agenda as well.Secondly ,comprehensiv e analyses o f geolog ical conditio ns,reser v oir elements and specific conditio ns o f oil gas pro vinces indicated that the so uthern r eg io n o f the Sichuan Basin is mor e likely t o be the first pioneering ex per imental area fo r shale g as explorat ion and development in China.T hirdly ,the shale gas r esear ch in China will develop rapidly ,end the explor ing stag e soo n and trend to the co mmercial develo pment pr og ressively prov ided that the po licy fostering and fund suppor t ar e ava ilable,key problems in scientific and technolog ical researches are solved via persistent effo rts,var i eties o f co operation are ex panded,academic exchang es are enhanced and personnel tr aining is pr omoted. Key words :shale gas;paper distr ibut ion char acter istics;r esear ch status;developing trend;rev iew;VIP China sci tech per iodical full tex t database;China 随着油气资源的日趋紧缺和对于能源安全的考虑,页岩气这一新能源已成为世界能源研究的热点 之一,而中国的页岩气研究与勘探开发尚处于探索起步阶段 [1 2] 。一个领域内论文的分布蕴含着丰富