頁巖氣“甜點(diǎn)”：非常規(guī)能源的寶藏

中德密封

　世界上對頁巖氣資源的勘探開發(fā)工作最早起源于美國。自1821年起，經(jīng)過幾個世紀(jì)的研究和技術(shù)積累，得益于水力壓裂和水平井技術(shù)的突破，美國最終實(shí)現(xiàn)了Barnett頁巖氣的規(guī)模化商業(yè)開發(fā)。從此以后，美國的頁巖氣革命全面展開，一改天然氣進(jìn)口大國的局面，實(shí)現(xiàn)了全面自給自足，甚至有望成為天然氣出口國。革命悄然開始，巨變轟然降臨。
　　我國的頁巖氣資源也非常豐富。據(jù)美國能源信息署評價(jià)，全球可采頁巖氣儲量約2.06×1014立方米，其中中國的頁巖氣儲量高達(dá)3.61×1013立方米，位居世界第一。根據(jù)國土資源部2011年啟動的“全國頁巖氣資源潛力調(diào)查評價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選”項(xiàng)目評價(jià)，中國的頁巖氣可采資源潛力也在2.5×1013立方米，其中，已獲得工業(yè)氣流或已發(fā)現(xiàn)頁巖氣的評價(jià)單元可采資源潛力為1.595×1013立方米，按照目前的天然氣消費(fèi)水平，足夠全國使用上百年。
　　所謂的頁巖氣“甜點(diǎn)”，就是指頁巖氣富集且易于開發(fā)的區(qū)域，能“多吃好吃”的才是甜點(diǎn)。頁巖氣“甜點(diǎn)”區(qū)有許多評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，例如頁巖的總有機(jī)碳（TOC）、脆性和含氣量等，這些參數(shù)有助于我們判斷某個頁巖氣勘探區(qū)域是否屬于“甜點(diǎn)”區(qū)。
　　明確了頁巖氣“甜點(diǎn)”區(qū)之后，如何將這些富集的頁巖氣開發(fā)出來，就成為一個大問題。頁巖氣儲存于頁巖中，相對于常規(guī)油氣的儲集層，頁巖更加致密，孔隙度和滲透率都很低，這也是長久以來制約國內(nèi)外頁巖氣開發(fā)的難題。通過上百年的探索，美國采用兩種關(guān)鍵技術(shù)率先解決了這個問題：水力壓裂和水平井技術(shù)。自此，頁巖氣開發(fā)變得有跡可循。首先在頁巖氣勘探預(yù)測的“甜點(diǎn)”區(qū)，打直井到目的層，然后根據(jù)預(yù)測的頁巖氣“甜點(diǎn)”層位的角度打一個相同角度的井，即水平井，這樣便加大了地面上井眼與地下頁巖氣儲層的接觸面積，能夠?qū)⒏�大范圍�?nèi)的頁巖氣儲層納入控制范圍，大幅提高采收率。水平井完鉆后，頁巖氣開發(fā)正式開始，通過射孔將套管和水泥射穿，將生產(chǎn)管柱和頁巖氣儲層聯(lián)通起來，隨后在地面利用高壓泵將壓裂液壓入井底，沿著之前射穿的孔洞進(jìn)入頁巖氣儲層，并在液壓之下將頁巖氣儲層壓裂擠碎，產(chǎn)生一系列的裂縫和孔隙，進(jìn)一步擴(kuò)大頁巖氣儲層的連通性，頁巖氣就會源源不斷地被開采出來了。
　　分布廣泛、儲存量大是頁巖氣的最大優(yōu)勢。與此同時(shí)，頁巖氣的勘探開發(fā)也存在很多弊端。例如相對于常規(guī)油氣，頁巖氣產(chǎn)能衰減很快，一口井持續(xù)開發(fā)的能力很弱，一年之后產(chǎn)量大都會衰減一半以上，因此需要不斷地打新井來維持產(chǎn)量，這也造就了美國頁巖氣礦區(qū)鉆井密布的現(xiàn)象。另外，開發(fā)頁巖氣的壓裂技術(shù)最常用、最成熟的就是水力壓裂，由于無法對壓裂液體進(jìn)行完全回收利用，所以會不可避免地帶來環(huán)境問題。同時(shí)，我國的頁巖氣資源目標(biāo)區(qū)很多都位于水資源不太豐富的地區(qū)，也會給頁巖氣的開發(fā)帶來不同程度的困難。
　　近一兩年，國際油價(jià)持續(xù)下跌，油氣勘探開發(fā)的利潤不斷壓縮，這令本就投入甚高的頁巖氣勘探開發(fā)處于尷尬的境地。我國的頁巖氣開發(fā)利用尚處于起步階段，剛一開始便舉步維艱。但是作為一個能源進(jìn)口大國，一種安全、清潔和可持續(xù)的能源對于我國的能源戰(zhàn)略具有十分重要的意義，這些是常規(guī)油氣以及煤炭資源無法滿足的。目前，我國的頁巖氣開發(fā)工作主要集中于幾大石油公司，中石油和中石化均已建立起具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的頁巖氣鉆井甚至頁巖氣田。通過無數(shù)人員的共同努力，頁巖氣開發(fā)雖任重道遠(yuǎn)，但前景光明�！∈澜缟蠈�頁巖氣資源的勘探開發(fā)工作最早起源于美國。自1821年起，經(jīng)過幾個世紀(jì)的研究和技術(shù)積累，得益于水力壓裂和水平井技術(shù)的突破，美國最終實(shí)現(xiàn)了Barnett頁巖氣的規(guī)�；�商業(yè)開發(fā)。從此以后，美國的頁巖氣革命全面展開，一改天然氣進(jìn)口大國的局面，實(shí)現(xiàn)了全面自給自足，甚至有望成為天然氣出口國。革命悄然開始，巨變轟然降臨。
　　我國的頁巖氣資源也非常豐富。據(jù)美國能源信息署評價(jià)，全球可采頁巖氣儲量約2.06×1014立方米，其中中國的頁巖氣儲量高達(dá)3.61×1013立方米，位居世界第一。根據(jù)國土資源部2011年啟動的“全國頁巖氣資源潛力調(diào)查評價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選”項(xiàng)目評價(jià)，中國的頁巖氣可采資源潛力也在2.5×1013立方米，其中，已獲得工業(yè)氣流或已發(fā)現(xiàn)頁巖氣的評價(jià)單元可采資源潛力為1.595×1013立方米，按照目前的天然氣消費(fèi)水平，足夠全國使用上百年。
　　所謂的頁巖氣“甜點(diǎn)”，就是指頁巖氣富集且易于開發(fā)的區(qū)域，能“多吃好吃”的才是甜點(diǎn)。頁巖氣“甜點(diǎn)”區(qū)有許多評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，例如頁巖的總有機(jī)碳（TOC）、脆性和含氣量等，這些參數(shù)有助于我們判斷某個頁巖氣勘探區(qū)域是否屬于“甜點(diǎn)”區(qū)。
　　明確了頁巖氣“甜點(diǎn)”區(qū)之后，如何將這些富集的頁巖氣開發(fā)出來，就成為一個大問題。頁巖氣儲存于頁巖中，相對于常規(guī)油氣的儲集層，頁巖更加致密，孔隙度和滲透率都很低，這也是長久以來制約國內(nèi)外頁巖氣開發(fā)的難題。通過上百年的探索，美國采用兩種關(guān)鍵技術(shù)率先解決了這個問題：水力壓裂和水平井技術(shù)。自此，頁巖氣開發(fā)變得有跡可循。首先在頁巖氣勘探預(yù)測的“甜點(diǎn)”區(qū)，打直井到目的層，然后根據(jù)預(yù)測的頁巖氣“甜點(diǎn)”層位的角度打一個相同角度的井，即水平井，這樣便加大了地面上井眼與地下頁巖氣儲層的接觸面積，能夠?qū)⒏�大范圍�?nèi)的頁巖氣儲層納入控制范圍，大幅提高采收率。水平井完鉆后，頁巖氣開發(fā)正式開始，通過射孔將套管和水泥射穿，將生產(chǎn)管柱和頁巖氣儲層聯(lián)通起來，隨后在地面利用高壓泵將壓裂液壓入井底，沿著之前射穿的孔洞進(jìn)入頁巖氣儲層，并在液壓之下將頁巖氣儲層壓裂擠碎，產(chǎn)生一系列的裂縫和孔隙，進(jìn)一步擴(kuò)大頁巖氣儲層的連通性，頁巖氣就會源源不斷地被開采出來了。
　　分布廣泛、儲存量大是頁巖氣的最大優(yōu)勢。與此同時(shí)，頁巖氣的勘探開發(fā)也存在很多弊端。例如相對于常規(guī)油氣，頁巖氣產(chǎn)能衰減很快，一口井持續(xù)開發(fā)的能力很弱，一年之后產(chǎn)量大都會衰減一半以上，因此需要不斷地打新井來維持產(chǎn)量，這也造就了美國頁巖氣礦區(qū)鉆井密布的現(xiàn)象。另外，開發(fā)頁巖氣的壓裂技術(shù)最常用、最成熟的就是水力壓裂，由于無法對壓裂液體進(jìn)行完全回收利用，所以會不可避免地帶來環(huán)境問題。同時(shí)，我國的頁巖氣資源目標(biāo)區(qū)很多都位于水資源不太豐富的地區(qū)，也會給頁巖氣的開發(fā)帶來不同程度的困難。
　　近一兩年，國際油價(jià)持續(xù)下跌，油氣勘探開發(fā)的利潤不斷壓縮，這令本就投入甚高的頁巖氣勘探開發(fā)處于尷尬的境地。我國的頁巖氣開發(fā)利用尚處于起步階段，剛一開始便舉步維艱。但是作為一個能源進(jìn)口大國，一種安全、清潔和可持續(xù)的能源對于我國的能源戰(zhàn)略具有十分重要的意義，這些是常規(guī)油氣以及煤炭資源無法滿足的。目前，我國的頁巖氣開發(fā)工作主要集中于幾大石油公司，中石油和中石化均已建立起具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的頁巖氣鉆井甚至頁巖氣田。通過無數(shù)人員的共同努力，頁巖氣開發(fā)雖任重道遠(yuǎn)，但前景光明。