国内页岩气开采技术
页岩气开采技术
页岩气开采技术1 综述页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中的非常规天然气，是一种非常重要的天然气资源，主要成分是甲烷。
页岩气的形成和富集有其自身的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。
如图1.1所示。
页岩气一般存储在页岩局部宏观孔隙体系中、页岩微孔或者吸附在页岩的矿物质和有机质中。
页岩孔隙度低而且渗透率极低，可以把页岩理解为不透水的混凝土，这也是页岩气与其他常规天然气矿藏的关键区别。
可想而知，页岩气的开采过程极为艰难。
根据美国能源情报署（EIA）2010年公布的数据，全球常规天然气探明储量有187.3×1012m3，然而页岩气总量却高达456×1012m3，是常规天然气储量的2.2倍。
与常规天然气相比，页岩气具有开采潜力大，开采寿命长和生产周期长等优点，至少可供人类消费360年。
从我国来看，中国页岩气探明储量为36×1012m3，居世界首位，在当今世界以化石能源为主要消费能源的背景下，大力发展页岩气开采技术，对我国减少原油和天然气进口，巩固我国国防安全有很重要的意义。
我国页岩气主要分布在四川盆地、长江中下游、华北盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地以及准噶尔盆地，如图1.2所示。
图1.1页岩气藏地质条件图1.2中国页岩气资源分布页岩气开采是一种广分布、低丰度、易发现、难开采、自生自储连续型非常规低效气藏，气开采过程需要首先从地面钻探到页岩层，再通过开凿水平井穿越页岩层内部，并在水平井内分段进行大型水力加砂压裂，获得大量人工裂缝，还需要在同一地点，钻若干相同的水平井，对地下页岩层进行比较彻底的改造，造成大面积网状裂缝，最后获得规模产量的天然气。
因此，水平井技术和水力压裂技术的页岩气成功开采的关键。
2 页岩气水平井技术1821年，世界上第一口商业性页岩气井在美国诞生，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出了天然气。
美国也是页岩气研究开采最先进的国家，也是技术最成熟的国家。
页岩气开采原理
页岩气开采原理
页岩气是一种非常重要的天然气资源，它存在于页岩岩石中，开采难度大，但是储量丰富。
页岩气开采的原理主要包括地质勘探、水平钻井、压裂技术和天然气采收等环节。
首先，地质勘探是页岩气开采的第一步。
地质勘探通过对地下岩层的勘探和分析，确定页岩气的分布、储量和开采条件。
这一步骤的准确性和全面性对后续的开采工作至关重要，只有通过科学的勘探手段，才能找到潜在的页岩气储层。
其次，水平钻井是页岩气开采的关键技术之一。
由于页岩气储层通常位于地下几千米深处，传统的垂直钻井技术已经无法满足开采需求。
水平钻井技术可以在地下岩层中钻出水平井眼，从而有效地提高了页岩气的开采效率。
接下来，压裂技术是页岩气开采的另一个关键环节。
由于页岩岩石的渗透性较差，天然气难以从岩层中释放出来。
压裂技术通过向岩层注入高压液体，使岩石发生裂缝，从而增加了天然气的释放量和开采效率。
最后，天然气采收是页岩气开采的最终环节。
通过管道输送和加工处理，将开采出来的天然气运送到市场上，供应给广大用户。
天然气采收环节需要高效的输送和处理设备，以确保天然气的质量和供应稳定。
综上所述，页岩气开采的原理包括地质勘探、水平钻井、压裂技术和天然气采收等环节。
这些环节相互配合，共同构成了页岩气开采的整个过程。
随着技术的不断进步和完善，页岩气开采将会成为未来能源领域的重要支柱，为人类社会的发展做出重要贡献。
国内页岩气开采相关技术研究
国内页岩气开采相关技术研究[摘要]页岩气（），作为一种非常规天然气类型，和常规天然气相比，其生成、运移、赋存、聚集、保存等过程还有成藏机理很多相似之处，又有一些差异。
本文主要对页岩气成藏机理、控制因素，页岩气藏开采技术进行分析，并对国内页岩气的开采前景进行了阐述。
[关键词]页岩气；成藏机理；控制因素；开采技术中图分类号：e32 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）23-0068-011 页岩气成藏机理及控制因素1.1 页岩气的成藏过程及特征地层当中页岩系统组成大部分是泥页岩以及泥质粉砂岩。
页岩气中具有多种天然气赋存状态。
少量的天然气被溶解，大部赋存在有机质还有岩石颗粒表面，以以游离在裂缝、孔隙之中。
页岩气成藏具有多机理、复杂的特点，天然气除在有机质、孔隙水、还有液态烃类中存在溶解外，天然气由生烃的活塞式运聚还有生烃高峰进行的置换形式运聚，表现页岩气成藏机理特点[1]。
1.2 页岩气成藏的主控因素由于页岩气主要特点包括：生成、运移、以及富集，控制页岩气成藏因素主要有：有机质类型及含量、泥页岩组成特点、构造作用、热演化程度大小、还有裂缝发育情况等因素。
（1）岩性还有矿物够成页岩一般被定义成“细粒的碎屑沉积岩”，但在矿物组成方面（比方碳质、硅质还有粘土质等）、构造和结构上有多种样式。
页岩一般由碳酸盐、粘土质、黄铁矿、有机碳还有石英组成。
（2）岩石地化有机特征泥页岩地化有机特点对岩石的储集能力、岩石的生气能力控制作用很大。
（3）泥页埋深还有岩层厚度泥页岩埋深还有厚度和对页岩气成藏具有重要影响。
工业性页岩气藏的形成，泥页岩需要达到一定的厚度，这样有利于储集层还有烃源岩层的形成。
（4）裂缝页岩气在聚集还有运移方面同样受到裂缝影响。
裂缝发育可以增大储层的孔隙度，增加游离气单位面积的的聚集，发育时候的泥页岩裂缝能够促进页岩气进行运移，有利于页岩气的开采还有常规气藏的形成，然而，早期出现很多的裂缝，造成储层的封闭性发生破坏，使得天然气分散还有散失，对页岩气藏保存产生不利影响。
页岩气开采原理
页岩气开采原理
页岩气开采原理是通过水平钻井和水力压裂技术将水和添加剂注入页岩岩层，使岩层裂缝扩大并释放出内部储存的天然气。
具体步骤如下：
1. 水平钻井：首先，在地表选择合适的位置进行垂直钻井，当钻杆到达目标页岩层时，钻井工程师会改变钻头方向，将钻孔延伸成水平方向。
这样可以增加页岩岩层与钻孔的接触面积，提高天然气的开采效率。
2. 水力压裂：完成水平钻井后，高压水和添加剂（如砂岩颗粒）被泵送到井中，进入页岩岩层。
压力和添加剂的作用下，岩石发生裂缝和断裂，从而使天然气能够逸出。
水力压裂也可以同时增加岩石孔隙的连接性，便于天然气在岩层内流动和采集。
3. 采集天然气：一旦页岩层被水力压裂，天然气开始从岩石毛细孔隙中释放出来，并通过新形成的裂缝流向水平井筒。
然后，运用抽油泵等装置将天然气输送到地面设备进行储存和处理。
4. 环境保护：在整个开采过程中，需要严格控制水和添加剂的使用，以减少对地下水资源的污染。
此外，储存和处理阶段也要采取相应的措施，以确保环境不受污染。
以上就是页岩气开采的基本原理。
通过水平钻井和水力压裂技术，能够充分利用页岩岩层内部的天然气资源，提高天然气开采效率，促进能源产业的发展。
页岩气开采技术
据预测，到2030年，中国页岩气产量将达到150亿立方米，占国内天然气产 量的15%左右。随着国际合作和经验技术交流的加强，中国页岩气开采技术也将 逐步走向世界前列。
总之，世界页岩气资源和开采现状表明，页岩气已经成为全球清洁能源领域 的重要角色。中国作为页岩气资源大国，其发展前景在政策支持、市场需求和技 术进步的共同推动下十分看好。随着国内外合作和研发的深入进行，中国页岩气 产业将迎来更为广阔的发展空间，为推动全球清洁能源革命和应对气候变化作出 积极贡献。
总结
国内页岩气开采技术的不断进步和发展，为我国能源结构的优化和清洁能源 的发展提供了有力支持。本次演示介绍了国内页岩气开采技术的现状、技术创新 和未来展望。通过水平井技术和水力压裂技术的不断优化和创新，我国页岩气开 采成本降低、效率提高，
为实现清洁能源的规模化发展奠定了基础。随着技术的进一步突破和市场需 求的增加，国内页岩气开采的前景十分广阔。未来，需要继续加强技术研发和创 新，推动页岩气开采技术的进步，为我国的能源事业作出更大的贡献。
2、水平井技术
水平井技术已成为页岩气开采的重要手段。水平井能够增大储层暴露面积， 提高产能，并有助于降低生产成本。其原理是在垂直主井眼的基础上，侧钻出一 条或多条水平井眼，以实现对更大储层的开发。水平井技术的优势在于提高产能、 降低成本以及减少环境影响。然而，该技术的实施需要先进的设备和钻井技术， 同时对地质和工程要求较高。
3、水力压裂技术
水力压裂技术是页岩气开采过程中的一项关键技术。其原理是通过向储层注 入高压泵入的流体（通常是水和砂），使储层产生裂缝，进而释放出被困的天然 气。水力压裂技术的主要优点是提高产能、降低钻井成本和减少开发时间。然而， 该技术也存在一定的局限性，如对储层造成潜在损害、需要大量水资源以及可能 引起地质灾害等。
页岩油气开采技术概述
2000年北美页岩气开发项目： Barnett、Ohio、Atrim、Lewis、New Albany，年产页岩气100-120亿方 2010年页岩气开发扩展到整个北美，美国年产页岩气达1378亿方,产量提高10倍， 2011年美国页岩气产量接近1800亿方。 2010年页岩油也开发扩展到整个北美，包括Bakken、Eagle Ford、Niobrara、Leonard(or Avalon 、 Monterey等，其中Bakken4500口井中生产，其核心区北Dakota 从2005年的500万吨增加到2009年的 1000万吨。Eagle Ford页岩气田凝析油产量2010年达到200万吨，预计到2020年达到1600万吨。
常规构造气 藏
浅层生物 气 常规岩性地层气藏
水
过渡带
水
生 油 窗 连续型泥页岩 油藏
致密砂岩 气
生 气 窗
孔、渗性 有机碳含量 游离气
小 吸附气 油
连续型页岩油 气藏
页岩油气（shale gas）:产自暗色富有机质泥页岩系统中、自生自储在泥 页岩微-纳米级孔隙中、连续聚集的天然气
一、页岩油气勘Biblioteka 开収现状2.北美页岩油气开采历史
2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31
美国自1979年以来的页岩气产量变化趋势图
页岩油气产区主要分布 在美国中、东部地区；
一、页岩油气勘探开収现状
二、页岩油气藏成藏特点
2.页岩油气赋存方式
吸附气 主要赋存方式 游离气 溶解气
Barnett页岩
微裂缝 游离气 微孔隙
质
页岩气开发开采技术
01
02
单击此处添加大标题内容
通过引进、消化，结合国内实际，形成了一套针对页岩气藏压裂投产技术。
安东的合作伙伴（亚太地区唯一）ELY公司是一家专业从事页岩气藏压裂改造的服务公司，在页岩气藏清水压裂改造方面具有丰富的经验。 ELY主要从事完井、增产作业、油藏等领域的整体设计、现场施工作业及现场监督。 在页岩气压裂方面，ELY也具有20多年的研究经历以及超过1000口页岩气井的现场压裂经验。 在页岩气压裂服务的公司包括Chevron USA Production 、 Shell Oil Company、 Shell Western E&P, Inc、Mitchell Energy等等。
1.2～1.6
1.6～2.6
0.4～1.1
TOC，%
4.5
4～9.8
0.5～4.0
1～14
1～20
1～25
0.45～3.5
1.7～3.75
1.88～9.36
>2
石英+钙质%
35～50
60～80
20～41
50
50～70
40～55
35～45
总孔隙度，%
4～5
2～8
8～9
3～9
9
10～14
3～5.5
目 录
添加标题
页岩气藏特点
添加标题
安东页岩气服务能力
添加标题
页岩气资源分布
添加标题
页岩气开发技术
致密性和天然气的特性要求页岩气开采最大程度地暴露页岩地层到井眼的接触面积，需要的主要技术如下：
页岩气开发技术核心
页岩水力压裂的关键因素是裂缝系统和压裂液 配置。而裂缝的发育程度又是影响页岩气产量 的重要因素，获得更多的裂缝是压裂设计首先 考虑的问题。
.
2.1 压裂设计
为了获得好的压裂效果，在实施压裂之前， 往往要进行压裂设计。压裂设计的核心是压 裂效果的模拟，通过压裂模拟能够预测裂缝 发育的宽度、长度和方向、评价压裂是否成 功。水力压裂模拟一般通过模拟软件进行， 它可以预测裂缝的三维几何形状提供优选的 压裂方案。
一、结论与建议
.
我国页岩气开发面临问题
与常规天然气关键在“找气”不同的是，页岩气开发的关键在“采 气”，但是由于勘探开发理论和技术上还不够成熟，我国页岩气开
发仍处于研究开发的初级阶段。
我国页岩气开发瓶 颈
机 理 分 析 研 究
实 验 测 试 与 分 析
有 利 选 区 与 评 价
含
产
气
能
特
分
点
析
与
及
1 水力压裂技术应用分析
1.1 页岩气开采压裂技术主要以清水压裂和重复压裂为主。研究 表明：①一次完井只能采出页岩地质储量的10%，重复压裂可以 使采收率提高8%—10%，在直井中进行原层复射和用比一次压 裂液量大25%的规模处理即可获得更好的增产效果。②清水压裂 是现阶段我国页岩气开发储层改造的适用技术，对于开采长度 （厚度）大的页岩气井，可以使用多级分段清水压裂压裂。而同 步压裂技术则是规模化的页岩气开发的客观需要。
页岩气开发技术核心
.
汇报提纲
一、页岩气主要开发技术 一、水力压裂技术综述
一、我国页岩气开发面临的问题
一、结论与建议
.
页岩油气：特指赋存于页岩中的非常规油气 ，页岩气是位于暗色泥 页岩以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2014年2014年度信息调研成果 1
国内页岩气开采现状
谭正湘
（信息技术中心）
页岩气是一种以游离或吸附状态藏身于页岩层或泥岩层中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。
美国是世界上最早发现、研究、勘探和开发页岩气的国家。
美国页岩气开采已有100多年历史。
美国页岩气开发技术历程经历了4个阶段：第一阶段：1997年以前——直井大型水力压裂；第二阶段：1997~2002年——直井大型清水压裂为主；第三阶段：2002~2007年——水平井压裂技术开始试验；第四阶段：2007年至今——水平井套管完井及分段压裂技术，逐渐成为主体技术模式。
随着水平井分段压裂技术的进步及成功应用，美国页岩气产量逐年增长，2000年至2012年页岩气产量由117.96亿立方米上升至2762.95亿立方米，年均增长率达到30%，特别是2006年以来年均增长更是达到48%。
与此同时，页岩气占美国天然气总产量的比重由2000年的2.2%升至2012年的40.5%。
美国页岩气革命的巨大成功，在世界范围内掀起了页岩气勘探开发的热潮。
加拿大、英国、波兰、阿根廷、墨西哥、澳大利亚、印度等国家也正在大力开发页岩气。
我国页岩气发展时间很短，大致经历了学习了解、资源调查与评价、开发试验和政策跟进等三个阶段，2010年才真正进入页岩气的钻井、压裂施工作业。
目前我国页岩气勘探开采主要集中在四川盆地。
根据国土资源部2012年3月发布的数据，全国(不含青藏)页岩气地质资源量134.42万亿立方米，可采资源量25.08万亿立方米，其中四川盆地及其周边页岩气可采资源量达到6.44万亿立方米，占全国页岩气可采资源量的25.7%。
最新资料介绍中国页岩气的可采储量达31.6万亿立方米，约占全球14.3%。
我国政府非常重视页岩气的开采，中央财政对页岩气开采企业给予补贴，2012年-2015年的补贴标准为0.4元/立方米，补贴标准将根据页岩气产业发展情况予以调整。
地方财政可根据当地页岩气开发利用情况对页岩气开发利用给予适当补贴，具体标准和补贴办法由地方根据当地实际情况研究确定。
2011年以来国土资源部已组织两轮页岩气招标勘探，2014年3、4月份将进行第三轮页岩气招标勘探，2011年7月，页岩气首轮招标。
中石油、中石化、中海油、延长石油、中联煤层气及河南煤层气6家国有企业受邀投标，参与竞标渝黔南川、贵州绥阳、贵州凤冈、渝黔湘秀山四个页岩气勘查区块的探矿权，面积共约1.1万平方公里。
最终中石油中标渝黔南川和河南煤层气中标渝黔湘秀山页岩气区块的探矿权。
2012年12月第二轮招标选择了20个区块作为探矿权招标出让，总面积为2.02万平方千米，分布在重庆、贵州、湖北、湖南、江西、浙江、安徽、河南8个省市，参与招标企业83家，19个区块招标成功，1个区块流标，三大石油公司均未中标。
从前两轮招标实施情况看，达到预期进展的不多，主要存在成本高、投入大、效益没有保障等问题。
第三轮招标主要集中在四川、重庆、湖北三地。
2013年我国页岩气钻井约150口，首次取得实际产能突破，全年产气量为2亿立方米。
国家能源局《关于印发2014年能源工作指导意见的通知》提出2014年我国页岩气生产量15亿立方米，2015年页岩气产能将达65亿立方米。
中石油、中石化两大集团均上调了页岩气开采指标，预计2015年两大公司合计开采页岩气量可达75亿立方米，超过全国规划65亿立方米的目标。
其中，中石化集团是50亿立方米。
2 谭正湘．国内页岩气开采现状 2014年
表1 页岩气第二轮招标中标情况
我国发展页岩气的路还很长。
我国发展页岩气存在几方面的瓶颈，一是高成本、高投入，开采难度大，美国页岩气开采深度一般在1000~2000米，我国在3000~4000米，早期一口页岩气勘探井的成本接近1亿元，现在也要6000万元左右，而美国只有1700~2300万元，如果按美国1平方公里要打1000个井的标准，1平方公里资金投入将达到500多亿，据资料分析，美国页岩气开采成本为0.9元/立（包含运输成本），国内页岩气10万立/日井口成本在2元/立，而国内天然气井口成本为0.3元/立。
二是水资源和环境，页岩气开采需要大量水资源，我国水资源贫乏，大部分页岩气分布在缺水的中西部地区，页岩气开采对环境破坏很大，美国页岩气开采得到政府支持，暂时未受到环保影响，但随着产量的继续增加，页岩气开采对环境影响逐步显现，势必将受到环保限制；三是页岩气管网建设落后，多数页岩气开采地区没有天然气管网，只能采用汽车运输，严重影响页岩气的开采效益。
湖南省页岩气储量约9.2万亿立方米，可采资源量达1.5万亿到2万亿立方米，主要分布在湘西北、湘中和湘东南地区，其中，湘西北地区将作为优先开发区块，洞庭—湘中作为加强资源勘探和评价区块，已纳入国家页岩气整体开发利用规划。
湖南省境内3个有利勘探区分别位于涟源、桑植和石门。
2011年底中石化华东分公司在湖南省涟源市桥头河镇“湘页1号井”探明大规模页岩气资源，是湖南省内第一口页岩气。
2012年5月湖南省地勘局418队在湘中的娄底新化县烟矿区发现大储量优质页岩气。