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1、中中 国国 地地 质质 大大 学学研研究究生生课课程程论论文文封封面面课程名 称 知识产权法 教师姓 名 何 英 研究生姓名 刘 辉 研究生学号 120121825 研究生专业 石油天然气工程 所在院 系 资源学院 类 别 硕 士 日 期 2012.12.21 评评 语语对课程论文的评语:平时成绩：课程论文成绩：总 成 绩：评阅人签名：中国页岩气开发技术与知识产权保护中国页岩气开发技术与知识产权保护摘 要 随着页岩气开发技术进步和勘探投入条件的改善,页岩气的开采活动将进一步繁荣和快速扩展。在介绍国内外页岩气资源量的基础上,分析了中国页岩气资源勘探开发前景以及页岩气资源的战略地位。研究表明:从我
2、国油气总体发展的战略角度,积极寻找天然气后备资源已是当务之急;我国地质历史时期广泛发育的富含有机质的页岩地层具有优越的页岩气形成与富集条件,资源潜力巨大,勘探开发前景广阔,必将成为新的天然气勘探开发重要领域。建议加大页岩气资源的研究力度和勘探投入,制定和完善相关政策措施、建立健全我国页岩气开发相关的知识产权保护制度，形成我国的页岩气资源储备和勘探开发特色技术，进而开创我国页岩气勘探开发新局面。关键词 页岩气开发技术 资源 战略地位 知识产权保护1.页岩气的储层特征页岩气的储层特征1.1 页岩气藏特征及成藏机理页岩气藏特征及成藏机理页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，生成储集和封盖都发生
3、在页岩体系中，表现为典型的原地成藏模式，以吸附和或游离状态赋存于页岩基质孔隙或裂隙中的天然气非常规聚集。页岩气藏的特征体现在生成、运移、赋存、聚集、保存等方面(1)早期成藏。页岩气的生烃条件及过程与常规天然气藏相同，泥页岩的有机质丰度、有机质类型和热演化特征决定了其生烃能力和时间，但是页岩气边形成边赋存聚集，不需要构造背景，为隐蔽圈闭气藏；(2)自生自储，泥页岩既是气源岩层，又是储气层，页岩气以多种方式赋存，使得泥页岩具有普遍的含气性；(3)页岩气运移距离较短，具有“原地”成藏特征；(4)对盖层条件要求没有常规天然气高；(5)赋存方式及赋存空间多样：吸附方式(有机质、黏土颗粒表面微孔隙)、游离
4、方式(天然裂缝和孔隙)或溶解方式(在干酪根和沥青质中)均可；(6)气水关系复杂；(7)储层孔隙度较低(通常小于 5)、孔隙半径小(以微孔隙为主)，其含气量较低，裂缝发育程度不但控制游离状页岩气的含量，而且影响者页岩气的运移、聚集和单井产量；(8)在开发过程中，页岩气井日产量较低，但生产年限较长。1.2 页岩的储集空间类型页岩的储集空间类型1.2.1 裂缝型主要发育在硅质含量高石英含量一般在的富钙脆性泥页岩中，以各种成因的网状裂，缝系统为特征，在页理不发育的块状泥岩地层中以构造缝为主，而在页理发育的页岩中，除构造缝外，还有溶蚀页理缝，次要的还包括钙质条带中的溶孔晶间孔生物体腔孔和粒间孔等。暗色页
5、岩中的裂缝尽管规模差别较大，但仍是游离状页岩气储集的主要场所，裂缝起到储渗双重功能，而且渗透率远远大于基质孔的渗透率，钻遇到暗色页岩裂缝时，还能有较好的气显示，而这正是导流能力较强的体现暗色页岩裂缝类型多样，有高压异常气膨胀时形成的破裂缝，有成岩作用形成的层理缝，有剪切应力作用形成的剪切缝，也有张应力作用形成的张性裂缝这与褶皱构造和断层的出现密切相关，裂缝有产生和发展的过程，尤其是多种类型天然裂缝彼此大范围连通，可形成一个独立的压力系统，也就是一个独立的页岩气藏 暗色页岩中的部分充填缝和未充填缝，对于页岩游离气的储集也非常有效。1.2.2 孔隙型孔隙是页岩气赋存的重要储集空间 由于构造运动造成
6、的裂缝使某些页岩的孔隙率可20 以上，且具有较大的比表面积，可为页岩气的储集提供充足的空间 孔隙主要有粉细颗粒的粒间孔和晶间孔，孔隙的喉道很小，基质渗透率很低，这恰是页岩气被吸附的重要场所，而且孔隙还是页岩气初次运移的重要通道。1.2.3 孔缝复合型孔、缝复合型主要存在于钙质泥页岩互层为主夹薄砂层的地层中，具泥页岩裂缝层理缝和薄层砂岩孔隙等储集空间。1.2.4 不整合型地层中的不整合面和沉积间断面也可以成为储集页岩气的良好场所，同时还能提高页岩层的孔隙连通性和渗透性。一般情况下，单层泥页岩中裂缝系统和孔隙性薄砂体多呈透镜体，延展范围有限，横向变化大总体上讲，页岩气储集空间以裂缝型为主，而且微裂
7、缝是页岩气富集高产的关键因素。2.世界范围内页岩气开发现状世界范围内页岩气开发现状2.1 国外页岩气开发现状国外页岩气开发现状目前除美国和加拿大外全球对页岩气的勘探与开发并不普遍，美国页岩气开发有 80 多年的历史，1821 年，北美地区页岩气的开发标志着美国页岩气工业的开始，美国是地质勘探程度和开发技术水平相对较高的国家年，1976 年为了加强对页岩气的地质开发工程地球化学等方面研究，美国实施了针对页岩气研究与开发的东部页岩气工程，使页岩气产量大幅度增加并产出一批科研成果年，1980 年为了摸清页岩气的分布规律并进行资源潜力评价，天然气研究所开始对东部页岩气进行系统研究，参与的石油企业从 2
8、005 年的 23 家发展到2007 年的 64 家。页岩气产储量逐步提高，页岩气勘探开发研究全面展开二十世纪末至二十一世纪初，2000 年美国页岩气年产量为 122 亿立方米，而 2007 年，仅 Newark East 页岩气田的年产量就达 217 亿立方米，美国页岩气总产量接近 500 亿立方米，占美国天然气总量的 8%以上，加拿大西部在上世纪末也开始了批量钻井和商业性生产。2.2 中国的页岩气开发现状中国的页岩气开发现状中国国土资源部在此间发布的页岩气资源潜力调查评价表明，中国页岩气资源潜力大，分布面积广，发育层系多。页岩气储量、产量的增长主要来自四川、重庆、贵州、湖北、湖南、陕西、新
9、疆等省区市。已获工业气流或有页岩气发现的评价单元面积约 88 万平方公里，是较为现实的勘查开发地区。2.2.1 中国页岩气成藏条件目前，进行商业开发的五大页岩气系统：美国密执安盆地 Antrim 页岩、阿巴拉契亚盆地 Ohio 页岩、伊利诺斯盆地 New Albany 页岩、福特沃斯盆地 Barllett 页岩和圣胡安盆地 Lewis 页岩，其成藏条件参数热成熟度(镜煤反射率 Ro)、储层厚度(Thaickness)、总有机碳含量 Toc 与页岩气资源特征参数一吸附气含量(Absorbed Gas)、页岩气资源丰度 GIP存在很大的差异，通过分析认为页岩气成藏受泥页岩的厚度及分布、有机地化特征
10、、孔渗条件、裂缝发育程度、盖层条件等的综合控制。（1） 中国南方下组合页岩气成藏条件分析在中国南方发育多套暗色一黑色泥页岩，尤其是下组合的下寒武统、上奥陶统和下志留统泥页岩，具有面积大、时代老、有机质丰富、成熟度高等特点，与美国东部地区盆地页岩气成藏条件极为相似，页岩气资源潜力较大。（2） 鄂尔多斯盆地三叠系页岩气成藏条件分析鄂尔多斯盆地现今形态为一不对称的矩形向斜盆地，东翼宽 350km，构成盆地的主体，为一个西倾的大单斜，倾角不足 1，称为伊陕斜坡。构造变形从盆缘向盆内由强到弱有规律变化，沉积盖层厚度达 50007000m，自下而上主要发育有四套有效烃源岩，下古生界海相碳酸盐岩烃源岩；上古
11、生界海相碳酸盐岩烃源岩；上古生界石炭一二叠系煤和暗色泥岩类烃源岩；中生界三叠系延长组湖相暗色泥岩烃源岩。其中下古生界海相碳酸盐岩烃源岩和上古生界海相碳酸盐岩烃源岩以碳酸盐岩为主，且埋藏较深，石炭一二叠系煤系暗色泥页岩在盆地内部埋藏较深，一般大于 3000m，不利于页岩气的勘探。 （3） 华北地区石炭一二叠系页岩气成藏条件分析华北地区石炭一二叠系为一套海陆交互相一陆相含煤碎屑建造，包括暗色泥岩、煤岩和碳质泥岩，目前已在渤海湾盆地的冀中坳陷、黄骅坳陷南部、东濮坳陷文留、沁水盆地、淮南淮北等地区发现煤层气藏，暗色泥岩和碳质泥岩具有较好生烃条件，并且在多口钻井中泥页岩段见到气测异常，展示了页岩气良好的
12、勘探前景。（4） 准噶尔盆地侏罗系页岩气成藏条件分析准噶尔盆地中下侏罗世统为含煤层系，自下而上包括八道湾组(煤岩、泥岩、碳质泥岩)、三工河组(主要为泥岩)、西山窑组(煤岩、泥岩、碳质泥岩)。新一轮油气资源评价结果表明，该盆地煤层气资源丰富，煤层气主要为褐煤阶段的原生生物甲烷气和长焰煤一气肥煤阶段的热成因甲烷气，地质资源量为 38698108m3，可采资源量为 8078108m3。2.2.2 中国的泥页岩裂缝型油气藏与美国的页岩气藏的比较对美国的页岩气系统和中国的泥页岩裂缝型油气藏进行了分析、对比，寻找出了在泥页岩勘探和研究中认识上的异同点，初步分析了中国页岩气勘探开发没有突破的原因。中国的“泥
13、页岩裂缝型油气藏”概念与美国现今的“页岩气藏”在认识上存在差异，主要表现在：一是烃类的赋存方式不同，中国的“泥页岩裂缝型油气藏”强调的是游离方式赋存，美国的“页岩气藏”强调的以吸附、游离，甚至以溶解方式赋存；二是烃类的相态不同，中国的“泥页岩裂缝型油气藏”认为内部储集的是油和气，美国的“页岩气藏”内部储集的是气；三是成藏机理上不同，中国的“泥页岩裂缝型油气藏”主要为置换式运聚成藏机理，美国的“页岩气藏”成藏机理复杂，包含吸附气成藏机理、活塞式气水排驱成藏机理和置换式运聚成藏机理；四是赋存空间不同，中国的“泥页岩裂缝型油气藏”的赋存空间是裂缝及孔隙，美国的“页岩气藏”的赋存空间多样，黏土矿物及有
14、机质表面、裂缝及孔隙、干酪根及沥青中。2.2.3 中国的页岩气开发现状虽然我国在多个盆地的泥页岩中发现的油气藏，由于在理论研究上认识的局限性和勘探工作中对泥页岩油气显示不够重视，导致至今页岩气勘探没有出现大的突破，停留在小规模的裂缝型油气藏阶段，针对页岩气成套的勘探开发技术、研究方法和理论也没有形成。已经习惯把富含有机质的泥页岩视为烃源岩，其主要功能是生烃，即使见到油气显示，认为是裂缝中残余一些微不足道的油气，从未认识到它作为储层的功能；在实际的勘探工作中，仅仅盯着碎屑岩、碳酸盐岩储层，对泥页岩的油气显示往往忽略，即使油气显示强烈，也很少选择测试(尤其是气显示)；在研究工作中，自我限定了泥页岩
15、裂缝的游离态油气的模式，很少考虑有机质、黏土矿物、微孔隙等对烃类气体的吸附和溶解，进而影响了勘探思路和效果。国土资源部 2009 年 10 月份在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目。这标志着继美国和加拿大之后，中国正式开始这一新型能源页岩气资源的勘探开发。然而由于勘探程度和技术的水平的制约，中国页岩气开发还处于探索阶段，仅松辽、伊通盆地有几口井开始试气，初产在 1000 立方米左右，四川盆地和鄂尔多斯盆地也已经着手准备成立先导试验区。3.页岩气开发技术与知识产权保护页岩气开发技术与知识产权保护3.1 国外的页岩气开发技术与知识产权保护国外的页岩气开发技术与知识产权保护专家表示，美国页
16、岩气发展速度之快，离不开国家政策上的支持和先进的开发技术，而这也是我国目前所不具备的。 20 世纪 70 年代末期，美国政府在能源意外获利法中规定非常规能源开发税收补贴政策，而得克萨斯州自 20 世纪 90 年代初以来，对页岩气的开发不收生产税。另外，美国还专门设立了非常规油气资源研究基金。可以说，美国政府对页岩气开发的重视为页岩气发展提供了强劲的动力。对页岩气这个新生事物而言，有利的政策支持无疑会大大降低开发成本，刺激页岩气的发展。页岩气开采技术，主要包括水平井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术及最新的同步压裂技术，这些技术正不断提高着页岩气井的产量。正是这些先进技术的成功应用，促进了美国页岩气开发的快速发展。 3.2 我国的页岩气开发技术与知识产权保护我国的页岩气开发技术与知识产权保护中国的页岩气总体上有机质热演化程度高，埋藏深度较大，经历了多次构
