美国页岩气革命及对全球氯碱行业格局的影响 陈品真
美国页岩气开发情况的分析
美国页岩气开发情况的分析 美国页岩气的快速发展为世人瞩目，对美国乃至全球的能源格局形成了不容忽视的影响。在此我们进行介绍，以期对我国页岩气产业的发展提供借鉴。 页岩气是从页岩层中开采出来的天然气，它与煤层气、致密砂岩气一起，被称为非常规油气资源的三大品种。相对常规天然气而言，页岩气实际上是原生原储的天然气贫矿。有一个形象的说法，常规天然气好比是“大金娃娃”，页岩气相对富集的地质块体不过是“甜点”。就是这种贫矿，十年前美国的开采还微不足道，而现在已占美国天然气开采总量的约1/4，一场页岩气开发热潮正在美国上演。而且，页岩气的开发也在深刻影响着美国的能源利用和应对气候变化行动。 美国页岩气开发现状 美国是世界上最早进行页岩气资源勘探开发的国家，开采历史可以追溯到1821年。但是，页岩致密低渗的特点导致页岩气开采难度大、成本高，在本世纪以前，页岩气大规模开发并不具有经济上的可行性。随着水平井技术和水力压裂技术的成熟，开采成本大幅下降，页岩气的商业化开发具备了可行性。 近年来美国页岩气勘探开发的发展速度惊人。2004年，美国页岩气井仅有2900口，2005年不过3400口，2007年暴增 至41726口，到2009年，页岩气生产井数达到了98590口。而且，这种增长势头还在继续保持，2011年仅新建页岩油气井数就达到了10173口。 美国页岩气的大开发，提高了美国能源自给水平，美国能源对外依存度降至20世纪80年代以来最低水平。美国石油进口从2005年占石油总消费量的60%下降到2012年的42%，净进口量从1300多万桶/天降至800万桶/天。而且，美国60年来首次成为炼油产品出口国，美国在2009年已经超越俄罗斯成为最大的天然气生产国。国际能源署在2012年11月份发布一份十分乐观的预测：在2017年将超过沙特成为最大的石油生产国，到2035年美国将实现能源自给自足。 美国页岩气开发热潮出现的原因 北美大陆页岩气储量丰富。2013年，由美国能源信息署组织的研究团队对世界41个国家、137个页岩气沉积盆地进 行了全球页岩气评估。结果显示，全球页岩气技术可采资源量为206.68万亿立方米，与常规天然气探明可采储量相当。其中，北美洲页岩气资源最为丰富，占全球总量的23.4%。按照国家分布情况，美国页岩气技术可采资源量为18.8万亿立方米，位居世界第四。
美国能源革命带给我们的启示
美国能源革命带给我们的启示 文章来源：学习时报[作者：王志勇] 2012年以来美国“能源独立”成为世界能源领域最热门的话题，页岩气开发的成功，带来了一场全球性的能源革命。对于美国而言，页岩气的大规模开采将有助其走出金融危机阴影，成为经济复苏的强劲动力。对中国而言，机遇与挑战并存，如何利用科技进步和技术创新应对能源和环境问题，如何发挥好价格等市场手段来有效地实现能源结构调整，如何更好地推进新能源的发展等都是我们迫切需要理清的问题。 以页岩气开发为标志的美国能源革命的影响 近10年来，美国在页岩气领域的开发不断取得突破，据估计其页岩气资源总储量约为187.5万亿立方米，技术可开发量超过24万亿立方米，预计到2030年美国40%以上的能源将来自页岩气。同时，美国开始用新技术开采原来已经关闭的内陆和沿海油气田。从其国内来讲，不仅改变了能源供应结构，促使全国油气进口预期不断降低，对外依存度有望降至20世纪80年代以来的最低水平。而且由于页岩气价格仅相当于目前传统燃气的1/3，大大刺激了传统能源的替代应用，如在交通行业中增加压缩天然气替代石油，发电行业中增加天然气替代煤炭等。但值得注意的是，页岩气大规模开发需要消耗大量的水资源，对控制地下水污染的要求很高，因此必须因地制宜，不可能完全复制美国的开发模式。 我国能源供应面临的挑战 首先，一次能源储量不容乐观，对外依存度逐步加大。据估算，到2010年年底我国常规能源剩余可采储量为1600亿吨标准煤（经济可开
发），其中原煤59.8%，水能36.5%，原油3.4%。按照2010年的实际产量，原煤、原油和天然气的保证年限只有几十年。同时，近几年我国加大了利用国外能源的力度，2012年煤炭进口2.9亿吨，而石油进口2.7亿吨，对外依存度达到58%，由于世界政治局势变化的复杂性，能源安全面临很大的挑战。 其次，能源结构不尽合理，清洁能源比例偏低。我国的煤炭是以发电和直接燃烧为主，占一次能源消费总量的68.8%，对环境造成了很大影响，而世界煤炭消费占一次能源消费总量的比重不到30%。核电、水电和太阳能等清洁能源的比重偏低，我国水能资源是仅次于煤炭资源的第二大能源，但很大比重是小水电，存在靠天吃饭的局面。2012年全国核电总装机容量和发电量分别是1250万千瓦和982亿千瓦时，仅占全国总装机容量的 1.1%和总发电量的2%，与世界发达国家核电装机容量平均水平17%相比，我国核电仍有很大的发展空间。风能和太阳能处于起步阶段，规模尚小，且其间歇性的特点使其难以承担主要负荷。 再次，能源利用率偏低，环境保护和节能减排压力巨大。由于产业结构和技术水平的差异，我国终端能源利用率较发达国家偏低，目前，我国总能源效率为32%，低于世界平均水平10个百分点，能源利用率的低下直接导致了单位GDP能耗的畸高，2010年我国能源消费总量已达32亿吨标准煤，意味着我国“十二五”期间能源消费年均增长速度不得超出4.24%，相较于“十一五”6.6%的能源消费实际增长率，须降低2.3个百分点，环境保护和任务仍然非常艰巨。 页岩气的成功开发带来的启示与思考
北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖要点
北美地区典型页岩气盆地成藏条件解剖 1、阿巴拉契亚盆地俄亥俄页岩系统 （1）概况 阿巴拉契亚盆地（Appalachian）位于美国的东部,面积280000平方公里，包括New York西部、Pennsylvania、West Virginia、Ohio、Kentucky和Tennessee 州等，是美国发现页岩气最早的地方。俄亥俄（Ohio）页岩发育在阿巴拉契压盆地西部,分布在肯塔州东北部和俄亥俄州，是该盆地的主要页岩区（图2）。该区古生代沉积岩是个巨大的楔形体，总体上是富含有机质页岩、碎屑岩和碳酸盐岩构成的旋回沉积体。 图1 美国含页岩气盆地分布图 1953年，Hunter和Young对Ohio页岩气3400口井统计，只有6%的井具有较高自然产能（平均无阻流量为2.98万m2/d），主要原因是这些井的页岩中天然裂缝网络比较。其余94%的井平均产量为1726m3/d，经爆破或压裂改造后产量达8063m3/d，提高产量4倍多。1988年前，美国页岩气主要来自Ohio页岩气系统。截止1999年末,该盆地钻了多达21000口页岩井。年产量将近34亿m3。天然气资源量58332—566337亿m3,技术性可采收资源量4106~7787亿m3。每口井的成本$200000-$300000，完井成本$25~$50。 （2）构造及沉积特征 阿巴拉契亚盆地东临Appalachian山脉，西濒中部平原，构造上属于北美地台和阿巴拉契亚褶皱带间的山前坳陷。伴随Laurentian古陆经历了由被动边缘型
向前陆盆地的演化过程。盆地以前寒武纪结晶岩为基底，古生代沉积岩呈巨大的楔形体(最大厚度12 000 m)埋藏于不对称的、向东变深的前陆盆地中。寒武系和志留一密西西比系为碎屑岩夹碳酸盐岩，奥陶系为碳酸盐岩夹页岩，宾夕法尼亚系为碎屑岩夹石灰岩及煤层。总体上由富有机质泥页岩(主要为碳质页岩)、粉砂质页岩、粉砂岩、砂岩和碳酸盐岩等形成3～4个沉积旋回构成，每个旋回底部通常为富有机质页岩，上部为碳酸盐岩。泥盆系黑色页岩处于第3个旋回之中，分布于泥盆纪Acadian 造山运动下形成的碎屑岩楔形体内（James,2000）。该页岩层可再分成由碳质页岩和较粗粒碎屑岩互层组成的五个次级旋迥(Ettensohn ，1985)。它们是在阿卡德造山运动的动力作用下和Catskill 三角洲的向西进积中沉积下来的。 （3）页岩气成烃条件分析 ①页岩分布特征 阿巴拉契亚盆地中南部最老的泥盆纪 页岩层系属于晚泥盆世。Antrim 页岩和New Albany 大致为Chattanooga 页岩和Ohio 页 岩的横向同位层系（Matthews,1993）。在俄 亥俄东边和南边,Huron 段分岔。有的地区已 经被插入的灰色页岩和粉砂岩分成两个层。 俄亥俄页岩系统，覆盖于Java 组之上 (图3)。由三个岩性段组成：下部 Huron 段 为放射性黑色页岩，中部Three Lick 层为 灰色与黑色互层的薄单元，上部Cleveland 段为放射性黑色页岩。俄亥俄页岩矿物组成 包括：石英、粘土、白云岩、重金属矿（黄 铁矿）、有机物。 图2是西弗吉尼亚中部和西部产气区泥 盆纪页岩层的地层剖面。中上泥盆统的分布 面积约128，000mi 2(331，520km 2)，它们沿 盆地边缘出露地表。页岩埋藏深度为610～ 1520m ，页岩厚度一般在100－400ft(30— 120m),泥盆系黑色页岩最大厚度在宾夕尼亚州的中北部(图3)(deWitt 等，1993)。 ②页岩地球化学特征 图4表示Ohio 页岩下Huron 段烃源岩有机碳等值线图。从镜质体反射率特征来图2 阿巴拉契亚盆地西部中泥盆统－下密西西比系剖面 （据Moody 等，1987）
美国EIA页岩气报告
What is shale gas and why is it important?
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Energy in Brief What is shale gas and why is it important?
Last Updated: December 5, 2012 Shale gas refers to natural gas that is trapped within shale formations. Shales are fine-grained sedimentary rocks that can be rich sources of petroleum and natural gas. Over the past decade, the combination of horizontal drilling and hydraulic fracturing has allowed access to large volumes of shale gas that were previously uneconomical to produce. The production of natural gas from shale formations has rejuvenated the natural gas industry in the United States.
Does the U.S. Have Abundant Shale Gas Resources?
Of the natural gas consumed in the United States in 2011, about 95% was produced domestically; thus, the supply of natural gas is not as dependent on foreign producers as is the supply of crude oil, and the delivery system is less subject to interruption. The availability of large quantities of shale gas should enable the United States to consume a predominantly domestic supply of gas for many years and produce more natural gas than it consumes. The U.S. Energy Information Administration's Annual Energy Outlook 2013 Early Release projects U.S. natural gas production to increase from 23.0 trillion cubic feet in 2011 to 33.1 trillion cubic feet in 2040, a 44% increase. Almost all of this increase in domestic natural gas production is due to projected growth in shale gas production, which grows from 7.8 trillion cubic feet in 2011 to 16.7 trillion cubic feet in 2040.
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1/15/2013
国外页岩气勘探开发综述
第13卷第2期重庆科技学院学报（自然科学版）2011年4月 收稿日期：2010-11-29 基金项目：国家重大专项（2008ZX05022-005） 作者简介：胡进科（1985-），男，四川合江人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为页岩气储层保护理论与技术、欠平衡钻 完井。 页岩是一种渗透率极低的沉积岩，通常被认为是油气运移的天然遮挡。在含气油页岩中，天然气产自其中，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。我国页岩气勘探开发起步较晚，尚有待进一步发展完善。美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家。在此我们对国外页岩气勘探开发现状进行分析，以资借鉴。 1资源量概况 从全球范围来看，页岩气拥有巨大的资源量。 据统计，全世界的页岩气资源量约为456.24× 1012m 3，相当于致密砂岩气和煤层气资源量的总 和，具有很大的开发潜力，是一种非常重要的非常规资源[1]。页岩气资源量占3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，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区，与常规天然气相当。页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。世界各地区非常规天然气分布和资源量情况如表1和图1所示，图1中1tcf=2.8317×1010m 3。 2 勘探开发情况 2.1 勘探 勘探方面主要采用地震勘探技术。高分辨率三 维地震技术有助于准确认识复杂构造、储层非均质 国外页岩气勘探开发综述 胡进科 李 皋1 陈文可2 姚 远3 蒋延娜4 （1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610500； 2.中石化江苏油田钻井处泥浆公司，扬州225263； 3.中石化胜利油田钻井泥浆公司，东营257064； 4.中石化西南石油局地质录井公司，绵阳621605) 摘要：美国是世界上勘探开发页岩气最成功的国家，主要采用水平井+水力压裂进行开发。调研表明，页岩气资源 量约占全球非常规天然气资源量的一半。国外页岩气勘探主要采用三维地震和微地震技术优化设计，已形成一套资源评价系统。国外钻井选择直井和水平井两种方式。完井储层改造多采用裸眼、筛管等完井方式，配合大型水力压裂改善页岩的超低渗透率。 关键词：页岩气；钻井；完井；储层改造中图分类号：TE132 文献标识码：A 文章编号：1673-1980（2011）02-0072-04表1 世界各地区非常规天然气资源量分布情况 m 3 地区页岩气 煤层气致密砂岩气合计 北 美 108.7×10 12 85.4×10 12 38.8×1012 232.9×1012拉丁美洲59.9×1012 1.1×101236.6×101297.6×1012中欧+西欧15.5×10127.7×101212.2×101235.4×1012前苏联17.7×1012112.0×101225.5×1012155.2×1012中东+非洲79.9×1012 1.1×101245.5×1012126.5×1012中亚+中国99.8×101234.4×101210.0×1012144.2×1012太平洋地区65.5×101213.3×101220.0×101298.8×1012其他亚太地区8.9×1012 1.1×101221.0×101231.0×1012全世界456.0×1012256.1×1012 209.6×1012 921.7×10 12 图1 页岩气全球资源分布情况
页岩气资源分布_开发现状及展望
第12卷第2期2010年4月 资源与产业 RESOU RCES &I NDU STR IES V ol 12N o 2 Apr 2010 收稿日期:2009-11-20;修订日期:2010-03-08;责任编辑:车遥。 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2008ZX05000-014);长江学者和团队创新发展计划(I RT 0864)。 第一作者简介:安晓璇(1984 ),女,硕士生,主要从事碳酸盐岩储层评价研究。E m a i:l an2003xuan @yahoo co m cn 资源开发 页岩气资源分布、开发现状及展望 安晓璇1,黄文辉1,刘思宇1,江怀友2 (1 中国地质大学 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室,北京100083; 2 中国石油经济技术研究院,北京 100011) 摘 要:目前页岩气资源勘探开发已成为世界焦点,研究表明世界页岩气的资源量为636 283 1012m 3。美国页岩气资源丰富,广泛分布于美国的南部、中部及东部。中国也拥有丰富的页岩气资源,据初步评价与美国页岩气资源量大体相当,但目前我国页岩气开发还处于初级阶段。美国是页岩气勘探开发技术最先进,开发最全面的国家,加拿大也有较长的页岩气开发历史。由于页岩气储层渗透率低,开采难度大,因此我们需要学习国外先进技术,开发一套适合我国页岩气储层的钻井开采工艺,同时需要国家的大力支持,推动我国页岩气产业的发展。 关键词:页岩气;页岩气资源量;开发现状;展望中图分类号: P618 13 文献标识码:A 文章编号:1673-2464(2010)02-0103-07 THE D ISTR IBUTI ON ,DEVELOP MENT AND EXPECTATION OF SHALE GAS RES OURCES AN X iao xuan 1 ,HUANG W en hui 1 ,LI U S i yu 1 ,JI A NG H ua i you 2 (1.T he Educa tionM i n istry K ey Laboratory of M arine Reservo i r E vo l ution and H ydro carbon A ccu mu l a tion M echan is m,Ch i na Universit y of G eosciences,B eijing 100083,China ; 2.Institute of Econo m ics and T echnology,C N PC,B eijing 100011,Ch i na) A bstrac t :The exp l o ra ti on o f shale gas resources becom es a focus of t he wor l d .T he natura l g as resources a re 636 283 1012m 3i n the wo rld Sha le gas resources are r i ch i n Ame rica ,m ost of t he m are distri buted i n southe rn ,cen tral and eastern parts T here also are p l enty o f shale gas resources i n Ch i na , nea rl y the same quantity as i n Ame rica In Am erica there is t he mo st advanced exp l o ration and expl o ita ti on techno l ogy ,and it i s t he on l y country wh ich has the h i ghest explo itati on m ethod Canada has a l ong h i story o f sha l e gas exp l o ration and expl o ita ti on Ch i na is still at the beg inn i ng for the s ha l e gas explo itati on The permeability of t he shale ro cks is nor m a lly very l ow,so it is difficu lt to be explo ited T herefore ,w e need to l ea rn the advanced foreign techno l ogy to deve l op a set o f exp l o itation m et hods t o dev elop our sha le gas reservo irs ,and w e need the suppo rt fro m t he gove rn m ent ,i ncreasing env iron m ental pro tecti on wh ile deve l op m ent K ey word s :sha l e gas ;sha l e gas resources ;exp l o itation m ethod ;explorati on expectation 1 页岩气概述 页岩气是指那些聚集在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 [1] 。在页岩气藏中,天然气不仅存在于泥页岩, 也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和砂岩地层中。
美国页岩气勘探开发关键技术
目录 _Toc28155708 引言 (2) 1 美国页岩气藏特点分析 (2) 2 地层评价 (3) 3 岩石机械特性地质力学 (4) 4 钻完井技术 (5) 5 压裂技术 (8) 5.1 清水压裂技术 (8) 5.2 重复压裂技术 (9) 5.3 水平井分段压裂技术 (9) 5.4 同步压裂技术 (10) 6 结论和建议 (10)
美国页岩气勘探开发关键技术 引言 美国页岩气资源量达16. 9 万亿m3，可开采资源量7. 47 万亿m3。至20 世纪90 年代末，美国页岩气产量一直徘徊在( 30 ～50) 亿m3 /a。2000 年新技术的应用及推广，使得页岩气产量迅速增长。2005 年进入大规模勘探开发，成功开发了沃思堡等5 个盆地的页岩气田，产量以100 亿m3 /a 的速度增长。2008 年产量达到600 亿m3，占美国天然气总产量的8%，相当于中国石油当年天然气总产量，目前则已占到天然气总产量的13% ～15%。截至2008 年底，美国累计生产页岩气3 316 亿m3。预计2015 年美国页岩气产量将达到2 800 亿m3。自2009 年以来，北美的页岩气开发发生了革命性的变化，目前美国已取代俄罗斯成为世界最大的天然气生产国，实现了自给自足并能连续开采上百年。美国页岩气快速发展是技术进步、需求推动和政策支持等多种因素合力作用的结果。从技术进步角度来看，则主要得益于以下几方面的关键技术:前期的页岩气藏分析、地层评价、岩石力学分析、后期的钻完井技术以及压裂增产技术。 1 美国页岩气藏特点分析 美国页岩气藏具有典型的衰竭特点，初始产量高，前3 年急剧下降，随后在很长的时间里保持稳产并有所下降，生产寿命可达25 a 以上。美国页岩气资源丰富，致密页岩分布范围广，有效厚度大，有机质丰富，含气量大，裂缝系统发育，
美国页岩油发展现状及预期
美国页岩油发展现状及预期 摘要美国的页岩气开发取得了巨大成就，天然气价格急剧下降，然而原油价格却居高不下，于是石油公司在不放弃页岩气的同时，将开发重点转向页岩油。美国原油进口量大幅下降，炼油业迅速复苏，给经济恢复带来动力，对世界石油地缘政治格局产生重大影响。虽然目前国际油价大幅下跌造成了页岩油开发的停滞，但长远来看，页岩油开发在美国势在必行。 关键词美国页岩油影响因素发展 前言 古代人类就发现了石油和天然气。到19世纪中叶，美国和俄罗斯相继钻成了第一口油井，对油气需求的快速增加，促使对油气的开发从优质油气扩展到品质较差、开采难度较大和开采成本较高的油气（童晓光等，2014）。1979年，美国地质学家Masters 提出了油气资源分布的三角图概念（Masters，1979；Holditch，2006），三角图的顶部为常规油气，开采技术难度较低和开采成本较低，油的品质好，占总油气资源量的比例较小。非常规油气开采技术难度较大，开采成本较高，油的品质较差，但占油气总资源量中的比例大（童晓光等，2014；图1），其中页岩油的勘探和开发已经越来越受世界各国的重视。 页岩油是指储存于富有机质、纳米级孔径为主页岩地层中的石油，是成熟有机质页岩石油的简称（邹才能等，2013）。页岩既是石油的烃源岩，又是石油的储集岩。页岩油以吸附态和游离态形式存在，一般油质较轻、黏度较低。主要储集于纳米级孔喉和裂缝系统中，多沿片状层理面或与其平行的微裂缝分布。富有机质页岩一般在盆地中心大面积连续聚集，整体普遍含油，资源规模大。页岩油“核心区”评价的关键包括储集空间分布、储集层脆性指数、页岩油黏度、地层能量和富有机质页岩规模等。页岩气的成功开采为页岩油开采提供了技术参考，水平井体积压裂、重复压裂等“人造渗透率”改 图1 油气资源类型分布
页岩气概述
一.页岩气概述 （一）页岩气 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。页岩气常分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中，分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。2012年3月中国公布发现可采资源潜力为25.1万亿立方米页岩气可供中国使用近200年。 页岩气（shale gas）是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。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。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。 页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50％）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间。 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。随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。（二）储量分布 北美的克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系-密西西比系富集多种成因、多种成熟度的页岩气资源。而在中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层，互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件，不同规模的天然气发现，但尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一突破。 中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带，因此被确定为首批实地勘查工作目标区。 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。主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联。加拿大西部地区大约有550万至860万亿立方英尺页岩气储量。美国页岩气地质储量约28万亿立方米。2007年美国页岩气总产量500亿立方米，占当年美国天然气总量的8%以上。中国的页岩气储量超过其它任何一个国家，可采储量有36万亿立方米。按当前的消耗水平，这些储量足够中国使用300多年。 （三）成藏条件 1. 沉积环境 页岩气的工业聚集需要丰富的气源物质基础，要求生烃有机质含量达到一定标准。那些有机质丰度高的黑色泥页岩是页岩气成藏的最好源岩，它们的形成需要较快速的沉积条件和封闭性较好的还原环境。沉积速率较快可以使得富含有机质页岩在被氧化破坏之前能够大量沉积下来，而水体缺氧可以抑制微生物的活动
页岩能源革命
美国“页岩革命”将成功，“能源独立”百年无忧 值此举世惊悚传统能源告罄之际，21世纪全球实体经济竞争的制高点在能源领域，特别是清洁能源的安全供应。 今年3月30日，奥巴马在乔治敦大学演讲中强调，“谁能领导21世纪的清洁能源经济，谁就能领导21世纪的全球经济。我希望美国成为这个国家，我希望美国赢得未来。” 最近两年，美国实现了一场虽不瞩目但意义重大的油、气“页岩革命（Shale Revolution）”，筑建了不同凡响的能源强势底气，为今后长期经济发展的能源供应消除了后顾之忧。有人说，这项新技术促成的资源有效利用，是推动美国经济继续前进的一项“天大的恩赐”。 全球常规能源倒计时 2010年全球能源消费总量相当于120.02亿吨标准油当量*。其中石油40.28 亿吨，天然气28.0亿吨，煤炭35.6亿吨，水电7.76亿吨，核电6.26亿吨，“可再生”能源2.12亿吨。 石油、天然气和煤炭等化石燃料是人类一次能源的主体，约占消费总量87%，但储量有限，不可再生。其中石油应用最广，是重要的“第一能源”。根据2009年统计资料，全球常规石油资源可采储量1855亿吨，按2010年消费量计，只够维持46年。天然气和煤炭则分别可以供应约60年和230年。可见除了煤炭还有缓冲余地，主要传统化石燃料储藏已近枯竭，进入倒计时阶段。 一场开发新能源的技术革命正在如火如荼展开。令人眼花缭乱的形形色色的“可再生”能源，诸如太阳能、风能、地热能、生物质能以及废弃物热能等，十年来增加了三倍，但2010年在全球一次能源消费中只占1.8%，全球电力消费总量中仅有1.3%来自“可再生”能源（非水电）；从实用意义来说，还处于小打小闹的阶段。真正在数量级上堪以有效取代常规化石燃料的大容量“可再生”能源，开发步伐极其迟缓，倘非出现奇迹性突破，很难在短期内产生飞跃。世人必须立足现实，清醒地看到当今化石燃料为主，水力和核能为辅的“旧能源”时代，与“新能源”时代之间，存在一个青黄不接、险象环生的“能源峡谷”过渡期，从现在算起，历时恐怕不止百年。 在此过渡期间，美国的总体能源战略，可以从维持政治、经济、军事强势地位，确保国际能源市场供应渠道畅通，制定资源开发优先次序，建立充足的石油储备，鼓励支持发展先进清洁、节能技术，大力开发多元替代能源和“可再生”新能源等多方面进行考察。 美国去年消耗石油8.5亿吨，占全球的21%；但本国可开采石油储量只及世界总量1.5%弱，长期以来，石油大半依靠进口。为保障国家安全，美国力图减少对外国石油的依赖，并维护本国有限的石油资源的可持续开发。
页岩气国内外发展现状
页岩气发展现状
指导老师：江茹 姓名：涛 学号：2012220051 日期：2013.12.20 目录 第一部分：国外页岩气发展 (3) 1.国外页岩气开发现状 (3) 2.国外页岩气开采技术 (4) 2.1地震勘探技术 (4) 2.2钻井技术 (5) 2.3测井技术 (5) 2.4页岩含气量录井和现场测试技术 (6) 2.5固井技术 (6) 2.6完井技术 (6) 2.7储层改造技术 (7) 2.7.1多级压裂 (7) 2.7.2清水压裂 (7) 2.7.3同步压裂 (8) 2.7.4水力喷射压裂 (8) 2.7.5重复压裂 (8) 第二部分：我国页岩气开发现状与存在问题 (9)
2.1页岩气研究与开发情况 (9) 2.2页岩气开发存在的问题 (10) 2.3我国页岩气开发适应技术分析 (11) 2.3.1国外页岩储层特性对比 (11) 2.3.2国页岩气开发技术适应性分析 (11) 第三部分：对我国页岩气开发建议 (12)
第一部分：国外页岩气发展 1.国外页岩气开发现状 目前全球对页岩气的勘探开发并不普遍，但美国和加拿大做了大量工作，欧洲多开始着手页岩气的研究，俄罗斯仅有局部少量开采。美国页岩气资源总量超过28×1012 ，页岩气技术可采资源达到3.6×1024，近30年来页岩气开发的发展很快。20世纪70年代中期美国页岩气开始规模化发展，70年代末期页岩气年产量约19.6×108 ；2000年5个页岩气产气盆地的生产井约28000口，年产量约122×108 ，2007年页岩气产气盆地有20余个，生产井增加到近42000口，页岩气年产量为450×108 ，约占美国天然气年产量的8%，成为重要的天然气资源之一。2009年美国页岩气生产井约98950口，页岩气年产量接近1000×1088 ，超过我国常规天然气的年产量。2012年美国页岩气年产量为1378×108 。加拿大页岩气资源分布广、层位多，预测页岩气资源量超过42.5×1012 。目前，已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验，2007年该地区页岩气产量约8.5×108 。欧洲受美国启发，近年来一些开始着手页岩气的研究。2009年初，“欧洲页岩项目”在德国地学实验室启动，此项跨学科工程由政府地质调查部门、咨询机构、研究所和高等院校的专家组成工作团队，工作目标是收集欧洲各个地区的页岩样品、测井试井和地震资料数据，建立欧洲的黑色页岩数据库，与美国的含气页岩进行对比，分析盆地、有机质类型、岩矿物学成分等，以寻找页岩气。目前，为此工作提供数据支持的有Mararhon、Statoior、埃克森美孚、Gare France Suez、德国地学实验室等13家公司和机构。
面对页岩气革命的中国脚步
面对页岩气革命的中国脚步 作者：毕夫 来源：《对外经贸实务》 2014年第3期 毕夫广东技术师范学院天河学院 从中国古老传说中的钻木取火，到英国工业革命时期蒸汽机的出现；从第二次工业革命期 间煤炭的大量使用，到“一战”以后石油的井喷式开发，社会经济前行的车轮总在能源形态的 更替与升级中获取源源不断的能量。特别是当被称作新近百年能源史上最伟大事件的页岩气惊 现于世，并在过去十年中以全新的力量改写美国能源行业生态，进而将美国推到世界头号天然 气生产大国的显赫位置时，作为页岩气储量老大的中国也看到了能源革命的诱人前景，并正在 以前所未有的阵容和气势向页岩气挺进。 美国坐上了快车 如果说美国人埃德温·德雷克在1859年于宾西福尼亚州的泰斯维尔小镇打出了被美国自诩为“世界第一口现代油井”而未被俄国、中国所接受的话，那么，得克萨斯人乔治·米切尔凭 借水压裂技术的突破，在1980年代初实现页岩气的正式大规模开采却是国际上不得不公认的事实。而在此之前，美国人对页岩气勘探已经持续了近200年历史，只是让乔治·米切尔所没有 想到的是，页岩气的商业价值到今天招来了全球性的关注目光，而且美国将页岩气勘探开发提 升到了国家战略的高度。 所谓页岩气，是指主体位于页岩层中，以吸附或者游离状态为主要存在方式的天然气聚集，其化学成份以甲烷为主(占90%或者更多)。国际能源情报署(EIA)的最新报告显示，目前全球技 术上可采的页岩气达185万亿立方米。与石油、煤炭等传统能源相比，页岩气不仅储量丰富， 而且供气稳定，正是如此，页岩气被认为是最后一类走上开发舞台的油气资源，而美国的页岩 气革命被称为“一百年来石油天然气工业最重大的事件”。 相比于亚洲和欧洲国家页岩气动辄藏于3000米之深的地下并且坐落于高山峡谷之中而言，美国页岩气多分布于广阔的平原地区，且蕴藏深度在2000米之内，其开采成本和作业难度要小得多。另外，美国有210条天然气管道，超过48万公里，覆盖每一个主要市场和页岩气区，从而大大减少了页岩气开发的前期投入，夯实了页岩气开发的市场基础。不仅如此，美国掌握了 从气藏分析、数据收集和地层评价、钻井、压裂到完井和生产的系统集成技术，特别是含气量 测试、水平井的钻井完井和水力压裂等开发页岩气的三大核心技术目前皆已成熟，由此显著拓 展了美国页岩气的开采面积和深度，同时加快了规模化作业的进程。 在经过了上个世纪70年代的“石油危机”的苦苦折磨之后，美国自卡特总统以来的历届政府都高度重视页岩气勘探与开采技术的研发，使得页岩气在美国全面商业化的脚步不断提速， 而且经过多年探索，美国政府建立起了一套完备的页岩气产业的政策体系。如联邦政府对参与 页岩气开采的企业给予约0.016美元/立方米的财政补贴，相应的州政府给予不超过0.05美元/立方米的财政补贴，而且没有时间下限。与此同时，政府还通过税收减免的方式吸引更多的中 小企业参与到页岩气开采的过程中来。 页岩气的喷薄而出强烈改写了美国能源市场的传统格局。10年之前，美国页岩气产量仅占 天然气总量的1%，而目前该比重已上升到37%。根据EIA的预测，到2035 年时，美国46% 的 天然气供给将来自页岩气。重要的是，页岩气的价格优势以及清洁高效的环保特征必然对煤炭、石油等传统能源形成直接冲击。因此，EIA发布的最新能源展望报告指出，目前美国能源消费
北美页岩气发展的历史与未来
北美页岩气发展的历史与未来 第一口商业性页岩气井钻于1821年，那时托马斯·杰弗逊还在世。纽约州Fredonia小镇泥盆系Dunkirk页岩的钻探深度为8．23m，人们高兴地将开采出来的天然气用于家庭照明。直到现在，人们认为页岩也只作为油气源岩或盖层，页岩气藏没有任何生产价值。 供需始终驱动油气行业，因此一直到二次大战以后，天然气才成为重要的商品。20世纪80年代，为跟上市场发展的步伐，随着油气储量的衰竭，生产者的目光开始从传统的天然气资源转到更难开采的致密气上。90年代早期，煤层气成为关注的对象。今天，他们的目光又转移到了页岩上。2000年，美国有28000口页岩气井，每年总产量超过700 X 109ft3 (198．22×108m3)。 页岩气开始成为能源多元化重要组成部分，美国每年消耗大约23×10-2ft3(6512．91×108m3)天然气，而每年天然气生产量为19×1012ft3(5380．23×108113，)。加拿大已补给该缺口，但由于其气田衰竭和国内需求的增加而显得潜力不足。同时美国消耗率持续增长，随着天然气价格持续走高，生产商愿意为页岩气冒险。在石油生产历史悠久的美国，所有有希望的盆地都已勘探，但其中却不包括页岩。除了早期的一些井，历史上经营者都忽略了它的存在。 更重要的是，页岩气可以存在于无常规油气生产的地方，因其未勘探前景巨大，石油工业对此异常兴奋。许多新区是诱人的，页岩气经营者在美国中西部租赁大面积的探矿区，以期找到下一个大的远景区(图1)。 图1 美国页岩气主要盆地资源潜力 事实上，廉价的水力压裂和水平钻井是近年来大幅提高页岩气产量的首要技术。20世纪90年代，水平钻井广泛应用，石油工业长期的梦想得以实现。水平钻井已成为天然气生产的有效方法，从常规油气藏、煤层气到致密气藏都有广泛的运用。在钻遇超低渗透性页岩时，钻井者可用它来提高采收率。 15年前，斯伦贝谢的工程师的研究表明了水平井在页岩地层的应用潜力巨大，生产者
页岩气国内外研究现状
页岩气国内外研究现状 一、页岩气的定义 关于页岩气的定义，Curtis 认为页岩气可以是储存在天然裂隙和颗粒间孔隙中的游离气，也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或者是干酪根和沥青质中的溶解气。中国地质大学张金川教授给出的定义是：主体位于暗色泥页岩或者高碳泥页岩中，以吸附和游离状态为主要存在方式的地层中的天然气聚集。 二、页岩气资源的地质特征 2.1 多相态存在于致密页岩中 页岩气是以有游离、吸附和溶解状态存在于暗色泥页岩中的天然气，其赋存形式具有多样性，但以游离态和吸附态为主，溶解态仅少量存在。从美国的情况看，游离气在20%~80%之间，吸附气在80%~20%之间，范围很宽，其中部分页岩气含少量溶解气。游离气主要存在于粒间空隙和天然裂隙中，吸附气则存在于基质表面。随着页岩气研究的不断深入，学者们开始认为吸附态页岩气至少占到总储量的一半。天然气在页岩中的生成、吸附与溶解逃离，如图1 所示，当吸附在基质表面的气量达到饱和后，富余的气体会解析进入基质孔隙，然后随着天然气的产出，裂隙内压力降低，基质内气体进入裂隙聚集后流出。 2.2 源岩层系 页岩系统包括富有机质页岩，富有机质页岩与粉砂岩、细砂岩夹层，粉砂岩、细砂岩夹富有机质页岩；页岩气形成于富有机质页岩，储存于富有机质页岩或一套与之密切相关的连续页岩组合中，不同盆地页岩气层组合类型不相同。即页岩气为源岩层系天然气聚集的一种，为天然气生成后，未排出源岩层系，滞留在源岩层系中形成的。源岩层系油气聚集除页岩气外，还包括煤层气、页岩油和油页
岩。 2.3 页岩气为连续型油气聚集 Curtis对页岩气（Shale gas）进行了界定，并认为页岩气在本质上就是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合，它具有普遍的地层饱含气性、隐蔽聚集机理、多种岩性封闭和相对很短的运移距离，它可以在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在，在干酪根和粘土颗粒表面上以吸附状态存在，甚至在干酪根和沥青质中以溶解状态存在。即页岩气为连续型气藏（图1）。 2.4 页岩气为源岩层系油气聚集 在页岩气藏中，天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，甚至砂岩地层中，为天然气生成之后在源岩层内就近聚集的结果，表现为典型的“原地”成藏模式。从某种意义来说，页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。 中国页岩气藏与北美地区相比较有以下特殊性：( 1) 海相页岩热演化程度较高(Ro值为2. 5%～5. 0% ) 、构造活动较强，需寻找保存有利的地区，避开露头和断裂破坏区：( 2) 陆相页岩热演化程度较低、分布非均质性较强：( 3) 地面多山地、丘陵等复杂地表，埋藏较深(5000～7000m) 。所以在勘探开发过程要有针对性地采取合理措施开发我国页岩气。张金川等学者认为页岩气成藏模式介于煤层气和根缘气之间，表现为过渡特征，并将我国页岩气资源富集类型分为：南方型、北方型和西北型。
页岩气开采技术的革命性突破
页岩气开采技术的革命性突破 ——记美国页岩气之父乔治〃米歇尔 美国页岩气之父——乔治·米歇尔 2006年，美国页岩气产量为当年天然气总产量的1%，到2010年，这一数据跃升至17%，超过1000亿立方米。五年间，美国页岩气产量增长近20倍。在2009年2月的美国剑桥能源周上，专家们用“页岩气革命”来形容美国在页岩气领域取得的重大突破。 美国页岩气开发历程 2010年6月，在阿姆斯特丹召开的“解放您的潜力——全球非常规天然气2010年会”上，一位90岁的老人，页岩
气钻井和压裂技术的先驱——美国 Mitchell Energy & Development 公司的乔治〃米歇尔(George Mitchell)先生被美国天然气技术研究所（GTI）授予终身成就奖。米歇尔先生的成功引发了美国的页岩气革命，几年时间内，美国一跃成为世界天然气第一大资源国和生产国，不但有望实现天然气的自给，还有可能成为天然气出口国，这一转变将对世界天然气的供求格局产生巨大影响。 乔治〃米歇尔出生在德克萨斯州的Galveston市，是一个移民到美国的希腊牧羊人的儿子。大学就读于德克萨斯州农工大学。他在1946年创办了一家从事石油钻探和房地产业务的公司，即米歇尔能源开发公司（Mitchell Energy & Development Corp.）。虽然公司的运营状况相当不错，但作为自己的石油公司的负责人，米歇尔看到自己的油井在一段短暂的生产后便停产，感到并不满意。在20世纪80年代，他决定尝试一项重大技术挑战，即试图从Barnett部分页岩中开发出页岩气，Barnett页岩位于德克萨斯州Fort Worth 盆地深部和德克萨斯州中北部的15个县境内。 那时，人们已经知道页岩层中形成有巨量的天然气，但是这些天然气却都被束缚在岩石内，并不向钻孔处流动。同样，煤层中也蕴藏有大量的天然气，然而由于所处位臵太深而无法开采出来。这些气体像海绵一样渗透在沙石和其他半多孔岩石中。钻探人员通常称这些气体为“致密气”，要开