页岩气国内外研究现状及存在问题.pdf

页岩气国内外研究现状及存在问题 前 言 页岩气是当今油气藏勘探的前沿领域，也是新近石油地质研究的 热门课题。有的学者甚至用“炙手可热”来形容目前美国页岩气的勘探 开发热潮。 美国页岩气的勘探与开发已完全商业化运作，其勘探开发技术处 于绝对领先地位，除加拿大外，中国及其他国家才刚刚起步，下面简 单回顾一下美国页岩气 历史，美国第一口商业性 页岩气井是由 WiliamHart 于 1825 年在纽约弗雷多尼亚开钻，这也是世界上第一口 商业性页岩气井，位于泥盆纪页岩中，1970 年代晚期至 1980 年代早 期，美国开始实施页岩气工程（EGSP），开始了大量的地质评价工作和 钻探工作，1981 年，Barnett 页岩第一口发现井开钻，并注入 CO 、N 2 2 聚合物流体，1991 年，在 Barnett 页岩中钻探第一口水平井，1997 年， 聚合物注入持续减少，而首次采用水力压裂造 ，1998 年 Devon 能源 公司在特克萨斯东部试用压裂技术，2001 年首次运用微震作构造裂 缝图，2003 年，Barnett 页岩页岩气获得成功，这得益于水平钻井和压 裂技术。2003 年，实施了穿过 Marcellus 页岩至志留系地层的钻探，未 取得有效成果，但表明 Marcellus 很有希望，果然在 2004 年，Marcellus 页岩取得圆满成功，美国页岩气产量快速增长。 据分析中国页岩气具有良好的勘探前景,中国对页岩气的勘探研 究也在逐步展开。在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里 木和准噶尔等盆地均有页岩气成藏的地质条件。 随着我国国民经济的快速发展，对石油天然气的需求日益增长， 据专家估计，以我国目前的经济发展态势，10 年后我国对油气的年消 费将由目前的 4 亿多吨增加到 6--8 亿吨，油气进口的大幅提高存在诸 多风险，因此，要做好立足国内的充分准备，而依靠常规油气藏的勘探 难以满足需求，非常规油气特别是煤层气、页岩气的勘探将会日益重 要，2009 年美国的页岩气产量已经突破 1000 亿方，极大地增加了我 国寻找页岩气的信心。一方面是为了满足国民经济快速发展对油气需 求的需要，另一方面，也是为了探寻适合川西的页岩气研究方法，我 们进行了本次有关页岩气的国内外调研。 1. 页岩气勘探开发现状 1.1 页岩气概念 1.1.1 非常规油气藏与连续性油气藏 非常规油气藏指目前还不能完全用常规方法技术进行勘探、开发 与加工的部分油气资源，主要根据一些特殊的标准来划分，如最大基 质渗透率界限、非常规技术的使用以及开采的困难程度（例如极地地区 或者深水地区），这些标准随着油气工业的进步而变化，并且不同的 人对非常规理解不同，因此其主观性比较强。鉴于此，美国地质调查 局在 1995 年美国油气资源评价中引入了“连续型”油气藏的概念。将油 气藏分为常规圈闭油气藏和非常规圈闭油气藏,非常规圈闭油气藏又 分为连续型油气藏与非连续型油气藏。常规圈闭油气藏指单一闭合圈 闭油气聚集,圈闭界限清楚,具有统一油气水边界与压力系统。“连续型” 非常规油气藏与常规圈闭油气藏本质区别在于圈 闭界限是否明确、范 围是否稳定、是否具有统一油气水界面与压力系统;也可以说前者是 “无形”或“隐形”圈闭,以大规模储集体形式出现,后者是“有形”或“显形” 圈闭,圈闭边界明确(邹才能，2009)。美国地质调查局在 2006 年提出深 盆气(deep-basingas)、页岩气(shale gas)、致密砂岩气(tight gas sands)、 煤 层 气 (coal-bed methane)、 浅 层 砂 岩 生 物 气 (shallowmicrobial gas sands)[8-11]和天然气水合物(natural gashydrate,methane clathrate)等 6 种非常规圈 闭天然气(unconventional gas),统称为连续气(continuous gas)。 1.1.2 粘土岩、泥岩、页岩、黑手页岩、碳质页岩、油页岩、硅质页 岩、贴纸页岩、钙质页岩 粘土岩：以粘土矿物为主（含量大于50％）的泥岩。 泥岩：碎屑岩中颗粒粒径小于0.005mm(十进制)或小于0.