中美页岩气开采技术专利地图研究

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中美页岩气成藏条件、分布特征差异研究与启示

中美页岩气成藏条件、分布特征差异研究与启示李建忠;李登华;董大忠;王社教【摘要】美国页岩气大多为海相热成因型,产气页岩主要分布在前陆和克拉通盆地的泥盆—石炭系,埋藏深度一般为1 500 ～3 500 m.我国页岩分为海相、海陆过渡相与煤系、湖相三类,其中海相页岩主要发育在坳拉槽和克拉通盆地的下古生界,富有机质集中段分布稳定,热成熟度偏高,有较高的含气量,勘探前景最好；海陆过渡相与煤系页岩主要发育在大型坳陷和前陆盆地,层系以石炭系—侏罗系为主,没有明显的富有机质集中段,含气量差别较大,勘探潜力有待落实；湖相页岩主要发育在中、新生代陆相盆地,富有机质集中段厚度大,成熟度较高的凹陷中心区可能具有一定资源前景.预测我国页岩气勘探将经历较长的探索期,未来年产量可达500亿～600亿m3规模.%Shale gas in America mostly comes from thermogenic marine shales, and gas shales mainly dis-tribute in Devonian and Carboniferous of Foreland and Craton basins, while the buried depth is 1 500 ~ 3 500 m. Shales in China include 3 types; marine, transitional and lacustrine. Marine shales basically distribute in the lower Paleozoic of Aulacogen and Craton basins;organic-rich concentrated parts are steady-going, and thermal maturity phase and gas content are high, so the explorational prospect is the best. Transitional shales mostly distribute in Carboniferous-Jurassic of Foreland and Craton basins;there is no obvious organic-rich concentrated part, and gas content changes greatly, so the explorational potential needs to be proved. Lacustrine shales typically distribute in Mesozoic and Cenozoic of rift and Craton basins;organic-rich concentrated parts are thick and stable, and explorational potential is probably great in center ofdepression which reaches generating gas stage. It is forecast that shale gas exploration will take a long time and output will be 50 billion ~ 60 billionm3 in the future.【期刊名称】《中国工程科学》【年(卷),期】2012(014)006【总页数】8页(P56-63)【关键词】页岩气;成藏条件;分布特征;富有机质页岩;中美对比;启示【作者】李建忠;李登华;董大忠;王社教【作者单位】中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油勘探开发研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE132.2美国是全球页岩气发现最早、开发最成功的国家。

国内外页岩气研究进展

国内外页岩气研究进展摘要：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。

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。

在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。

美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情，已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。

关键词：页岩气勘探资源现状1 国内外页岩气勘探开发概况据Rogner（1997）估计，全球页岩气资源量为456.24×1012m3，主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中约40%将是可采出的，即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。

按2008年的世界天然气产量计算，仅全球页岩气资源就可以生产60年。

1.1 北美地区以北美加拿大为例：加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。

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年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。

然而，美国的页岩气主要发现于中-新生代（D-K) 地层中，其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后，特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后，再一次引起了人们对页岩气的兴趣。

先后继续对页岩气投入了开发，产量如图1-1所示：2006年，美国页岩气井增至40000余口，页岩气产量达到311×108 m3，占全国天然气总产量的 5.9%，至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。

北美页岩气勘探开发技术考察报告

3）开发方式对产能影响大
水平井是目前主要的页岩气藏生产形式。水平井的产量是垂直井的3-4倍多，成本仅是直井的1.5-2 倍。目前85%的开发井为水平井＋多段压裂。
平均产量, MCFD
3000
2000 1000 0 0 200 400 600 直井平均产量水平井平均产量 800 比率 1000
3.0 2.0 1.0
曾庆坤何发岐李建青谢先平
4
2、考察行程
4月6日，抵达美国。 4月7-9日，与 Chevron进行技术交流、参观钻井现场及设备、参观天然气生产流程。 4月10-11日，北美构造及地层考察，以大峡谷地层剖面为主。 4月12-13日，与哈丁歇尔顿公司交流，参观页岩气压裂现场；参观页岩气钻井现场，并进行技术总结。 4月14-16日，与BP交流，在HOUSTON会见BP北美天然气业务总部领导，讨论伍德福特（Woodford ）页岩气作业概况及技术交流（地震，钻井等）；参观岩芯实验室；在OKLAHOMA前往气田实地考察整个生产流程（包括：井场准备，钻井，压裂，清洗井眼，生产和运输等）。 4月17日，代表团乘飞机离开洛杉矶回国。
管头承压能力要求较
高，固井质量要好，水泥返高到地面；水
平段是5/套管固井完
井。
28
4、页岩气水平井钻井
4.4 钻井液体系
防止粘土膨胀；提高井眼稳定性；
预防钻井液漏失；
提高钻速。直井段（三开前）对钻井液体系无特殊要求，主要采用水基泥浆。水平段钻井液主要采用油基泥浆。
29
5、页岩气水平井压裂技术
23
2、选区评价技术
4） Ro是热成因页岩气成藏的主控因素。Ro介于
1.1%～3%的范围是热成因型页岩气藏的有利分布区。在北美俄克拉荷马东南的阿科马盆地Ro达到4.89% Woodford页岩中也发现了页岩气藏。改变了以往对页岩Ro 上限小于3%的观点, 但Ro过高会导致页岩气藏中的二氧化碳含量增高。

国外页岩气主要钻井、开采技术调研

国外页岩气主要钻井、开采技术调研X栾永乐(大庆油田采油工程研究院钻井设计研究室,黑龙江大庆　163111) 摘　要:近年我国天然气需求增长迅速,据有关预测,2020年天然气供需差距达1000亿m 3以上。

这种形势下,北美页岩气的成功开发利用,加之我国丰富的页岩气资源,使研究页岩气的开发利用成为实现我国能源安全供给的重要选择,也是我国向清洁能源模式转变、实现低碳经济的有效途径。

美国页岩气的快速发展对中国有很好的借鉴作用,本文对国外页岩气钻井、压裂等增产技术进行调研分析,为我国页岩气藏勘探开发管理和增产改造方案提供可借鉴的经验技术。

关键词:页岩气藏;钻井;压裂增产中图分类号:T E 37(712) 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)06—0117—03 页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,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。

中石油勘探开发研究院廊坊分院2008年预测数据显示中国主要盆地和地区页岩气资源量约为30万亿m 3,经济价值巨大。

目前可采的工业性页岩气藏埋深最浅为182m 。

页岩含气的有效孔隙度一般1%～5%,渗透率随裂缝发育程度不同而有较大变化。

页岩以小粒径物质为主,一般以粘土(粒径<5Lm )和泥质(粒径为5～63L m)为其最主要组分,砂(>63L m)所占的组分相对较少。

由于小粒径的特点,页岩气储层的渗透率极低,一般在0.0001～0.000001md 之间。

因此页岩气采收率比常规天然气低,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800～2600m,而四川盆地的页岩气层埋深在2000～3500m [1]。

1　钻井工艺技术自从美国1821年完钻世界上第一口页岩气井80多年以来[2],页岩气钻井先后经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、PAD 水平井钻井的发展历程。

中美页岩气发展现状比较及其启示分析

中美页岩气发展现状比较及其启示分析报告研究报告Economic And Market Analysis China IndustyResearch Report 2018zhongbangshuju前言“重磅数据”行业分析报告主要涵盖范围“重磅数据”研究报告主要涵盖行业发展环境，行业竞争格局和企业竞争分析，市场规模和市场结构，产品的生命周期，行业技术总体情况，主要领先企业的介绍和分析以及未来发展趋势等。

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1 引言近30年来，水力压裂和水平钻井的技术变革带动了页岩气革命，美国页岩气的蓬勃发展，使美国基本实现了能源自给[1]。

据美国能源信息署（EIA）估计，在2018年，美国将首次实现天然气净出口；2040年，美国天然气净出口量将达到2123.76亿m3，占天然气总产量的18%[2]。

页岩气开采技术的进步使得开采率上升和开采成本下降，页岩气产量的上升也使天然气价格维持较低水平，刺激了市场对天然气的大量需求。

美国页岩气的成功开发为非常规能源的发展提供了先进的经验，我国页岩气技术可采储量居世界首位，页岩气将成为未来天然气发展的重要方向。

1821年，在美国弗罗里达开采出了第一口商业性质页岩气井，自此，页岩气开采正式拉开序幕。

中美“页岩气革命”改变世界能源版图

中美“页岩气革命”改变世界能源版图秦为胜一场悄然兴起的“页岩气革命”开始对世界能源版图产生深度的影响，并引起石油、天然气等传统能源生产大国如沙特、俄罗斯的关注。

页岩气的开发利用，成为低碳经济战略发展机遇的推动力，并成为世界能源格局发生结构性调整的催化剂。

页岩气是从富含有机质页岩层中开采出来的天然气,成分以甲烷为主,是一种重要的非常规天然气资源，它是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20%～85%。

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。

较常规天然气相比,页岩气藏具有自生自储特点,页岩既是烃源岩,又是储层,不受构造控制,无圈闭、无清晰的气水界面。

页岩气埋藏深度范围大,埋深从200米到深于3000米。

大部分产气页岩分布范围广、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,具有开采寿命长和生产周期长的优点。

大部分产页岩气分布范围广、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。

全球页岩气资源非常丰富。

据预测,世界页岩气资源量为456万亿立方米,主要分布在北美地区（美墨加）、中国、中亚、中东和北非、拉丁美洲(阿根廷)、前苏联、东欧等地区，中国成为世界页岩气储量最大的国家。

与常规天然气相当,页岩气的资源潜力可能大于常规天然气。

北美页岩气分布美国克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系，密西西比系富集多种成因、多种成熟度页岩气资源。

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，但目前尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一步突破。

资料显示，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。

借鉴美国经验探索中国页岩气开发模式

借鉴美国经验探索中国页岩气开发模式内容摘要：近些年，美国通过页岩气等替代能源的爆发式增长成为全球能源新秩序的最大受益者，并提出“能源独立”的战略构想。

中国同样是全球页岩气资源储量最丰富的国家之一，然而，与常规油气资源比较，页岩气等非常规油气资源有三高的特点——高技术、高投入、高风险。

由于中国页岩气地质构造复杂、页岩气开采缺乏核心技术、特别是现有天然气体制和定价机制等阻碍了中国页岩气的开发。

中国开发页岩气不能盲目大跃进，而应该建立符合中国国情的开发模式，采取循序渐进的方式，稳步推进页岩气开发。

一、“页岩气革命”将使美国实现“能源独立”美国页岩气商业开采可以追溯到1821年，然而直到上世纪90年代水力压裂和水平井技术取得突破，才带来了页岩气产业的繁荣。

美国能源情报署(EIA)数据显示，2000-2005年美国页岩气年均增长9.9%，2005-2010年年均增长47.7%，占天然气总产量的比重由2000年的2.2%提高到23.3%。

根据EIA《2011年能源展望》的预测，未来美国页岩气产量将继续保持快速增长的趋势，2020年将达到2500亿立方米，约占天然气总产量的36%；2030年将达到3800亿立方米，约占天然气总产量的49%。

“页岩气革命”不仅在改变美国的能源结构，也将对全球能源格局产生极其深远的影响：1、“页岩气革命”大大提高美国能源自给率。

由于天然气产量不断上升，美国能源进口依赖度出现下降，美国能源情报署数据显示，美国2012年每日进口原油891万桶，为1999年以来最低水平。

原油进口占美国石油消耗的比例降至44.8%，为1995年以来最低，使美国超过俄罗斯成为全球天然气第一大资源国和生产国。

2、“页岩气革命”使天然气价格大幅下降。

页岩气正在成为美国天然气供应主体，美国天然气价格自2008年以来降幅已超过80%，天然气价格的走低拉低电价，进而降低工业产品成本和居民用电成本，形成天然气价格-电力-产品成本的连锁反应，这将使美国制造业获得相当大的成本优势，对美国经济构成中长期的正面拉动。

美国页岩气勘探开发现状及我国页岩气发展建议

总量占全球的８４．７％。
２美国勘探开发现状
美国页岩气资源丰富，４８个州拥有技术可采资源量２４．４万亿ｍ。。２００６年以前，美国的页岩气产量基本来自安特里姆、巴尼特Ｊ。２００６年后，费耶
２０００２００５２Ｏ１０２Ｏ１５２０２０２０２５２０３０２０３５２０４０
年份
图２美国页岩气产量及预测
页岩气成为促进美国天然气产量提高的主要因
素，其所占比重逐年增加。２０１０年美国页岩气占天
为５４．７万亿ｍ；亚洲３９．８万亿ｒｆｌ；南美洲３４．７万
亿ｍ；北美洲为３０．３万亿ｍ。技术可采资源量排名前１０位国家是中国、美国、阿根廷、墨西哥、南非、
澳大利亚、加拿大、利比亚、阿尔及利亚和巴西，资源
然气总量的２３％，２０１１年为３４％（见图３）。截止
２０１２年９月，页岩气所占比重已达到３５％。
石香江（１９７９一），女，工程师，硕士，１０００１２北京市朝阳区安外北苑５号院。
总第５２６期
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查和勘探开发，对于缓解我国油气资源短缺，保障国家能源安全，促进经济社会发展和生态文明建设都
有十分重要的意义。
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４．ＣｈｉｎａＣｏａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４０）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴａｋｉｎｇｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐａｔｅｎｔｄａｔａｂａｓｅｏｆｔｈｅＴｈｏｍｓｏｎＩｎｎｏｖａｔｉｏｎ（ＴＩ）ｏｆＴｈｏｍｓｏｎＲｅｕｔｅｒｓａｓｔｈｅｄａｔａｓｏｕｒｃｅ，ｂａｓｅｄｏｎ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１００８２；３．ＨｕｎａｎＢｕｒｅａｕｏｆＣｏａｌＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１００１４；
的管理技术解决井工厂重复压裂及气井频繁开合等现实问题。关键词：页岩气；开采技术；专利地图；技术路径
中图分类号：ＴＥ３７文献标识码：Ａ
ＰａｔｅｎｔＭａｐＳｔｕｄｙｏｎＳｉｎｏ。－ＵＳＳｈａｌｅＧａｓＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ
ＬｉＭｉｎｇ，ＺｈａｎｇＸｉｚｈｅｎｇ，ＬｉＧｕａｎｇｍｉｎｇ，ＧｏｎｇＹｕｈｏｎｇ。ａｎｄＸｉｎｇＬｉｊｉｅ
（１．ＨｕｎａｎＭａｓｓＭｅｄｉａＶｏｃａｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｃｈａｎｇｓｈａ，Ｈｕｎａｎ４１０１００；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＢｕｓｉｎｅｓｓＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎＨｕｎａｎ
Ｄｅｃ．２０１４
ห้องสมุดไป่ตู้
文章编号：１６７４ — １８０３（２０１４）１２ — ００１１一Ｏ６
中美页岩气开采技术专利地图研究
李明，张喜征，黎光明。，龚玉红。，邢立杰
（１．湖南大众传媒职业技术学院，湖南长沙４１０１００；２湖南大学工商管理学院，湖南长沙４１００８２；３．湖南省煤勘地质局，湖南长沙４１００１４；４．中煤地质工程总公司，北京１０００４０１摘要：以汤森路透公司（ＴｈｏｍｓｏｎＲｅｕｔｅｒｓ）的ＴＩ（Ｔｈｏｍｓｏｎｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）技术专利库为数据源，基于页岩气核心技术关键词比较得出中美两国页岩气开采技术生命周期走势、核心技术专利组合、技术研发差距及技术路径，用专利地图工具为我国页岩气开采技术路径提出建议： ①用编组化的车载装备克服地面工程多山缺水的环境瓶颈； ②）用工厂化的地面工程实现页岩气资源的规模运营与综合开采； ③用生态化的水平井控制立法消除环保隐患； ④用柔性化
ｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅａｎｓｉｎＣｈｉｎａ： ①Ｕｓｉｎｇｏｒｇａｎｉｚｅｄｔｒｕｃｋ — ｍｏｕｎｔｅｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｓｕｒｆａｃｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｏｆｍｏｕｎｔａｉｎ —
ｓｈａｌｅｇａｓｋｅｒｎｅｌｋｅｙｗｏｒｄｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎＣｈｉｎａａｎｄＵＳｓｈａｌｅｇａｓｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｌｉｆｅｃｙｃｌｅｔｒｅｎｄ，ｃｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐａｔ — ｅｎｔｐｏｒｔｆｏｌｉｏｓ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｇａｐ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅａｎｓ，ｔｈｒｏｕｇｈｐａｔｅｎｔｍａｐｐｒｏｐｏｕｎｄｓｈａｌｅｇａｓｅｘｐｌｏｉｔａ —
第２６卷１２期２０１４年１２月
ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１６７４ — １８０３．２０１４．１２．０３
中国煤炭地质
ＣＯＡＬＧＥＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ
Ｖｏ１．２６Ｎｏ．１２