愛華網(wǎng)頁巖氣（英文：shale gas），是從頁巖層中開采出來的一種非常重要的非常規(guī)天然氣資源。頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，往往分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。較常規(guī)天然氣相比，頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點，大部分產(chǎn)氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣。特指賦存于頁巖中的非常規(guī)氣。頁巖亦屬致密巖石，故也可歸入致密氣層氣。取得工業(yè)開發(fā)成功的僅為北美洲(以美國為主)。它起始于阿巴拉契亞盆地的泥盆系頁巖，為暗褐色和黑色，富有機質(zhì)，可大量生氣。儲集空間以裂縫為主，并以吸附氣和水溶氣形式賦存，為低(負)壓、低飽和度(30%左右)，因而為低產(chǎn)。
頁巖_頁巖氣 -氣體概述
頁巖氣鉆井現(xiàn)場
頁巖氣（shalegas）是賦存于富有機質(zhì)泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，與“煤層氣”、“致密氣”同屬一類。頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，往往分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。頁巖氣很早就已經(jīng)被人們所認知，但采集比傳統(tǒng)天然氣困難，隨著資源能源日益匱乏，作為傳統(tǒng)天然氣的有益補充，人們逐漸意識到頁巖氣的重要性。
頁巖_頁巖氣 -主要特點
頁巖氣分布示意圖頁巖氣主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣，它可以生成于有機成因的各種階段天然氣主體上以游離相態(tài)（大約50％）存在于裂縫、孔隙及其它儲集空間。
以吸附狀態(tài)（大約50％）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態(tài)儲存于干酪根、瀝青質(zhì)及石油中天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、甚至砂巖地層中為天然氣生成之后，在源巖層內(nèi)的就近聚集表現(xiàn)為典型的原地成藏模式，與油頁巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規(guī)儲層氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲層和蓋層。因此有機質(zhì)含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是最好的頁巖氣發(fā)育條件。
頁巖亦屬致密巖石，故也可歸入致密氣層氣。它起始于阿巴拉契亞盆地的泥盆系頁巖，為暗褐色和黑色，富有機質(zhì)，可大量生氣。儲集空間以裂縫為主并可以吸附氣和水溶氣形式賦存，為低（負）壓、低飽和度（30％左右），因而為低產(chǎn)。但在裂縫發(fā)育帶可獲較高產(chǎn)量，井下爆炸和壓裂等改造措施效果也好。
頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點――大部分產(chǎn)氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁巖氣井能夠長期地穩(wěn)定產(chǎn)氣。但頁巖氣儲集層滲透率低，開采難度較大。隨著世界能源消費的不斷攀升，包括頁巖氣在內(nèi)的非常規(guī)能源越來越受到重視。美國和加拿大等國已實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)性開發(fā)。
頁巖_頁巖氣 -儲量分布
中國頁巖氣勘探
北美的克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系-密西西比系富集多種成因、多種成熟度的頁巖氣資源。而在中國許多盆地發(fā)育有多套煤系及暗色泥、頁巖地層，互層分布大套的致密砂巖存在根緣氣、頁巖氣發(fā)育有利條件，不同規(guī)模的天然氣發(fā)現(xiàn)，但尚未在大面積區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)天然氣勘探的進一突破。
中國南方海相頁巖地層可能是頁巖氣的主要富集地區(qū)。除此之外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、準噶爾等陸相沉積盆地的頁巖地層也有頁巖氣富集的基礎(chǔ)和條件。重慶綦江、萬盛、南川、武隆、彭水、酉陽、秀山和巫溪等區(qū)縣是頁巖氣資源最有利的成礦區(qū)帶，因此被確定為首批實地勘查工作目標區(qū)。
從全世界范圍看，泥、頁巖約占全部沉積巖的60%，頁巖氣資源前景巨大。主要分布在北美、中亞和中國、拉美、中東和北非、前蘇聯(lián)。加拿大西部地區(qū)大約有550萬至860萬億立方英尺頁巖氣儲量。美國頁巖氣地質(zhì)儲量約28萬億立方米。2007年美國頁巖氣總產(chǎn)量500億立方米，占當年美國天然氣總量的8%以上。中國的頁巖氣儲量超過其它任何一個國家，可采儲量有36萬億立方米。按當前的消耗水平，這些儲量足夠中國使用300多年。
頁巖_頁巖氣 -成藏條件
沉積環(huán)境
頁巖氣的工業(yè)聚集需要豐富的氣源物質(zhì)基礎(chǔ)，要求生烴有機質(zhì)含量達到一定標準。那些有機質(zhì)豐度高的黑色泥頁巖是頁巖氣成藏的最好源巖，它們的形成需要較快速的沉積條件和封閉性較好的還原環(huán)境。沉積速率較快可以使得富含有機質(zhì)頁巖在被氧化破壞之前能夠大量沉積下來，而水體缺氧可以抑制微生物的活動性，減小其對有機質(zhì)的破壞作用。在沉積埋藏后控制甲烷產(chǎn)量的因素是缺氧、缺硫酸鹽環(huán)境，低溫、富含有機物質(zhì)和具有充足的儲存氣體的空間。
總有機碳含量
總有機碳含量是烴源巖豐度評價的重要指標，也是衡量生烴強度和生烴量的重要參數(shù)。有機碳含量隨巖性變化而變化，對于富含粘土的泥頁巖來說，由于吸附量很大，有機碳含量最高，因此，泥頁巖作為潛力源巖的有機含量下限值就愈高，而當烴源巖的有機質(zhì)類型愈好，熱演化程度高時，相應的有機碳含量下限值就低。
干酪根類型
在不同的沉積環(huán)境中，由不同來源有機質(zhì)形成的干酪根，其組成有明顯的差別，其性質(zhì)和生油氣潛能也有很大差別。因此研究干酪根的類型（性質(zhì)）是油氣地球化學的一項重要內(nèi)容，也是評價干酪根生油、生氣潛力的基礎(chǔ)。干酪根類型是衡量有機質(zhì)產(chǎn)烴能力的參數(shù)，不同類型的干酪根同時也決定了產(chǎn)物以油為主還是以氣為主。頁巖氣可以在不同有機質(zhì)類型的源巖中產(chǎn)出，有機質(zhì)的總量和成熟度才是決定源巖產(chǎn)氣能力的重要因素。
熱演化程度
熱演化程度含氣頁巖的熱成熟度通常用Ro來表示，Ro越高表明生氣的可能越大。美國五大產(chǎn)氣頁巖的熱成熟度可以從0.4%~0.6%（臨界值）到0.6%~2.0%（成熟），頁巖氣的生成貫穿于有機質(zhì)向烴類演化的整個過程。也就是說，只要頁巖層中的有機質(zhì)達到了生烴標準，即Ro>0.4%，就可以生成天然氣，它們就有可能在頁巖中聚集成藏。一般地，當Ro>1.0%更易于生氣，1.0%<Ro<2.0%為生氣窗，當Ro>1.4%時則生成干氣；Ro<0.6%為未成熟階段，0.4%<Ro<0.6%時可生成生物成因氣。
頁巖_頁巖氣 -主要用途
頁巖氣是一種清潔、高效的能源資源和化工原料，主要用于民用和工業(yè)燃料，化工和發(fā)電等，具有廣闊開發(fā)前景，頁巖氣的開發(fā)和利用有利于緩解油氣資源短缺，增加清潔能源供應，是常規(guī)能源的重要補充。
頁巖氣開采技術(shù)，主要有水平井＋多段壓裂技術(shù)、清水壓裂技術(shù)和壓裂技術(shù)-同步壓裂技術(shù)，這些先進的技術(shù)不斷提高著頁巖氣井的產(chǎn)量。正是這些先進技術(shù)的成功應用，促進了美國頁巖氣開發(fā)的快速發(fā)展。
頁巖_頁巖氣 -開采歷史
美國
美國能源結(jié)構(gòu)示意圖及預測（來源EIA2011年度能源報告）美國進行頁巖氣開采大約有80多年歷史。頁巖氣開發(fā)極大改善了美國天然氣供應格局和能源安全狀況，其占美國天然氣產(chǎn)量的比重從1996年的1.6%猛增至2010年的約23%，并使美國在2009年超過俄羅斯成為世界第一大天然氣生產(chǎn)國和資源國。隨著技術(shù)的進步及探明儲量的持續(xù)增加，未來頁巖氣開采將進入爆發(fā)式增長期，帶動美國的天然氣生產(chǎn)進入“黃金時代”。1821年，在美國紐約的弗里多尼亞商業(yè)天然氣井中首次生產(chǎn)出頁巖氣。
1859年，埃德溫?德雷克表示油可大量生產(chǎn)，啟動了美國的石油工業(yè)。
19世紀60年代到20世紀20年代，天然氣，包括在阿巴拉契亞山脈和伊利諾伊州的盆地由淺，低壓產(chǎn)出的頁巖氣，僅限于用在靠近生產(chǎn)領(lǐng)域的城市。
20世紀30年代，技術(shù)的發(fā)展使得運用大口徑管道把大量的中大陸和東南部油田的天然氣輸送到東北部城市成為可能;天然氣工業(yè)的迅速發(fā)展。
20世紀40年代后期，液壓壓裂首次用于刺激石油和天然氣井。1947年泛美石油股份公司經(jīng)營的堪薩斯州格蘭特縣的氣井第一次運用了水力壓裂技術(shù)。
20世紀70年代初，井下發(fā)動機，作為定向鉆井技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，發(fā)展加速。在隨后的三十年里，定向鉆井能力繼續(xù)向前推進。
20世紀70年代末和80年代初，出于對美國的天然氣資源日益減少的擔心，聯(lián)邦政府開始資助“非常規(guī)天然氣藏”，如頁巖氣，致密砂巖和煤層的氣體等方面的估算方法的研究和如何改善將氣體從這些巖石中提取的方法。頁巖埋藏較深，如得克薩斯州Barnett和賓夕法尼亞州Marcellus區(qū)塊，都是被眾所周知，認為其通透性基本上為零，因此也不考慮其經(jīng)濟性。20世紀80至90年代初，Mitchell能源公司結(jié)合大裂縫設(shè)計，嚴謹?shù)挠筒孛枋觯骄?，更低的成本和水力壓裂，使得Barnett頁巖區(qū)塊具有經(jīng)濟性。
2003年至2004年，從Barnett頁巖區(qū)塊生產(chǎn)的頁巖氣超越了一些淺層天然氣井的產(chǎn)量，如歷史上的阿巴拉契亞俄亥俄區(qū)塊和密歇根盆地Antrim頁巖區(qū)塊。現(xiàn)在每天約有20億立方英尺的天然氣是產(chǎn)自美國頁巖氣。
2005年至2010年，Barnett區(qū)塊的頁巖產(chǎn)量增長到大約每天5億立方英尺。在其他主要盆地的主要頁巖區(qū)塊也開始發(fā)展。
2010年，Marcellus頁巖區(qū)塊亞特蘭大中部/東北部地區(qū)--靠近東海岸的大城市的天然氣需求中心的一個重要的組成部分-被認為擁有接近一半的技術(shù)可采近的頁巖氣資源。
加拿大
頁巖氣開采加拿大是繼美國之后第二個實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)化開采的國家，2009年的產(chǎn)量已達到72億立方米。數(shù)據(jù)顯示，加拿大西部地區(qū)大約有550萬至860萬億立方英尺頁巖氣儲量。
歐洲（除俄羅斯以外）
頁巖氣技術(shù)可采資源量相對較低，但分布廣泛，主要集中在波蘭、挪威、烏克蘭和瑞典等國。波蘭的頁巖氣可采資源量為歐洲之最。此外，德國、英國、西班牙等國也已開始開展頁巖氣研究和試探性開發(fā)，部分企業(yè)已著手商業(yè)性勘探開發(fā)。法國由于擔心頁巖氣的開采會對水資源管理帶來較大負面影響，已暫時停止相關(guān)開采活動。2013年7月，法國總統(tǒng)奧朗德日前發(fā)表聲明說，不允許在法國境內(nèi)開采頁巖氣，因為這將給生態(tài)帶來風險。在亞太地區(qū)
中國和澳大利亞的頁巖氣儲量都很豐富，上述兩國以及印度、印尼都已相繼開始對頁巖氣資源展開調(diào)查與勘探。中國頁巖氣開發(fā)剛剛起步，總體處于以資源評估與勘探為主的探索和準備階段。2011年7月，中國國土資源部舉行了首輪頁巖氣探礦權(quán)招標。中國相關(guān)部門和石油公司也已著手與美國有關(guān)機構(gòu)在頁巖氣開發(fā)、技術(shù)合作研究等方面展開多種形式的合作。
拉丁美洲
頁巖氣資源主要集中在阿根廷、墨西哥和巴西等國。目前道達爾、?？松梨诘饶茉垂疽呀?jīng)開始與阿根廷國內(nèi)的石油公司合作，參與其國內(nèi)礦區(qū)頁巖氣的開采。墨西哥的頁巖氣可采資源量位列世界第四，2011年10月墨西哥北部與美交界處發(fā)現(xiàn)大規(guī)模頁巖氣田，預計該氣田能滿足墨西哥90多年的天然氣需求。
頁巖_頁巖氣 -美國影響
美國頁巖氣的大開發(fā)，一是改變了全國能源供應結(jié)構(gòu)，促使全國油氣進口預期不斷降低，對外依存度有望降至20世紀80年代以來的最低水平；二是誘發(fā)了油氣價格聯(lián)動機制減弱。自2009年初至2010年3月1日，原油價格已上漲了73%，而美國天然氣價格卻下降了15%；三是刺激了傳統(tǒng)能源的替代應用。如，在交通行業(yè)中增加壓縮天然氣替代石油，發(fā)電行業(yè)中增加天然氣替代煤炭等，其中在2005年至2010年的5年間，用于交通燃料的天然氣消費量增長了43.5%，氣發(fā)電的消費份額（相對于天然氣的消費總量）從2005年的26%攀升至2010年的30.1%；四是帶來了更多的就業(yè)機會、稅收收入以及一定程度的區(qū)域經(jīng)濟增長。如，2008年Marcellus頁巖氣的發(fā)展給賓夕法尼亞州帶來了23億美元的經(jīng)濟收入，創(chuàng)造了29000個就業(yè)機會，給州政府和當?shù)卣畮砹?.4億美元的稅收。
頁巖_頁巖氣 -中國開發(fā)
長寧-威遠頁巖氣示范區(qū)長寧區(qū)塊中國主要盆地和地區(qū)頁巖氣資源量約為15萬億-30萬億立方米，與美國28.3萬億立方米大致相當，經(jīng)濟價值巨大。
2009年10月，中國國土資源部在重慶市綦江縣啟動了中國首個頁巖氣資源勘查項目。2012年3月，中國國家能源局于發(fā)布了《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015年）》，根據(jù)該規(guī)劃，中國計劃在“十二五”期間，完成探明頁巖氣地質(zhì)儲量6000億立方米，可采儲量2000億立方米，實現(xiàn)2015年頁巖氣產(chǎn)量65億立方米，基本完成全國頁巖氣資源潛力的評估與勘探，為“十三五”打好基礎(chǔ)，目標是到2020年力爭達到頁巖氣年開采量為600億-1000億立方米。
中國是北美以外唯一一個現(xiàn)有石油服務(wù)行業(yè)規(guī)模較大而且政策和稅收環(huán)境較為寬松的地區(qū)，加之中國頁巖氣儲量豐富且能源供需嚴重不平衡，中國已被視為未來除美國之外頁巖氣開發(fā)最快的國家。
近年來，我國對頁巖氣的越發(fā)重視，與美國開展的“頁巖氣革命”有很大關(guān)系，2006年美國頁巖氣產(chǎn)量為當年天然氣總產(chǎn)量的1%，2010年該比例躍升至17%，超過1000億立方米，隨后五年間，美國頁巖氣產(chǎn)量增長近20倍。可以說，美國頁巖氣開發(fā)為我國企業(yè)描繪了一幅十分美好的藍圖，企業(yè)紛紛摩拳擦掌、躍躍欲試，但是由于我國地質(zhì)條件、技術(shù)條件和市場條件與美國有很大不同，企業(yè)在進行開發(fā)時照搬美國技術(shù)經(jīng)驗不免屢屢碰壁。
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