我国页岩气开发现状与制约因素

李海明

(承德石油高等专科学校社科与数理部，河北 承德 067000)

页岩气是指赋存于富含有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气。在储集层中一部分以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，一部分以游离态赋存于储层天然孔隙和裂缝之中，少数以溶解状态存在于干酪根和沥青质中。其中吸附状态天然气的含量变化于80%～20%之间，游离气比例一般在20%～80%之间。页岩气本质上是连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者混合成因气，属天然气生成后，滞留未排出源岩层系而聚集成藏［1］。页岩气几乎存在于所有的沉积盆地中，其资源潜力巨大。页岩气作为源岩生烃或排烃残余的主要产物，广泛存在于高含碳页岩地层中并聚集成藏，使本来不具备常规油气成藏条件的泥页岩中的非常规油气资源重新变得具有勘探开发价值。

1 世界页岩气资源概况

1.1 世界页岩气资源量

2011年4月，美国能源信息署(EIA)在对全球页岩气技术可采资源量进行评价的基础上，发布了“世界页岩气资源初步评价报告”［2］。报告认为，世界页岩气资源总量716.5×1012m3，技术可采资源总量为187.6×1012m3。从分布情况来看(见表1)，北美储量最大，技术可采资储量为 54.7×1012m3;亚洲次之，可采储量39.8 ×1012m3。

1.2 我国页岩气资源量

我国页岩气有良好的勘探前景。张金川［3］等研究了我国页岩气富集类型和资源特点，并根据页岩气聚集的机理，对中、美页岩气地质条件的相似性进行了对比，认为我国有优越的页岩气富集成藏地质条件［1］。我国含气页岩具有有机质丰度高、有机质热演化程度高及后期改造程度高等“三高”特点。我国页岩气具有海陆相共存、沉积分区控制以及分布多样复杂等特点。张金川等还以间接型和直接型页岩气划分方法为基础并结合中国区域地质特点，将中国的页岩气富集模式划分为南方型、北方型及西北型3种［3］。并估算了我国页岩气资源量，计算结果为我国页岩气总地质储量预计可达150×1012m3，技术可采储量高达28×1012m3［2］。我国四川、鄂尔多斯等多个油气盆地均具备页岩气富集成藏的地质条件。南方、北方、西北及青藏地区各占我国页岩气可采资源总量的 46.8%、8.9%、43%和 1.3%［2］。

表1 各大洲页岩气资源量分布情况

2 世界页岩气开发情况

2.1 国外开发现状

美国是全世界第一个规模化开采页岩气的国家。美国页岩气资源丰富，分布范围广，可开采资源量24×1012m3。开发历史悠久，技术成熟，已经实现了高效经济、规模开发。据EIA报告数据，美国页岩气产量2013年为1 800亿m3，成为美国天然气供应的重要来源。美国对页岩气大规模开采，对于改善其天然气供应状况和能源对外依赖程度，起到举足轻重的作用。

加拿大是世界上第二个对页岩气进行勘探开发的国家。加拿大页岩气资源亦十分丰富，根据加拿大非常规天然气协会(CSUG)的资源评价结果，加拿大页岩气的资源量大于42.5×1012m3。加拿大充分认识到页岩气将成为其重要的替代能源，加快了页岩气勘探开发的步伐。但加拿大国家能源局认为，目前页岩气开采技术、开采方式对大规模开发其国内页岩气资源在经济上是否可行还不确定。已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气的开采或开发试验，但相对于美国而言，加拿大页岩气开发还处于初级阶段，尚未实现大规模商业化开发。

此外，欧洲、亚洲、南美洲等多国都已充分认识到页岩气资源的潜在价值，开始页岩气基础理论研究、资源评价、工业化开采试验。世界著名油气公司在多国投资勘探开发页岩气，如2012年壳牌计划投资100亿美元以上开发乌克兰Yuzivske页岩气田;雪佛龙与阿根廷YPF国家石油公司合作勘探开发其国内乌肯省页岩气资源，还投标勘探开采立陶宛页岩气。

2.2 我国页岩气勘探开发情况

我国页岩气勘探开发起步较晚，但近年对页岩气勘探开发高度重视，勘探开发前期研究工作始于2009年。当年，国土资源部在重庆启动我国首个页岩气资源勘查项目。2009年12月四川威远县新场镇老场村的威201井开钻，2010年10月投产。投产初期日产气量2 000 m3，截至2014年2月25日，日均产量400 m3，该井拉开了我国页岩气生产序幕。2011年，国土资源部将渝黔南川、贵州绥阳、贵州凤岗、渝黔湘秀山4个区块，共约1.1万km2页岩气探矿权招标出让。中石化中标渝黔南川区块，河南煤层气中标渝黔湘秀山区块。2011年12月，国土资源部将页岩气正式列为第172种独立矿产。并计划到2015年，基本完成全国页岩气资源潜力调查与评价，页岩气产量达到65亿m3。2012年3月，国土资源部发布我国页岩气资源潜力评价成果:地质资源潜力约134×1012m3，可采资源约25×1012m3。2012年3月，中石化勘探南方分公司在四川元坝区获高产页岩气流。2012年9月，国土资源部将贵州绥阳、凤冈、岑巩;重庆黔江、酉阳、城口;湖南龙山、保靖、永顺、花垣;江西修武;浙江临安;河南温县、中牟等19个区块页岩气探矿权公开招标出让，分别由华电煤业集团、中煤地质工程总公司、山西能源投资有限公司、华电湖北发电有限公司、河南豫矿地质勘查投资有限公司等16家企业中标。

中石油为着力推进四川长宁—威远、滇黔北昭通两个国家级页岩气示范区的建设，2013年3月由西南油气田公司牵头在成都成立页岩气前线协调指挥小组办公室。目前，两区矿权面积分别为6 534 km2、15 078 km2。四川长宁-威远示范区已完钻16口井，完成压裂试气12口井，直井日产量0.2万m3～3.3万m3，水平井日产量1万m3～16万m3;云南昭通示范区完钻7口井，完成压裂试气2口井，直井日产0.25万 m3，水平井日产1.5万 m3至3.6万 m3。

中石化2013年共投入逾1.68亿元勘查湖南龙山、保靖、花垣、桑植、永顺5个页岩气及油气区块。中石化重庆涪陵国家级示范区页岩气井已开钻27口，完钻21口，已投入试采水平井10口，平均单井产量15万m3/天，累计实现商品气量近7 300万m3。

中海油国内第一口页岩气探井——徽页1井顺利开钻，标志着中海油页岩气勘探开发步入新阶段。

江西修武盆地页岩气区块勘探项目被江西省天然气(赣投气通)控股有限公司中标夺得。首期勘查设计施工11孔，预算投入勘查经费4.3亿元，标志着江西省页岩气进入实质勘查开发阶段。

2013年，国土资源部公布贵州页岩气地质资源量10.48×1012m3。并在贵州岑巩开钻贵州第一口页岩气调查井——岑页1井，见到了良好的页岩气显示。

我国页岩气勘查开发进展比较顺利，截至2013年底累计完成页岩气钻井285口，2013年页岩气产量达到2.0亿 m3。

3 制约我国页岩气产业发展的关键因素

我国页岩气资源的开发刚刚起步，经验匮乏，技术不成熟。制约我国页岩气产业化发展的关键因素是页岩气成藏理论研究、资源勘查和开发核心技术。

3.1 国内页岩气理论研究尚不够系统化

目前，国内页岩气研究重点主要集中于两方面。一是页岩气地质理论及资源评价理论与方法［4］;二是勘探区域和层位优选评价。在页岩气地质理论与资源评价理论与方法方面，中国地质大学张金川、中国石油勘探开发研究院李新景、王社、王红岩等一批专家学者们一方面借鉴和消化吸收美国页岩气资源评价的理论与勘探开发成功经验;另一方面不断收集整理国内资料，结合国内沉积地层和盆地构造特征等因素分析。在页岩气成藏机理、储量评价、资源量、页岩气渗流机理等方面取得了可喜的研究成果，为我国页岩气勘探开发奠定了一定的理论基础。在首选勘探区域和层位方面，国内专家学者们主要是通过与美国5套开发成功的含气页岩进行地质要素比照分析来进行，不同的研究者对勘探首选目标区有不同看法，四川盆地作为中国页岩气勘探开发研究的首选区的观点较为普遍，但对盆地内具体区域和层位选择的看法尚不统一。大多数研究者得到了一些公司企业的资助，研究方向只是侧重某一区块或某个方面。国内系统化研究页岩气聚集成藏理论在开展联合科技攻关方面显得十分薄弱，加强联合科技公关十分必要。只有搞清我国页岩气富集成藏地质条件、成藏理论，才有望解决目前制约中国页岩气产业发展的重大基础理论难题。因此，在国家层面有必要加大科技攻关力度，完善基础地质工作投入机制，设立专项基金，整合一支精干的页岩气理论研究、地质调查队伍，形成跨学科、跨部门的页岩气基础理论研究局面，为我国页岩气产业发展提供公益性服务。

3.2 资源勘查程度低尚无技术标准体系

页岩气作为资源性矿产，与石油、煤炭、天然气等一样，要实现规模开采，明确含气区并探明资源储量是前提条件。我国页岩气资源潜力虽然很大，但全国范围内资源总量与分布情况还没有开展系统调查与评价工作，未能明确确定有利目标区，更未探明各地区可采资源量。一些科技文献、报告公布的数据只是根据EIA等国外机构发布的报告和国内专家学者依据初步勘探结果或利用已有地质资料推断的。页岩气预测储量仅限于地质分析推断，不是实际勘探的结果［4］，且页岩气资源勘探开发工作难度高，资金投入大，实施周期长，投资回报不确定。对页岩气的经济开发来讲，借鉴国外特别是美国的勘探开发成功经验，会给国内页岩气的勘探开发带来有益启发，缩短页岩气勘探开发前期研究时间并降低投入成本。我国要大规模勘探开发页岩气资源，有必要对国内各沉积盆地页岩气成藏地质条件、聚集成藏机理、资源评价方法等进行系统研究，形成一套适合中国页岩气资源评价和勘探开发的理论体系。吸收借鉴国外经验，制订我国页岩气资源勘探技术方法与工作规范，构建我国页岩气勘查评价技术标准体系。

3.3 页岩气开发核心技术尚不成熟

美国将水平钻井技术和水力压裂技术成功应用于页岩气开采［5］，大幅降低了开采成本。我国在页岩气开发的核心技术如水平井、压裂增产开发技术等方面，尚未形成页岩气开发的核心技术体系。我国页岩气的地质条件复杂，含气页岩层系时代老、热演化程度高，经历了多期构造演化，埋藏深度大，多在3 000 m以上，气藏结构相对复杂且自然环境多处于山区［5］;而美国主要页岩气田埋藏深度多在2 000 m以浅且地处平原。这意味着我国页岩气开采难度更大，开采成本更高，经济效益更难于把握。美国页岩气开采经验表明:不同地区页岩气的赋存状态、开发技术参数都有很大差异;加之美国页岩气开采核心技术对华出口限制，因此美国页岩气开采技术短时间内还无法大范围普及，直接套用美国页岩气开发经验在技术上、经济上未必可行。在钻井、压裂方面，应着力解决降低钻井成本、研发配套仪器、优选钻井液配方、多级压裂等技术问题，并重点研究页岩气渗流机理、网缝扩展与形成机理、裂缝监测与解释等基础理论研究力度，以尽快形成适合我国页岩气地质特征的开发技术方案，走出自己的页岩气开发技术自主创新之路。

此外，明晰各区块探矿权、采矿权，协调处理好矿业权重叠;争取国家资金政策扶持，加快建立页岩气勘探开发新机制，引入社会资金参与页岩气勘探开发，也是我国页岩气产业发展必须关注的问题。

4 结束语

我国是能源消费大国，随着经济发展和人民生活水平提高，能源需求量将显著增长，页岩气这种清洁能源对改善我国能源消费结构，减少环境污染具有重要意义。常规油气资源后备储量有限也将迫使我国特别注重非常规油气资源的开发利用。页岩气资源丰富，开发前景广阔，已经成为世界性共识［6］。展望未来，我国页岩气工业化发展对保障国家能源安全具有战略意义，寻找页岩气资源有利区块、探明储量是页岩气产业发展的当务之急。此外页岩气开采技术复杂，投资风险大，经济可行性不确定，因此突破页岩气开采关键技术，降低开采成本，是我国页岩气产业发展的关键。可以预见，不久的将来，国内页岩气必将成为一个大有可为的新兴产业。

［1］邵晓州，余川，付勋勋.页岩气研究新进展及开发瓶颈分析［J］.断块油气田，2012，19(6):765－766.

［2］曾少军，杨来，曾凯超 .中国页岩气开发现状、问题及对策［J］.中国人口·资源与环境，2013，23(3):689－694.

［3］张金川，边瑞康，荆铁亚，等.页岩气理论研究的基础意义［J］.地质通报，2011，30(2):110－111.

［4］张东晓，杨婷云.页岩气开发综述［J］.石油学报，2013，34(4):793－795.

［5］安晓璇，黄文辉，刘思宇，等.页岩气资源分布、开发现状及展望［J］.资源与产业，2010，12(2):172－174.

［6］李玉喜，乔德武，姜文利，等.页岩气含气量和页岩气地质评价综述［J］.地质通报，20l1，30(2):309－311.