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油气之光——页岩气 “稻田里的水稻”

2016-7-29 16:24:26 来源:中国矿业报 作者:包书景

页岩气是指主要以吸附、游离方式赋存于富有机质页岩及其它岩性夹层中的天然气,也可以说是残留在泥质烃源岩层段中的天然气,成分以甲烷为主,属于非常规天然气。

页岩气具有“源储一体”的特点,富有机质页岩既是烃源岩又是储层,是自生自储的源内非常规天然气藏。而常规天然气藏的形成是天然气自烃源岩通过一定通道运移到圈闭中聚集而成,是源外天然气藏,这是常规天然气与页岩气最大的区别。此外,页岩气藏具有大面积连续分布、资源丰度(面积内含气量)低、无气水界面等特征,而常规天然气藏则集中分布在圈闭中,资源丰度高、气水界面明显。

页岩气藏与常规天然气藏两者的区别可形象地比喻为“稻田”与“粮仓”。水稻收割之前,连续、大面积分布于农田内,但单位面积内粮食的数量有限。若将水稻进行收割、脱粒,经搬运并集中到粮仓中,粮仓中粮食(大米)的分布密度就远大于在稻田中的密度。水稻经收割搬运至粮仓的过程,可以看作是常规天然气藏运移聚集的过程。

页岩气藏具有“三低”特征——低资源丰度、低孔隙度、低渗透率,这给开采带来了一定的困难。因此,必须采用先进的钻井和储层改造工艺才能将其中的气体“拿”出来。水平井和分段压裂技术是成功开发页岩气的关键,水平井可以控制更大的泄气面积,分段压裂可以更好地改善页岩气的渗透性,“井工厂”生产方式能够有效降低开发成本。就好比,获取粮仓中的大米比较容易,使用简单的工具就可以达到目的,而要获取稻田里的水稻难度较大,需要使用收割机、脱粒机等机械设备才能得到大米。

同时,页岩气大面积连续分布、普遍含气的特点,使得页岩气井能够长期以稳定的速率产气,页岩气田开采寿命一般可达30年~50年,甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示,美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80年~100年。开采寿命长,就意味着页岩气资源潜力大,开发利用价值高。

全球页岩气资源极其丰富,主要分布在美国、中国、阿根廷、阿尔及利亚、加拿大、墨西哥、澳大利亚等国。据美国能源信息署(EIA)2015年9月公布的评价结果显示,世界页岩气技术可采资源量为214.56万亿立方米。美国是世界上最早发现、研究、勘探和开发页岩气的国家,已取得巨大的成功。2014年,美国页岩气年产量达3824.18亿立方米,产能10.5亿立方米/天(37bcf/d),有效缓解了油气供需矛盾。天然气产量自给有余,不但保证了国家能源安全,而且带动了机械、石化等产业的回归和发展,掀起了一场轰轰烈烈的“页岩气革命”。受美国页岩气成功开发影响,全球页岩气资源调查和勘探开发呈快速发展态势,目前全球已有30多个国家开展页岩气研究和勘查开发工作。

我国富有机质页岩气层系多、分布广、类型多样,页岩气资源潜力较大,从古老的震旦系、寒武系,到年轻的白垩系、新近系,从南方的四川盆地到北方的松辽盆地,从东部的渤海湾盆地到西部的准噶尔盆地都有页岩气资源分布,并且具有海相、陆相和海陆交互相多种类型。中国工程院、国土资源部和美国能源信息署分别对我国页岩气资源进行了评价,页岩气技术可采资源量分别为10.5万亿立方米、25.42万亿立方米和31.57万亿立方米,评价数据虽有一定的差异,但总体来看资源潜力大、经济价值高。

我国页岩气研究和勘查开发起步较晚,同时面临地形地貌复杂、构造活动强烈、下古生界海相热演化程度高、中新生界陆相热演化程度低、上古生界海陆交互相岩性组合复杂等难题。在党中央、国务院的高度重视和有关部门、地方政府的大力推动下,我国页岩气勘查开发取得了突破性的进展,率先在四川盆地及周缘下古生界海相实现了页岩气勘查开发的重大突破,发现了重庆涪陵、四川威远和长宁、云南昭通等页岩气田,累计探明地质储量突破5000亿立方米。2015年,页岩气产能达到75亿立方米/年,产量达到44.6亿立方米,并且在中新生界陆相、上古生界海陆交互相领域取得重要进展,勘查开发技术和设备基本实现国产化,页岩气勘查开发开始进入规模化开发阶段。

相信,随着页岩气勘查开发产业的不断发展,页岩气这种清洁高效能源将成为我国能源的重要组成部分,为建设生态文明社会、保障国家能源安全做出贡献。□

(作者单位:中国地质调查局油气资源调查中心)

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