页岩气

随着页岩气被视为未来能源的“明星”而大量开采，其对地下水和土壤的影响也受到高度关注。美国一项研究表明，页岩气开发过程中的污水处理问题不容小觑。

杜克大学研究人员2013年10月2日在《环境科学与技术》期刊上报告说，他们对美国宾夕法尼亚州西部一个页岩气污水处理厂排污口附近河水及河底沉淀物进行取样，并把检测结果与该河流上下游的情况进行对比，结果发现，排污口附近河水及河底沉淀物受到高放射性污染，且盐与金属含量严重超标。

检测还发现了高浓度的溴化物、氯化物与硫酸盐。研究人员指出，河水中含有大量溴化物尤其让人担心，因为它可与自来水厂中消毒用的氯及臭氧等发生反应，产生毒性非常强的副产物。

近日，备受争议的页岩气开发再一次成为人们关注的热点，针对页岩气开发，美国地缘政治学家威廉·恩道尔在他的新书《目标中国：华盛顿的“屠龙”战略》中详细分析了世界范围内页岩气开发的情况和页岩气开采技术对环境的危害。

页岩气——环境帮手还是凶手？

2012年初，中国部分石油公司开始加入美国引导的对页岩气进行开发的浪潮中，开始采用极具争议的方法来开采埋藏于页岩层的天然气。页岩是一种富含黏土的岩石，内含多种矿物质。

2012年6月，中国石油巨头中石化开始在重庆钻取第一口页岩气井，共计划钻井九口，预计到年底可以生产110亿－180亿立方英尺（约3亿－5亿立方米）天然气——略等于中国一天的天然气消耗量。中国希望到2020年页岩气能满足全国6%的能源需求。

页岩气开采技术由美国发明。中国石油公司邀请美英石油巨头共享开采技术，以满足日益增长的国内能源需求。2012年3月，英荷皇家壳牌集团（Anglo－Dutch Royal Dutch Shell Company）在华与中国石油天然气集团公司（简称中石油）签署首份页岩气生产技术共享协议。埃克森美孚（ExxonMobil）、英国石油公司（BP）、雪佛龙（Chevron）以及法国道达尔（Total）都相继与中国的石油公司签署了页岩气合作协议。

第２２卷第３期　２０１３年３月　中　国　矿　业　ＣＨＩＮＡ　ＭＩＮＩＮＧ　ＭＡＧＡＺＩＮＥ　Ｖｏ１．２２，Ｎｏ．３　Ｍａｒ．　２Ｏ１３　

臻强　豫　‰强强％ｇ　拜程强雒｜　｜贾　气拜笈专瓶　

世界页岩气勘探开发现状及我国页岩气发展展望　

张所续　

（中国国土资源经济研究院，北京１０１１４９）　

摘要：世界页岩气非常丰富。中国、美国、加拿大等国页岩气资源居世界前十位。目前美国和加拿　大是页岩气规模开发的两个主要国家，由页岩气引发的“绿色能源革命”正在向全球蔓延。页岩气成为北　美天然气供应的重要来源，并引起全球天然气供应格局的重大变化。我国页岩气勘探开发也受到极大重　视。通过深入开展全国性页岩气资源调查、开展科技攻关、加强国际合作、加大政策扶持力度等措施，大大　缩短我国页岩气开发利用的发展过程，推动我国页岩气开发利用。　关键词：页岩气；勘探开发；对策；政策扶持　中图分类号：Ｐ６１８．１３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—４０５１（２０１３）０３一Ｏ００１—０３　

Ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗｏｒｌｄ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ａｎｄ　

ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ’Ｓ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｏｕｔｌｏｏｋ　

ＺＨＡＮＧ　Ｓｕｏ—ＸＵ　（Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｌａｎｄ　ａｎｄ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０１１４９，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｗｏｒｌｄ　Ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｒｉｃｈ．Ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｓｔａｔｅｓ，Ｃａｎａｄａ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ　ｔｏｐ　ｔｅｎ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｓｔａｔｅｓ　ａｎｄ　Ｃａｎａｄａ，ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍａｊｏｒ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｃａｌｅ　ｏｆ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ“ｇｒｅｅｎ　ｅｎｅｒｇｙ　ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ”ｉｓ　ｂｅｉｎｇ　ｓｐｒｅａｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ．　Ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　ｓｕｐｐｌｙ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｇａｓ　ｉｎ　Ｎｏｒｔｈ　Ａｍｅｒｉｃａ　ａｎｄ　ｃａｕｓｅｄ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｇｌｏｂａｌ　ｎａｔｕｒａｌ　ｇａｓ　ｓｕｐｐｌｙ．Ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｈａｓ　ａｌｓｏ　ｂｅｅｎ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｄｅａｌ　ｏｆ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ａ　ｎａｔｉｏｎａｌ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｓｕｒｖｅｙ，ｔＯ　ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｎｓｉｆｙ　ｐｏｌｉｃｙ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｇｒｅａｔｌｙ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｏｕｒ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ　ｐｒｏｍｏｔｅ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｈａｌｅ　ｇａｓ；ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ；ｐｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｐｏｌｉｃｙ　

２０１６年第２期　协ｉ｛ｌ与　钍　２０１６年２月　２施工方法及工艺流程　２．１施工方法　巷道沿煤层底板向前掘进，工作面为半煤岩上部　需挑顶并达到设计要求，挑顶采用放炮的形式，煤体　采用ＥＢＺ一１６０型掘进机截割，沿地板掘进，掘进时先从　巷道断面下方进刀，然后采用ｓ形截割方法从底往上　割，割煤范围、放炮范围距巷道轮廓线不得大于０－３　ｍ，　最后割出断面轮廓，达到设计要求的断面规格，每次　进刀量为０．５　ｍ，２　ｍ前将煤出尽后，再进刀０．５　ｍ一０．８　ｍ留煤，之后退后掘进机进行登渣爆破挑顶。在爆破挑　顶时，需在前ｌ０架棚子距底板１．０　ｍ处及顶部上防倒装　置，将其固定以免将棚子崩倒。当煤、矸用机组出尽　后支护，以此为一个作业循环。割煤、爆破时机组司　机及爆破工要严格掌握巷道规格凹。　２．２施工工序安排　ａ１交接班后，上岗干部、班组长、安监员、瓦检　员共同进入工作面进行“四位一体”安全检查，发现　问题及时处理，确认工作地点安全可靠，安全设施到　位后方可开工作业；ｂ）在工作面进行打深孔爆破眼；ｃ）　待打完爆破眼后，将掘进机开至工作面掏巷道底部煤；　ｄ）掘进机掏完煤后，再由爆破工装药爆破；ｅ）工作面　炮烟吹散后，由班组长和爆破工进人工作面，由外向　里依次检查顶板、支护、瓦斯、煤尘和残爆、拒爆等　情况，确认安全后安装临时支护；ｆ１将掘进机再开到　工作面出煤，工作面煤出至距顶板２－３　ｍ左右，将装煤　机开离距工作面５　ｍ一６　ｎ３处，然后打锚杆、打锚索，　支护完毕后打上部深孑Ｌ眼，以此为一个循环；　实行　“四六制”作业，早班一个循环，中班检修，夜班三个　循环（全岩巷早班一个循环，中班检修，夜班两个循　环），收班前安全隐患当班处理。　３应用效果分析及应用优点　ａ）为了发挥掘进机的效能，经过数次改造的转载　装置尽可能降低高度，最终使以往装煤机向刮板输送　机装煤，然后再送上胶带输送机的生产工艺，改为由　装煤机将煤直接装载到胶带输送机上，在实际使用过　程中简化了生产工艺，达到了非常好的使用效果。该　装置与胶带输送机机尾组装后成为一体，移动延伸比　较方便，减少了设备的投入，降低了材料配件消耗。　由于减少了设备因此无须配备刮板输送机司机，进一　步提高了工时利用率，具有极高的推广价值；　ｂ）掘进机在操作过程中人员更加安全，降低操作　人员劳动强度，实现装煤机司机一人独自操作，提高　工时利用率，设计制作成功装煤机跟机电缆随机伸缩　吊挂装置。该装置结构简单，取材容易，便于制作，　电缆随装煤机的移动而伸缩，并且可以缓冲遭受到的　意外冲击，在实际使用过程中取得良好效果；　ｃ）作业安全，能显著减轻作业人员的体力劳动强　度。装载功能强，履带行走插入力大，全断面装载，　适用于各种断面的平、斜巷道的施工。在较大断面巷　·１３６·　道或巷道交叉点施工时，能充分发挥其高技术生产率　的特点；　ｄ）综合配套性能好、机动灵活、适应性强。可以　很方便地与巷道中的其它设备如钻车、刮板输送机、　胶带输送机及矿车等配套；　ｅ）该机作业程序简单，易于掌握。出煤后工作面　浮煤少，巷道标准化作业条件得到根本性改善　。　４结语　煤峪口矿１４　层均为半煤岩巷道，开始采用纯掘进　机掘进，由于岩石的硬度较大，对掘进机损坏非常严　重，一台重型掘进机只能掘进机８００　ｍ就得上井大修，　而且月进度最多只有１２０　ｍ，在掘进过程中掘进截割岩　石会产生大量岩石粉尘，对员工身体健康危害极大，　改进采用深孔爆破辅助掘进机的施工方法，月进度最　多可达２４０　ＩＴＩ。．　目前煤峪口矿资源趋于枯竭，对半煤岩巷进行掘　进具有十分重要的意义，８７０４工作面采用该技术成功　掘巷ｌ　９００　ｍ多，多出煤３０　ｘ　１０４　ｔ多，创造经济价值　８５　Ｘ　１０４元多。现煤峪口矿机掘队组圈完８７０７工作面后，　综采队开采已接近尾声，实践证明采用该技术所掘巷　道满足综采开采要求，为今后８７０６工作面的掘进提供　了经验和技术基础。　参考文献：　［１］马新民．矿山机械［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版社，２００３．　［２］　中国煤炭建设协会．ＧＢ　５０２１５－－２００５煤炭工业矿井设计规　范［Ｓ］．北京：中国计划出版社，２００６．　［３］王文龙．钻眼爆破［Ｍ］．北京：煤炭工业出版社，１９８４．　［４］刘殿中．工程爆破实用手册［Ｍ］．北京　冶金工业出版社，１９９９．　（责任编辑：季鑫）　业　啦啦妇　能源知识佟　芥芥举恭芥　页岩气　页岩气是一种新型的非常规天然气，它主要分布在　高碳泥页岩和暗色泥页岩中，存在和聚集方式为吸附和　游离，有时也会分布于泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、粉砂岩　及砂岩地层中，页岩气大多都是“原地”聚集，成藏模式比　较独特。页岩气分布较广泛，其商业开采价值随着含气饱　和度及埋藏深度不同而存在一定差异性，从全球能源消　耗及能源结构发展变化来看，非常规能源中的页岩气正　深刻改变着我们的生活和生产，据相关数据统计可知全　世界范围内页岩气储量占了非常规能源总量的（煤层气、　致密砂岩气、页岩气）的一半以上，约为４５６×１０　ＩＴＩ　，目　前北美很多国家已实现页岩气的商业性开发。北美很多　页岩气成藏特征都类似于中国，因此中国的大量页岩气　储层也具有很大开发价值，有效实现对这些能源的开发　能够极大地缓解中国能源压力，而页岩气藏的形成和聚　集离不开丰富的有机质，因此深入研究有机碳含量，对指　导页岩气的开采具有非常重要的理论意义和现实价值。

第 1 页 共 9 页 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