页岩气及其勘探开发共49页文档
页岩气资源勘探开发方案(一)
页岩气资源勘探开发方案一、实施背景页岩气是一种新型能源，具有丰富的资源量和广泛的开发前景。
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，对能源的需求也越来越大。
而传统能源的开采和利用已经面临着诸多的挑战，因此，发展新能源成为了当务之急。
而页岩气资源的勘探和开发正是产业结构改革的重要方向之一。
本文将从产业结构改革的角度出发，提出一种页岩气资源勘探开发方案，以期推动我国产业结构的转型升级。
二、工作原理页岩气的勘探和开发是一个复杂的过程，需要经过多个环节的实施。
具体的工作原理如下：1.地质勘探：通过对地质构造、地质构造、岩性、地层厚度、地下水、地温、地应力等因素的综合分析，确定页岩气的分布区域和储量。
2.钻探：通过钻探工作，获取地下岩石样本和地质数据，以确定页岩气的储层特征和储量。
3.水平井钻探：水平井钻探是页岩气勘探和开发的重要手段，通过水平井钻探，可以增加储层的接触面积，提高产能。
4.压裂：压裂是页岩气开发的关键技术之一，通过压裂作业，可以破碎储层岩石，增加页岩气的渗透性和产能。
5.生产：通过生产作业，将页岩气从地下输送到地面，以供应市场。
三、实施计划步骤1.确定勘探区域：通过地质勘探，确定页岩气的分布区域和储量。
2.制定勘探计划：根据勘探区域的特点，制定勘探计划，包括钻探方案、水平井钻探方案、压裂方案等。
3.实施勘探作业：按照勘探计划，实施勘探作业，获取地下岩石样本和地质数据。
4.分析数据：通过对勘探数据的分析，确定页岩气的储层特征和储量。
5.制定开发计划：根据勘探结果，制定开发计划，包括压裂方案、生产方案等。
6.实施开发作业：按照开发计划，实施开发作业，将页岩气从地下输送到地面，以供应市场。
四、适用范围本方案适用于我国各地的页岩气资源勘探和开发。
五、创新要点本方案的创新点主要体现在以下几个方面：1.采用先进的勘探技术，提高勘探效率和勘探精度。
2.采用水平井钻探技术，提高储层接触面积，增加产能。
3.采用压裂技术，提高储层渗透性和产能。
页岩气及其勘探开发
中国页岩气产业发展现状
资源丰富
中国拥有全球最大的页岩 气资源潜力，主要分布在 四川盆地、塔里木盆地等 地区。
技术进步
中国在页岩气勘探开发方 面取得重要技术突破，自 主研发的压裂技术和水平 钻井技术取得广泛应用。
政策支持
政府出台了一系列支持页 岩气产业发展的政策，鼓 励企业加大勘探开发力度， 推动产业快速发展。
工作原理
通过向页岩层注入大量高 压水，使页岩层产生裂缝， 增加天然气的渗透性，从 而使其更容易被开采。
应用范围
广泛应用于页岩气田的勘 探和开发，是实现页岩气 商业化开发的关键技术之 一。
多段压裂技术
定义
多段压裂技术是一种将多个压裂段组合在一起进行压裂的方法，以 提高压裂效率和产量。
工作原理
将页岩层分割成多个小段，对每个小段进行单独的压裂处理，使整 个页岩层形成复杂的裂缝网络，提高天然气的渗透性和产量。
美国页岩气田
以得克萨斯州和俄亥俄州为主的美国页岩气田，拥有世界领先的勘探开发技术。 地球物理勘探和钻井勘探在该地区的应用已经非常成熟，为美国成为全球最大 的页岩气生产国奠定了础。
03 页岩气开发技术
水力压裂技术
01
02
03
定义
水力压裂技术是一种利用 高压水将页岩层压裂，使 页岩中的天然气能够释放 出来并被收集的技术。
页岩气产业发展前景与挑战
1 2
前景广阔
随着全球能源需求持续增长，页岩气作为一种清 洁、高效的能源资源，其市场需求将进一步扩大。
技术挑战
页岩气开采技术难度较大，需要不断改进和创新 技术，以提高开采效率和降低成本。
3
环境压力
页岩气开采过程中可能对环境造成一定影响，如 水资源消耗、地震等，需要在环境保护和产业发 展之间寻求平衡。
页岩气勘探开发关键技术-页岩气的成藏过程及特征 精品
页岩气的成藏过程及特征页岩系统的地层组成：多为暗色泥页岩夹浅色泥质粉砂岩、粉砂质泥页岩的薄互层。
在页岩系统中，天然气的赋存状态多种多样。
除极少量的溶解状态天然气以外，大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中。
吸附状天然气与游离状天然气含量之间呈彼此消长关系，其中吸附状态天然气的含量变化于20 %～85 % 之间。
因此从赋存状态观察页岩气介于煤层吸附气（吸附气含量在85 % 以上）和常规圈闭气（吸附气含量通常忽略为零）之间（张金川等，2004）。
页岩气成藏体现出了非常复杂的多机理递变特点，除天然气在孔隙水、干酪根有机质以及液态烃类中的溶解作用机理以外，天然气从生烃初期时的吸附聚集到大量生烃时期的活塞式运聚，再到生烃高峰的置换式运聚，体现出了页岩气自身所构成的完整性天然气成藏机理序列。
一、页岩气的成藏过程页岩气成藏作用过程的发生使页岩中的天然气赋存相态本身也构成了从典型吸附到常规游离之间的序列过渡，因而页岩气成藏机理研究具有自身的独特意义，它至少将煤层气(典型吸附气成藏过程) 、根缘气(活塞式气水排驱过程) 和常规气(典型的置换式运聚过程) 的运移、聚集和成藏过程联结在一起。
由于页岩气在主体上表现为吸附状态与游离状态天然气之间的递变过渡，体现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移，因此页岩气藏具有典型煤层气、典型根缘气和典型常规圈闭气成藏的多重机理意义，在表现特征上具有典型的过渡意义。
页岩气的成藏过程可以划分为三个成藏阶段。
1．第一阶段（页岩气成藏阶段）该阶段是天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离（图1－6 ①），具有与煤层气成藏大致相同的机理过程。
在天然气的最初生成阶段，主要由生物作用所产生的天然气首先满足岩石中有机质和粘土矿物颗粒表面吸附的需要，当吸附气量与溶解的逃逸气量达到饱和时，富裕出来的天然气则以游离相或溶解相进行运移逃散，条件适宜时可为水溶气藏的形成提供丰富气源。
页岩气勘探综述
页岩气勘探综述通过学习调研，使我们对页岩气的成藏机理、地质特点、储层评价等方面有了一定的了解，对页岩气勘探开发的前景有进一步认识，对非常规油气勘探增强了信心。
页岩气大部分位于泥页岩或高碳泥页岩中，以吸附、游离状态为主要存在方式聚集的天然气。
在页岩气藏中，天然气也存在于页岩夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩地层中，页岩气藏是天然气生成后在源岩内或短距离运移就近聚集的结果，它与常规天然气藏最明显的区别是“自生自储”。
一、国内外页岩气勘探开发的情况根据有关资料介绍：全球页岩气资源量很丰富，预计达456.24×1012ｍ3，主要分布在北美、中亚、中国、中东北非和前苏联。
美国的页岩气资源量达14.2×102ｍ3－19.8×102ｍ3。
目前已对多个含气盆地进行商业性开采，页岩气的产量超过了200×108ｍ3，占美国天然气产量的3%。
加拿大紧随美国之后积极开展了页岩气的勘探开发试验。
页岩气的研究勘探开发最早始于美国，1821年，美国就打了第一口具有工业性的页岩天然气井，该井井深8米，由于产气量少，没有引起人们重视。
到1926年，东肯塔基和西弗吉尼亚盆系页岩气田的发现，到20世纪70年代美国能源部才发起并实施对页岩气的研究与开发。
页岩气的产量从1979年－1999年净增7倍。
研究的重要进展是认识到页岩气的吸附作用机理，使页岩气的储量和产量得以大幅度提高。
到2005年美国页岩气的产量占天然气总产量的45%。
美国页岩气主要来之于中－古生界地层中，目前勘探开发的区域正由东北部地区的12个盆地向中西部地区的盆地拓展。
据有关研究部门介绍：我国页岩气资源也十分丰富，预计资源量达100×1012ｍ3，约为常规天然气源资量的两倍。
在我国四川盆地、中下扬子、吐哈等盆地页岩十分发育，最大厚度达1400米，这些地区的页岩都具有页岩气成藏的基本条件，勘探开发的潜力很大。
我国的页岩气勘探开发研究刚起步。
页岩气
四、页岩气的识别
1 .含气页岩岩性特点 2 .页岩气成藏边界条件 3 .页岩气快速识别
含气页岩岩性特点
当地层主含气及产气段以致密砂岩为主，具有生、供气能力和特点的泥、 当地层主含气及产气段以致密砂岩为主，具有生、供气能力和特点的泥、 页岩段作为夹层时，则形成具有活塞式成藏特点的根缘气。因此。 页岩段作为夹层时，则形成具有活塞式成藏特点的根缘气。因此。泥页 岩地层中砂质夹层的发育有力地促进了纯泥、页岩地层中的天然气排出， 岩地层中砂质夹层的发育有力地促进了纯泥、页岩地层中的天然气排出， 极大地复杂了页岩地层中的天然气成藏过程。 极大地复杂了页岩地层中的天然气成藏过程。
泥页岩发育特征
从震旦纪到早侏罗世, 中扬子地区发育了广泛的海相沉积和 陆相碎屑岩沉积，分布面积大，累计最大厚度超过10km，形成了 下震旦统(陡山沱组)、下寒武统、上奥陶统(五峰组)—下志留统 (龙马溪组)、下二叠统(栖霞组)、上二叠统(龙潭组和大隆组)、 下侏罗统6 套以黑色页岩为主体特点的烃源岩层系。 其中下寒武统、上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组、二叠 系、下侏罗统4 套烃源岩是区域主力烃源岩。研究认为，南方地 区与美国东部页岩气产地(阿巴拉契亚等盆地)具有诸多的气藏条 件可比性，下寒武统、上奥陶统五峰组—下志留统分布广、厚度 大、有机质丰富，是中扬子地区页岩气发育的有利层位。
五、中扬子地区下古生界页岩气 资源勘探潜力
1.区域地质背景 2.页岩气有利勘探区 3 .页岩气潜力分析
区域地质背景
中扬子区位于扬子板块中部， 泛指 建始－彭水断裂以东、襄樊－广济断裂以南、江南 －雪峰隆起以北的地区（图1），包括现在行政区 划上的湖北省大部、湖南省西北部及重庆东部、江 西北部等地区，总面积约15.5×104km2。地处扬子 陆块中部，南有雪峰江南造山带， 北有东秦岭造 山带， 构造单元划分为14 个次级构造单元，油气 勘探区域划分为江汉平原区、湘鄂西区、鄂西渝东 区3 个区域。
中国页岩气资源状况及勘探开发现状
CNG)，累计销售1600万立方米。
CHEC
三、中国页岩气勘探现状
4.国土资源部第一轮中标企业工作进展情况
中石化南川区块，两年过去了，仅仅完成400百公里的二维地震勘探，2012年12
月部署了一口探井正在钻探；
长宁龙马溪找到甜点区，水平井初产达到15万立方米/日； 泸县龙马溪找到甜点区，水平井初产达到43万立方米/日； 重庆市永川区来苏镇找到甜点，直井初产10万立方米/日，稳定产量5万立方米/日；
© China Huadian Engineering Co., Ltd. 28 2009
重庆涪陵焦石坝地区找到甜点，水平井初产11万立方米/日； 四川新场老井复查徐5段陆相页岩直井压裂，正在排液，产量已达到1.6万立方米/日 ，压力仍在增加，有望到达5万立方米/日。
中国页岩气资源状况
及勘探开发现状
China shale gas resources and status of exploration and development
汇报内容 Summary
一、页岩气资源状况 The status of shale gas resources 二、美国页岩气开采现状 Present situation of shale gas exploitation in America 三、中国页岩气勘探现状 Present situation of shale gas exploration in America 四、中国页岩气勘探开发的短板 Weak links of shale gas exploration and exploitation in china 五、中国页岩气有效勘探建议
世界页岩气资源与勘探开发技术综述
世界页岩气资源与勘探开发技术综述页岩气是指主体位于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聚集。
这是天然气生成之后在烃源岩层内就近聚集的结果，表现为典型的“原地”成藏模式。
页岩气是目前经济技术条件下天然气工业化勘探的重要领域和目标[ 1－2 ]。
一、世界页岩气资源1. 页岩气储量从全世界范围看，泥、页岩约占全部沉积岩的60%，页岩气资源前景巨大。
全球页岩气资源量为456.24×1012m3。
主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联（表1）[3－5 ]。
中国南方志留系地层中发育黑色页岩，演化程度高，可形成的页岩气资源潜力大。
四川盆地为古生代海相沉积背景下形成的富含有机碳页岩，与美国东部地区页岩气发育盆地相似。
四川盆地威远和泸州地区的页岩气资源潜力为（6.8～8.4）×1012m3，相当于四川盆地的常规天然气资源总量。
中国松辽盆地白垩系、江汉盆地的第三系、渤海湾盆地、南华北、柴达木以及酒泉盆地均具有页岩气资源。
2. 页岩气产量页岩气产量与储层性质有关。
影响储层性质的因素有：储层内流体的流动；利于油气流动的孔喉大小；水动力系统是否良好以及开采技术水平的高低。
目前美国有页岩气井4 259口，年产量已跃升至（168～204）×108 m3，图1反映了美国近年页岩气井数增加的情况。
预测2010年美国页岩气产量将占其天然气总产量的13%。
二、页岩气勘探技术1. 页岩气地质理论页岩气藏因为页岩基质孔隙度很低, 最高仅为4% ~5%，渗透率小于1×10-3 μm2，因此，主要由裂缝提供其储气空间。
页岩在地层组成上多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。
在页岩中，天然气的赋存状态多种多样，除极少量溶解状态的天然气以外，大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中。
吸附状态天然气的赋存与有机质含量密切相关，其中吸附状态天然气的含量变化于20%～85%之间。
斯伦贝谢---页岩气开发
该类干酪根含氢量高，含氧量低，易于
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> 干酪根的演化。修正后的 Van Krevelen 图显示埋藏过程中热 量增加后干酪根发生的变化。干酪根受热转化成烃类的一般趋 势可以表示为先产生非烃类气体，然后演化成油、湿气和干 气。在此演化过程中，干酪根先在释放二氧化碳和水的过程析 出氧，接着开始在演化成烃类时析出更多的氢。
学分解的微量元素，以及其所受到的 热力程度和受热时间的长短等。
有机物，即动物和植物的遗骸，经 热力转化后可以形成油或气。动植物 遗骸需经过一定程度的保存才能发生 这一转化过程。保存程度将对最终形 成的碳氢化合物类型产生影响。
大多数动植物遗骸不是被其它动 物消耗，就是被细菌侵蚀或腐烂，因而
保存动植物遗骸通常需要在能抑制多数 生物或化学净化作用的缺氧环境下快速 埋藏。水循环受到限制、生物需氧量超 出供应量（出现在每公升水中含氧量低 于0.5毫升的水域）的湖泊或海洋环境符 合快速埋藏的条件[4]。但即使在这些环 境下，厌氧性的微生物也能以埋藏后的 有机物为食物，在此过程中产生生物甲 烷。
3. 基岩渗透率是指流体通过岩石的能力，主要 是指流过组成岩石的矿物颗粒之间间隙的能 力，但不包括流体在岩石裂缝中的流动。
过去 150 年所钻的数百万口油气井 在达到其目标深度之前，都钻透了大量 页岩层段。既然页岩层段的暴露如此普 遍，是否每口干井实际上都是潜在的页 岩气井呢？当然不是，页岩气只有在某 些特定条件下才可以被开采出来。
页岩是一种渗透率极其低的沉积 岩，通常被认为是油气运移的天然遮 挡。在含气油页岩中，气产自其本身， 页岩既是气源岩，又是储层。天然气可 以储存在页岩岩石颗粒之间的孔隙空间 或裂缝中，也可以吸附在页岩中有机物 的表面上。对常规气藏而言，天然气从 气源岩运移到砂岩或碳酸盐岩地层中， 并聚集在构造或地层圈闭内，其下通常 是气水界面。因此，与常规气藏相比， 将含气页岩看作非常规气藏也就理所当 然了。
页岩气开采技术
据预测，到2030年，中国页岩气产量将达到150亿立方米，占国内天然气产 量的15%左右。随着国际合作和经验技术交流的加强，中国页岩气开采技术也将 逐步走向世界前列。
总之，世界页岩气资源和开采现状表明，页岩气已经成为全球清洁能源领域 的重要角色。中国作为页岩气资源大国，其发展前景在政策支持、市场需求和技 术进步的共同推动下十分看好。随着国内外合作和研发的深入进行，中国页岩气 产业将迎来更为广阔的发展空间，为推动全球清洁能源革命和应对气候变化作出 积极贡献。
总结
国内页岩气开采技术的不断进步和发展，为我国能源结构的优化和清洁能源 的发展提供了有力支持。本次演示介绍了国内页岩气开采技术的现状、技术创新 和未来展望。通过水平井技术和水力压裂技术的不断优化和创新，我国页岩气开 采成本降低、效率提高，
为实现清洁能源的规模化发展奠定了基础。随着技术的进一步突破和市场需 求的增加，国内页岩气开采的前景十分广阔。未来，需要继续加强技术研发和创 新，推动页岩气开采技术的进步，为我国的能源事业作出更大的贡献。
2、水平井技术
水平井技术已成为页岩气开采的重要手段。水平井能够增大储层暴露面积， 提高产能，并有助于降低生产成本。其原理是在垂直主井眼的基础上，侧钻出一 条或多条水平井眼，以实现对更大储层的开发。水平井技术的优势在于提高产能、 降低成本以及减少环境影响。然而，该技术的实施需要先进的设备和钻井技术， 同时对地质和工程要求较高。
3、水力压裂技术
水力压裂技术是页岩气开采过程中的一项关键技术。其原理是通过向储层注 入高压泵入的流体（通常是水和砂），使储层产生裂缝，进而释放出被困的天然 气。水力压裂技术的主要优点是提高产能、降低钻井成本和减少开发时间。然而， 该技术也存在一定的局限性，如对储层造成潜在损害、需要大量水资源以及可能 引起地质灾害等。
页岩气的勘探开发现状和发展趋势
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。
关于页岩气勘探开发工作的汇报
关于页岩气勘探开发工作的汇报汇报内容页岩气勘探开发的意义国内外页岩气勘探开发现状 页岩气勘探开发关键技术 我省情况介绍结论与建议从高部位→低部位从局部圈闭→大面积改变了油气勘探开发的视野页岩气与常规油气成藏区别常规油气：生成、运移、圈闭储藏。
一、页岩气勘探开发的意义从源外→源内据国际能源机构预测，中国2030年石油需求量将从2008年的3.85亿吨增长到2030年的8.15亿吨，增长111.7%；天然气需求量将从2008年的1420亿立方米增长到2030年的2420亿立方米，增长70.4%。
12345678919802000200820152030石油需求量，亿吨年份50010001500200025003000198020002008201520252030天然气需求量，亿立方米年份中国油气需求展望（资料来源：国际能源机构《世界能源展望2009》）未来20年中国油气需求持续增长一、页岩气勘探开发的意义2562103000456常规气煤层气致密气页岩气水合物北美110中国与中亚100全球天然气资源构成页岩气资源潜力单位：万亿立方米页岩气资源潜力巨大资料来源：Roger 1997，IFP 2006，USGS 2007471页岩气开发是全球能源领域的一场革命一、页岩气勘探开发的意义一、页岩气勘探开发的意义页岩气开发是全球能源领域的一场革命应对全球对清洁能源的需求一、页岩气勘探开发的意义页岩气勘探开发对我国的意义改变我国能源结构中国、欧盟和世界的能源结构对比□中国的化石能源占总量的92.86%，而世界为87.89%；□中国化石能源的主体是煤，占70.62%，而世界为29.36%；□中国天然气的比例特别低，为3.66%，而世界为23.76%；资料来源：安东石油，2011青岛非常规会议一、页岩气勘探开发的意义页岩气勘探开发我省面临重大发展机遇国发[2012]2号文件为加快我省非常规油气开发提供了强有力的政策支撑。
页岩气资源及其勘探开发
孔隙空间
shale gas shale oil
烃源岩层系油气资源
一、页岩气及含气页岩
（三）页岩气特点
井深235.2m
3. 页岩储层基质孔隙
度一般小于10%；页岩 渗透率一般以纳米级为
井深324.9m
主，渗透率极低
100 80 分布频率 (%) 60 40 20 0 0 6 5 0 3 0 0 0 0 .0 .0 .0 0.1 0.1 0.2 0 4 . 0.6 1 0 . 1.6 2 5 . 4 0 6 3 . 10 16 25 0~ 0~ 6~ 5~ 0~ 3~ 0~ 0~ 0~. 0 0~ 0~ .0 ~ .0~ 0.0 0 1 . 0.1 0.2 0.4 0.6 1 0 . 1.6 2 5 . 4.0 6 3 . 10 16 孔喉半径分布区间 (µ m)
一、页岩气及含气页岩
（三）页岩气特点 1. 层位明确。页岩气主要分布于富有机质泥页岩地 层中，即烃源岩中，由地层中有机质热演化形成，具 有自生、自储、自保的成藏特征。
页岩气层
shale gas shale oil
烃源岩层系油气资源
一、页岩气及含气页岩
（三）页岩气特点
2. 烃类气体在页岩中有多种赋存方式，包括吸附相、游离相
页岩气资源及其勘探开发
提 纲
一、页岩气及含气页岩
二、国外页岩气勘探开发成本
三、页岩气资源潜力
四、页岩气勘探开发流程
五、相关政策
shale gas shale oil
烃源岩层系油气资源
一、页岩气及含气页岩
页岩气
shale gas shale
含气页岩、富气页岩 页岩油 油页岩
页岩气开发开采技术
01
02
单击此处添加大标题内容
通过引进、消化，结合国内实际，形成了一套针对页岩气藏压裂投产技术。
安东的合作伙伴（亚太地区唯一）ELY公司是一家专业从事页岩气藏压裂改造的服务公司，在页岩气藏清水压裂改造方面具有丰富的经验。 ELY主要从事完井、增产作业、油藏等领域的整体设计、现场施工作业及现场监督。 在页岩气压裂方面，ELY也具有20多年的研究经历以及超过1000口页岩气井的现场压裂经验。 在页岩气压裂服务的公司包括Chevron USA Production 、 Shell Oil Company、 Shell Western E&P, Inc、Mitchell Energy等等。
1.2～1.6
1.6～2.6
0.4～1.1
TOC，%
4.5
4～9.8
0.5～4.0
1～14
1～20
1～25
0.45～3.5
1.7～3.75
1.88～9.36
>2
石英+钙质%
35～50
60～80
20～41
50
50～70
40～55
35～45
总孔隙度，%
4～5
2～8
8～9
3～9
9
10～14
3～5.5
目 录
添加标题
页岩气藏特点
添加标题
安东页岩气服务能力
添加标题
页岩气资源分布
添加标题
页岩气开发技术
致密性和天然气的特性要求页岩气开采最大程度地暴露页岩地层到井眼的接触面积，需要的主要技术如下：
我国页岩气勘探开发的要点及层位
我国页岩气勘探开发的要点及层位路坤桥;孙玉学【摘要】我国页岩气资源潜力巨大，利用页岩气有利于缓解环境污染，降低我国油气的对外依存度，保证国家能源安全。
在设计页岩气井时，埋深、产状和厚度是要点，即井深大于500 m，页岩单层厚度不小于30 m，页岩层倾角不能大于30°，井位离断层不能小于3 km，至少要离开地面出露的岩体面积3倍。
地震勘探不仅能获得页岩的埋深、产状和厚度，而且能获得页岩气开发时所需的地层物理力学参数，因此，地震勘探成为页岩气勘探开发时最重要的手段，地震勘探的要点：放炮孔深3~5 m，孔深及炸药量要做试验，排列道间距20 m，炮间距40 m，256道滚动接收，64次覆盖，25炮/km 。
我国页岩气层位以志留系、二叠系、三叠系、新生代的古近纪地层为主，且海相地层的成藏条件优于海陆交互相、陆相地层的成藏条件。
上述要点能为企业在页岩气区块投入勘探开发实物工作量及未来投标国家页岩气区块时参考。
%The shale gas resource in China is huge. Developing shale gas is beneficial to alleviate environment pollution, cat reduce the external dependency of oil and gas,and ensure energy security.Depth,occurrence and thickness are key points when shale gas well designed. That is to say,well depth is more than 500 meters;shale layer thickness is not less than 30 meters;dip angle of shale formation is not more than 30;distance between well and fault is more than 3 kilometers;and area between well and rock mass boundary of the groundis more than that of three times. Seismic exploration can obtain not only depth,occurrence and thickness of shale strata,but also physical and mechanical parameters of shale strata which are needed when shale gasdeveloped. therefore,the seismic is the most important way to explore and develop shale gas. The depth of shot hole is required for 3 to 5 meters,hole depth and explosive quantity are required to test,group interval is about 20 meters,shot interval is about 40 meters,and other key points are 256 rollings,64 times covering,and 25 shots per kilometer. The shale gas reservoir in China is distributed in silurian,permian,triassic and cenozoic. It is obvious that shale gas preservation of marine strata is better than that of Marine-continental strata or continental strata. The conclusions mentioned above are helpful for enterprises to arrange exploration and developing work in the shale gas block and bid the national shale gas block in the future.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P257-260)【关键词】页岩气;地震勘探;层位【作者】路坤桥;孙玉学【作者单位】东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆 163318;东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】P631.4页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，其界定标准：①赋存于烃源岩内，具有较高的有机质含量（TOC＞1.0%），吸附气含量大于20%；②夹层粒度为粉砂岩以下（包括粉砂岩）或碳酸盐岩，单层厚度不超过1 m；③气井目的层夹层总厚度不超过气井目的层的20%［1-2］.从2006年开始，我国成为了天然气净进口国，天然气对外依存度一路飙升.2013年，我国天然气进口量530亿m3，对外依存度突破30%的警戒线而升至31.6%，成为世界上第三大天然气消费国.但是，我国天然气资源剩余可采储量不足世界总量的2%.而由美国开始的页岩气革命，使美国一跃成为世界上最大的油气生产国，正是常规天然气的补充——页岩气保障了美国的天然气供应（图1，引自美国EIA，2009），将来有可能实现油气的基本自给甚至少量出口.也正是页岩气革命，促成了2014年下半年开始的国际石油价格持续下跌，跌幅超过30%.而对于全球第二大石油净进口国中国来说，基于2013年的数据，石油价格每下跌1美元，中国每年节省的进口成本达21亿美元.事实上，中国也将页岩气勘探开发作为突破能源瓶颈、保证国家能源战略安全的新途径，政府采取补贴引导企业积极参与页岩气的勘探开发.2012年，国土资源部进行了页岩气区块的第二轮招标，中标者皆为非油气国企.鉴于上述情况，为了提高勘探成功率，节约投资，作者对我国页岩气勘探开发的要点及层位进行了详细的阐述，以供非油气国企在对页岩气区块投入勘探开发实物工作量时及未来投标国土资源部第三轮页岩气区块时参考.2011年，国土资源部开展了全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选，评价与优选的结果是：我国陆域页岩气地质资源潜力和可采资源潜力分别为134.42万亿m3、25.08万亿m3（不含青藏区），超过常规天然气资源.上述数据与美国能源局信息署（EIA）公布的全球页岩气资源的初步评估结果中有关中国页岩气资源的初步评估结果在数量级上一样：①全球32个国家页岩气技术可采资源量为163万亿m3，加上美国本土的24万亿m3，全球总的页岩气技术可采资源量为187万亿m3；②中国的页岩气技术可采资源量为36万亿m3，排名世界第一（约占20%），其后依次是美国（约占13%），阿根廷、墨西哥和南非（表1）［3］. 2014年7月，国土资源部对中国石化重庆涪陵页岩气田焦石坝区块焦页1-焦页3井区晚奥陶世五峰组-早志留世龙马溪组一段的地质储量进行评审：①涪陵页岩气田是典型的优质海相页岩气，新增探明地质储量1 067.5亿m3，标志着我国首个大型页岩气田正式诞生，拉开了我国页岩气商业开发的序幕；②探明含气面积106.45平方千米；③随着该气田勘探开发的深入推进，可以持续向国家提交页岩气探明储量.上述事实说明，我国巨大的页岩气资源潜力正逐渐变成现实.页岩气存在于数千米的地下，为了通过钻井开发出页岩气，需要选择储藏页岩气的部位，而钻探一口页岩气井的成本高达数千万元.因此，在设计井位前需要获得页岩气目的层段清晰的构造、埋藏深度、延伸情况、高低起伏等信息，实现对深部页岩特征的反映，为设计井位提供基础依据.而页岩气与常规气藏的主要区别：页岩气藏处于一个自给的系统中，页岩集烃源岩、储层、盖层于一体（图2）.因此，无论用什么样的地球物理勘探方法，目的是找到地下页岩的构造、埋藏深度、延伸情况、高低起伏等信息.理论上讲，页岩是低阻层，因此，能反映地面千米以下、不同电性分布层的地球物理勘探方法皆能被用于页岩气的勘探中，如音频大地电磁测深法（AMT法）和复电阻率法（CR法）.当天然交变电磁场在地下介质中传播时，由于电磁感应，地面所观测到的电磁场数据将包含有地下介质电阻率的信息.根据电磁场的趋肤效应，不同周期的电磁场信号具有不同的穿透深度，通过研究大地对天然电磁场的频率响应并经过反演处理解释，即可获取地下不同深度介质电阻率的分布特征，实现地质层位的追踪.AMT法可以实现从地层浅部到地下2～4 km深度的勘探，具有效率高、成本低、布点灵活、仪器轻便等优点.与地震法不同的是，电磁波对高电阻率的碳酸盐岩地层具有很强穿透能力，易于在高阻覆盖区开展勘探工作.复电阻率法是近几年发展起来的一种频率域电偶源地面物探方法，能够直接指示页岩气藏.CR法在一个较宽的频段（0.01～110 Hz）测量大地的复视电阻率，通过分析研究复视电阻率的形态特征与地下极化体之间的关系，达到反演出地下极化体异常的大小、埋深等参数的目的.CR法实际探测到的是油气水运移、聚集和逸散所生成的地下极化体.该地下极化体异常一般包含了油气储集层、盖层、水层、侧向断裂等，由于它们在整体上具有相当的规模，即使埋藏较深也能够被发现.音频大地电磁测深法和复电阻率法只能获得区域上页岩的构造、埋藏深度、延伸情况、高低起伏等信息，精度不够，不能为井位设计提供依据.与常规石油、天然气设计井位时，主要考虑高点不同，页岩气井位设计时主要考虑以下要点：井深大于500 m；单层厚度不小于30 m；页岩层倾角不能大于30；井位离断层不能小于3 km；至少要离开地面出露的岩体面积三倍.如果不能满足前面4个要点，页岩气在地质史过程中会逐渐逸散；如果离岩体面积三倍之内，受岩体带来的热量的烘烤，页岩发生变质导致孔隙度变小，也不能储藏页岩气.为了获得上述5个因素特别是前面4个因素，最好的办法是通过二维地震法.二维地震法是利用专门仪器记录人工激发地震波的传播时间、振幅、波形等，从而分析判断地层界面、岩层性质和地质构造的一种地球物理勘探方法.通过计算机处理野外获得的传播时间、振幅、波形等地震原始数据，将地震原始数据变成地震剖面图，直观地获得页岩气的埋深、厚度、展布、断层发育情况、岩层倾角等信息，更为重要的是，能获得页岩气开发时所需的地层物理力学参数，如密度、弹性模量、页岩层脆性矿物含量等［4-5］.二维地震勘探价格8万元/km左右，完成二维地震测线的施工技术要点：放炮孔深3～5 m，孔深及炸药量要做试验，排列道间距20 m，炮间距40 m，256道滚动接收，64次覆盖，25炮/km.页岩气储集层通常呈低孔、低渗透率，页岩气井一般开采寿命长，生产周期长，采收率变化较大，且低于常规天然气采收率.目前页岩气开采已经形成了一套成功有效的开发技术，并且不断推出一些先进技术来提高页岩气井的产量，主要包括水平井技术和多级压裂技术、微地震监测技术等，这些技术正在不断提高着页岩气井的产量［6］.为了保证压裂，需要获得地层物理力学参数.水平井技术对于扩大页岩气开发具有重大意义，水平井的成本一般是垂直井的1～1.5倍，而产量是垂直井的3倍.压裂增产技术是页岩气开采的另一种方式.压裂技术用于产生更密集的裂缝网络，形成额外的渗透率，使气体能更容易流向井中，从而生产出大量天然气；多层压裂技术常常用于垂直堆叠、致密地层的增产：重复压裂技术用于在不同方向上诱导产生新的裂缝，从而增加裂缝网络，提高生产能力.微地震监测技术主要用于监测压裂效果.目前一般认为单井气量下限标准和含气量下限标准如下表2.从当前我国页岩气各地层层位勘探开发情况来看，寒武纪地层由于埋深较大，变质程度高，孔小，要想获得有价值的产能很难.已获产能的地区页岩气层位以早古生代晚期的志留系（海相）、晚古生代的二叠系（海陆交互相）、中生代的三叠系（陆相）、新生代的古近纪地层（陆相）为主［7］，具体可总结为两个方面的问题：1）我国海相地层的先天优越性比陆相地层明显，部分区块已获得商业性的开发价值.陆相页岩气只是在个别地区如长庆油田的部分井获得一些低产气流.总结国内目前前景良好的产气区可以归纳出：目前，海相地层页岩气生产情况好于陆相，海相地层的深水陆棚相（或斜坡区）页岩具有生成页岩气的有机质含量高、高脆性矿物含量的良好耦合性，晚期良好保存、高压或超高压，是海相页岩气富集高产的基础［8］.以四川盆地及周缘陆棚相发育陆棚沉积的焦石坝、丁山地区为例：其位于龙马溪组深水陆棚发育区，优质页岩气层厚度可达34～40 m，晚期良好保存、地层压力高.2）要打破油气矿权垄断，完善我国矿业权管理体制.不打破垄断，就很难实现投资主体的多元化参与.从第二轮矿权招标进展看，虽然吸引了一部分非油企参与探矿，但中标区块工作量投入不足，工作进展程度缓慢和畏缩，所以要加强管理，采取政策如财政补贴鼓励社会资金、实体商业跟进.1）我国人口多，能源消耗量大，能源对外依存度高，环境污染程度严重并在持续恶化如雾霾，这些因素都呼唤清洁能源，而页岩气是当之无愧的优胜产业.2）中国页岩气资源潜力巨大，重庆涪陵页岩气田焦石坝区块大型页岩气田表明我国巨大的页岩气资源潜力正变成现实.页岩气的大规模勘探开发，有利于缓解我国天然气供应压力，降低我国油气的对外依存度，保证国家能源供应安全.3）随着地震勘探技术的发展，地震勘探技术已经应用于页岩气勘探开发的各个阶段，更重要的是地震勘探能获得页岩气开发时所需的地层物理力学参数.因此，地震勘探技术成为页岩气勘探开发中不可或缺的技术手段.地震勘探的技术要点：放炮孔深3～5 m，孔深及炸药量要做试验，排列道间距20 m，炮间距40 m，256道滚动接收，64次覆盖，25炮/km.4）页岩气是客观存在的，在常规油气勘探开发过程中，已经发现了页岩气，但由于当时油价没有超过页岩气勘探开发的盈亏平衡点而被忽视了.页岩气革命的发生，经济上原因是国际油价的上涨，技术上原因是水平井技术和多级压裂技术的突破. 5）我国页岩气层位以早古生代晚期的志留系、晚古生代的二叠系、中生代的三叠系、新生代的古近纪地层为主.6）在页岩气井位设计时，埋深、产状和厚度是关键，具体要点：井深大于500 m；单层厚度不小于30 m；页岩层倾角不能大于30；井位离断层不能小于3 km；至少要离开地面出露的岩体面积三倍.【相关文献】［1］吴金平，张宝善，孙全胜.页岩气资源评价及相关技术［M］.北京：地质出版社，2012：39-79.［2］陈义才，沈忠民，罗小平.石油与天然气有机地球化学［M］.北京：科学出版社，2007：86-99.［3］张大伟，李玉喜，张金川.全国页岩气资源潜力调查评价［M］.北京：地质出版社，2012：1-5.［4］张永华，陈祥，杨道庆.微地震监测技术在水平井压裂中的应用［J］.物探与化探，2013，37（6）：1080-1084.［5］刘明.叠前AVO同步反演预测页岩地层脆性矿物［J］.河南科学，2014，32（6）：1069-1072.［6］康新荣.Barnett页岩水平井造缝及优化作业完井研究［J］.国外油田工程，2009，25（1）：17-27.［7］刘树根，马文辛.四川盆地东部地区下志留统龙马溪组页岩储层特征［J］.岩石学报，2011，27（8）：2239-2252.［8］李新景，胡素云，程克明.北美裂缝性页岩气勘探开发的启示［J］.石油勘探与开发，2007，34（4）：392-400.。
页岩气
2 页岩气藏的成藏条件
2.1 烃源岩条件 页岩气的干酪根类型以II型为主，有机组分 页岩气的干酪根类型以II型为主，有机组分 以富氢显微组分富集，总体来看，以腐泥型以富氢显微组分富集，总体来看，以腐泥型-混合 型为主。( 型为主。(表1) 表1 美国含气页岩主要特征
2 页岩气藏的成藏条件
2.1 烃源岩条件 有机碳含量是页岩气聚集成藏最重要的控制 因素之一，有机碳含量和气体含量( 因素之一，有机碳含量和气体含量(包括总气体含 量和吸附气含量) 有很好的正相关关系( 2).美 量和吸附气含量) 有很好的正相关关系(图2).美 国主力产气页岩有机质丰度均较高。其中产生物 气页岩TOC 平均为6 %;产热成因气页岩TOC平 气页岩TOC 平均为6 %;产热成因气页岩TOC平 均为3 %。生产实践表明: 均为3 %。生产实践表明:页岩总有机碳含量大于 2 %才有工业价值.(表1) %才有工业价值.(表
2 页岩气藏的成藏条件
2.2 储盖层条件 页岩储层的孔隙度，渗透率以及裂缝的存在 直接影响圈闭中含油气量的多少。孔隙度大小直 接控制着游离态天然气的含量。渗透率是判断页 岩气藏是否具有开发经济价值的重要参数，页岩 的基质渗透率很低,一般小于0.11× 的基质渗透率很低,一般小于0.11×10 -3 µm2 , 平均道半径不到0.1005µm,但随裂缝的发育而大 平均道半径不到0.1005µm,但随裂缝的发育而大 幅度提高。
3 页岩气藏的评价指标
3.1 页岩的厚度 富有机质页岩厚度愈大, 富有机质页岩厚度愈大,气藏富集程度愈高。 页岩厚度和分布面积是保证页岩气藏有足够的有 机质及充足的储集空间的重要条件。在有效厚度 大于15 m、有机碳含量大于2 %以及处于生气窗 大于15 m、有机碳含量大于2 %以及处于生气窗 演化阶段等页岩气藏形成基本条件的限定下, 演化阶段等页岩气藏形成基本条件的限定下,页岩 厚度愈大,所含有机质就愈多, 厚度愈大,所含有机质就愈多,天然气生成量与滞 留量也就愈大,页岩气藏的含气丰度愈高( 5)。 留量也就愈大,页岩气藏的含气丰度愈高(图5)。 需要指出的是,要形成一定规模的页岩气藏, 需要指出的是,要形成一定规模的页岩气藏, 页岩 厚度一般应在有效排烃厚度以上。