页岩气开发现状及关键技术
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• 2010年，页岩气产量1379亿方，占全国天然 气总产量23% • 2011年，页岩气产量1800亿方，占全国天然 气总产量34%
5,000 4,000
Billion Cubic Feet
• 预计到2035年，页岩气产量比将提高至46%。
3,000 2,000 1,000
Barnett Woodford Marcellus
页岩气开发现状、核心技术 和关键问题
页岩气：新闻热点
• 页岩气成为各家媒体新闻焦点： • “页岩气革命席卷全球，中国何时开启„页岩气时代‟？”
• “中国投入页岩气革命” • “页岩气：未来能源的主力军”
•“ 页岩气：我国第172个独立矿种 或可替代天然气”
• “政策松绑欲打破三桶油垄断 ，民企将成页岩气盛宴座上宾” •“ 民企破冰：首获页岩气勘探„门票‟” • 页岩气？请叫它涨停催化剂！ • “页岩气热背后的冷思考”
页岩气开发瓶颈： • 地质特点：埋深大、盆 地小、断层多；陆相为 主；地势险峻 • 资源风险、技术风险、 投资风险、环境风险
国家放宽页岩气探矿门槛
• 2012年5月17日，国土资源部发布《页岩气探矿权投标意向
调查公告》，公布2012年页岩气探矿权招标投标资格条件：
• 内资企业，注册资金：人民币3亿元以上 • 投标人应具有石油天然气或气体矿产勘查资质，或已与具有 勘查资质的企事业单位建立合作关系 • 投标人应为独立法人，不得以联合体投标
•地质储量
• 总有机碳含量TOC>2%，成熟度
Ro>1.4 • 厚度>30m，含气孔隙度>2% • 气体含量，含水饱和度<40%
•埋深、温度、压力
页岩基础物性测试
有机物含量 天然裂缝
岩石强度
渗透率 页岩厚度
页岩气产量
矿物质含量
游离气
脆性
页岩气总量
地层压力
页岩气开发流程
页岩气开采
• 页岩气中没有“干井”! 问题的关键是怎样开采天然 气？
• Barnett页岩渗透率相当低, 开采天然气需要人工增产 手段，比如水力压裂
• 冻胶压裂: 成本太高
• 轻砂水力压裂: 有效 • 15%-35% 采收率
Source: Devon
水平井
•已经证明, 在水平完井段进行水力压裂比在垂直完井 段更高效:
• 2－3倍成本 • 15－20倍产量
Source: Devon
全球非常规天然气资源储量表
美国页岩气开发现状
• 1821,第一口井，Devonian Dunkrik Shale，
Fredonia
• 70年代之后-90年代，压裂技术发展 • 1990年起页岩气产量每五年翻一番 • 2009年，页岩气产量1000亿方，占全国天然
气的14%，超过了我国常规天然气总产量
Fayetteville Haynesville Eagle Ford
• 美国有8000家油气公司，85%的页岩 气由中小公司生产 • 核心关键技术分别由各个中小专业技 术掌握
0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
页岩气改变美国能源结构和产业格局
• 美国和世界能源格局
• 产量迅速上升：2009年页岩气产量达1000亿方，使美国成为第一大天然气 生产国
• 动摇了世界液化天然气（LNG）市场格局，进而改变世界能源格局
• 价格快速下降：十年最低 • 更多的燃气电厂取代燃煤电厂
• 美国产业格局
• 便宜的天然气价格为美国的制造业和化工业提供了更多的竞争力：能源价 格、化工原材料
• 促进民营企业进入页岩气勘探开发 • 9月进行了页岩气探矿权第二轮招标，近百家投标20个区块 • 但我国目前还不掌握页岩气勘探开发的核心技术
页岩气开发的核心关键技术
页岩气特性
•成藏机理
•与煤层气对比
•基质渗透率更低 •游离气含量高 •开采一般不需要排水降压
原地成藏、自生自储
页岩气评估
储层评价 勘探阶段 早期开发 成熟开发 下降维护
水平井
• 水平井扩大接触面积
关键问题： 井身结构设计、钻完 井，保证安全稳定。
• 水平井方向
• • • •
沿最大水平应力方向：纵向裂缝 垂直最大水平应力：横向裂缝 低渗气藏，横向裂缝增产显著 一般垂直最大水平应力方向钻井
• 天然气在我国一次能源结构中的比例仅为4%，远低于亚洲平均
10%和全球平均24%的水平
• 城市化：燃气需求迅速增加 • 2020年，天然气缺口达1000亿方（相当于2011年全国天然气产量） • 天然气对外依存度达24％；价格倒挂
页岩气（2）
• 页岩气储量:
• 全球：456万亿方 • 技术可采储量：189万亿方 • 美国：24.4万亿方 • 中国：26万亿方
页岩气（1）
• 页岩气：一种非常规天然气
• 存在于致密泥页岩中，较常规天然气开采难度大
• 天然气是一种清洁、高效的化石能源:
• 燃烧同等热值的天然气，其二氧化碳排放只有煤的一半和石油的70%
• 若采用冷热电三联供，经过能源的梯级利用可以使能源利用效率从常规 发电系统的40%左右提高到80%左右
• 燃气电厂启动迅速：天然气发电成为间歇性可再生能源的极佳补充
• 2002年，Devon Energy 收购了Mitchell
• Devon的经验带动了大量中小企业投资开发页岩气
•几年后，Barnett成为美国最大的气田
• Barnett成功经验推动美国页岩气的开发
• 推广到多个盆地 • 页岩气的开发技术又推动了美国页岩油的开发
中国页岩气开发现状
•中国开发进展 • 2008年：扬子地来自百度文库为富集远景区
• 2009年 ：“中国重点地区页岩气资源潜 力及有利区带优选”项目 • 2010年：川渝黔鄂页岩气资源战略调查 先导试验区 • 完钻页岩气井60余口，水力压裂40余口， 工业气流30口 •《页岩气发展规划（2011-2015）》 • 2015年完成资源潜力调查与评价 • 2015年实现产量65亿方 •力争2020年达到600~1000亿方
• 美国外交格局
• 页岩油的开发使美国原油进口压力减少：2020年，北美有望成为世界第一 油气生产基地 • 燃气发电减少温室气体和污染物排放：气候谈判给其它国家的压力
简要历史回顾
• Mitchell Energy & Development Co.
•在极低经济效益的情况下持续投入了17年 •上世纪90年代末，在水力压裂取代冻胶压裂后，经济效益得 到了提高
5,000 4,000
Billion Cubic Feet
• 预计到2035年，页岩气产量比将提高至46%。
3,000 2,000 1,000
Barnett Woodford Marcellus
页岩气开发现状、核心技术 和关键问题
页岩气：新闻热点
• 页岩气成为各家媒体新闻焦点： • “页岩气革命席卷全球，中国何时开启„页岩气时代‟？”
• “中国投入页岩气革命” • “页岩气：未来能源的主力军”
•“ 页岩气：我国第172个独立矿种 或可替代天然气”
• “政策松绑欲打破三桶油垄断 ，民企将成页岩气盛宴座上宾” •“ 民企破冰：首获页岩气勘探„门票‟” • 页岩气？请叫它涨停催化剂！ • “页岩气热背后的冷思考”
页岩气开发瓶颈： • 地质特点：埋深大、盆 地小、断层多；陆相为 主；地势险峻 • 资源风险、技术风险、 投资风险、环境风险
国家放宽页岩气探矿门槛
• 2012年5月17日，国土资源部发布《页岩气探矿权投标意向
调查公告》，公布2012年页岩气探矿权招标投标资格条件：
• 内资企业，注册资金：人民币3亿元以上 • 投标人应具有石油天然气或气体矿产勘查资质，或已与具有 勘查资质的企事业单位建立合作关系 • 投标人应为独立法人，不得以联合体投标
•地质储量
• 总有机碳含量TOC>2%，成熟度
Ro>1.4 • 厚度>30m，含气孔隙度>2% • 气体含量，含水饱和度<40%
•埋深、温度、压力
页岩基础物性测试
有机物含量 天然裂缝
岩石强度
渗透率 页岩厚度
页岩气产量
矿物质含量
游离气
脆性
页岩气总量
地层压力
页岩气开发流程
页岩气开采
• 页岩气中没有“干井”! 问题的关键是怎样开采天然 气？
• Barnett页岩渗透率相当低, 开采天然气需要人工增产 手段，比如水力压裂
• 冻胶压裂: 成本太高
• 轻砂水力压裂: 有效 • 15%-35% 采收率
Source: Devon
水平井
•已经证明, 在水平完井段进行水力压裂比在垂直完井 段更高效:
• 2－3倍成本 • 15－20倍产量
Source: Devon
全球非常规天然气资源储量表
美国页岩气开发现状
• 1821,第一口井，Devonian Dunkrik Shale，
Fredonia
• 70年代之后-90年代，压裂技术发展 • 1990年起页岩气产量每五年翻一番 • 2009年，页岩气产量1000亿方，占全国天然
气的14%，超过了我国常规天然气总产量
Fayetteville Haynesville Eagle Ford
• 美国有8000家油气公司，85%的页岩 气由中小公司生产 • 核心关键技术分别由各个中小专业技 术掌握
0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
页岩气改变美国能源结构和产业格局
• 美国和世界能源格局
• 产量迅速上升：2009年页岩气产量达1000亿方，使美国成为第一大天然气 生产国
• 动摇了世界液化天然气（LNG）市场格局，进而改变世界能源格局
• 价格快速下降：十年最低 • 更多的燃气电厂取代燃煤电厂
• 美国产业格局
• 便宜的天然气价格为美国的制造业和化工业提供了更多的竞争力：能源价 格、化工原材料
• 促进民营企业进入页岩气勘探开发 • 9月进行了页岩气探矿权第二轮招标，近百家投标20个区块 • 但我国目前还不掌握页岩气勘探开发的核心技术
页岩气开发的核心关键技术
页岩气特性
•成藏机理
•与煤层气对比
•基质渗透率更低 •游离气含量高 •开采一般不需要排水降压
原地成藏、自生自储
页岩气评估
储层评价 勘探阶段 早期开发 成熟开发 下降维护
水平井
• 水平井扩大接触面积
关键问题： 井身结构设计、钻完 井，保证安全稳定。
• 水平井方向
• • • •
沿最大水平应力方向：纵向裂缝 垂直最大水平应力：横向裂缝 低渗气藏，横向裂缝增产显著 一般垂直最大水平应力方向钻井
• 天然气在我国一次能源结构中的比例仅为4%，远低于亚洲平均
10%和全球平均24%的水平
• 城市化：燃气需求迅速增加 • 2020年，天然气缺口达1000亿方（相当于2011年全国天然气产量） • 天然气对外依存度达24％；价格倒挂
页岩气（2）
• 页岩气储量:
• 全球：456万亿方 • 技术可采储量：189万亿方 • 美国：24.4万亿方 • 中国：26万亿方
页岩气（1）
• 页岩气：一种非常规天然气
• 存在于致密泥页岩中，较常规天然气开采难度大
• 天然气是一种清洁、高效的化石能源:
• 燃烧同等热值的天然气，其二氧化碳排放只有煤的一半和石油的70%
• 若采用冷热电三联供，经过能源的梯级利用可以使能源利用效率从常规 发电系统的40%左右提高到80%左右
• 燃气电厂启动迅速：天然气发电成为间歇性可再生能源的极佳补充
• 2002年，Devon Energy 收购了Mitchell
• Devon的经验带动了大量中小企业投资开发页岩气
•几年后，Barnett成为美国最大的气田
• Barnett成功经验推动美国页岩气的开发
• 推广到多个盆地 • 页岩气的开发技术又推动了美国页岩油的开发
中国页岩气开发现状
•中国开发进展 • 2008年：扬子地来自百度文库为富集远景区
• 2009年 ：“中国重点地区页岩气资源潜 力及有利区带优选”项目 • 2010年：川渝黔鄂页岩气资源战略调查 先导试验区 • 完钻页岩气井60余口，水力压裂40余口， 工业气流30口 •《页岩气发展规划（2011-2015）》 • 2015年完成资源潜力调查与评价 • 2015年实现产量65亿方 •力争2020年达到600~1000亿方
• 美国外交格局
• 页岩油的开发使美国原油进口压力减少：2020年，北美有望成为世界第一 油气生产基地 • 燃气发电减少温室气体和污染物排放：气候谈判给其它国家的压力
简要历史回顾
• Mitchell Energy & Development Co.
•在极低经济效益的情况下持续投入了17年 •上世纪90年代末，在水力压裂取代冻胶压裂后，经济效益得 到了提高