页岩气概述
- 格式:docx
- 大小:579.98 KB
- 文档页数:8
页岩气简介一、什么是页岩气1.定义页岩气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资源。
随着能源需求的不断加大,页岩气在美国、加拿大等地已是重要的替代能源。
2011年底,国务院正式批准页岩气为我国第172个独立矿种,这意味着页岩气的勘查和开发上升为国家战略。
这里有两个概念:页岩气——是地质学分类;非常规天然气——却是一个石油工程分类。
2.页岩气的产生与储存状态地质历史上形成的富含有机质的泥页岩层系(可包括煤层),在实践中当不强调地质术语的准确性时可统而简之地称为暗色页岩。
其中特别富含可生油有机质且后期尚未经历深埋条件下的高温压者,因其中有机质在人工加热分馏可产出各类油品(如汽、柴油等),特称油(母)页岩。
而大部分这类页岩在后期经历深埋、有机质在热演化过程中产生大量气态和液态烃类。
其中气态的天然气液态的石油可从生烃层系中运移出去赋存于有孔隙的储层中。
他们在孔渗条件好的储层中高度富集便形成常规油气,因致密而孔隙度渗透性差,并使其油气难采出的就是非常规的致密(储层)油气。
己大量进入储层的油在近地表情况下受地下水氧化和生物降解就形成了非常规的重(稠)油和(沥青质)油砂、甚至更难利用的固体沥青矿。
而在生烃层中不可避免仍有大量气态和液态烃以吸附状态和游离状态而残留,留在煤层中的为煤层气、留在页岩(类)中者则为页岩油、气。
页岩气的赋存状态以吸附和游离为主,也有少量溶解态(图1)。
裂缝和孔隙是页岩气主要的储集空间。
但页岩本身物性很差,孔隙度和渗透率都很低。
因而局部的高孔渗区和裂缝发育区就有可能成为页岩气的“甜点”。
页岩孔隙可以分为原生孔和次生孔隙两种类型。
通常原生孔隙比较常见,但大多由于压实作用而变得十分微小。
地层水和有机酸等与页岩中不稳定矿物反应形成的次生孔隙也对页岩气的赋存具有重要意义。
构造裂缝和成岩裂缝是页岩裂缝的两种基本类型。
构造裂缝相对于成岩裂缝具有长度更长、开角更大等特点,因而是更有利的页岩气储集空间。
专题一相关知识与资料1、页岩气简介1.1概述页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气,是一种清洁、高效的能源资源。
页岩气是油气资源中新的矿种;它属于非常规天然气中的重要组成部份。
非常规天然气定义:通常而言,泛指相对于常规天然气之外,在非传统的储集层、笼型固态沉积物等非常规地质条件下存在的天然气资源。
主要包括致密气、煤层气、页岩气、火成岩气和天然气水合物等。
1.2特点1)气藏开发特点气层压力低:一般不会自喷,以水平井为主,需压裂改造措施;单井产量较低:初期气产量递减快,后期趋于稳定;平均日产1万方~2万方;页岩气采收率低:通常小于5% ~20%不等投入高:前期勘探开发投入大(单口井450万美元),且难以形成稳定的投资回报产量递减快:需要打很多口井以形成规模化生产与供应;生产周期长:单井经济寿命长,30年~50年。
由于页岩气有不同于常规天然气的特点,页岩气藏开发需要大面积、规模化、连续钻井。
2)成藏机理特点①页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭气藏特征,体现出了复杂的多机理递变特点。
②在页岩气的成藏过程中,天然气的赋存方式和成藏类型逐渐改变,含气丰度和富集程度逐渐增加。
③完整的页岩气成藏与演化可分为3个主要的作用过程,自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞武推进或置换武运移的机理序列。
④相应的成藏条件和成藏机理变化对页岩气的成藏与分布产生了控制和影响作用,岩性特征变化和裂缝发育状况对页岩气藏中天然气的赋存特征和分布规律具有控制作用。
1.3形成和分布页岩气的形成和富集有着自身独特的特点,往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。
较常规天然气相比,页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点,大部分产气页岩分布范围广、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。
生烃源岩中一部分烃运移至背斜构造中形成常规天然气,尚未逸散出的烃则以吸附或游离状态留存在暗色泥页岩或高碳泥页岩中形成页岩气。
←页岩气:一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气。
这种被国际能源界称之为“博弈改变者”的气体,极大地改写了世界的能源格局。
←页岩油:指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源。
其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油,也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。
←在固体矿产领域页岩油是一种人造石油,是油页岩干馏时有机质受热分解生成的一种褐色、有特殊刺激气味的粘稠状液体产物。
←全世界页岩油储量约11万亿~13万亿吨,远远超过石油储量。
全球油页岩产于寒武系至第三系,主要分布于美国、刚果、巴西、意大利、摩洛哥、约旦、澳大利亚、中国和加拿大等9个国家。
←中国油页岩资源7199.4亿吨,油页岩可采资源2432.4亿吨;页岩油资源476.4亿吨,页岩油可采资源159.7亿吨,页岩油可回收资源119.8亿吨,遍布20个省和自治区、47个盆地和80个含矿区,主要分布在松辽、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木、伦坡拉、羌塘、茂名、大杨树、抚顺等9个盆地。
其中,松辽、鄂尔多斯、准噶尔等3个盆地油页岩资源占全国的74.24%,可回收页岩油占全国的64.25%。
吉林、辽宁和广东三个省份的储量最大。
←全世界页岩气储量最多的11个国家:中国(36.1亿立方米)、美国、阿根廷、墨西哥、南非、澳大利亚、加拿大、利比亚、阿尔及利亚、巴西、波兰(5.3亿立方米)。
←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,但目前尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一步突破。
资料显示,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。
←页岩油开采技术←(一)直接开采直接开采包括露天和井下两种开采方式。
露天开采适合于埋藏较浅的矿床开采,成本低,安全系数高,辽宁抚顺和广东茂名就是典型的例子。
页岩气成藏机理及气藏特征页岩气是泛指赋存于富含有机质的暗色页岩或高碳泥页岩中,主要以吸附或游离状态存在的非常规天然气资源。
在埋藏温度升高或有细菌侵入时,暗色泥页岩中的有机质,甚至包括已生成的液态烃,裂解或降解成气态烃,游离于基质孔隙和裂缝中,或吸附于有机质和矿物表面,在一定地质条件下就近聚集,形成页岩气藏。
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456.24xl0i2m3,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[1-6]。
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。
1.1 页岩气成藏机理1.1.1成藏气源页岩气藏的生烃、排烃、运移、聚集和保存全部在烃源岩内部完成,页岩既是烃源岩、储层,也是盖层。
研究表明,烃源岩中生成的烃类能否排出,关键在于生烃量必须大于岩石和有机体对烃类的吸附量,同时必须克服页岩微孔隙强大的毛细管吸附等因素。
因此,烃源岩所生成的烃类只有部分被排出,仍有大量烃类滞留于烃源岩中。
北美地区目前发现的页岩气藏存在3种气源,即生物成因、热成因以及两者的混合成因。
其中以热成因为主,生物成因及混合成因仅存在于美国东部的个别盆地中,如Michigan盆地Antrim生物成因页岩气藏及Illinois盆地NewAlbany混合成因页岩气藏[2l]。
1.1.2成藏特点页岩气藏中气体的赋存形式多种多样,其中绝大部分是以吸附气的形式赋存于页岩内有机质和黏土颗粒的表面,这与煤层气相似。
游离气则聚集在页岩基质孔隙或裂缝中,这与常规气藏中的天然气相似。
因此,页岩气的形成机理兼具煤层吸附气和常规天然气两者特征,为不间断充注、连续聚集成藏(图l-l)。
有机质和黏土颗粒气体流入气体进入最终形成表面吸附与解吸页岩基质孔隙天然裂缝网络页岩气藏图1-1页岩气赋存方式与成藏过程示意图在页岩气成藏过程中,随天然气富集量增加,其赋存方式发生改变,完整的页岩气藏充注与成藏过程可分为4个阶段。
页岩气开采技术1 综述页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气,是一种非常重要的天然气资源,主要成分是甲烷。
页岩气的形成和富集有其自身的特点,往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。
如图1.1所示。
页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。
页岩孔隙度低而且渗透率极低,可以把页岩理解为不透水的混凝土,这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。
可想而知,页岩气的开采过程极为艰难。
根据美国能源情报署(EIA)2010年公布的数据,全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3,然而页岩气总量却高达456×1012m3,是常规天然气储量的2.2倍。
与常规天然气相比,页岩气具有开采潜力大,开采寿命长和生产周期长等优点,至少可供人类消费360年。
从我国来看,中国页岩气探明储量为36×1012m3,居世界首位,在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下,大力发展页岩气开采技术,对我国减少原油和天然气进口,巩固我国国防安全有很重要的意义。
我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地,如图1.2所示。
图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏,气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层,再通过开凿水平井穿越页岩层内部,并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂,获得大量人工裂缝,还需要在同一地点,钻若干相同的水平井,对地下页岩层进行比较彻底的改造,造成大面积网状裂缝,最后获得规模产量的天然气。
因此,水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。
2 页岩气水平井技术1821年,世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生,在井深21米处,从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。
美国也是页岩气研究开采最先进的国家,也是技术最成熟的国家。
页岩气介绍页岩气特指赋存于页岩中的非常规气。
页岩亦属致密岩石, 故也可归入致密气层气。
较常规天然气相比,页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点,往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。
取得工业开发成功的仅为北美洲(以美国为主)。
它起始于阿巴拉契亚盆地的泥盆系页岩, 为暗褐色和黑色, 富有机质, 可大量生气。
储集空间以裂缝为主并可以吸附气和水溶气形式赋存,为低(负)压、低饱和度(30%左右),因而为低产。
但在裂缝发育带可获较高产量,井下爆炸和压裂等改造措施效果也好。
20世纪90年代中期已扩大到密歇根和伊利诺伊盆地, 产层扩大到下石炭统页岩, 产量达84亿立方米。
其资源量可达数万亿立方米。
简介页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,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。
页岩气发育具有广泛的地质意义,存在于几乎所有的盆地中,只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别较大分别具有不同的工业价值。
中国传统意义上的泥页岩裂隙气、泥页岩油气藏、泥岩裂缝油气藏、裂缝性油气藏等大致与此相当,但其中没有考虑吸附作用机理也不考虑其中天然气的原生属性,并在主体上理解为聚集于泥页岩裂缝中的游离相油气。
因此属于不完整意义上的页岩气。
因此,中国的泥页岩裂缝性油气藏概念与美国现今的页岩气内涵并不完全相同,分别在烃类的物质内容、储存相态、来源特点及成分组成等方面存在较大差异。
页岩气的形成与开发随着全球能源需求的不断增长,页岩气作为一种清洁、高效的能源资源,正日益受到人们的。
本文将探讨页岩气的形成与开发相关问题,以期为页岩气钻探和开发工作提供一些启示和建议。
一、页岩气的概念与重要性页岩气是指赋存在页岩层中的天然气,其主要成分是甲烷。
与常规天然气相比,页岩气的开采更为复杂,但具有更高的能源密度和更低的碳排放。
随着全球常规天然气储量的逐渐减少,页岩气作为一种非常规能源资源,正变得越来越重要。
二、页岩气的形成页岩气的形成主要发生在沉积盆地中,由生物作用和热力作用共同作用形成。
生物作用指的是生物遗体在沉积盆地中分解产生甲烷的过程,而热力作用则是指地层中的有机质在高温高压条件下分解产生甲烷的过程。
这些甲烷分子在页岩层中不断聚集,形成了大量的页岩气。
三、页岩气的开发1、页岩气井的类型根据开采方式和地质条件的不同,页岩气井可分为水平井、垂直井和复合井三种类型。
水平井是指在目标层沿水平方向钻进的井,具有产量高、占地面积小等优点;垂直井则是在目标层垂直方向钻进的井,适用于地质条件较复杂的情况;复合井则是将水平井和垂直井结合起来,以提高开采效率。
2、钻探工艺页岩气钻探的主要工艺包括:钻井、固井、完井、压裂和酸化等。
其中,钻井是基础,完井和压裂则是关键环节。
在钻井过程中,需要使用特殊的钻头和钻具,以确保钻进稳定和快速;在完井和压裂过程中,则需采用高精度的设备和工艺,以实现页岩层的分离和裂缝的扩展。
3、开发流程页岩气开发的基本流程包括:资源评估、钻前准备、钻井、测井、完井、试气、生产和废弃管理等环节。
这些环节环环相扣,任何一个环节的失误都可能影响到整个开发项目的成败。
4、面临的问题尽管页岩气开发具有巨大的潜力,但也面临着诸多问题。
首先,页岩气开发需要大量的水资源,而水资源在某些地区可能难以获得;其次,页岩气开发过程中的压裂和酸化等工艺可能会对地下水造成污染;此外,页岩气开发还会产生大量的废气和废水,对环境造成一定的影响。
一.页岩气概述(一)页岩气页岩气,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资源。
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。
2012年3月中国公布发现可采资源潜力为25.1万亿立方米页岩气可供中国使用近200年。
页岩气(shale gas)是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,与“煤层气”、“致密气”同属一类。
页岩气的形成和富集有着自身独特的特点,往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。
页岩气很早就已经被人们所认知,但采集比传统天然气困难,随着资源能源日益匮乏,作为传统天然气的有益补充,人们逐渐意识到页岩气的重要性。
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。
页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点——大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,使得页岩气井能够长期地稳定产气。
但页岩气储集层渗透率低,开采难度较大。
随着世界能源消费的不断攀升,包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。
美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。
(二)储量分布北美的克拉通盆地、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。
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。
中国的页岩气储量超过其它任何一个国家,可采储量有36万亿立方米。
按当前的消耗水平,这些储量足够中国使用300多年。
(三)成藏条件1. 沉积环境页岩气的工业聚集需要丰富的气源物质基础,要求生烃有机质含量达到一定标准。
那些有机质丰度高的黑色泥页岩是页岩气成藏的最好源岩,它们的形成需要较快速的沉积条件和封闭性较好的还原环境。
沉积速率较快可以使得富含有机质页岩在被氧化破坏之前能够大量沉积下来,而水体缺氧可以抑制微生物的活动性,减小其对有机质的破坏作用。
在沉积埋藏后控制甲烷产量的因素是缺氧、缺硫酸盐环境,低温、富含有机物质和具有充足的储存气体的空间。
2. 总有机碳含量总有机碳含量是烃源岩丰度评价的重要指标,也是衡量生烃强度和生烃量的重要参数。
有机碳含量随岩性变化而变化,对于富含粘土的泥页岩来说,由于吸附量很大,有机碳含量最高,因此,泥页岩作为潜力源岩的有机含量下限值就愈高,而当烃源岩的有机质类型愈好,热演化程度高时,相应的有机碳含量下限值就低。
3. 干酪根类型在不同的沉积环境中,由不同来源有机质形成的干酪根,其组成有明显的差别,其性质和生油气潜能也有很大差别。
因此研究干酪根的类型(性质)是油气地球化学的一项重要内容,也是评价干酪根生油、生气潜力的基础。
干酪根类型是衡量有机质产烃能力的参数,不同类型的干酪根同时也决定了产物以油为主还是以气为主。
页岩气可以在不同有机质类型的源岩中产出,有机质的总量和成熟度才是决定源岩产气能力的重要因素。
4. 热演化程度热演化程度含气页岩的热成熟度通常用Ro来表示,Ro越高表明生气的可能越大。
美国五大产气页岩的热成熟度可以从0.4%~0.6%(临界值)到0.6%~2.0%(成熟),页岩气的生成贯穿于有机质向烃类演化的整个过程。
也就是说,只要页岩层中的有机质达到了生烃标准,即Ro>0.4%,就可以生成天然气,它们就有可能在页岩中聚集成藏。
一般地,当Ro>1.0%更易于生气,1.0%<Ro<2.0%为生气窗,当Ro>1.4%时则生成干气;Ro<0.6%为未成熟阶段,0.4%<Ro<0.6%时可生成生物成因气(四)主要用途页岩气是一种清洁、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资源短缺,增加清洁能源供应,是常规能源的重要补充。
页岩气开采技术,主要有水平井+多段压裂技术、清水压裂技术和压裂技术-同步压裂技术,这些先进的技术不断提高着页岩气井的产量。
正是这些先进技术的成功应用,促进了美国页岩气开发的快速发展。
(五)开采历史1.美国美国进行页岩气开采大约有80多年历史。
页岩气开发极大改善了美国天然气供应格局和能源安全状况,其占美国天然气产量的比重从1996年的1.6%猛增至2010年的约23%,并使美国在2009年超过俄罗斯成为世界第一大天然气生产国和资源国。
随着技术的进步及探明储量的持续增加,未来页岩气开采将进入爆发式增长期,带动美国的天然气生产进入“黄金时代”。
2 加拿大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。
数据显示,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。
3 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。
2013年7月,法国总统奥朗德日前发表声明说,不允许在法国境内开采页岩气,因为这将给生态带来风险。
4 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。
5 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。
6 中国情况中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿-30万亿立方米,与美国28.3万亿立方米大致相当,经济价值巨大。
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,中国国家能源局于发布了《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。
9.2开发时间表页岩气的时间表包括了若干个重要的里程碑:1821年,在美国纽约的弗里多尼亚商业天然气井中首次生产出页岩气。
1859年,埃德温·德雷克表示油可大量生产,启动了美国的石油工业。
19世纪60年代到20世纪20年代,天然气,包括在阿巴拉契亚山脉和伊利诺伊州的盆地由浅,低压产出的页岩气,仅限于用在靠近生产领域的城市。
20世纪30年代,技术的发展使得运用大口径管道把大量的中大陆和东南部油田的天然气输送到东北部城市成为可能;天然气工业的迅速发展。
20世纪40年代后期,液压压裂首次用于刺激石油和天然气井。
1947年泛美石油股份公司经营的堪萨斯州格兰特县的气井第一次运用了水力压裂技术。
20世纪70年代初,井下发动机,作为定向钻井技术的关键组成部分,发展加速。
在随后的三十年里,定向钻井能力继续向前推进。
20世纪70年代末和80年代初,出于对美国的天然气资源日益减少的担心,联邦政府开始资助“非常规天然气藏”,如页岩气,致密砂岩和煤层的气体等方面的估算方法的研究和如何改善将气体从这些岩石中提取的方法。
页岩埋藏较深,如得克萨斯州Barnett和宾夕法尼亚州Marcellus区块,都是被众所周知,认为其通透性基本上为零,因此也不考虑其经济性。
20世纪80至90年代初,Mitchell 能源公司结合大裂缝设计,严谨的油藏描述,水平井,更低的成本和水力压裂,使得Barnett页岩区块具有经济性。
2003年至2004年,从Barnett页岩区块生产的页岩气超越了一些浅层天然气井的产量,如历史上的阿巴拉契亚俄亥俄区块和密歇根盆地Antrim页岩区块。
现在每天约有20亿立方英尺的天然气是产自美国页岩气。
2005年至2010年,Barnett区块的页岩产量增长到大约每天5亿立方英尺。
在其他主要盆地的主要页岩区块也开始发展。
2010年,Marcellus页岩区块亚特兰大中部/东北部地区--靠近东海岸的大城市的天然气需求中心的一个重要的组成部分-被认为拥有接近一半的技术可采近的页岩气资源。
国内页岩气开采技术进展因页岩气开发具有资源潜力大、开采寿命长和生产周期长等优点,已成为当前能源研究的热点和突破口。
自2009 年以来,我国已在页岩气开发实验区钻井62口,其中24口井获得工业气流,这预示着国内页岩气资源开发全面铺开。
页岩气储层与常规储层差异很大,必须采用先进技术,尤其是水平井钻井、完井及压裂技术,才能实现经济有效开发。
介绍了国外页岩气开采技术以及国内近两年在页岩气钻井技术、钻井液技术、固井技术和压裂技术方面取得的经验,这些经验奠定了国内页岩气开发的技术基础。
论述了页岩气开采面临的技术和环境问题,指出下一步页岩气技术发展方向。
今后,需要结合国内页岩气藏特点,在借鉴国外新技术及国内经验基础上,通过工具研制、技术配套、方案优化,尽快完善适用于页岩气开发的水平井钻井技术;从流变性、封堵能力方面进一步完善油基钻井液体系,同时开展适用于页岩气水平井钻井的水基钻井液体系研究;针对页岩气水平井多采用油基钻井液的现状,进一步完善冲洗液、水泥浆体系及固井工艺技术。