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页岩气的开发现状及展望摘要：世界经济发展对于油气等能源的需求量不断增加，非常规油气资源的开发将更加吸引人们的眼光。
本文分析了国内外页岩气的开发现状。
虽然中国的页岩气资源相当丰富，但开发基本上属于起步阶段。
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：页岩气非常规资源储层渗透率一、引言随着世界经济发展对油气需求的不断增加，常规油气资源己不能满足这种需求的快速增长，人们纷纷把目光转向一些非常规油气资源：煤层气、页岩气等。
世界部分地区的非常规油气资源储量巨大、分布集中，开发技术日趋进步，相信页岩气等非常规油气资源将成为未来世界油气发展的一个重要方向。
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。
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。
页岩气作为一种非常规能源越来越受到人们的重视。
世界页岩气资源很丰富，但尚未得到广泛勘探开发，根本原因是致密页岩的渗透率一般很低。
但近几年来，页岩气的开采已经成为全球资源开发的一个热点。
由于页岩气的赋存、运移以及开采机理与普通天然气有很大的不同，所以在勘探开发技术方面与普通天然气也有很大的差别。
二、国内外页岩气开发利用状况1.世界页岩气资源潜力和勘探开发的基本趋势据预测，世界页岩气资源量为456万亿m3，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、原苏联等地区，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。
世界上的页岩气资源研究和勘探开发最早始于美国。
1821年，第一口页岩气井钻于美国东部步入规模生产，20世纪70年代页岩气勘探开发区扩展到美国中、西部，20世纪90年代，在政策、价格和开发技术进步等因素的推动下，页岩气成为重要的勘探开发领域和目标。
美国页岩气资源及开发状况解析一、美国页岩气资源储量全球页岩气资源量为456万亿m3，主要分布在北美、中亚、中国、中东、拉美、北非和原苏联等国家和地区。
美国能源信息署（EIA）《年度能源展望2011》报告预测，美国的页岩气远景储量为23.42万亿m3，远高于2010年预测的10万亿m3的数据，较“美国天然气资源委员会”（PGC）预测的18.72万亿m3也高出25%。
就可采资源而言，美国2010年已探明的天然气储量（常规与非常规）较2009年上涨11%，为1971年以来的最高水平。
2009年，美国已探明页岩气储量占天然气资源储量的14%，预计2035年这一比例将达到35%。
可以预期的是，由于页岩气的成功开发，美国在未来几十年当中将不需要从其他国家进口天然气，而目前需要从加拿大进口约11%的天然气。
二、美国页岩气开发现状美国是世界上页岩气资源勘探开发最早的国家，目前已进入页岩气开发的快速发展阶段。
美国页岩气开发有80多年的历史，有众多的企业参与勘探开发。
2000年，美国页岩气年产量为122亿m3。
2007年，美国页岩气总产量接近500亿m3，占美国天然气总量的8%以上，其中，仅NewarkEast页岩气田的年产量就达217亿m3。
而在2009年美国页岩气年产量上升至近1000亿m3（超过我国天然气总产量），2010年为1500亿m3，预计到2015年，美国页岩气的年产量将达到2800亿m3。
融合水平钻井技术、水力压裂技术的页岩气开采技术的日臻成熟和成本的降低，促进了页岩气生产的快速增长，并对能源以及相关产业产生了明显影响。
近年来，在美国发电行业，许多即将退役的燃煤发电机组因为页岩气产量的快速增长而改用天然气发电，以往一直向海外转移的一些高耗能制造业公司，也因天然气供应价格相对便宜而纷纷选择留在本土发展。
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页岩气发展的现状与趋势1、北美地区页岩气呈现爆炸式发展态势美国是“页岩气革命”的发祥地，从1982年开始探索性开采到2003年实现水平井开采，经过20年多的努力，终于获得了成熟技术。
2000年，美国页岩气产量只有110亿立方米，在天然气总产量中占比为1.6%。
到了2010年，美国页岩气产量上升至2010年的1378亿立方米，占比达到了23%。
在页岩气产量的推动下，美国已于2009年替代俄罗斯成为世界第一天然气生产国。
加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气进行勘探与商业开发的国家。
加拿大的页岩气资源主要位于其西部地区，而后者与美国西部地区地质结构类似，美国发展起来的成熟技术可以较为方便地在当地移植与应用，这是加拿大页岩气能够得以发展的主要原因。
2007年加拿大第一个商业性页岩气藏在不列颠哥伦比亚省东北部投入开发，2008年加拿大页岩气产量为10亿立方米，2009年产量达72亿立方米。
2、其他地区页岩气发展大约十年后进入快行道在北美地区之外，欧洲、亚洲等地区已有大约30个国家开展了页岩气的勘探开发工作。
从目前情况看，这些国家的总体上还处于初级阶段，短期内难以取得大的突破。
其主要原因有三：一是各国地质结构差异较大。
美国页岩气具有埋藏深度适中、单层厚度与整体厚度大、基质渗透率高、成熟度适中、有机碳含量大和页岩脆性好等特点。
这些特点决定了美国对页岩气开采技术的难度要求要明显低于亚洲与欧洲国家，也决定了美国技术不能在其他地区直接应用。
二是页岩气在开采过程中涉及多方面的环境问题。
页岩气开发需要消耗大量的水资源，不仅影响当地的水资源可持续利用，而且其中混入的化学品可能对蓄水层造成污染。
页岩气开发过程中可能会有大量甲烷气体泄漏，对大气的污染可能比煤炭开采还严重。
另外，开采过程中需要进行地下爆破，在带来空气、土壤和噪音污染的同时，还有可能导致动物栖息地丧失。
由于美国页岩气丰富区大多分布远离沿海等经济发达以及人口居住集中地，地广人稀，水资源充沛，美国页岩气开发对环境的影响相对较小。
页岩气的勘探开发现状和发展趋势0前言页岩气（Shale Gas）是指在富含有机质的页岩中生成并富集在其中的非常规天然气，主要以游离、吸附以及溶解状态存在其中，吸附作用是页岩气存在的重要机理之一。
它与常规天然气藏最显著的区别是：它是一个自给的系统，页岩既是气源岩，又是储层和封盖层[1]。
页岩气在全球分布广泛，据统计，页岩气资源量约456万亿立方米，约占三种非常规天然气（煤层气、致密砂岩气、页岩气）总资源量的50%左右。
目前，美国和加拿大是页岩气规模开发的两个主要国家，主要集中在美国五大盆地以及加拿大西南部地区。
而美国是唯一实现页岩气商业开采的国家，并且已经形成了一套完整的页岩气勘探开发的评价系统。
我国页岩气勘探开发起步较晚，页岩气相关的资源情况、技术开发应用、理论研究、评价测试等基本问题，还处于探索起步阶段。
1世界页岩气资源潜力1.1全球页岩气潜力按2007年美国《石油杂志》的数据，全球页岩气资源量为456.24万亿立方米，超过全球常规天然气资源量(436.1万亿立方米)，主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联(如图1)[2]。
2011年4月美国能源信息署（EIA）发布了“世界页岩气资源初步评价报告”，根据Advanced Resourse国际有限公司负责完成的美国以外32个国家的页岩气资源评价以及美国页岩气资源评价结果：全球页岩气技术可采资源总量为187.6万亿立方米。
图1 页岩气全球资源分布情况(1)美国是最早进行页岩气研究与开采的国家，美国是目前探明页岩气资源最多的国家，现已探明近30个页岩气盆地，其中7个高产盆地的页岩气资源量为80.84万亿立方米，可采储量为18.38万亿立方米[3]。
(2)加拿大紧随美国之后开展了页岩气方面的勘探和开发试验。
加拿大的页岩气资源同样很丰富，据加拿大非常规天然气协会(GSUG)初步估计，加拿大页岩气地质储量超过40.7万亿立方米，主要分布于西南部的British Colum-bia 、Alberta 和Saskatchewan 地区，东南部Quebec 、Ontario 等地区也有少量分布。
页岩气开发中存在的问题及相关建议页岩气，是一种以页岩为主要储集岩石的天然气。
它是一种新型能源资源，是石油和天然气的重要替代品，对国家能源安全和环境保护具有重要价值。
页岩气的开发也面临一系列问题，严峻挑战。
一、页岩气开发存在的问题1.技术难题页岩气开采是一项涉及多学科知识的复杂工程，技术难度大，需要用到多种技术手段，如水平钻孔、水力压裂等。
目前页岩气开发技术还处于探索阶段，尚存在很多技术难题亟待攻克。
2.环境保护问题页岩气开采需要大量的水资源，而且开采过程中容易引起地下水资源污染，给地下水生态环境带来一定影响。
页岩气开采过程中释放的甲烷和其他有害气体也对环境构成了一定威胁。
3.经济可行性页岩气开采需要巨大的投入，包括勘探、开采、生产等各个阶段的资金支持。
页岩气开采的成本较高，难以与传统天然气开采相匹敌，存在一定的经济可行性问题。
4.社会影响页岩气开发涉及到大量的土地征用和环境破坏，很容易引发社会矛盾。
开采过程中可能对当地生态环境和居民生活产生一定影响，引发社会各界的反对声音。
二、相关建议1.加大技术研发力度政府和企业应该加大对页岩气开发技术的研发投入，加快推动相关研究和攻关，尽快攻克页岩气开采技术中的难题，降低开采成本，提高开采效率。
2.强化环境保护意识企业在页岩气开采中应该注重环境保护，合理利用水资源，采取措施减少对地下水的影响，控制甲烷等有害气体的释放，减少环境污染，保障生态环境的可持续发展。
3.加强政策引导政府应该对页岩气开发制定更为明确的政策法规，包括页岩气资源的开发利用、环境保护、社会影响等方面的规范，引导企业合理开采，避免对环境和社会造成不可逆的损害。
4.加强社会沟通和公众参与页岩气开发需要社会各界的支持和参与，企业和政府需要加强与社会各界的沟通和交流，充分尊重民意，听取公众意见，做好舆论引导，使页岩气开发成为全社会的共识和共同行动。
5.多元化能源发展尽管页岩气在一定程度上可以解决能源供应问题，但也要注意多元化能源发展，加大对可再生能源的投入，减少对化石能源的依赖，促进新能源产业的发展，从根本上解决能源问题。
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 BarnettFayetteville Haynesville Marcellus Woodford Antrim NewAlbany预计面积（104km2） 1.295 2.331 2.331 2.4605 2.849 3.108 4.350 深度（m ） 1981~2591 305~2134 3200~4115 1219~25911829~3353 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 ） 36515212225912291122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 10.03.0~9.09.010.0~14.0TOC （%） 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）1.251.187.117.420.320.570.54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。
