中国页岩气产业的发展现状及趋势

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页岩气的开发现状及特征分析

Science &Technology Vision 科技视界目前,随着勘探和开发等方面的技术进步,人们越来越多的认识到非常规气的勘探价值,全世界已进入常规油气与非常规油气并重发展的时代。

而页岩气作为一种非常规油气资源,具有分布广泛、资源量大、生产寿命长、产量稳定等特点,使得页岩气在世界油气可采资源量中所占的比例越来越大,日益引起各方专家学者的重视和研究。

从全球不可再生能源的现状分析表明,页岩气将成为最具价值的非常规天然气资源之一。

页岩气具有如下特点:(1)自生自储。

页岩气是指发育于暗色泥页岩或炭质泥页岩中,以吸附状态或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。

页岩气具自生自储的特点。

与气藏不同,页岩即可作为产出天然气的源岩,也可作为储层或盖层来储存或保存天然气。

因此,高TOC 的页岩、泥岩等常作为页岩气源岩及储层。

(2)潜力巨大。

2006年美国页岩气产量达205亿立方米,页岩气已成为到致密砂岩气和煤层气之后的重要非常规油气。

21世纪初期,在我们国家很多地方,也发现很多与美国含气页岩特征相似的烃源岩条件,具有分布厚度大,有机质含量丰富且演化程度高、生烃强度高等特点,对页岩气成藏及页岩气的勘探开发具有良好的基础条件,开拓我国页岩气勘探的新领域。

(3)资源丰富。

经估算,我国页岩气可采资源量约为442×1012m 3。

页岩气在我国多个油气盆地均有发现,在我国广泛分布的海相、海陆交互相页岩及陆相地层均有分布。

我国的页岩在各个地质历史时期都有广泛发育,既有古生界的海相页岩,也有中、新生界的陆相页岩,在油气、煤炭勘探中,在油气盆地及盆地外的沉积地层中发现多处页岩气显示。

因此我国页岩气资源勘探开发前景很好,具有加快勘探开发的巨大资源基础。

1国内外相关技术现状及发展趋势最早研究页岩气的国家是美国,目前,美国已发现丰富的页岩气资源,拥有全世界最领先的勘探开发技术,而且取得了丰富的成果,并已全速进入到页岩气商业开发的快速发展阶段。

页岩气开采与二氧化碳地下封存一体化

1
新生界下第三系沙 2600 河街组
+7 7.3 3.4
沙二段
2634.0
+7 3.4 7.0
+7 7.0
+7
2650
7.4 +7 7.4 +7 7.3
+7
7.3 +7 7.4
7.0
2700
+7
3.4 +7 7.0
页岩气优选区探测方法及评价标准
1 2
+7
2750
7.0
+7
7.0 +7
水平井技术
水平井在页岩产层与垂直井相交，从水平井眼的主支中钻多分支井，形成一个类似于树叶纹理的羽状图案。
水力压裂技术
水力压裂就是利用地面高压泵，通过井筒向储层挤注具
有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过储层的吸收能力时，则在储层上形成很高的压力，当这种压力超过井底
附近储层的破裂压力时，储层将被压开并产生裂缝。
2
2.1 页岩气简介
页岩气主要以游离态存在于天然裂缝中，以吸附态存在于干酪根和黏土中，极少量以溶解态存在于干酪根和沥青质中。
黑色页岩野外露头
天然气价格增数量大长难于开
发
数量少易于开发
优质资源
1000mD
488x1012m3
不 10mD 922x1012m3 断中等质量资源进步的 0.1mD 致密气煤层气技 3000x1012m3 术
3500
+7
3550
+7
3600
3650
+7
7.3 +7

页岩气发展及其综合利用

页岩气发展及其综合利用页岩气是一种非常规天然气，页岩气是以吸附和游离方式赋存于页岩和泥岩地层及其夹层中的天然气。

近年来，兴起于美国的页岩气浪潮，不仅对美国天然气市场产生了巨大影响，同时也波及到全球能源化工行业。

页岩气开采技术的突破带来了页岩气产量的猛增，不仅导致美国天然气价格极具竞争力，而且页岩气开采的湿气组分所包含的乙烷、丙烷、丁烷等也为下游化工行业提供丰富而廉价的原料。

美国页岩气产业的发展对全球能源化工行业趋势的影响将重塑世界石化行业格局，对中国煤化工产生的影响也不容小觑。

一、页岩气的发展（一）美国页岩气的发展页岩气做为一种非常规天然气较常规天然气开采难度大经过30多年页岩气开发，逐步形成了成熟可靠的开采技术。

页岩气的大规模开发受益于本世纪初水力压裂、水平井、微震监测等创新技术的成功应用。

近年来美国页岩气产业蓬勃发展，1999年美国页岩气年产量达到112亿m³，过去二十多年里美国页岩气产量超过20倍增长，2012年美国页岩气产量达到2653亿m³，占美国天然气总产量34%，预计到2035年，页岩气产量比将提高至49%。

目前美国有8000家油气公司从事页岩气开发，85%的页岩气由中小公司生产，新储量还在不断发现中。

美国页岩气未来将成为美国天然气主要来源，页岩气产量的逐渐上升将成为弥补美国天然气缺口最主要的贡献因素，大幅降低天然气进口依赖度。

（二）中国页岩气发展概况页岩气开发与利用在中国的起步较晚，但近年已越来越受重视。

与常规天然气资源相比，中国的非常规天然气资源十分丰富，并且随着开采技术的进步，中国非常规天然气资源有着巨大的发展潜力。

目前，中国非常规天然气资源开发利用正处于快速发展阶段。

以页岩气为主的非常规天然气的开采在今后二十年将保持每年超过10%的增长。

据“十二五”规划，至2015年，全国页岩气产量将占非常规天然气产量的75%。

因此对于中国的石油企业来说，转变认识、研发低成本配套技术以推进页岩气的开发利用将是一项重大战略选择。

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。

中美页岩气资源评价的现状及启示

点适合我国页岩气发展的建议。
关键词：页岩气发展趋势资源潜力能源革命
随着常规天然气资源量发现的逐渐稳定，非常规气已成为近年来全球天然气资源勘探的热点，页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，
１美国页岩气资源评价状况
１１美国页岩气勘探开发历程．
１２年，从美国东部阿巴拉契亚盆地泥盆系８１Ｄｎｉ页岩中完钻的、井深仅２米的一口井获得ｕｋｒｋ１史。由于受到随后常规石油天然气的大量产出的影响，以及相应技术水平的限制，页岩气真正大规模开采也只是近几十年才兴起＿０纪９年代４】世。２０初期，美国天然气供应仍然以常规气为主，占总供应量９％以上，页岩气和煤层气总共不到１％的００
图１全球页岩气勘探开发形势示意
页岩气是指聚集于细粒（括粘土及致密砂包岩）低渗透油藏中、有机质富集、以热解气或生
物甲烷气为主、以游离气形式赋存于孔隙和裂缝中，或者以吸附气或游离气形式聚集于有机质或粘土中、连续的自生自储的非常规油气资源＿２］。国内学者张金川等研究认为口，页岩气在成］
的研究和勘探开发（图１。见）
低碳清洁，技术发展成熟，开采过程较为环保，越来越受到各国石油学家的重视。其中，北美页
岩气的发展尤其迅速，实现了高效经济、规模开发，成为北美天然气供应的重要来源，并引起全

页岩气简介

中国政策与法规
页岩气产业政策
中国政府出台了一系列支持页岩气产业发展的政策，包括财政补贴、税收优惠、市场准入等方面的支持措施。
环保法规
中国政府在页岩气开发过程中，加强了环保法规的制定和执行，要求企业严格遵守环境保护法律法规，确保页岩气开发与环境保护相协调。
政策与法规发展趋势
强化监管
随着环境保护意识的提高，各国政府将加强对页岩气开发的监管力度，以确保资源开发和环境保护的平衡。
技术创新
鼓励页岩气产业技术创新，提高开采效率和安全性，降低对环境的影响。
06
页岩气开发前景展望
技术进步与成本降低
水平钻井技术
通过水平钻井技术，能够更有效地开发页岩气资源，提高单井产量和采收率。
多段压裂技术
多段压裂技术能够将水、砂和化学剂注入地层，使岩石破裂，释放出更多的天然气。
数字技术和人工智能
数字技术和人工智能的应用，如实时监测、数据分析等，有助于优化页岩气开发过程，降低成本。
全球页岩气资源潜力
北美地区
北美地区拥有丰富的页岩气资源，尤其是美国和加拿大。
欧洲地区
欧洲地区也具有较大的页岩气资源潜力，如波兰、乌克兰等国家。
亚洲地区
亚洲地区的中国、印度和东盟国家也是页岩气资源的重要地区。
பைடு நூலகம்
对地区经济的影响
1 2 3
促进就业增长
页岩气开发需要大量的人力资源，包括开采、运输、加工等方面的工作，为地区创造了大量的就业机会。
推动相关产业发展
页岩气开发利用带动了相关产业的发展，如设备制造、技术服务等，进一步促进了地区经济的繁荣。
增加政府财政收入
随着页岩气产量的增加，政府可以获得更多的税收和资源收益，有助于增加政府财政收入。

国家有关页岩气生产安全管理

国家有关页岩气生产安全管理1.引言1.1 概述概述页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，具有丰富的储量和广泛的开采潜力。

然而，页岩气的开采过程涉及到许多复杂的技术和环境风险，因此国家有关页岩气生产安全管理显得尤为重要。

在过去几年中，我国页岩气产量快速增长，成为国内能源供应的重要组成部分。

然而，随着页岩气开采规模的扩大，一些安全问题也逐渐凸显出来。

例如，井下作业的复杂性、高压气体的泄漏风险以及环境污染的可能性等，都给页岩气生产带来了一定的安全隐患。

为了保障页岩气生产的安全运行，国家对于页岩气生产安全管理制定了一系列的政策和规定。

这些政策和规定旨在明确各相关方的责任与义务，提供必要的技术指导和安全措施，并加强监管和执法力度。

通过建立完善的安全管理体系，可以有效降低事故发生的概率，最大限度地保护生产人员和环境的安全。

本文将对当前页岩气生产的现状进行分析，重点探讨国家在页岩气生产安全管理方面所采取的措施。

通过对比国内外的安全管理经验和做法，总结成功的经验和存在的问题。

最后，展望未来，提出改进措施和发展方向，促进我国页岩气生产安全管理的持续改善。

国家有关页岩气生产安全管理是保障我国能源安全和可持续发展的重要工作，对于保护人民生命财产安全、减少资源浪费和环境污染具有重要意义。

本文旨在通过对国家有关页岩气生产安全管理的详细探讨，提高公众对页岩气生产安全管理的认知，推动我国页岩气生产朝着更加安全可持续的方向发展。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文共分为三个部分：引言、正文和结论。

引言部分主要包括概述、文章结构以及目的。

首先，概述部分会介绍本文的主题，即国家有关页岩气生产安全管理。

随后，文章结构部分会简要介绍本文的篇章组织方式，以帮助读者更好地了解全文内容和逻辑结构。

最后，目的部分会明确本文的目标，即通过分析现状、探讨安全管理措施，全面了解和提升国家对页岩气生产安全的管理水平。

正文部分主要包括现状分析和安全管理措施两个方面。

中国页岩油勘探开发现状、挑战及前景

中国页岩油勘探开发现状、挑战及前景付茜【摘要】Shale oil is in situ trapped oil/gas resource in shale series which mainly composed of shale, but its trap boundary is not distinct and cannot form its own natural industrial productivity. With the improvement in horizontal well and staged fracturing technologies and development capabilities, it has become the consensus among the counties in the world that shale oil will most likely be the energy source, which will replace oil and natural gas. The continental shale in China has developed lamellation, containing rich shale oil resource, but China’s research on shale oil started late.In line with the concept of shale oil development planning, presents the status of China’s shale oil exploration and development, technologies and equipment and analyzes the challenges in shale oil development.%页岩油是以页岩为主的页岩层系中所含的原地滞留油气资源，圈闭界限不明显，无法形成自然工业产能。

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Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2014, 2, 33-39 Published Online June 2014 in Hans. http://www.hanspub.org/journal/aepe http://dx.doi.org/10.12677/aepe.2014.23005

33 The Development Status and Trends of China Shale Gas Industry

Mingwei Chao, Lijun Zhang, Hanxiang Wang, Lele Li College of Electromechanical Engineering, China University of Petroleum, Qingdao Email: zlj-2@163.com

Received: May 3rd, 2014; revised: Jun. 1st, 2014; accepted: Jun. 10th, 2014

Abstract China’s shale gas resources are rich and widely distributed. After ten years of development, sub-stantial progress has been made, and the development of shale gas industry in China will be in full swing. This paper mainly introduces the distribution of the shale gas, the present development status of shale gas. On this basis, the development trend of shale oil and gas industry in China is pointed out.

Keywords Shale Gas, Exploration and Production, Horizontal Wells, Fracturing

中国页岩气产业的发展现状及趋势晁明伟，张立军，王旱祥，李乐乐中国石油大学机电工程学院，青岛 Email: zlj-2@163.com

收稿日期：2014年5月3日；修回日期：2014年6月1日；录用日期：2014年6月10日

摘要我国页岩气资源丰富、分布广泛，经过十几年的勘探开发，已经取得了实质性的进展，国内页岩气资源中国页岩气产业的发展现状及趋势 34 开发即将全面铺开。本文主要介绍了我国页岩气资源及其分布、页岩气勘探开发现状，在此基础上，指出了我国页岩气产业的发展趋势。

关键词页岩气，勘探开发，水平井，压裂

1. 引言随着北美“页岩气革命”的成功，页岩气迅速成为天然气勘探开发的新热点。中国页岩气资源潜力巨大，页岩气开发既能减少经济发展对常规能源的需求压力，也对能源的可持续发展具有重要意义。现在国内页岩气的开发研究整体上处于前期探索和准备阶段，从2005年开始进入早期评价阶段，2011年我国颁布了页岩气“十二五”发展规划，目前对页岩气的勘索开发已经取得了实质性的进展。

2. 我国页岩气资源及其分布我国页岩气资源丰富，据2013年EIA估计，页岩气技术可开采资源量达31.6万亿立方米，占全球的15.3%，位列第一[1]。如图1所示，我国页岩气主要分布在四川、渤海湾、松辽、江汉、鄂尔多斯、吐哈、塔里木和准噶尔等含油气盆地。此外，页岩气在我国广泛分布的海相页岩地层、陆相地层及海陆交互相页岩地层中也有分布[2]-[3]。我国页岩地层在各地质历史时期均发育较好，既有有机质含量高的古生界海相页岩、海陆交互相页岩，也有有机质较丰富的中、新生界陆相页岩；在油气、煤炭勘探中，甚至固体矿产勘探时已在油气盆地及盆地以外的沉积地层中也有多处页岩气显示。四川盆地具有与美国东部地区典型盆地相似的地质条件和构造演化特点，均属于古生代发育的海相沉积盆地，其页岩气勘探前景良好。我国南方海相地层发育区具有优越的页岩气成藏地质条件，是我国页岩气勘探开发的有利首选区域，川南、川东、黔北、渝东南、鄂西等上扬子地区是我国页岩气的主要

Figure 1. The distribution of shale gas in China 图1. 中国页岩气分布图中国页岩气产业的发展现状及趋势 35 远景区[4]。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具有页岩气富集的基础和条件，这些地区的页岩气储量也很大。

3. 我国页岩气产业发展现状 3.1. 页岩气勘探现状目前，中国页岩气勘探开发还处于起步阶段。在公益性、基础性页岩气资源战略调查方面，国土资源部油气资源战略研究中心从2002年开始跟踪国外页岩气发展动态，2004年与中国地质大学(北京)重点研究中国富有机质泥页岩发育情况。根据中国页岩气资源分布与类型以及研究进展情况，于2009年启动了“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区带优选”项目[5]，标志着中国页岩气勘探开发的正式开始。 2010年，我国第一个专门从事页岩气开发的科研机构—国家能源页岩气研发(实验)中心在中国石油勘探开发研究院廊坊分院成立。同年，开展了川渝黔鄂页岩气资源战略调查先导试验区建设。 2011年，国土资源部组织27家单位对我国5个大区、41个盆地和地区、57个含气页岩层段、87个评价单元进行了勘测，完成了全国首次页岩气资源潜力评价，并于2012年3月1日公布评价结果《全国页岩气资源潜力调查评价》。目前我国页岩气勘探工作主要集中在四川盆地及其周边、西北地区主要盆地、鄂尔多斯盆地。截止2012年4月，我国石油企业主要在四川盆地及周缘、渤海湾盆地、鄂尔多，共实施页岩气(油)探井63口。其中，页岩气井58口(水平井15口)，获页岩气流30口(水平井4口)；页岩油水平井5口，均获页岩油流[6]，这表明国内页岩气资源开发即将全面铺开。此外，我国石油企业纷纷与世界知名石油公司在联合研究、区块收购等方面开展合作，2009年与美国签署了《中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘录》，就联合开展资源评估、技术合作和政策交流制定了工作计划[7]。壳牌、康菲、美国戴文能源公司、切萨皮克能源公司等分别与中石油、中石化、中海油展开合作，积极参与中国页岩气勘探开发。

3.2. 开发现状相对于常规天然气，页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，通常渗透率小于1 × 10−3 μm，孔隙度最高仅为4%~5%，气流阻力比常规天然气大，需实施储层液压破碎才能开采[8]。使用水力压裂和水平井技术，可大大提高页岩储层中页岩气藏的开采量。目前页岩气的开采技术主要有水平井 + 多段压裂技术、同步压裂技术清和水压裂技术等。 1) 水平井技术水平井提高了与页岩层中裂缝接触的可能性，增大了与储层中气体的接触面积，同时，水平井减少了地面设施，开采延伸范围大，避免了地面不利条件的干扰，产量是直井的3~5倍。目前国内的水平井钻井技术主要有控制压力钻井、低压欠平衡空气钻井和旋转导向钻井等技术。控制压力钻井技术能够很好地克服井壁坍塌问题；低压欠平衡空气钻井技术应用较成熟，旋转导向钻井技术，井眼净化效果好、井身轨迹控制精度高、位移延伸能力强，是水平钻井技术发展的重要方向[9]。国内页岩气水平井完井技术得到了一定的发展，主要的完井技术有：水力喷射射孔完井、组合式桥塞完井、机械式组合完井技术。如图2所示，组合式桥塞完井是页岩气完井最常用也是最耗时的完井方法，在套管井中，用组合式桥塞分割各段，分别进行射孔和压裂；如图3所示，水力喷射射孔完井是以高速喷出的流体射穿套管和岩石，不用下封隔器和桥塞，可以缩短完井时间；机械式组合完井采用特殊的滑套机构和膨胀封隔器，适用于水平裸眼井段限流压裂，一趟管柱即可完成固井和分段压裂施工。威201-H1井、昭通YSH1-1井、彭页HF-1井的施工过程中，PDC钻头、旋转导向钻井、优快钻井中国页岩气产业的发展现状及趋势 36 Figure 2. Composite bridge plug completion 图2. 组合式桥塞完井

Figure 3. Casing perforated completion 图3. 射孔完井

技术、防漏堵漏技术、油基钻井液体系和固井工艺等得到运用，并获得较好效果，满足后期增产作业的技术要求，为页岩气水平井的设计与施工提供了一定的技术支撑[10]-[12]。 2) 压裂增产技术由于页岩气藏超低渗透率和低孔隙度，水平井需经过多级大规模水力压裂处理，才能保证页岩气藏经济生产。压裂增产技术是页岩气成功开发的核心技术之一。我国在常规油气领域几十年积累的水平井开发经验同样加速了目前国内页岩气的技术开发进程。水平井水力压裂技术在国内常规油气开发中应用广泛，尤其是多级压裂技术、重复压裂技术、清水压裂技术，有较多成功应用的实例。在水平井分段压裂技术方面，我国已经取得一定突破，形成了低渗透油气田水平井双封单卡分段压裂、水力喷砂分段压裂、封隔器滑套分段压裂等3大技术，完善了碳酸盐岩储层自转向高效酸化/酸压、化学暂堵胶塞分段压裂、水力裂缝监测与评价和水平井修井作业等4项配套工艺，建立了一套压裂裂缝与井网优化设计方法。我国已经在长庆实现了7段水平井分段压裂技术，并在四川蜀南地区引进并吸收10段及以上的长井段水平井分段压裂技术。江汉油田采用可钻桥塞和射孔联作工艺技术，成功实施了建页HF-1井水平段大液量多段(7段)压裂试验，该井压裂效果显著，为在页岩气水平井大液量多段压裂改造积累了技术及现场实施经验[13]。涪页HF-1井泵送易钻桥塞分段大型压裂技术的成功实施，也为今后