北美页岩气发展的历史与未来
第一口商业性页岩气井钻于1821年，那时托马斯·杰弗逊还在世。纽约州Fredonia小镇泥盆系Dunkirk页岩的钻探深度为8．23m，人们高兴地将开采出来的天然气用于家庭照明。直到现在，人们认为页岩也只作为油气源岩或盖层，页岩气藏没有任何生产价值。
供需始终驱动油气行业，因此一直到二次大战以后，天然气才成为重要的商品。20世纪80年代，为跟上市场发展的步伐，随着油气储量的衰竭，生产者的目光开始从传统的天然气资源转到更难开采的致密气上。90年代早期，煤层气成为关注的对象。今天，他们的目光又转移到了页岩上。2000年，美国有28000口页岩气井，每年总产量超过700 X 109ft3 (198．22×108m3)。
页岩气开始成为能源多元化重要组成部分，美国每年消耗大约23×10-2ft3(6512．91×108m3)天然气，而每年天然气生产量为19×1012ft3(5380．23×108113，)。加拿大已补给该缺口，但由于其气田衰竭和国内需求的增加而显得潜力不足。同时美国消耗率持续增长，随着天然气价格持续走高，生产商愿意为页岩气冒险。在石油生产历史悠久的美国，所有有希望的盆地都已勘探，但其中却不包括页岩。除了早期的一些井，历史上经营者都忽略了它的存在。
更重要的是，页岩气可以存在于无常规油气生产的地方，因其未勘探前景巨大，石油工业对此异常兴奋。许多新区是诱人的，页岩气经营者在美国中西部租赁大面积的探矿区，以期找到下一个大的远景区(图1)。
图1 美国页岩气主要盆地资源潜力
事实上，廉价的水力压裂和水平钻井是近年来大幅提高页岩气产量的首要技术。20世纪90年代，水平钻井广泛应用，石油工业长期的梦想得以实现。水平钻井已成为天然气生产的有效方法，从常规油气藏、煤层气到致密气藏都有广泛的运用。在钻遇超低渗透性页岩时，钻井者可用它来提高采收率。
15年前，斯伦贝谢的工程师的研究表明了水平井在页岩地层的应用潜力巨大，生产者
兴趣浓厚。1999年，Barnett页岩区仅有4口水平井，到2004年末便达744口。通常在Barnett 区，水平井的成本是垂直井的两倍，但它们的初始开采速度和最终评价的可采储量是垂直井的三倍多。
早期，低渗透水平井由于自然生产没有商业价值，而被认为是失败的。页岩水平井的迅速增长归功于完井技术的改进。现在多阶段的增产措施将在井眼中取代水力压裂发挥作用。经济性射孔、增产的能力及沿着水平井筒分离出众多的点，能够使这些井在商业上获得成功。富有机质页岩孑L隙空间不够大，多数甲烷分子难以顺利地通过。然而，由于上覆岩层压力和地壳的自由活动，岩石中可能存在天然裂缝。储层应力决定裂缝的几何学特征，通常发育密集的裂缝体系。
页岩气井的钻进并不难，而是完井困难。任何情形下，在采出大量的天然气前，必须对井眼围岩进行水力压裂。压裂是分离页岩的产气部位，将液体和支撑剂(砂粒或其他用来保持裂缝敞开的物质)用泵注进入射孔内。当达到8000 psi的压力时，泵注液体能使近914．4m 厚的页岩沿各个方向破裂。在更深的高压页岩中，操作者便使用泵送减阻水(一种低粘性水射流)和支撑剂。浅层页岩和低地层压力页岩通常使用的是氮泡沫压裂液。
中国油页岩资源及分布现状 1.油页岩资源概况 中国是一个油页岩资源丰富的国家，储量仅次于美国、俄罗斯、扎伊尔和巴西，居世界第5位。中国油页岩主要分布于15个省份（区），主要集中在东北和中南地区，查明资源储量329.89×108t，远景储量达万亿吨。其中，油页岩查明资源量吉林省174.27×108t、广东省55.15×108t、辽宁省45.05×108t，分别占全国油页岩查明资源量的52.83%、16.72%和13.65%。 油页岩在我国广泛分布，各个时代地层均有所发现。我国第三系是油页岩最主要的分布层位，平面上分布于东部和中部地区，东部自北而南为东北地区、华北地区、鲁西地区、鲁东地区、苏浙皖地区和两广地区，中部从晋东南地区、洛阳地区、南阳地区、江汉地区、赣湘粤地区到雷琼地区。白垩系油页岩主要分布于天山、祁连山、秦岭到淮河以北的广大地区，侏罗系油页岩主要分布于西北地区和东北地区，三叠系油页岩主要分布于鄂尔多斯盆地和滇西断陷带，古生代油页岩分布于山西地区。 中国油页岩沉积环境为陆相湖泊、海相以及海陆交互相，但以陆相为主。油页岩中的有机质由低等植物和高等植物及动物碎片组成。在还原条件下经过成岩作用和煤化作用过程，转变为固体的可燃有机岩。其造岩矿物主要为粘土类硅铝酸盐矿物、二氧化硅、氧化铝、氧化铁含量较多，氧化钙含量较少。油页岩分布在大小沉积盆地有90多处，主要盆地有松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、阴山-大青山区、茂名盆地、下辽河-抚顺盆地、尚志-依兰-罗北盆地等，约有34个主要含矿区（图9-8）。 图9-8 全国查明油页岩资源分布图[1] 中国陆相油页岩的形成主要受构造、沉积环境、气候等因素控制。也有学者提出中国松辽盆地油页岩的形成与海侵事件有关。对于陆相断陷盆地,气候和构造运动对内陆盆地油页岩的形成、赋存和分布起着重要控制作用,很大程度上决定了矿产形成和分布规律。赋存油页岩的沉积盆地中生代以坳陷湖盆为主,新生代以断陷湖盆为主。从中国油页岩时空分布来看,油页岩富矿主要富集于新生代断陷湖盆中。
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。
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
页岩气是一种非常规天然气，它与常规天然气的理化性质完全一样，只不过赋存于渗透率极低的泥页岩之中，开采难度更大，因此被业界归为非常规油气资源。但是随着技术的突破，页岩气开发逐渐进入我们的视野，并以其巨大的资源储量引得各国油气公司纷纷将眼光投向这块未来能源新领域[1]。 在中国开发页岩气资源的前景十分广阔，近年来,我国的油气勘探专家、学者也积极开展了泥页岩气的探索,初步研究表明,我国泥页岩气资源十分丰富,估算资源量为23.5×1012～100×1012,中国的泥页岩气资源主要分布在松辽盆地白垩系、渤海湾盆地及江汉盆地的古近系和新近系、四川盆地中生界、扬子准地台、华南褶皱带和南秦岭褶皱带等,其勘探潜力巨大。泥页岩气的勘探开发将成为未来我国天然气能源新的增长点[2]。 尽管如此我国的页岩气资源的开发却也只是处在勘探阶段，开发技术十分不成熟，为了为我国的页岩气的开发提出建议，做出指导，对开发页岩气所需要的各方面技术进行调研与分析是不可或缺的工作。美国作为开发页岩气的先驱也指出技术进步是推动美国页岩气快速发展的关键[3]。 1988年到2007年Barnett页岩气产量与技术的关系如下[4]： 图1 产量与技术关系 由图中我们可以看出每一次技术的进步都带来了页岩气产量的飞速增长，特别是在重复压裂以及水平井分段压裂技术的引入之后产量的增长更为显著。因此我们进行页岩气调研，不仅可以对我国页岩气开发中的增产作业做出指导，也可以为日后的工程研究提供一些基本的理论知识，推动我国页岩气压裂增产技术的进步。 对于页岩气储层的评价与常规储层应该有所不同，常规储层首先想到的都是储量，孔、渗、饱等储层物性参数，而对于页岩气我们应该首先考虑的则是，该处的页岩是否有能够适应压裂的一些特性。因为不能通过压裂增产的页岩是没有开采价值的。从这个考虑出发，我们跟据美国开发的经验初步拟定了如下的一些特性评价标准： 天然裂缝存在并可以在压后维持一定的导流能力对于页岩气的生产是十分
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）
国内外油页岩开发利用前景及对策 导读： 油页岩是一种蕴藏量十分丰富但几乎还未被很好利用的矿产资源。油页岩不但可提炼出燃料油类，而且还可炼制出合成煤气及化工原料，附产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。 全世界油页岩蕴藏的页岩油资源量大体有3662亿吨，比传统石油资源量至少多50%。我国油页岩探明+预测储量4832亿吨，所含页岩油资源量290亿吨，居世界第4位。 油页岩开发利用前景十分光明。建议：开展我国新一轮油页岩资源调查和评价；加强东北危机矿山及其外围油页岩资源勘查，为东北危机矿山资源接替和转型服务；加强西藏地区油页岩资源勘查和开发。 一、油页岩特征 油页岩（oil shale）是一种富含有机质、具有微细层理、可以燃烧的细粒沉积岩。油页岩中有机质的绝大部分是不溶于普通有机溶剂的成油物质，俗称“油母”。因此，油页岩又称“油母页岩”。 油页岩是一种能源矿产，属于低热值固态化石燃料。一般地，国际上常以每吨油页岩能产出0.25桶（即0.034吨）以上页岩油的油页岩称 为“油页岩矿”，或者将产油率高于4%者的油页岩称为矿。过去，我国将含油率在5%以上的油页岩定为富矿，并计算储量；含油率在5%以下的油页岩定为贫矿，不计算储量；也有将油页岩产油率低于6%者定为贫矿，高于10%者定为富矿。 （一）油页岩地质特征 油页岩外观呈浅灰至深褐色，多呈褐色；具微细层理；相对密度为1.4～2.7吨/立方米。 油页岩主要成分是有机质、矿物质和水分。油页岩中油母含量约10%～50%。油母是由复杂的高分子有机化合物组成，富含脂肪烃结构，而较少芳烃结构。有机化合物主要由碳、氢及少量的氧、氮、硫元素组成；其氢碳原子比（H:C）为1.25～1.75，要高于煤炭的有机物质H:C比。油母含量高，氢碳原子比大，则油页岩产油率高。油页岩中矿物质有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等，但主要是粘土矿物。油页岩中矿物质常与有机质均匀细密地混合，而且矿物质含量通常高于有机质。当油页岩含有大量粘土矿物时，往往形成明显的片理。水分含量与矿物质颗粒间的微孔结构有关，油页岩中含有4%～25%不等的水分。 用于商业开采的油页岩其有机质:矿物质之比约为0.75:5～1.5:5，低于煤炭中的有机质:矿物质比值。煤炭中该比值常大于4.75:5。
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
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。
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 _Toc28155708 引言 (2) 1 美国页岩气藏特点分析 (2) 2 地层评价 (3) 3 岩石机械特性地质力学 (4) 4 钻完井技术 (5) 5 压裂技术 (8) 5.1 清水压裂技术 (8) 5.2 重复压裂技术 (9) 5.3 水平井分段压裂技术 (9) 5.4 同步压裂技术 (10) 6 结论和建议 (10)
美国页岩气勘探开发关键技术 引言 美国页岩气资源量达16. 9 万亿m3，可开采资源量7. 47 万亿m3。至20 世纪90 年代末，美国页岩气产量一直徘徊在( 30 ～50) 亿m3 /a。2000 年新技术的应用及推广，使得页岩气产量迅速增长。2005 年进入大规模勘探开发，成功开发了沃思堡等5 个盆地的页岩气田，产量以100 亿m3 /a 的速度增长。2008 年产量达到600 亿m3，占美国天然气总产量的8%，相当于中国石油当年天然气总产量，目前则已占到天然气总产量的13% ～15%。截至2008 年底，美国累计生产页岩气3 316 亿m3。预计2015 年美国页岩气产量将达到2 800 亿m3。自2009 年以来，北美的页岩气开发发生了革命性的变化，目前美国已取代俄罗斯成为世界最大的天然气生产国，实现了自给自足并能连续开采上百年。美国页岩气快速发展是技术进步、需求推动和政策支持等多种因素合力作用的结果。从技术进步角度来看，则主要得益于以下几方面的关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石力学分析、后期的钻完井技术以及压裂增产技术。 1 美国页岩气藏特点分析 美国页岩气藏具有典型的衰竭特点，初始产量高，前3 年急剧下降，随后在很长的时间里保持稳产并有所下降，生产寿命可达25 a 以上。美国页岩气资源丰富，致密页岩分布范围广，有效厚度大，有机质丰富，含气量大，裂缝系统发育，
2011-2015年中国油页岩行业市场分析与发展前景 研究报告 正文目录 第一章油页岩行业相关界定 (12) 第一节行业相关定义 (12) 一、油页岩的定义 (12) 二、油页岩的性质及特点 (12) 第二节油页岩行业发展历程及产业链 (13) 一、行业发展历程回顾 (13) 二、行业产业链分析 (15) 第三节油页岩的地位分析 (15) 一、在第二产业中的地位 (15) 二、在GDP中的地位 (16) 第二章中国油页岩行业发展概况分析 (17) 第一节中国油页岩行业发展总体概况 (17) 第二节中国油页岩产业发展成就 (18) 第三节中国油页岩行业发展前景简析 (18) 第三章金融危机下油页岩行业宏观经济环境分析 (22) 第一节2008-2010年全球经济环境分析 (22) 一、2008年全球经济运行概况 (22)
二、2009-2010年全球经济形势预测 (22) 第二节金融危机对全球经济的影响 (23) 一、国际金融危机发展趋势及其国际影响 (23) 二、对各国实体经济的影响 (24) 第三节金融危机对中国经济的影响 (25) 一、金融危机对中国实体经济的影响 (25) 二、金融危机影响下的主要行业 (26) 三、中国宏观经济政策变动及趋势 (27) 第四节2008-2010年中国宏观经济环境分析 (28) 一、2009年中国宏观经济运行概况 (28) 二、2009-2010年中国宏观经济趋势预测 (30) 第四章2008-2009年油页岩产业相关行业发展概况 (32) 第一节上游行业市场发展分析 (32) 第二节下游行业市场发展分析 (34) 第五章2008-2009年中国油页岩行业发展概况 (37) 第一节2008-2009年中国油页岩行业发展态势分析 (37) 第二节2008-2009年中国油页岩行业发展特点分析 (37) 第三节2008-2009年中国油页岩行业市场供需分析 (38) 第四节2008-2009年中国油页岩行业价格分析 (39) 第六章2008-2009年中国油页岩行业整体运行状况 (40) 第一节2008-2009年油页岩行业产销分析 (40) 第二节2008-2009年油页岩行业盈利能力分析 (41) 第三节2008-2009年油页岩行业偿债能力分析 (42) 第四节2008-2009年油页岩行业营运能力分析 (43) 第七章2008-2009年中国油页岩产业政策环境分析 (44) 第一节国际油页岩行业相关政策法规 (44) 第二节国际油页岩行业相关政策解读 (44) 第三节中国油页岩行业相关政策法规 (44)
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/6616320070.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