关于页岩气的几个问题
关于页岩气的几个问题
傅伯勇
据报道，近日，由苏州长江地质勘察院在绥阳镇六井村钻探的凤冈首口页岩气试验井开钻。可能人们不禁会问：什么是页岩气？页岩气的用途是什么？页岩气成因是什么？页岩气的分布如何？页岩气的储藏与产量如何？页岩气的历史怎样？中国页岩气发展规划是什么？中国页岩气开采面临什么问题？中国如何扬长避短开采页岩气？等等，一系列的问题。下面，笔者就页岩气的一些相关问题做一些介绍与分析。
一、页岩气及其用途
覆盖在原始地壳上的层层叠叠的岩层，地质学上叫做地层。地层从最古老的地质年代开始，层层叠叠地到达地表。根据划分依据的不同，把组成地壳的岩层划分为不同类型的地层，国际上的趋向是把地层分为三大类型：以岩性作为主要划分依据的岩石地层（岩性地层）；以化石作为划分依据的生物地层；以形成时间作为划分依据的时间地层或年代地层。岩层主要有石灰岩，泥质灰岩，泥质，页岩，花岗岩等。页岩气则是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类，是继石油、天然气和煤炭等常规资源之后潜力巨大的非常规能源资源。页岩气是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，主要用于民用和工业燃料、化工和发电等，具有广阔开发前景，页岩气的开发和利用有利于缓解油气煤电资源短缺，增加清洁能源供应，是常规能源的重要补充。
二、页岩气的成因( 文章阅读网：www.sanwen.net )
页岩气主体位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、孔隙及其它储集空间。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。
三、页岩气的分布
页岩气常分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。北美的克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系-密西西比系富集多种成因、多种成熟度的页岩气资源。而在中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层，互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件，不同规模的天然气发现，但尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一突破。中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带，因此被确定为首批实地勘查工作目标区。贵州省页岩气的分布，在遵义市东部、黔东南州北部和铜仁市大部分地区，都具有良好的页岩气成矿条件和找矿潜力。黔北地区已被国家纳入页岩气先导实验区，确定的采样点共计23个，综合优选出适合实施页岩气调查井的井位8个。
四、页岩气的储量和产量
从全世界范围看，泥、页岩约占全部沉积岩的60%，页岩气资源前景巨大。主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联。加拿大西部地区大约有550万至860万亿立方英尺页岩气储量。美国页岩气地质储量约28万亿立方米。2007年美国页岩气总产量500亿立方米，占当年美国天然气总量的8%以上。除加拿大与美国外，中国的页岩气储量超过其它任何一个国家，2012年3月中国公布发现可采页岩气资源潜力为25.1万亿立方米，可供中国使用近200年。据全国页岩气资源潜力评价与有利区优选成果显示，贵州省页岩气资源地质储量达10.48万亿立方米，位列全国第四。黔东南州的“岑巩-1号井”和铜仁市的“松桃浅-1号井”为主要地质调查钻探目标井。岑页-1号井埋藏深度1400—1500米，厚度约50米。埋藏深度适中，有望建成年产天然气10亿立方米的生产区。2012年，贵州区域的5个页岩气招标区块，平均每个招标区块的投标金额均在5亿左右，而在角逐贵州凤冈页岩气三区块时，中绿世纪新能源公司的标额度达到12亿以上，为该区块最高报价。
五、页岩气的开采历史
美国进行页岩气开采大约有80多年的历史，2010年，页岩气占美国天然气产量的比重约23%，使美国在2009年超过俄罗斯成为世界第一大天然气生产国和资源国。加拿大是继美国之后第二个实现页岩气商业化开采的国家，2009年的产量已达到72亿立方米。欧洲（除俄罗斯以外）页岩气技术可采资源量相对较低，但分布广泛，主要集中在波兰、挪威、乌克兰和瑞典等国，波兰的页岩气可采资源量为欧洲之最，此外，德国、英国、西班牙等国也已开始开展页岩气研究和试探性开发，部分企业已着手商业性勘探开发。法国由于担心页岩气的开采会对水资源管理带来较大负面影响，已暂时停止相关开采活动。在亚太地区，中国和澳大利亚的页岩气储量都很丰富，上述两国以及印度、印尼都已相继开始对页岩气资源展开调查与勘探。中国页岩气开发刚刚起步，总体处于以资源评估与勘探为主的探索和准备阶段。2011年7月，中国国土资源部举行了首轮页岩气探矿权招标。中国相关部门和石油公司也已着手与美国有关机构在页岩气开发、技术合作研究等方面展开多种形式的合作。拉丁美洲页岩气资源主要集中在阿根廷、墨西哥和巴西等国，目前道达尔、埃克森美孚等能源公司已经开始与阿根廷国内的石油公司合作，参与其国内矿区页岩气的开采，墨西哥的页岩气可采资源量位列世界第四， 2011年10月墨西哥北部与美交界处发现大规模页岩气田，预计该气田能满足墨西哥90多年的天然气需求。
六、中国页岩气发展规划
2009年10月，中国国土资源部在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目。2012年3月，中国国家能源局发布了《页岩气发展规划（2011-2015年）》，根据该规划，中国计划在“十二五”期间，完成探明页岩气地质储量6000亿立方米，可采储量2000亿立方米，实现2015年页岩气产量65亿立方米，基本完成全国页岩气资源潜力的评估与勘探，为“十三五”打好基础，目标是到2020年力争达到页岩气年开采量为600亿-1000亿立方米。中国是北美以外唯一一个现有石油服务行业规模较大而且政策和税收环境较为宽松的地区，加之中国页岩气储量丰富且能源供需严重不平衡，中国已被视为未来除美国之外页岩气开发最快的国家。目前我国共进行了两轮页岩气资源勘查区块的全国招标，累计招标区块面积2.37万平方公里。其中，第一轮中标企业以三大油公司为主；第二轮招标向社会资本全面开放，16家具备页岩气勘查开发资质的民营企业中标的勘查总面积近2万平方公里，在我国油气资源开发形成了国有、社会资本共同发力的新局面。目前，第二轮中标企业已完成前期调查评价，陆续启动物探和钻探工作。2009年，中国与美国签署了页岩气领域合作备忘录，在2010年，又与美国签署了中美页岩气资源工作行动计划。同年，中国石油在四川威远钻探首口页岩气井，并成功采气。
七、中国开采页岩气存在的一些问题
除了拥有庞大的可开采储量，美国在页岩气开采利用方面还有如下优势：页岩气分布广泛（28万亿立方米)、天然气管网遍布全国（约合48.2万公里)、天然气市场巨大（占国内总消费的36%），发展成熟以及政策支持等。与美国相比，中国同样拥有庞大的页岩气可开采储量，但中国还面临巨大挑战：一是页岩气分布相对集中，且远离天然气主要应用市场、天然气管线总长度仅为美国1/10、地层构造差异、水资源匮乏以及环境保护压力等。二是技术瓶颈制仍待破解。页岩气开采技术，地震勘探技术、钻井技术、测井技术、页岩含气量录井和现场测试技术、固井技术、完井技术、储层改造技术，而储层改造技术，通常采取压裂增产的措施，具体包括氮气泡沫压裂、凝胶压裂、多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂、重复压裂等，多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂和重复压裂是目前页岩气水力压裂常用的技术。美国“页岩气革命”的成功得益于水平井钻井和水力压裂技术的突破。中国目前国家科技重大专项中已设立了“页岩气勘探开发关键技术”，目前已经初步掌握页岩气直井压裂技术，但是，中国仍未掌握水平钻井和水力压裂这两项页岩气开采的核心技术，并且缺乏核心技术人才。三是页岩气井采用水力压裂技术，生产过程需要消耗大量水资源，然而，在中国页岩气资源丰富的地区，地表条件较差，人口密集，页岩气开采或出现与工农业争水的问题。四是在页岩气开采过程中，一旦处理不当，就会造成严重的水污染、土壤污染。如何对“水危机”进行有效管理，是亟待解决的难题。四是价格控制也是一个瓶颈，气价、电价被政府控制，天然气上网电价较低，这对于私营企业来说投资、开发要承担很大风险。五是成本高。因页岩气勘探开发成本高、后续生产投入大且产量下滑过快等因素，中国石油在四川及页岩气储量丰沛的西部地区，未能实现页岩气商业化生产。有人推算，国内一口页岩气井的投入超过1亿元，参考成功采气的气井立方米的日产气量，按目前天然气平均市价计算，至少须稳定产气10年以上才能收回成本，而这还不算输气与管理等其他费用。六是逐年减产。更重要的是，页岩气矿井的特点是第一年高产，日产可达上万立方米，但第二年产量急转直下，第三年甚至只能维持最初的30%产量，难以保证平稳生产。
八、中国如何开采页岩气
在如此局限的情况下，中国如何开采页岩气，一些专家学者提出了不少有益的意见和建议。
第一，从老油田起步。一个老油田在已开发的油层之下或外围区域，必定有优质的烃源岩；有优质的烃源岩，就有可能找到页岩气。而且老油田开发了这么多年，管线、装置等配套设施都十分齐全，开采页岩气，可以弥补管线、装置等配套设施不足的问题，也可以节约开采成本。
第二，新区页岩油气的勘探开发必须先做扎实的基础研究。如：地质调查、地震勘探、地球化学评价等，落实资源量后，再根据资源量及其他开采条件，开始其他后续工作。
第三，对于新的勘探区或生产试验区，最好与公路建设相结合，与城镇化的发展相结合，与加油、加气站相结合。
第四，注重环境保护。页岩油气勘探在欧洲各国进展困难，主要受阻于环境问题。我国也面临着三个方面的环保压力：一是水。我国水资源紧缺，但是发展页岩油气无论是钻井也好，压裂也好，都需要大量的水。如何做到不与民争水，这个问题要好好解决。二是地面污染。现在打水平井段要用大量的泥浆钻进，压裂液也要用化学剂调配，返出地面就会污染土地。三是空气。页岩气如无接入输管线，试气时只能放空烧掉，污染空气。要解决这些环境问题，页岩气井场必须实行工厂化管理。建污水处理装置和泥浆、压裂液处理站。打丛式井时循环利用，不让废水、废液流到田地和河流中。
第五，做到资料共享。我国要发展页岩油气工业，不能光靠中国石油、中国石化、中海油等几家大型国企，还应该建立这种资料共享模式，避免中小企业盲目投资、盲目打井，推动我国页岩油气健康发展。
第六，做好人才培育工作。我国的中小企业虽对页岩油气有投资热情，但普遍缺乏技术团队。要专门培养页岩油气勘探开发的专业人才，加强对页岩气的研究，为页岩科学和页岩油气工业的发展，为国企、中小企业注入源源不断的发展动力。
第七，页岩气开采招标“两步走”战略：第一步，进一步探索和完善招投标市场竞争机制，允许民企和中外合资企业参与与常规油气矿权不重叠的页岩气区块的招标；第二步，对与常规油气矿权重叠的页岩气区块探矿权也将招标出让。
第八，完善页岩气标准。目前，页岩气技术标准有了一些基本标准，第一层为页岩气通用基础标准；第二层包括地质分析、地质评价、钻完井工艺、储层改造、气藏开发、地面建设、安全环保、经济评价共八个专业领域；第三层为页岩气技术的专业标准，原则上针对页岩气产业领域内从勘探、评价、开发到地面建设、输送和利用全产业链所涉及的技术标准。但仍需进一步完善。
第九，加强技术研究。极大促进页岩气生产的因素则是先进电脑技术的应用，这使得人们能够钻入地5000英尺以下、深入到40英尺宽的气层核心。这些技术所探测气层的误差值在2~3英尺间，这样就把原来0.5%的采收率提升到14%。14%大概是传统气井可开采量的1/3了。但这远远不够。所以现在技术的关键，也是美国公司在大力投资解决的，就是如何把14%再提到30%。这是一个仍在发展的技术，其中涉及到电脑技术，以及水平钻井技术。
第十，建立健全相关法律法规。对于传统油井，美国有很多环境、油井运营方面的法规的颁布历史都超过了85年，且主要集中在州层面。中国这方面的法规，相对还滞后，需要在开采页岩气的过程中，不断的建立健全。
页岩气的开采，有不少专家学者喻之为“页岩气革命”，的确页岩气的开采，在世界将会引起一场风暴，前景可观，但是，接下来的道路还很漫长。
（收集，整理，分析，综合）
