国内外页岩油气勘探开发进展及技术
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资源类型 常规油气 非常规油气 油藏性质 不连续 连续 资源量 较小 较大 资源丰度 较高 较低 储层性质 高孔高渗 低孔低渗 直井单井日 单井生产寿 产量 命 较高 较短 较低 较长
实现商业化开采
需 要 技 术 政 策 环 境 配 套 大 较 难 度
难 度 较 小 常 规 技 术 可 以 解 决
非常规油气资源 形成条件不充分
Thermal evolution 生物气阶段(Bio-gas stage )
热演化程度Ro：＜0.6%
油型气(Oil type gas )
干酪根类型Kerogen type（Ⅰ、Ⅱ1 ）
煤型气(Coal-type gas )
干酪根类型Kerogen type（Ⅲ 、Ⅱ2）
油型生物气
Oil-type bio-gas
常规油气资源 形成条件充分
（二）页岩气
页岩气—以吸附和游离方式赋存于泥页岩层 段中的生物成因或热成因气
自生自储 低孔、超低渗 纳米级孔隙和微裂缝是主要储集空间 分布上具有连续性
游离
吸附
页岩油气与常规油气区别
油气藏类型 构造部位 分布范围 与烃源岩关系 页岩油气 低部位 连续、大面积 源内 常规油气 高部位 局部圈闭 源外
常规油气藏
连续型页岩油藏
致密砂岩气（深盆气）藏
生气窗
页岩气藏
>n×100km~n×1000km 油 气 水 （据Pollastro2001，修改）
非常规油气藏：如页岩油气藏、煤层气藏等，既是储集层，又是源岩层和封盖 层。不同于常规油气藏，一般在哪里形成就可以在哪里找到，分布具有连续性。
油气资源“金字塔”
构造油气藏
第一次转变：以寻找隐蔽油气藏为核心
地层岩性油气藏
第二次转变：寻找连续型油气聚集为核心
非常规油气藏
非常规资源及类型
非常规油气资源是指成藏机理、赋存状态、分布 规律及勘探开发技术等有别于常规油气的烃类资源。
非常规天然气资源：页岩气、致密砂岩气（深盆气）、煤层 气、浅层生物气、天然气水合物、水溶气、深源气等； 非常规石油资源：页岩油、致密油、重（稠）油、油页岩、 油 (沥青) 砂等。
2000年以前，页岩气开发的5个盆地，具有页岩气勘探前景的6个盆地（据Basim Faraj等，2004） 以1985年为转折点，阿巴拉契亚盆地Ohio页岩气年产量上升到开始下降； 1990年以后，美国又加大了密执安盆地Antrim页岩气、福特沃斯盆地Barnrtt页岩气勘探开发力度，不仅 弥补了阿巴拉契亚盆地Ohio页岩气产量的下降，并且使美国的页岩气产量呈现出又一次增长的趋势； 阿巴拉契亚盆地的Ohio页岩和密执安盆地的Antrim页岩中页岩气资源量就分别达到了6.37～7.02×1012m3 和0.99～2.15×1012m3，页岩气年产量占美国页岩气总产量的90%以上。
美国页岩油气发展历程
自1821年页岩气（天然气）的发 现，拉开了美国天然气工业发展的序 幕，页岩气的勘探开发沿“U”形断裂带 由东部向西部逐步发展，经过了近200 年的研究和探索，到2011年美国页岩气 产量达到1720×108m3。美国页岩气的发 展大致可以分为三个发展阶段。
亿方/年 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 美国页岩气产量 B a r n e t t 页岩气产量
热演化程度Ro：＞2.0%
油型裂解气
Oil-type cracked gas
煤型裂解气
Coal-type cracked gas
包书景（2009年）Bao Shujing(2009)
美国页岩气成因类型
Antrim页岩气以生物成因气为主
世界页岩气资源量
全球页岩气资源量456万亿方，是煤层气和致密砂岩气资源量之和；随 着勘探开发程度的提高和技术进步，页岩气可采储量不断增长。
1、页岩气发现及早期发展阶段（1821年～1979年） 该阶段页岩气年产量小于20×108m3 （直井不压裂）
1821年在阿巴拉契亚盆地泥盆系发现页岩气后，相继在宾夕法尼亚、俄亥俄等州钻 探了一些浅层出气井，但产量很低，没有引起人们足够的重视； 1863年在伊利诺斯盆地的西肯塔基泥盆系和密西西比系页岩中发现了低产页岩气 流； 1870年～1900年的勘探开发范围涉及了美国东部的纽约、宾夕法尼亚、俄亥俄、肯 塔基和弗吉尼亚等州或地区，页岩气研究得到加强，认为裂隙页岩气是一种重要的天然 气资源； 1914年在阿巴拉契亚盆地泥盆系Ohio页岩的钻探中获得日产气2.83×104m3的高产气 流，发现了世界上第一个页岩气田—Big Sandy。1926年， Big Sandy成为气田当时世界 上已知的最大天然气田； 1973年阿以战争期间的石油禁运和1976年～1977年间的第一次石油危机促使美国能 源部（DOE）加快了天然气勘探开发的步伐，美国能源部（DOE）联合高校等单位，实 施了东部页岩气工程（EGSP），重点是研究和开发页岩气的增产措施技术，页岩气产量 有了一定幅度的提高。
20年：100亿方 154年：10亿方
生物成因、裂缝性页岩气
500 400 300
水平井、多段压裂等技术
理念认识变化
热成因、致密、连续储层页岩气
发现Barnett页岩气田 第1口 页岩气井 EGSP启动
200 100
1821
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
00
02
04
06
0 08 2010
2、页岩气稳步发展阶段（1979年～1999年）
（1）基础研究及认识：页岩中的纳米级孔隙、页岩气的吸附赋存机理、 生物成因气、连续性分布；
有机碳含量 总量百分比：7% 体积百分比：14%
演化生烃中有机碳消耗与孔隙增加 有机碳消耗：35% 孔隙度增加：4.9%
煤型生物气
Coal-type bio-gas
热解气阶段(Pyrolysis stage )
热演化程度Ro：0.6%—2.0%
油型热解油气
Oil-type pyrolysis oil and gas
煤型热解气
Coal-type pyrolysis gas
裂解气阶段(Cracked gas stage )
2012全国石油钻采技术与装备交流会
国内外页岩油气勘探开发进展及技术
报告人：包书景
中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院 2012年9月6日-7日
报告提纲
一、序言
二、国外页岩气发展历程及现状
三、中国页岩气勘探开发进展
四、中国页岩气发展前景展望
（一）非常规油气资源 油气工业正经历又一次新的转变
页岩气 煤层气 (1012m3) (1012m3) 85.4 108.7 北美 1.1 59.9 拉丁美洲 4.4 14.4 西欧 3.3 1.1 中欧＋西欧 112.0 17.7 前苏联 0.0 72.1 中东＋北非 1.1 7.8 撒哈拉以南非洲 34.4 99.8 中亚＋中国 太平洋地区(经合组织) 13.3 65.5 8.9 0.0 其它亚太地区 1.1 / 南亚 456.0 256.1 世界 地区 致密砂岩气 (1012m3) 38.8 36.6 10.0 2.2 25.5 23.3 22.2 10.0 20.0 15.5 5.5 209.6 页岩气 合计 (1012m3) 比例（%） 47 232.9 61 97.6 50 28.8 16 6.7 11 155.2 76 95.4 25 31.0 69 144.2 66 98.7 36 24.4 / 6.7 50 921.4
页岩气成功勘探开发取决于先进的技术
常规气
页岩气
地质因素评价是勘探开发成功的关键
工程技术进步是勘探开发成功的关键
页岩气也被称为“人造气藏”，必须通过大型人工造缝 （网）工程才能形成工业生产能力。
Shale Type Curves
10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 0
基本认识：页岩裂缝性气藏、热成因为主、高产井很难预测； 开采方式：直井衰竭式；很少采用井组；开始研究页岩气的增产措施； 井深一般小于1000m。
2、页岩气稳步发展阶段（1979年～1999年） 1999年美国页岩气年产量突破100×108m3
（年产量由不到20×108m3稳定增长到112×108m3，20年间净增了近7倍 ，年增长率9.6%）
世界页岩气勘探开发
全球页岩气资源丰富、北美地区产量快速增长。
瑞典 加拿大 美国 德国 英国 法国 波兰 奥地利 中国
图例
主产页岩气区 产页岩气区 单井突破区 波兰 研究及评价区 Block 16
印度
南非
源自文库
澳大利亚 新西兰
资料来源 ：EAI，2011；ARI，2010
主要页岩气产区：美国 页岩气生产区：加拿大 页岩气单井突破区：中国 页岩气研究及评价区：十余个国家
1000mD 对技术要求增加 油气藏品质降低 致密砂岩气 煤层气 页岩气 天然气水合 物 成本增加
高品质油气资源 10mD 中品质油气资源 0.1mD 重（稠）油 低品质油气资源 致密砂岩油 油砂 页岩油 油页岩
0.001mD
油气资源三角图（据Bustin 2005AAPG资料，修改）
非常规油气与常规油气
美国页岩气勘探开发发展形势图
页岩气发现及早期发展阶段
页岩气稳步发展阶段
页岩（油）气快速发展阶段
年度
美国页岩油气发展历程
地质理论探索、技术创新，是实现美国页岩气大规模 开发的关键。
1378
4年：1400亿方
1000
思想解放、观念转变
6年：200亿方
900 800 700 600 年产量（亿方）
开发技术创新
1、页岩气发现及早期发展阶段（1821年～1979年） 美国页岩气发现及早期勘探五个盆地的页岩气层系
伊利诺斯盆地 新 奥尔巴尼页岩 密执安盆地 安特里姆页岩
1821年在美国纽 约Chautauqua县 的第一口工业性天
圣胡安盆地 刘易斯页岩
然气钻井
福特沃斯盆地巴 讷特页岩
阿巴拉契亚盆地俄 亥俄页岩
常规油气资源与非常规油气资源
成因上密切联系、空间上相互伴生
非常规油气资源与常规油气资源的空间分布（据Pollastro2001资料，修改）
海平面 天然气水合物 常规构造油气藏 煤层气 常规构造气藏 水溶气 致密砂岩油藏 过渡带 水溶气 生油窗 常规岩性地层气藏 致密砂岩油藏 浅层生物气 地表 油页岩 重(稠)油 气 油 水 油砂
据USGS对沃斯堡盆地Barnett页岩气预测，1996年技术可采储量为850亿方，2004年 跃升至7419亿方， 2008年剧增到2.66万亿方。据美国能源信息署（EIA)最新统计：全球页 岩气可采资源量189万亿方。
z受美国页岩气革命成功的影响，页岩气革命蔓延全球，许多国家给予极 大关注，纷纷开展研究、勘探评价和开发试验工作。
Haynesville
MCF/Day
Marcellus Barnett
5 10 15 Year 20 25 30
页岩气水平井分段压裂模式
页岩气水平井生产曲线
具有初期产量较高、递减快，后期稳产且生产时间长特点。
页岩油气成因类型
根据泥页岩中有机质母质类型和热演化程度，将页岩油 气划分为六种成因类型。
热演化阶段
报告提纲
一、序言
二、国外页岩气发展历程及现状
三、中国页岩气勘探开发进展
四、中国页岩气发展前景展望
美国非常规天然气的发展阶段
作为世界上非常规资源开发时间最早、规模最大的国家，美国非常规 天然气的发展历程大致可以分为三个阶段（据肖钢2011 ，改）
第一阶段是致密砂岩气的开发：20世纪60年代圣胡安致密气田的发现和开 采，标志着美国非常规天然气规模开发的起步；80年代，致密气进入快速发展 时期。 第二阶段是煤层气的开发：上世纪初美国就开始井下开采煤层气，70年代后 期开始地面开采试验，1976年首次获得工业气流；90年代初，煤层气开始步入 快速发展时期。 第三阶段是页岩气的开发： 1821年美国发现页岩气； 20世纪80年代进入商 业化开采；2000年以后步入快速发展时期。
实现商业化开采
需 要 技 术 政 策 环 境 配 套 大 较 难 度
难 度 较 小 常 规 技 术 可 以 解 决
非常规油气资源 形成条件不充分
Thermal evolution 生物气阶段(Bio-gas stage )
热演化程度Ro：＜0.6%
油型气(Oil type gas )
干酪根类型Kerogen type（Ⅰ、Ⅱ1 ）
煤型气(Coal-type gas )
干酪根类型Kerogen type（Ⅲ 、Ⅱ2）
油型生物气
Oil-type bio-gas
常规油气资源 形成条件充分
（二）页岩气
页岩气—以吸附和游离方式赋存于泥页岩层 段中的生物成因或热成因气
自生自储 低孔、超低渗 纳米级孔隙和微裂缝是主要储集空间 分布上具有连续性
游离
吸附
页岩油气与常规油气区别
油气藏类型 构造部位 分布范围 与烃源岩关系 页岩油气 低部位 连续、大面积 源内 常规油气 高部位 局部圈闭 源外
常规油气藏
连续型页岩油藏
致密砂岩气（深盆气）藏
生气窗
页岩气藏
>n×100km~n×1000km 油 气 水 （据Pollastro2001，修改）
非常规油气藏：如页岩油气藏、煤层气藏等，既是储集层，又是源岩层和封盖 层。不同于常规油气藏，一般在哪里形成就可以在哪里找到，分布具有连续性。
油气资源“金字塔”
构造油气藏
第一次转变：以寻找隐蔽油气藏为核心
地层岩性油气藏
第二次转变：寻找连续型油气聚集为核心
非常规油气藏
非常规资源及类型
非常规油气资源是指成藏机理、赋存状态、分布 规律及勘探开发技术等有别于常规油气的烃类资源。
非常规天然气资源：页岩气、致密砂岩气（深盆气）、煤层 气、浅层生物气、天然气水合物、水溶气、深源气等； 非常规石油资源：页岩油、致密油、重（稠）油、油页岩、 油 (沥青) 砂等。
2000年以前，页岩气开发的5个盆地，具有页岩气勘探前景的6个盆地（据Basim Faraj等，2004） 以1985年为转折点，阿巴拉契亚盆地Ohio页岩气年产量上升到开始下降； 1990年以后，美国又加大了密执安盆地Antrim页岩气、福特沃斯盆地Barnrtt页岩气勘探开发力度，不仅 弥补了阿巴拉契亚盆地Ohio页岩气产量的下降，并且使美国的页岩气产量呈现出又一次增长的趋势； 阿巴拉契亚盆地的Ohio页岩和密执安盆地的Antrim页岩中页岩气资源量就分别达到了6.37～7.02×1012m3 和0.99～2.15×1012m3，页岩气年产量占美国页岩气总产量的90%以上。
美国页岩油气发展历程
自1821年页岩气（天然气）的发 现，拉开了美国天然气工业发展的序 幕，页岩气的勘探开发沿“U”形断裂带 由东部向西部逐步发展，经过了近200 年的研究和探索，到2011年美国页岩气 产量达到1720×108m3。美国页岩气的发 展大致可以分为三个发展阶段。
亿方/年 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 美国页岩气产量 B a r n e t t 页岩气产量
热演化程度Ro：＞2.0%
油型裂解气
Oil-type cracked gas
煤型裂解气
Coal-type cracked gas
包书景（2009年）Bao Shujing(2009)
美国页岩气成因类型
Antrim页岩气以生物成因气为主
世界页岩气资源量
全球页岩气资源量456万亿方，是煤层气和致密砂岩气资源量之和；随 着勘探开发程度的提高和技术进步，页岩气可采储量不断增长。
1、页岩气发现及早期发展阶段（1821年～1979年） 该阶段页岩气年产量小于20×108m3 （直井不压裂）
1821年在阿巴拉契亚盆地泥盆系发现页岩气后，相继在宾夕法尼亚、俄亥俄等州钻 探了一些浅层出气井，但产量很低，没有引起人们足够的重视； 1863年在伊利诺斯盆地的西肯塔基泥盆系和密西西比系页岩中发现了低产页岩气 流； 1870年～1900年的勘探开发范围涉及了美国东部的纽约、宾夕法尼亚、俄亥俄、肯 塔基和弗吉尼亚等州或地区，页岩气研究得到加强，认为裂隙页岩气是一种重要的天然 气资源； 1914年在阿巴拉契亚盆地泥盆系Ohio页岩的钻探中获得日产气2.83×104m3的高产气 流，发现了世界上第一个页岩气田—Big Sandy。1926年， Big Sandy成为气田当时世界 上已知的最大天然气田； 1973年阿以战争期间的石油禁运和1976年～1977年间的第一次石油危机促使美国能 源部（DOE）加快了天然气勘探开发的步伐，美国能源部（DOE）联合高校等单位，实 施了东部页岩气工程（EGSP），重点是研究和开发页岩气的增产措施技术，页岩气产量 有了一定幅度的提高。
20年：100亿方 154年：10亿方
生物成因、裂缝性页岩气
500 400 300
水平井、多段压裂等技术
理念认识变化
热成因、致密、连续储层页岩气
发现Barnett页岩气田 第1口 页岩气井 EGSP启动
200 100
1821
74
76
78
80
82
84
86
88
90
92
94
96
98
00
02
04
06
0 08 2010
2、页岩气稳步发展阶段（1979年～1999年）
（1）基础研究及认识：页岩中的纳米级孔隙、页岩气的吸附赋存机理、 生物成因气、连续性分布；
有机碳含量 总量百分比：7% 体积百分比：14%
演化生烃中有机碳消耗与孔隙增加 有机碳消耗：35% 孔隙度增加：4.9%
煤型生物气
Coal-type bio-gas
热解气阶段(Pyrolysis stage )
热演化程度Ro：0.6%—2.0%
油型热解油气
Oil-type pyrolysis oil and gas
煤型热解气
Coal-type pyrolysis gas
裂解气阶段(Cracked gas stage )
2012全国石油钻采技术与装备交流会
国内外页岩油气勘探开发进展及技术
报告人：包书景
中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院 2012年9月6日-7日
报告提纲
一、序言
二、国外页岩气发展历程及现状
三、中国页岩气勘探开发进展
四、中国页岩气发展前景展望
（一）非常规油气资源 油气工业正经历又一次新的转变
页岩气 煤层气 (1012m3) (1012m3) 85.4 108.7 北美 1.1 59.9 拉丁美洲 4.4 14.4 西欧 3.3 1.1 中欧＋西欧 112.0 17.7 前苏联 0.0 72.1 中东＋北非 1.1 7.8 撒哈拉以南非洲 34.4 99.8 中亚＋中国 太平洋地区(经合组织) 13.3 65.5 8.9 0.0 其它亚太地区 1.1 / 南亚 456.0 256.1 世界 地区 致密砂岩气 (1012m3) 38.8 36.6 10.0 2.2 25.5 23.3 22.2 10.0 20.0 15.5 5.5 209.6 页岩气 合计 (1012m3) 比例（%） 47 232.9 61 97.6 50 28.8 16 6.7 11 155.2 76 95.4 25 31.0 69 144.2 66 98.7 36 24.4 / 6.7 50 921.4
页岩气成功勘探开发取决于先进的技术
常规气
页岩气
地质因素评价是勘探开发成功的关键
工程技术进步是勘探开发成功的关键
页岩气也被称为“人造气藏”，必须通过大型人工造缝 （网）工程才能形成工业生产能力。
Shale Type Curves
10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 0
基本认识：页岩裂缝性气藏、热成因为主、高产井很难预测； 开采方式：直井衰竭式；很少采用井组；开始研究页岩气的增产措施； 井深一般小于1000m。
2、页岩气稳步发展阶段（1979年～1999年） 1999年美国页岩气年产量突破100×108m3
（年产量由不到20×108m3稳定增长到112×108m3，20年间净增了近7倍 ，年增长率9.6%）
世界页岩气勘探开发
全球页岩气资源丰富、北美地区产量快速增长。
瑞典 加拿大 美国 德国 英国 法国 波兰 奥地利 中国
图例
主产页岩气区 产页岩气区 单井突破区 波兰 研究及评价区 Block 16
印度
南非
源自文库
澳大利亚 新西兰
资料来源 ：EAI，2011；ARI，2010
主要页岩气产区：美国 页岩气生产区：加拿大 页岩气单井突破区：中国 页岩气研究及评价区：十余个国家
1000mD 对技术要求增加 油气藏品质降低 致密砂岩气 煤层气 页岩气 天然气水合 物 成本增加
高品质油气资源 10mD 中品质油气资源 0.1mD 重（稠）油 低品质油气资源 致密砂岩油 油砂 页岩油 油页岩
0.001mD
油气资源三角图（据Bustin 2005AAPG资料，修改）
非常规油气与常规油气
美国页岩气勘探开发发展形势图
页岩气发现及早期发展阶段
页岩气稳步发展阶段
页岩（油）气快速发展阶段
年度
美国页岩油气发展历程
地质理论探索、技术创新，是实现美国页岩气大规模 开发的关键。
1378
4年：1400亿方
1000
思想解放、观念转变
6年：200亿方
900 800 700 600 年产量（亿方）
开发技术创新
1、页岩气发现及早期发展阶段（1821年～1979年） 美国页岩气发现及早期勘探五个盆地的页岩气层系
伊利诺斯盆地 新 奥尔巴尼页岩 密执安盆地 安特里姆页岩
1821年在美国纽 约Chautauqua县 的第一口工业性天
圣胡安盆地 刘易斯页岩
然气钻井
福特沃斯盆地巴 讷特页岩
阿巴拉契亚盆地俄 亥俄页岩
常规油气资源与非常规油气资源
成因上密切联系、空间上相互伴生
非常规油气资源与常规油气资源的空间分布（据Pollastro2001资料，修改）
海平面 天然气水合物 常规构造油气藏 煤层气 常规构造气藏 水溶气 致密砂岩油藏 过渡带 水溶气 生油窗 常规岩性地层气藏 致密砂岩油藏 浅层生物气 地表 油页岩 重(稠)油 气 油 水 油砂
据USGS对沃斯堡盆地Barnett页岩气预测，1996年技术可采储量为850亿方，2004年 跃升至7419亿方， 2008年剧增到2.66万亿方。据美国能源信息署（EIA)最新统计：全球页 岩气可采资源量189万亿方。
z受美国页岩气革命成功的影响，页岩气革命蔓延全球，许多国家给予极 大关注，纷纷开展研究、勘探评价和开发试验工作。
Haynesville
MCF/Day
Marcellus Barnett
5 10 15 Year 20 25 30
页岩气水平井分段压裂模式
页岩气水平井生产曲线
具有初期产量较高、递减快，后期稳产且生产时间长特点。
页岩油气成因类型
根据泥页岩中有机质母质类型和热演化程度，将页岩油 气划分为六种成因类型。
热演化阶段
报告提纲
一、序言
二、国外页岩气发展历程及现状
三、中国页岩气勘探开发进展
四、中国页岩气发展前景展望
美国非常规天然气的发展阶段
作为世界上非常规资源开发时间最早、规模最大的国家，美国非常规 天然气的发展历程大致可以分为三个阶段（据肖钢2011 ，改）
第一阶段是致密砂岩气的开发：20世纪60年代圣胡安致密气田的发现和开 采，标志着美国非常规天然气规模开发的起步；80年代，致密气进入快速发展 时期。 第二阶段是煤层气的开发：上世纪初美国就开始井下开采煤层气，70年代后 期开始地面开采试验，1976年首次获得工业气流；90年代初，煤层气开始步入 快速发展时期。 第三阶段是页岩气的开发： 1821年美国发现页岩气； 20世纪80年代进入商 业化开采；2000年以后步入快速发展时期。