21世纪初的美国页岩气勘探开发情况

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）1. 页岩油气——资源丰富，美国借力页岩革命实现能源自主1.1. 页岩油气——能源结构中的重要拼图页岩油气是指从页岩中开采出来的石油和天然气，包含页岩油和页岩气。

页岩油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。

全球页岩油气储量十分可观，储量集中在中美俄三国。

根据美国能源信息署（EIA） 2013 年的统计，全球天然气探明可采储量为 647 万亿立方米，其中页岩气为 206 万亿立方米，占全球天然气可采储量的 32%。

而全球页岩油储量达到了 3450 亿桶，占全球石油储量的 20%。

美国率先完成页岩油气革命，页岩油气产量占比过半，2017 年成为天然气净出口国。

美国在经历多年的技术摸索后，成功完成了页岩气革命。

2017 年美国页岩气占天然气年产量的 72%，页岩油占石油年产量的比重也超过了 50%。

凭借页岩气的持续高产，根据 EIA 数据，2017 年美国天然气产量超过消费量实现能源自主，也正式实现了由天然气输入国向净出口国的转变，这也是美国自 1957 年以来首次成为天然气净出口国。

1.2. 钻完井为核心流程，水平井和水力压裂为核心技术页岩气的开采流程可以分为勘探阶段——开发阶段——采气阶段，其中开发阶段的钻井和完井是页岩油气成功开发的核心。

而水平井钻井和压裂是目前使用的核心技术。

水平井是指井眼竖着打到一定的深度以后，再向水平或者接近水平的倾斜方向继续延伸一定长度的定向井。

竖直与水平方向打井的井斜角要达到90°左右，水平段在页岩层里水平方向延伸的长度一般要大于页岩厚度的 6 倍。

水力压裂技术是水平井的关键配套技术之一，利用储层的天然或诱导裂缝系统，使用含有各种添加剂的压裂液在高压下注入地层，使储层裂缝网络扩大，并依靠支撑剂支撑裂缝，从而改善储层裂缝网络系统，达到增产目的。

2. 四大阶段复盘美国页岩气革命页岩气勘探开发始于美国，经过多年摸索，美国目前已通过页岩气革命实现了天然气全面自给自足，并成为天然气净出口国。

页岩气汇报一、美国页岩气发展概况1、美国页岩气发展三个主要阶段(1) 1821年-1979年，页岩气发现及早期发展阶段；(2) 1979年-1999年，页岩气稳步发展阶段；(3) 1999年以来，页岩气勘探开发快速发展阶段。

2、美国页岩气历史产量美国页岩气占天然气的产量是逐年上升，尤其是2007年以来，产量得到飞速增长。

2006年页岩气年产量为311亿立方米，2007年产量已经超过330亿立方米约占美国天然气产量的12%，2010年产量约1300千亿立方米，2011年产量迅速提高到约1800亿立方米，占天然气总产量的34%，平均年增长率达到45％，预计2035年将占49%。

3、美国页岩气生产井数量1981-1999 年，美国页岩气钻井总数仅为2.8万口，而2006 年一年总数已超过3.95万口。

表1为美国页岩气生产井数目发展情况，图1为美国页岩气生产井数量变化图，图2数据来源：美国页岩气资源概况及气页岩预测启示、国研中心资料等综合整理数据来源：《非常规油气勘探与开发》，东方证券研究所图1 美国页岩气生产井产增长图数据来源：美国页岩气发展现状及对我国的启示图2 美国页岩气产量及其在总产量中所占比例2002年以前，垂直井是美国页岩气开发主要的钻井方式。

随着2002年DEVON能源公司7口Barnett页岩气试验水平井取得巨大成功，业界开始大力推广水平钻井，水平井已经成为页岩气开发的主要钻井方式。

2002年后，Barnett页岩气水平井完井数迅速增加，2003-2007年累计达4960口，占页岩气生产井50%以上，2007年完钻2219口水平井，占该年页岩气完井数的94%。

图3为1990年-2007年美国Barnett页岩气生产井数量变化图。

图3 美国Barnett页岩气生产井数量变化图(据IHS)二、美国四大油服公司概况1、美国四大油服公司对比国际油田服务及设备行业综合竞争力领先的四大巨头—哈里伯顿、贝克休斯、斯伦贝谢和威福德，2011年营业收入总计972亿美元(同比增长39%)，净利润达到98亿美元(同比增长46%)。

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。

行业专家访谈纪要之油气勘探领域访谈纪要如下：1、中美在页岩气SG开采方面的一些情况1）美国地质条件比较好，埋藏较浅，埋深的话压力走向、打多少水进去都比较难预测。

2）美国天然管道、系统做得比较好，SG开发成本下降，所以美国的一些小企业有利可图，参与的多。

3）水平井国内也可以做，跟国外的差别不是那么大，但最大的难度在于压裂方法方面。

4）打井（水平）长度不够的话，产气规模达不到，那么不具备经济性，这也可能是国内SG开发要解决的问题。

5）国内的SG储量数据，据说是用页岩区域面积乘以美国在同样地质条件SG的单位面积的产量估计得出，还需要用实际的开发数据来持续验证，因此较为粗糙。

2、关于油气田勘探1）对某目标区域，派地质队勘探，传统的方法是采用地震波（原理是不同地层对地震波的反射不同，通过地面采集分析反射波的情况，便可确定油、气、水层。

）。

2）在目标区域放多个点（感应探头），用电缆连接起来，地震车来回开，获取数据并提交分析。

3）若确定区域有油气资源，打试验井，根据油的品质如何，确定打多少口井，初期开采，一般采用注水方式，采收率30%-40%。

4）勘探井的打井深度需看地质情况，如果地质条件特别好的，2-3百米可能就打到油气层。

打SG勘探井的话，基本只打直井就可以了（打到由地震波测得的页岩气层）。

5）由于地层结构十分复杂，地震波在不同岩层间反射，采集信号会有干扰，误差大（达100%以上），所以根据地震波探测分析结果，钻勘探井找不到油气的可能性也比较大，比如像之前大庆油田某打出井目标储层90%以上是水。

6）打开发井前，需要做钻井设计。

但开采过程，许多因素比如区域内其它油井采油造成油层发生变动，将可能导致开发井失败。

3、关于地震勘探1）对于SG，从地震初步勘探确定某块区域有没有气，至少需要1-2年时间。

期间，地震车采集数据需几周，或2-3个月，数据处理1-2个月，地质结构复杂的话时间将更长（比如对曾在墨西哥湾一块区域所采集的数据，处理用了10个月）；另外，还需不断去打井、取样分析。

美国页岩油气勘探开发现状、趋势及成功因素2014-03-26能源杂志当页岩气革命在美国兴起时，世界其他能源需求大国都希望能够复制，当然，页岩气革命的复制没有那么简单，小编为读者整理此文，看看为什么页岩气革命在美国能够获得成功。

（一）美国页岩油气勘探开发现状与趋势1、页岩气资源丰富，探明储量不断提高。

美国的页岩气资源非常丰富。

据美国能源情报署（EIA）公布的资料，可采资源量达21.2万亿立方米。

主要分布于东北部地区的Marcellus页岩、墨西哥沿岸的Haynesville页岩和Eagle Ford页岩、西南地区的Barnett页岩和Barnett-Woodford页岩、中部地区的Fayetteville页岩和Woodford页岩、落基山地区的Mancos页岩。

随着勘探力度加大，页岩气探明储量不断提高，由2007年的6595亿立方米增长到2010年的27578亿立方米。

主要分布在得克萨斯州、路易斯安那州、阿肯色州、宾夕法尼亚州、俄克拉荷马州和西弗吉尼亚州。

详见下表：美国页岩气探明储量表（单位：亿立方米）2、页岩气产量快速增长，占天然气总产量的比例不断提高。

随着技术的进步，美国页岩气开发取得突破。

本世纪以来特别是2006年以后，美国页岩气产量增长迅猛。

2000年只有90亿立方米，到2006年增长到284亿立方米，年均增长21%；到2011年增长到1937亿立方米，2006-2011年年均增长47%。

页岩气占天然气总产量的比例由2000年的2%提高到2011年的30%。

详见下表（单位：亿立方米）：EIA预测，美国页岩气产量2020年将达2743亿立方米、占总产量的39%，2030年将达3514亿立方米、占总产量的46%。

详见下图：预测2013页岩气产量将有一定下降，主要原因可能是今年天然气价格过低3、页岩油产量增长迅速，未来增长潜力大但有不确定性。

美国页岩油资源也很丰富。

据EIA的资料，页岩油可采资源量达33亿吨。