詞目：頁巖氣
英文：shale gas
釋文：特指賦存于頁巖中的非常規(guī)氣。頁巖亦屬致密巖石,故也可歸入致密氣層氣。取得工業(yè)開發(fā)成功的僅為北美洲(以美國為主)。它起始于阿巴拉契亞盆地的泥盆系頁巖,為暗褐色和黑色,富有機質,可大量生氣。儲集空間以裂縫為主并可以吸附氣和水溶氣形式賦存,為低(負)壓、低飽和度(30％左右),因而為低產。但在裂縫發(fā)育帶可獲較高產量,井下爆炸和壓裂等改造措施效果也好。20世紀90年代中期已擴大到密歇根和伊利諾伊盆地,產層擴大到下石炭統(tǒng)頁巖,產量達84億立方米。其資源量可達數(shù)萬億立方米。
簡介
頁巖氣是從頁巖層中開采出來的天然氣,主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類夾層中的天然氣，它可以生成于有機成因的各種階段天然氣主體上以游離相態(tài)（大約50％）存在于裂縫、孔隙及其它儲集空間，以吸附狀態(tài)（大約50％）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態(tài)儲存于干酪根、瀝青質及石油中天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、甚至砂巖地層中為天然氣生成之后，在源巖層內的就近聚集表現(xiàn)為典型的原地成藏模式，與油頁巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規(guī)儲層氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲層和蓋層。因此，有機質含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是最好的頁巖氣發(fā)育條件。 頁巖氣發(fā)育具有廣泛的地質意義，存在于幾乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含氣飽和度等差別較大分別具有不同的工業(yè)價值。中國傳統(tǒng)意義上的泥頁巖裂隙氣、泥頁巖油氣藏、泥巖裂縫油氣藏、裂縫性油氣藏等大致與此相當，但其中沒有考慮吸附作用機理也不考慮其中天然氣的原生屬性，并在主體上理解為聚集于泥頁巖裂縫中的游離相油氣。因此屬于不完整意義上的頁巖氣。因此，中國的泥頁巖裂縫性油氣藏概念與美國現(xiàn)今的頁巖氣內涵并不完全相同，分別在烴類的物質內容、儲存相態(tài)、來源特點及成分組成等方面存在較大差異。 中國主要盆地和地區(qū)頁巖氣資源量約為15萬億－30萬億立方米，與美國28．3萬億立方米大致相當，經濟價值巨大。另一方面，生產周期長也是頁巖氣的顯著特點。頁巖氣田開采壽命一般可達30～50年，甚至更長。美國聯(lián)邦地質調查局最新數(shù)據(jù)顯示，美國沃思堡盆地Barnett頁巖氣田開采壽命可達80～100年。開采壽命長，就意味著可開發(fā)利用的價值大，這也決定了它的發(fā)展?jié)摿Α?br />分布
頁巖氣分布北美克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系-密西西比系富集多種成因、多種成熟度頁巖氣資源。 中國許多盆地發(fā)育有多套煤系及暗色泥、頁巖地層，互層分布大套的致密砂巖存在根緣氣、頁巖氣發(fā)育有利條件，不同規(guī)模的天然氣發(fā)現(xiàn)，但目前尚未在大面積區(qū)域內實現(xiàn)天然氣勘探的進一突破。資料顯示，中國南方海相頁巖地層可能是頁巖氣的主要富集地區(qū)。除此之外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、準噶爾等陸相沉積盆地的頁巖地層也有頁巖氣富集的基礎和條件。 重慶綦江、萬盛、南川、武隆、彭水、酉陽、秀山和巫溪等區(qū)縣是頁巖氣資源最有利的成礦區(qū)帶，因此被確定為首批實地勘查工作目標區(qū)。
特點
開采特點
頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產周期長的優(yōu)點??大部分產氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁巖氣井能夠長期地穩(wěn)定產氣。但頁巖氣儲集層滲透率低，開采難度較大。隨著世界能源消費的不斷攀升，包括頁巖氣在內的非常規(guī)能源越來越受到重視。美國和加拿大等國已實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)性開發(fā)。
氣藏特點
頁巖氣藏的儲層一般呈低孔、低滲透率的物性特征，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，所有的井都需要實施儲層壓裂改造才能開采出來，而我國至今還沒有形成成熟的技術。 另一方面，頁巖氣采收率比常規(guī)天然氣低，常規(guī)天然氣采收率在60%以上，而頁巖氣僅為5%～60%。低產影響著人們對它的熱衷，現(xiàn)在美國已經有一些先進技術可以提高頁巖氣井的產量。 中國頁巖氣藏的儲層與美國相比有所差異，如四川盆地的頁巖氣層埋深要比美國的大，美國的頁巖氣層深度在800～2600米，而四川盆地的頁巖氣層埋深在2000～3500米。頁巖氣層深度的增加無疑在我們本不成熟的技術上又增添了難度。
成藏機理
對頁巖氣成藏機理進行了全面分析，獲得了四個方面的認識。①頁巖氣成藏機理兼具煤層吸附氣和常規(guī)圈閉氣藏特征，體現(xiàn)出了復雜的多機理遞變特點。②在頁巖氣的成藏過程中，天然氣的賦存方式和成藏類型逐漸改變，含氣豐度和富集程度逐漸增加。③完整的頁巖氣成藏與演化可分為3個主要的作用過程，自身構成了從吸附聚集、膨脹造隙富集到活塞武推進或置換武運移的機理序列。④相應的成藏條件和成藏機理變化對頁巖氣的成藏與分布產生了控制和影響作用，巖性特征變化和裂縫發(fā)育狀況對頁巖氣藏中天然氣的賦存特征和分布規(guī)律具有控制作用。研究了我國的情況，認為我國的許多盆地存在工業(yè)性頁巖氣藏發(fā)育的基本地質條件，其中，吐哈盆地吐魯番坳陷的水西溝群是頁巖氣發(fā)育的重要區(qū)域之一。
開采歷史
美國進行頁巖氣[1]開采大約有80多年歷史。在加拿大，作為商業(yè)開采還處于起步階段。因為能補償常規(guī)天然氣開采量下降的問題，這些很難開采的氣體在加拿大天然氣開采中的作用越來越重要。數(shù)據(jù)顯示，加拿大西部地區(qū)大約有550萬至860萬億立方英尺頁巖氣儲量。 美國和加拿大已經開始了對頁巖氣的勘探開發(fā)，特別是美國，目前已對密西根、印第安納等5個盆地的頁巖氣進行商業(yè)性開采，2005年頁巖氣產量達到198億立方米，成為一種重要的天然氣資源。
國外發(fā)展
全球對頁巖氣的開發(fā)并不普遍，僅美國和加拿大在這方面做了大量工作。其中，美國已進入頁巖氣開發(fā)的快速發(fā)展階段，加拿大商業(yè)開采還處于起步階段。美國頁巖氣開發(fā)有80多年的歷史，參與的石油企業(yè)從2005年的23家發(fā)展到2007年的64家。2000年美國頁巖氣年產量為122億立方米，而2007年，僅Newark East頁巖氣田的年產量就達217億立方米，美國頁巖氣總產量接近500億立方米，占美國天然氣總量的8%以上。 專家表示，美國頁巖氣發(fā)展速度之快，離不開國家政策上的支持和先進的開發(fā)技術，而這也是我國目前所不具備的。 20世紀70年代末期，美國政府在《能源意外獲利法》中規(guī)定非常規(guī)能源開發(fā)稅收補貼政策，而得克薩斯州自20世紀90年代初以來，對頁巖氣的開發(fā)不收生產稅。另外，美國還專門設立了非常規(guī)油氣資源研究基金。可以說，美國政府對頁巖氣開發(fā)的重視為頁巖氣發(fā)展提供了強勁的動力。對頁巖氣這個新生事物而言，有利的政策支持無疑會大大降低開發(fā)成本，刺激頁巖氣的發(fā)展。
開采技術
頁巖氣開采技術，主要有水平井＋多段壓裂技術、清水壓裂技術和近期出現(xiàn)的最新壓裂技術-同步壓裂技術，這些先進的技術不斷提高著頁巖氣井的產量。正是這些先進技術的成功應用，促進了美國頁巖氣開發(fā)的快速發(fā)展。如果能引進這些先進技術，將為中國頁巖氣開發(fā)助一臂之力。 中國四川盆地屬于海相頁巖儲層，而美國新田石油公司正好在海相頁巖儲層開發(fā)方面具有先進的經驗和技術，所以雙方的合作將有力地推動四川盆地的頁巖氣開發(fā)。相反，我國吉林東部盆地則屬于陸相頁巖儲層，海相頁巖儲層的開采技術可能就不適用。
開發(fā)方式
雖然有吸附與游離相天然氣的同時存在，但頁巖氣的開發(fā)并不需要排水降壓。由于頁巖中游離相天然氣的采出，能夠自然達到壓力降低的目的，從而導吸附相及少量溶解相天然氣的游離化，達到進一步提高天然氣產能并實現(xiàn)長期穩(wěn)產之目的。由于孔隙度和滲透率較低天然氣的生產率和采收率也較低，因此巖氣的最終采收率依賴于有效的壓裂措施，壓裂技術和開采工藝均直接影響著頁巖氣井的經濟效益。 最近常有專家提到根緣氣，J.A.Masters (1979）提出了深盆氣（Deep bagas)思想，建立了氣水倒置的模式，描述了天然氣勘探開發(fā)的廣闊前景。由于識別難度大，P. R. Rose等（1986）提出了盆地中心氣（Basin-centergas)，B．E．Law等人研究思路將該類氣藏的識別方法從“區(qū)域氣水倒置”改進為“沒有邊水”，從而簡化了繁瑣的識別過程并在很大程度上提前了對該類氣藏的識別時間。由于對“無邊底水的確定仍然較多的鉆井地質資料故仍然不是最佳的解決方案。經過實驗研究，將根緣氣確定為致密砂巖中與氣源巖直接相連的天然氣聚集，并強調其中的砂巖底部含氣特點。由于緊鄰氣源巖（根）天然氣與地層水在運移動力上形成直接傳遞的連續(xù)介質，故被視之為根緣氣。該類氣藏主體形成于砂巖普遍致密化后，大致對應于煤系及暗色泥巖的熱解及石油的裂解生氣階段，故一般的埋藏深度相對較大。根緣氣研究方法基于天然氣成藏動力學原理，將氣藏識別技術推進到單井剖面即是否出現(xiàn)并發(fā)育砂巖底部含氣特征（與常規(guī)圈閉中的砂巖頂部含氣模式和特點完全不同），在野貓井（而不是預探井甚至開發(fā)井）上即可對氣藏類型進行最早期的快速識別。只砂巖底部含氣就能夠說明天然氣在成藏動力上的連續(xù)性，并進一步闡述天然氣成藏的機理特點，從而確定天然氣的聚集機理類型，即深盆氣、盆地中心氣、緣氣甚至向斜含氣或滿盆氣等的存在，確定天然氣的成藏、富集及分布特點將氣藏類型識別的時間向前延伸至勘探限為后續(xù)勘探思路最大限度的時間。
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