页岩气

为缓解天然气供应紧张的局面，中国除增加进口之外，大力开发包括页岩气在内的非
常规天然气是一条重要途径。
宏华集团借力地方国资进入页岩气开发，选择与今年刚成 立的四川省能源投资集团合作，合资组建页岩气开发公司以进 入该领域。 四川省委省政府也在努力推进页岩气开发公司的组建，为 了解决未来公司页岩气开发的征地、修路等等繁琐问题，还提 出了让地方政府加入作为开发项目第三方合作伙伴的设想。 6月21日，宜宾市市委书记杨冬生在接受记者电话采访时 透露，有意向跟四川能投合作。他认为，宜宾页岩气资源丰富， 四川能投如果能够充分整合资金、技术、人才等要素，地企携 手开发，有着非常好的前景。 至此，宏华、四川能投和地方政府三方合作模式已经有了 雏形。
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。目前，页 岩气生产采用水力压裂法，用高压把水、化学品和砂注入岩石，破 碎围岩，释出气体。所以，页岩气生产需要大量的水。寿命长是页 岩气开发的显著特点。页岩气田开采寿命一般可达30～50年，甚至 更长。
3500米。页岩气层深度的增加无疑在我们本不成熟的技术上又增添
了难度。
开采成本高
页岩气勘探开发需要巨大投资，而目前来看，投入产出效益并不理想。从经济 角度看，有的页岩气田开发并不合算。因为页岩气分布相当分散，即使在美国，不 同地区页岩气的赋存状态、开发技术参数都差异很大。页岩气田的含气泥质岩层巨 厚，有的埋藏很深，不仅开采成本很高，相邻开发井间进行对比都很困难，所以为 勘探开发页岩气，在页岩气田打的井必须比常规气田多得多，开采成本很高。
气藏特点
页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻 力比常规天然气大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出 来，而我国至今还没有形成成熟的技术。 另一方面，页岩气采收率比常规天然气低，常规天然气采收率 在60%以上，而页岩气仅为5%～60%。中国页岩气藏的储层与美国相 比有所差异，如四川盆地的页岩气层埋深要比美国的大，美国的页 岩气层深度在 800 ～ 2600 米，而四川盆地的页岩气层埋深在 2000 ～
压裂监测——IntelliFrac技术集成了世界领先的压裂增产技术和微震监测技 术，可以使作业公司在实施增产措施的过程中监测裂缝面积，实时对压裂作业 进行控制。 压裂定位控制——Frac-Hook多分支套管压裂技术，可以更好地定位压裂位
置，更精确地控制分支井筒，提供有选择性的高压压裂能力。
多级压裂能力——FracPoint EX技术，使用投球或滑套一次起下封隔完井， 在Williston油田成功完成24级裸眼封隔压裂。
计划将国内页岩气开采储量增至1万亿立方米，占常规天然气产量的 8%～12%。
页岩气的简介
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。
页岩气特点 开采特点
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
水溶气。
无机气以及盆地中心气、浅层生物气等。
非常规天然气资源的成藏特征
构造气藏
构造油藏 煤层气 生物成因型页岩气藏 岩性气藏 转换带
生油窗Fra Baidu bibliotek页岩油藏
热成因型页岩气藏 致密砂岩气藏 生气窗
据Richard M.Pollastro等，2007
几十公里
如果说煤炭是高碳，石油是中碳，那么非常规天然气就
页岩气展望
益于页岩气的异军突起，2009年美国天然气产量首次超过了俄罗斯，坐上了天然气
生产国的头把交椅。IEA预测，世界范围内的非常规天然气产量将会从 2007年的3670亿 立方米，增长到2030年的6290亿立方米。据此有人推测，像煤炭被石油代替，进而退出
主导能源一样，不久之后，页岩气可能代替石油，成为未来能源格局的主导能源。
并超过中国当年常规天然气的年产量。 预计 2015 年页岩
气年产量将达到2800亿立方米。
中石化也曾传出与雪佛龙共同勘探和
国进行的页岩气勘探作业被证实是成功的，壳牌打算在
壳牌的首席执行官傅赛表示，如果壳牌目前正在中
开发中国西南地区的页岩气的消息 今后５年间每年向中国的页岩气投资10亿美元。
中国的非常规天然气资源
国内外水平井应用情况
页岩气压裂工艺技术
水平井分段压裂技术
美国新田公司位于阿科马盆地Woodford页岩气聚集带的Tipton-1H-23井经 过7段水力压裂措施改造后，增产效果显著，页岩气产量高达14.16×104m3/d。
页岩气压裂工艺技术
6、裂缝综合监测技术
页岩气井实施压裂改造后，需要有效的方法来确定压裂作业效果，获取压
裂诱导裂缝导流能力、几何形态、复杂性及其方位等诸多信息，改善页岩气藏
压裂增产作业效果以及气井产能，并提高天然气采收率。
2009年页岩气压裂新技术
压裂液和支撑剂——结合了超高质量泡沫技术、超轻支撑剂和支撑剂部分单 层分布技术的新型水力压裂工艺，使产量高于同条件对比井15%至60%，累积
产量平均增加45%。
岩气井的产量。同步压裂最初是两口互相接近且深度大致相同水平井间的同时
压裂，目前已发展到3口、甚至4口井间同时压裂。
页岩气压裂工艺技术
4、重复压裂技术
当页岩气井初始压裂处理已经无效或现有的支撑剂因时间关系损坏或质量
下降，导致气体产量大幅下降时，重复压裂能重建储层到井眼的线性流，恢复 或增加生产产能，可使估计最终采收率提高8%~10%，可采储量增加60%，是
页岩气压裂工艺技术
N2泡沫压裂技术
清水压裂技术
同步压裂技术
重复压裂技术
水平井分段压裂技术
裂缝综合监测技术
页岩气压裂工艺技术
1、N2泡沫压裂技术
最早的泡沫压裂施工始于1968年1月，从70年代开始，泡沫压裂以迅猛的 势头在美国和加拿大得到广泛运用。作为一种新型的压裂方式，泡沫压裂特 别适合于低压、低渗透水敏地层。与常规水力压裂相比，它具有如下优点：
的总和，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非以及拉美等地 区。
108.7 99.8
72.2 59.9 65.5 50.1
北美
拉丁美洲
中东和北非
中亚和中国
太平洋地区
其他
美国是目前唯一实现页岩气商业开采的国家。 2008年 页岩气总产量600亿立方米，2009年年底，当地页岩气产
量就已达到900亿立方米，达到全美国天然气供应量的1/3，
近年以来，中国天然气供应却出现了严重短缺。去年冬天，在中国华中和华南地区， 大面积的“气荒”不期而至，严重影响了工业、交通，甚至居民的常生活。
2009年，中国共消费天然气约 850亿立方米，国内生产不足800亿方。专家预计，2010
年至2015年，中国天然气的产量增速在8.5％左右，而消费量增速可能在12％以上，2015 年中国天然气需求量将达到2000亿立方米，供需缺口可能超过600亿立方米。
液，替代通常使用的凝胶压裂液，可以在不减产的前提下节约30%的成本，以这
种压裂液作为前置液来提供支撑剂输送。目前已成为美国页岩气井最主要的增 产措施。
页岩气压裂工艺技术
清水压裂技术
清水压裂技术提高岩石渗透率的依据是：①天然的缝面不吻合 和产生粗糙缝面剪切应力使缝面偏移；同时在裂缝扩展时，水力裂
缝将开启早已存在的天然裂缝，提高岩层的渗透率；②水压裂采用
O,T
C,S,T3x
C-O,S
中国页岩气资源
渝页1井 国内第一口页岩气勘探井位置示意图
加快页岩气勘探开发步伐
目前，中国石油决策：“大力推进页岩气勘探开发”，其下 属的西南油气田公司、浙江油田公司和煤层气公司已投身页岩 气的勘探评价，并与壳牌、康菲、挪威国家石油公司等广泛开 展合作研究及试采开发。

氮气泡沫压裂液和常规水基压裂液相比只有固体支撑剂和少量压裂液进
入地层；
氮气泡沫压裂液可在裂缝壁面形成阻挡层，从而大大降低压裂液向地层
内滤失的速度，减少滤失量，减轻压裂液对地层的伤害；
返排效果好。
页岩气压裂工艺技术
2、清水压裂技术
清水压裂是利用含有减阻剂、粘土稳定剂和必要的表面活性剂的水为压裂
一种低成本增产方法。该方法有效地改善单井产量与生产动态特性，在页岩气
井生产中起着积极作用，压裂后产量接近甚至超过初次压裂时期。直井中的重 复压裂可以在原生产层再次射孔，注入的压裂液体积至少比其最初的水力压裂 多出25%，可使采收率增加30%-80%。
页岩气压裂工艺技术
重复压裂技术
美国天然气研究所(GRI)研究证实，重复压裂能够以0. 1美元/mcf(1
美国最大的马塞勒斯页岩气田尚处于始发阶段。其泥质岩层巨厚， 有8-80米，埋藏深度700-3000米。为开发该气田，需钻探10-22万口井， 每口井价值300万-400万美元。因此，仅用于钻井的投资至少为3000亿 美元，或者说，每开采一千立方米的页岩气，仅向钻井投资就需197美 元。 从目前情况看，马塞勒斯页岩气销售价格不得低于 350-500美元/千立 方米，否则难收回成本。
mcf=28.317m3)的成本增加储量，远低于收购天然气储量0.54美元/mcf或发现和开
发天然气储量0.75美元/mcf的平均成本。 得克萨斯州Newark East气田Barnett页岩新井完井和老井采用重复压裂方
法压裂后，页岩气井产量与估计最终可采储量都接近甚至超过初次压裂时期。
页岩气压裂工艺技术
2009年8月，国土资源部天然气资源战略研究中心在重庆市綦江
县启动了中国首个页岩气资源勘查项目。 2009年11月，中国石油与壳牌合作开发的中国首个页岩气合作 项目即《富顺-永川区块页岩气项目》在成都启动。 2010年，在四川盆地川东地区、云贵地区开辟两个页岩气开发 试采示范区。 国家规划将川渝黔鄂页岩气资源战略调查先导试验区作为近期重 要的建产阵地，力争到2015年，页岩气可采储量达1,000亿立方 米，产能达到30亿-50亿立方米。
5、水平井分段压裂技术
在水平井段采用分段压裂，能有效产生裂缝网络，尽可能提高最终采收率， 同时节约成本。最初水平井的压裂阶段一般采用单段或2段，目前已增至7段甚
至更多。水平井水力多段压裂技术的广泛运用，使原本低产或无气流的页岩气
井获得工业价值成为可能，极大地延伸了页岩气在横向与纵向的开采范围，是 目前美国页岩气快速发展最关键的技术。
2009 年 11 月奥巴马政府同意通过投资中国的页岩天然气开发，来
跟我国共享这一领域的技术
2010年5月25日，中美战略对话又发布了《中美能源安全合作联合
声明》，这都标准着两国在页岩气上的合作已经上升到了国家层面
“十二五”期间，国家将出台包括税收、补贴等在内的多重政策，
鼓励和支持我国页岩气等非常规资源的勘探开发。到2020年，中国
的压裂液主要为清水，是一种清洁压裂技术，这也是提高岩层渗透
率的重要因素之一。
页岩气压裂工艺技术
3、同步压裂技术
这项技术是近几年在美国沃斯堡盆地Barnett页岩气开发中成功应用的最新 压裂技术。 同时对配对井(offset wells)进行压裂，即同时对两口(或两口以上)的井进行 压裂。在同步压裂中，采用使压力液及支撑剂在高压下从1口井向另1口井运移 距离最短的方法，来增加压裂缝网络的密度及表面积，该技术可以快速提高页
“上帝在关上一扇窗的 时候，总会打开另一扇
窗。”而这扇窗户，正 是非常规能源。
什么是非常规天然气资源?
非常规天然气资源，是指尚未充分认识、还没有可以借鉴的 成熟技术和经验进行开发的一类天然气资源。主要包括： 致密气（致密砂岩气、火山岩气、碳酸盐岩气）。 煤层气（瓦斯） 。 页（泥）岩气。 天然气水合物（可燃冰） 。
中国页岩气资源量
中国页岩气资源广泛分布于海相、陆上海相盆地，在全国范围内 各地质历史时期都存在页岩气资源。
中国海相地层沉积面积达 300万平方公里，其中陆上海相 沉积达280万平方公里。 2006年中国石油研究，中 国页岩气资源量100万亿立方米。
中国主要盆地页岩分布图
P
C-O,T-J
C-P P,J
是最现实的低碳资源。其特性如下：
（1）分子结构简单，80％－99％是甲烷气体；
（2）热值高，每立方米甲烷气体的热值是50200千焦； （3）低碳，减少了高碳排放的机会；
（4）低污染或无污染。
因此，开发非常规天然气是利用低碳资源的最佳选择。
全球非常规天然气资源开发利用现状
全球页岩气资源量约456万亿立方米，相当于煤层气和致密气