頁巖氣“甜點”：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，經過幾個世紀的研究和技術積累，得益于水力壓裂和水平井技術的突破，美國最終實現(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，一改天然氣進口大國的局面，實現(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。據美國能源信息署評價，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3.61×1013立方米，位居世界第一。根據國土資源部2011年啟動的“全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區(qū)優(yōu)選”項目評價，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水平，足夠全國使用上百年。
　　所謂的頁巖氣“甜點”，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。頁巖氣“甜點”區(qū)有許多評價標準，例如頁巖的總有機碳（TOC）、脆性和含氣量等，這些參數有助于我們判斷某個頁巖氣勘探區(qū)域是否屬于“甜點”區(qū)。
　　明確了頁巖氣“甜點”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，美國采用兩種關鍵技術率先解決了這個問題：水力壓裂和水平井技術。自此，頁巖氣開發(fā)變得有跡可循。首先在頁巖氣勘探預測的“甜點”區(qū)，打直井到目的層，然后根據預測的頁巖氣“甜點”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，能夠將更大范圍內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入頁巖氣儲層，并在液壓之下將頁巖氣儲層壓裂擠碎，產生一系列的裂縫和孔隙，進一步擴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，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，頁巖氣產能衰減很快，一口井持續(xù)開發(fā)的能力很弱，一年之后產量大都會衰減一半以上，因此需要不斷地打新井來維持產量，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)頁巖氣的壓裂技術最常用、最成熟的就是水力壓裂，由于無法對壓裂液體進行完全回收利用，所以會不可避免地帶來環(huán)境問題。同時，我國的頁巖氣資源目標區(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)價值的頁巖氣鉆井甚至頁巖氣田。通過無數人員的共同努力，頁巖氣開發(fā)雖任重道遠，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，經過幾個世紀的研究和技術積累，得益于水力壓裂和水平井技術的突破，美國最終實現(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，一改天然氣進口大國的局面，實現(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。據美國能源信息署評價，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3.61×1013立方米，位居世界第一。根據國土資源部2011年啟動的“全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區(qū)優(yōu)選”項目評價，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水平，足夠全國使用上百年。
　　所謂的頁巖氣“甜點”，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。頁巖氣“甜點”區(qū)有許多評價標準，例如頁巖的總有機碳（TOC）、脆性和含氣量等，這些參數有助于我們判斷某個頁巖氣勘探區(qū)域是否屬于“甜點”區(qū)。
　　明確了頁巖氣“甜點”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，美國采用兩種關鍵技術率先解決了這個問題：水力壓裂和水平井技術。自此，頁巖氣開發(fā)變得有跡可循。首先在頁巖氣勘探預測的“甜點”區(qū)，打直井到目的層，然后根據預測的頁巖氣“甜點”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，能夠將更大范圍內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入頁巖氣儲層，并在液壓之下將頁巖氣儲層壓裂擠碎，產生一系列的裂縫和孔隙，進一步擴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，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，頁巖氣產能衰減很快，一口井持續(xù)開發(fā)的能力很弱，一年之后產量大都會衰減一半以上，因此需要不斷地打新井來維持產量，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)頁巖氣的壓裂技術最常用、最成熟的就是水力壓裂，由于無法對壓裂液體進行完全回收利用，所以會不可避免地帶來環(huán)境問題。同時，我國的頁巖氣資源目標區(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)價值的頁巖氣鉆井甚至頁巖氣田。通過無數人員的共同努力，頁巖氣開發(fā)雖任重道遠，但前景光明。