世界页岩气资源与勘探开发技术

页岩气勘探开发聚焦了全世界的目光,主要大国出于经济和政治利益的考虑,加大对页岩气的投入.全球页岩气技术可采资源量约207万亿立方米,计入页岩气使全球总天然气资源量提高约47％,达到648万亿立方米.发达国家非常规油气勘探开发技术日渐成熟,以美国为首的西方发达国家将继续引领全球页岩气油气勘探开发技术的潮流.     

关于中国页岩气勘探开发工作的思考

随着全球经济发展对油气资源需求量的不断增长以及常规油气资源勘探开发难度的不断加大,页岩气等非常规油气资源在油气供给中的比例将日益增加。近年来北美地区页岩气快速发展,主要得益于其优越的地质地表条件,得益于水平井及水力压裂等核心工程技术的进步,得益于高效组织降低了成本,得益于政策的大力扶持。中国海相古生界页岩具有分布面积广、厚度大、有机质及脆性矿物含量高等有利成藏条件;同时,与北美页岩相比,中国南方海相页岩也存在沉积时代老、埋藏深、成熟度高、保存条件差、地表复杂等不利条件。鉴于此,中国在勘探开发页岩气过程中需要加强有利区块评价优选,提高工程技术水平、加大应用力度,努力降低勘探开发成本,并积极寻求国家政策的支持。     

中国页岩气勘探开发进展及发展展望

中国页岩气进入了快速发展的黄金时期,随着天然气在能源消费结构中的比重不断攀升,以及在川南地区页岩气商业化开发的成功,页岩气成为中国未来最可靠的能源接替类型。文章系统梳理了近10年来中国页岩气在勘探开发实践中的理论认识和开发技术进展,总结了中国页岩气商业开发的成功经验,明确了页岩气在中国未来天然气发展中的前景与地位。中国页岩气资源潜力巨大,是未来天然气产量增长的现实领域;获得工业性页岩气资源的条件包括“两高”(含气量高、孔隙度高)、“两大”(高TOC集中段厚度大、分布面积大)、“两适中”(热演化程度适中、埋藏深度适中)和“两好”(保存条件好、可压裂性好);中国海相页岩气最具勘探开发潜力,是目前页岩气上产的主体,已形成适用于四川盆地及周缘奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩气开发的六大主体技术系列(地质综合评价技术、开发优化技术、水平井优快钻井技术、水平井体积压裂技术、工厂化作业技术、高效清洁开采技术)。中国页岩气商业开发的成功经验可总结为四点:①选准最佳水平井靶体层位;②配套优快钻进和高效体积改造技术;③促进地质工程一体化数据融合;④探索先进组织管理模式。对中国页岩气未来发展的三点建议:①加强非海相及深层海相页岩气低成本开发关键技术与装备攻关;②重视提高区块页岩气采收率问题,实现整体规模效益开发;③重视非资源因素对页岩气上产节奏的影响。     

世界页岩气资源勘探开发现状与展望

当前国际能源供需矛盾突出,能源安全日益成为各国关注的焦点,页岩气资源勘探开发备受世界瞩目.页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中.是以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集,页岩气储层孔隙度一般为4%～5%,渗透率小于1×10-3μm2,世界页岩气储量为456.24×1012m3,主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联.页岩气勘探方法有地质法、地球物理法、地球化学勘探法、钻井法,页岩气开发技术主要是水平井、压裂技术.世界页岩气勘探开发方兴未艾.     

中国页岩气资源勘探潜力

页岩气是以吸附和游离状态同时存在于泥页岩地层中的天然气,它分别在天然气的成因机理、赋存相态、成藏聚集机理、分布变化特点及其与其他类型气藏关系之间存在广泛的变化性。由于页岩气成藏边界条件可有适度地放宽且变化较大,各成藏地质要素之间具有明显的互补性。基于地质、测井、地震等方法和手段,可对页岩气进行快速识别。研究表明,中国存在页岩气大量发育的区域地质条件,初步计算中国页岩气资源量约为（15~30）×10¹² m³。平面上以中国南方和西北地区最为有利（也包括鄂尔多斯盆地及其周缘）,剖面上以古生界资源量为最大,中生界位居其次。     

影响页岩气开发因素及勘探开发技术展望

页岩气的勘探开发在缓解能源供给压力、发展低碳经济和调整优化能源结构等方面具有不可忽视的作用。以此为契机,在系统研究页岩气藏地质特征、开发特征和成藏机理的基础上,主要从有机质含量、成熟度、矿物成分、裂缝发育程度等几个方面着手,综述分析了影响页岩气产能的客观控制因素;针对页岩气储层物性差、开采难度大的特点,重点介绍了北美开采页岩气过程中采用的特殊完井工艺、水平井钻井技术、水力压裂等储层改造技术及裂缝监测等先进技术。同时对我国页岩气资源的勘探开发前景进行了简述,为实现页岩气大规模商业化开采,提供理论依据和技术思路。     

论四川盆地页岩气资源勘探开发前景

四川盆地是目前中国页岩气勘探开发的重点地区,也是最成功的地区。四川盆地页岩气资源勘探开发前景,将在较大程度上反映和影响中国页岩气未来的发展前景。通过全面总结近年来该盆地页岩气勘探开发的新进展,得出了以下认识:1四川盆地经历了海相、陆相两大沉积演化,发育了海相、海陆过渡相、陆相三类富有机质页岩,形成了震旦系陡山沱组、寒武系筇竹寺组、奥陶系五峰组—志留系龙马溪组、二叠系龙潭组、三叠系须家河组、侏罗系自流井组6套有利的页岩气富集层系;2深水陆棚相、集中段厚度大、热演化程度适中、正向构造背景下裂缝发育、储层超压是五峰组—龙马溪组页岩气富集的"五大"关键要素;3该盆地页岩气勘探开发仍面临资源富集"甜点区"及资源潜力不清、深度超过3 500 m的深层页岩气勘探开发技术不成熟等两大挑战。结论认为:四川盆地已在侏罗系、三叠系和寒武系初步实现了页岩气发现,在奥陶系—志留系实现了工业化突破和初步规模生产,未来发展前景较好;该盆地页岩气资源可以实现经济有效勘探开发,预期可实现年产量300×108~600×108m3;对该盆地页岩气资源勘探开发将为中国页岩气资源规模发展提供重要的理论与技术支撑。     

核技术在能源勘探开发中面临新挑战和机遇

核科学技术利用放射性异常和射线源与地层岩石作用后的核反应，研究射线场强度与能量变化的分布规律，用于寻找有用矿产资源；确定各种地质和工程参数；解决各类地质和工程难题；分析矿产资源化学成分和含量等等。21世纪矿产资源勘探开发要求以核技术为基础的核地球物理勘探和核地球物理测井不断提高探测仪器、设备的精度，以满足测量、分析复杂地质条件的要求，在对低品位、难开发、弱反差资源勘探，特别是石油天然气勘探与开发十分严峻的形势下跟上国民经济加速发展的需要．     

相关国家页岩气勘探开发概况及启示

概述了世界页岩气的预测储量和相关国家页岩气勘探开发的现状,指出了大规模勘探开发页岩气所面临的诸如需要巨额投资、技术更为复杂、对生态经济及社会等可能造成负面影响以及受制于天然气市场行情等诸多挑战.认为我国勘探开发页岩气须根据区域地质特点进行细致的地质调查研究、做好项目的前期投资风险分析及技术经济可行性论证、加强政府对勘探开发的统筹和监督.     

中国页岩气勘探开发面临的问题与对策

为加快中国页岩气产业的发展步伐,探讨了中国页岩气勘探开发面临的问题,并提出相应的应对措施。分析认为,页岩气要成为中国天然气勘探开发的后备领域,形成产业化规模并为调整和优化能源结构、缓减天然气供需矛盾作出贡献,至少需要解决4个问题：①中国是否存在页岩气;②页岩气的单井产量有多高;③页岩气藏的规模有多大;④开采页岩气的成本是否划算。四川盆地长宁、威远地区钻获丰富的页岩气,初步回答了中国有无页岩气的问题,但是,中国页岩气的勘探开发还面临着资源、环境、技术、成本和政策等5个方面的挑战：①页岩气资源评价、储量计算和产能预测的方法需要探索,页岩气资源量、储量和产能尚不清楚;②中国页岩气勘探开发受环境制约,环保要求高;③页岩气的评价技术和核心工艺技术还不完全掌握;④成本是制约页岩气效益开发的关键因素;⑤现有天然气勘探开发的一些技术标准不适应页岩气勘探开发,中国缺少发展页岩气产业的系统扶持政策等。针对上述问题,建议当前应当做好矿权秩序维护、科技攻关、政策扶持、标准制订、先导试验区建设和体制创新等工作。     

中国海相页岩气资源潜力及未来勘探方向

以中国南方上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气为代表的海相页岩气是国内页岩气勘探开发的主战场。近年来,海相页岩气勘探开发不断面临着新的问题和挑战,开拓页岩气资源新领域和提高页岩气产量仍是重中之重。在梳理前人研究成果的基础上,分析总结国内海相层系页岩气分布特征与资源潜力,并进行有利区预测。四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组页岩气地质资源量和可采资源量分别为(17.50~33.19)×10¹² m³和(3.50~6.14)×10¹² m³,其中深层页岩气资源占比超过50%,主要分布在川东高陡构造带和川南低陡构造带;二叠系吴家坪组页岩气地质资源量和可采资源量分别为(8.7~24.6)×10¹² m³和(1.3~3.7)×10¹² m³,在川东开江—梁平、龙驹坝、建南及三星等地区具有勘探潜力;寒武系筇竹寺组页岩气地质资源量和可采资源量分别为(5.69~12.71)×10¹² m³和(0.89~1.06)×10¹² m³,其有利区主要分布在川西南井研—犍为—威远—资阳、川北南江及中扬子宜昌等地区;震旦系陡山沱组、蓟县系洪水庄组和青白口系下马岭组等海相古老层系具有一定的页岩气资源潜力,是潜在的页岩气资源接续,陡山沱组页岩气有利区主要分布在湘鄂西和渝东南地区,洪水庄组页岩气有利区主要分布在河北承德—宽城一带,下马岭组页岩气有利区主要分布在河北涿州—北京房山—门头沟—昌平一带和兰旗营子一带。基于此,进一步对海相页岩气未来勘探方向提出3点建议：一是聚焦深层—超深层、常压页岩气,走向新区新层系,拓宽页岩气勘探领域;二是深化深层—超深层、完善常压及丰富新区新层系页岩气勘探理论;三是着眼深层—超深层页岩气钻完井和开采技术与配套装备改进与创新,降低常压页岩气单井钻采成本。     

中国页岩气勘探开发进展与发展前景

全球掀起了轰轰烈烈的"页岩气绿色革命",北美以外地区有20余个国家在进行页岩气前期评价和勘探开发先导试验,页岩气资源成为潜力较大、较重要的天然气开发目标。中国发育海相、海陆过渡相—陆相煤系和湖相3类富含有机质页岩,都具备页岩气形成与富集条件,页岩气资源丰富。中国在页岩气资源潜力评价和勘探开发先导性试验上取得了重要进展,正在寻求实现页岩气资源有效开发。本文系统总结了中国页岩气勘探开发实践,分析了中国页岩气资源前景,指出中国页岩气资源丰富。目前已在中国多处发现了页岩气资源,发展前景良好。与北美相比,中国页岩气形成与发展具明显的特殊性,许多地质与开发难题亟待解决。随着页岩气地质评价与开发理论创新及相关关键技术突破、经济条件改善和国家政策支持,未来中国页岩气资源发展前景广阔,有望改变中国天然气发展乃至整个能源发展格局。     

中国页岩气勘探开发新突破及发展前景思考

近5年来,中国页岩气勘探开发实现了跨越式发展,成为继美国、加拿大之后,第三个实现页岩气工业化生产的国家,截至2015年底,页岩气累计产量突破了60×10~8 m~3。基于近期中国页岩气勘探开发快速发展的主要成果,通过全面回顾勘探开发新突破和深入分析未来发展前景,进而指出中国的页岩气勘探开发整体尚处在发展初期,四川盆地海相页岩气是近期勘探开发的主要对象,海陆过渡相与陆相页岩气的突破和工业化生产是实现中国页岩气规模化发展的重要环节;低产—中等产量井是中国页岩气的生产常态,发展勘探开发关键技术非常重要;严格控制单井投资和大幅降低成本成为提升页岩气勘探开发效益的重要手段。为此,建议:①持续加强理论技术攻关,积极开展页岩气"甜点区"评价勘探,逐渐夯实发展基础;②高度重视勘探开发前期评价,突出有效页岩气资源的落实,把控好评价钻探与产能建设的节奏;③突出页岩气储层精细描述和评价,提升整体开发水平;④加大勘探开发技术攻关力度,突出技术的简化和实用性,有效降低成本;⑤全面总结页岩气勘探开发快速发展经验,突出关键指标论证及评价,加强新区、新领域及新层系突破和接替。     

中国页岩气近期勘探开发进展

中国页岩气资源丰富,勘探开发前景广阔。通过采用资源类比法预测中国页岩气地质资源量达95.00×10~(12) m~3,技术可采资源量16.30×10~(12) m~3,经济可采资源量12.86×10~(12) m~3。页岩气作为中国国家政策鼓励开发的绿色独立矿种之一,备受社会广泛关注。在国家级页岩气示范区建设的基础上,逐步形成和发展了在页岩气综合地质评价、开发技术优化、水平井优质快速钻井、水平井体积压裂、水平井工厂化作业、高效清洁开采等页岩气勘探开发主体技术,现场应用成效显著。截至2016年底,涪陵页岩气田已生产页岩气50.37×108 m~3,长宁—威远页岩气田生产页岩气23.04×108 m~3,昭通页岩气田生产页岩气约2×108m~3。页岩气的勘探开发正改变中国能源结构,缓解国内天然气供需矛盾,促进中国绿色低碳经济发展。但目前中国页岩气勘探开发才刚刚起步,页岩气的规模效益开发仍面临一系列技术瓶颈需要攻克,针对深层页岩气在评层选区、钻完井工艺、体积压裂改造等勘探开发方面仍需开展技术攻关,从而进一步推动中国页岩气产业蓬勃发展。     

促进中国页岩气开发的政策探讨

尽管我国页岩气开发已经起步,但效益不高,产业发展较缓慢。其制约因素主要如下:①积极有效的扶持政策缺乏;②地质条件复杂;③资源基数不清;④核心技术不足;⑤市场监管不到位;⑥管网设施欠发达。为此,在对照美国页岩气开发经验、参照国内煤层气开发实践的前提下,分析和探讨了加速我国页岩气开发相关政策,提出了投融资优惠、科研支持、财税优惠、环境监管等方面的政策建议:①通过政府直接拨款、提供贷款(担保)、鼓励民间资本进入等方式为页岩气开发利用提供投融资优惠;②增设页岩气开发国家重大专项、加强国家能源页岩气研发中心及其他页岩气重点实验室建设、设立包括页岩气在内的非常规油气研究基金,以及加强对外合作研究等,加大对页岩气开发的科研支持力度;③现阶段我国页岩气开采免征矿产资源补偿费和资源税,页岩气对外合作开采所得税施行"二免三减半"政策,给予页岩气开发企业资源耗竭津贴;④考虑页岩气开发可能产生的环境影响,参照国外成熟经验,制定相应的法律法规,实现有效的环境监管,将页岩气开发过程中可能产生的环境影响控制在最低限度;⑤开展页岩气资源调查与评价,搞清楚资源分布、地质特征、开发特点与工艺技术需求、经济性及可采资源量,从而为产业发展提供可靠的资源数据。此外,还应加强对页岩气定价、市场准入、管网设施建设等方面的支撑力度。     

中石油探区主要盆地页岩气资源分布特征研究

页岩气是重要的非常规天然气资源类型。中国页岩发育广泛,有着良好的页岩气勘探前景。在新一轮油气资源评价的基础上,对中石油探区主要盆地泥页岩特征和页岩气资源进行了初步评价。总体上,中-新生界页岩在中石油探区各主要含油气盆地内广泛发育,以陆相沉积为主,具有东部生油能力强,西部生气能力强的特征;古生界页岩主要发育于中、西部盆地和南方地区,以海相沉积为主,具有高热演化程度的特征。通过成因法、统计法、特尔菲法计算,最终确定中石油探区内主要页岩气盆地地质资源量及分布特征。在平面上,页岩气资源主要分布在西部盆地、中部盆地和南方地区,以塔里木盆地、柴达木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地和南方页岩发育区为最有利勘探区;在剖面上,页岩气资源主要集中在上述盆地的古生界地层,四川盆地的中—新生界地层也是值得重视的勘探领域。