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1、全球页岩气勘探开发的全球页岩气勘探开发的基本现状与关键技术基本现状与关键技术科技信息研究室科技信息研究室20102010 年年 6 6 月月 3030 日日1页岩气开发的基本现状与关键技术页岩气开发的基本现状与关键技术完成单位：科技信息研究室完成单位：科技信息研究室编编 写写 人：张冬玉人：张冬玉审审 核核 人：周德勇人：周德勇2010 年年 6 月月 30 日日2目目 录录一、页岩气的资源量与分布一、页岩气的资源量与分布.21. 北美.2 2. 欧洲.7 3. 中国.8二、世界页岩气的勘探开发动态二、世界页岩气的勘探开发动态.91. 美国.9 2. 加拿大.10 3. 欧洲.11 4. 中国
2、.12三、页岩气藏石油地质特征及气藏类型三、页岩气藏石油地质特征及气藏类型.131. 页岩气的生烃条件.13 2. 页岩气储层特征.13 3. 页岩气的运移和聚集.16 4. 盖层.16 5. 页岩气藏类型与典型气藏.17四、页岩气藏开发的生产特征及影响因素四、页岩气藏开发的生产特征及影响因素.201. 页岩气生产特征.20 2. 影响页岩气生产的主要因素.21五、页岩气藏开发关键技术五、页岩气藏开发关键技术.261. 水平井技术.26 2. 页岩气藏清水压裂技术.28 3. 水平井多段压裂和完井.29 4. 水平井同步压裂技术（SIMOFRACTURING）.30 5. 其他页岩气开发专项技
3、术.30附：我国页岩气勘探开发的战略目标附：我国页岩气勘探开发的战略目标.323全球页岩气勘探开发基本现状与关键技术全球页岩气勘探开发基本现状与关键技术页岩气是指以多种相态存在、主体上富集于泥、页岩（部分粉砂岩）地层中的天然气聚集。页岩气主要由吸附气和游离气两部分组成。其中基质孔隙和裂缝中游离气的储集方式与常规天然气储层相似；有机质与黏土颗粒表面的吸附气的储集方式与煤层气相似。页岩气既可以是生物成因气也可以是热成因气，或是生物成因气与热成因气的混合气。生物成因气是在埋藏阶段的早期成岩作用或近代富含细菌的大气降水的侵入作用中通过厌氧微生物的活动而形成；热成因气是在埋藏比较深或温度较高时通过干酪根
4、的热降解或者低熟生物气再次裂解而形成，以及油和沥青达到高成熟时二次裂解生成。与常规油气藏不同，页岩气藏是典型的“自生自储”型天然气藏。含气页岩兼具烃源岩、储层，甚至盖层的作用。页岩气成藏不需要在构造的高部位，为连续型富集气藏。页岩气藏的分布与有效烃源岩分布范围相当，呈区域性分布。因此，只要发现层厚、含碳量高的大片页岩，就能大致能确定页岩气的分布。页岩气藏储层的孔隙度与渗透率极低，产层厚度一般为 15100m，孔隙度一般为 4%6，基质渗透率介于（0.0011）10-3m2之间，常伴有天然裂缝，通常需要特殊的钻井技术、完井技术和压裂改造技术等才能获得商业产量。第一口商业性页岩气井完钻于 1821
5、 年，目的层是美国 Appalachian 盆地泥盆系 Dunkirk 页岩。该气井比第一口油井早了 38 年。20 世纪 40 年代，美国的密执安盆地完钻了 8 口页岩气井，其中有 5 口目前仍在生产。之后，美国其他产气盆地陆续有页岩气井投入生产。二十世纪 90 年代以来，随着水平井和页岩层压裂等技术的日趋成熟，美国页岩气工业迅猛发展，特别是得克萨斯州沃斯堡盆地 Barnett 页岩天然气的成功开发，标志着页岩气勘探开发技术已趋于成熟，由此掀起了世界范围内页岩气勘探开发的热潮。4一、页岩气的资源量与分布一、页岩气的资源量与分布据 2007 年美国油气杂志的在线数据，全球页岩气资源量约为456
6、.241012m3（表 1） ，主要分布在北美、中亚、拉美、中东、北非和前苏联地区。目前，仅美国和加拿大对页岩气进行了成功的勘探和开发。表 1 世界主要地区页岩气储量表（1012m3）地区或国家页岩气储量北美108.79拉美59.95西欧14.44中欧和东欧1.10前苏联17.75中东和北非72.15非洲撒哈拉地区7.76中亚和中国99.90太平洋（经济合作发展组织）65.50亚太其他地区8.89南亚0世界456.241. 北美北美据国际能源署 2010 年 3 月份公布的数据(与 2007 年数据有变化)，北美页岩沉积层中天然气地质储量为 33.981012m3，分布于北美各个沉积盆地的 1
7、9个页岩产区（图 1），现有技术经济条件下的可采储量为 15.81012m3。近年来，北美页岩气产量大幅增长（图 2），页岩气将是未来北美天然气产量增长的主要动力（图 3）。北美含气页岩富集带具有多种成熟程度、多种天然气成因和岩相，沉积环境复杂。例如得克萨斯州西部 Bossier 含气页岩储层为页岩、砂岩和粉砂岩混合岩相，东部含油气盆地如阿巴拉契亚（Appalachian）盆地、墨西哥湾地区沃斯堡（FortWorth）盆地、西加拿大沉积盆地以黑色页岩为主。富含有机质的黑色页岩可以沉积于多种多样环境、位置中，它与自生黄铁矿的出现，宏观上通常代表水流微弱或停滞的缺氧还原环境。遍及北美各盆地古生界的
8、海相富有机质黑色页岩，其沉积环境的推断与解释仍然众说纷纭。5总之，北美地台东、西、北三面环绕的 Acadian、Antler、Ellesmere 活动造山带使地台内部坳陷和隆起发生幕式调整，相对海平面升降、陆源沉积物供应量发生波动，泥页岩厚度、分布、生烃潜力受到相对海平面变化影响。图 1 北美页岩气盆地分布图图 2 北美页岩气产量北美页岩气产量6图 3 美国、加拿大未来天然气产量构成根据岩石矿物组成特征、测井响应、地球化学参数以及全球海平面升降曲线推断，北美地台海相烃源岩（腐泥型和混合型）多发育在海进体系域时期高水位体系域初期，这里陆源有机质最少，倾向于生油的组分比例高，而且强烈受古地理、古气候影响，发育硅质生物体，有条件形成脆性页岩储层。目的层上下发育的致密碳酸盐岩，阻止了油气垂向运移，使之在黑色页岩层系中得以保存。（ （1）美国）美国据美国地质调查局 2009 年 12 月中旬发布的油页岩评价报告，美国的富有机质页岩气资源量达到 108.791012m3，比先前的估算提高了约 50%。美国已发现含页岩气盆地近 20 个（图 4） ，主要有：东北部地区的阿巴拉契亚盆地、密执安盆地、伊利诺斯等盆地，中西部地区的威利斯顿、圣胡安、丹佛、沃斯堡、阿纳达科等盆地，以及美国落基山地区的盆地。7图 4 美国主
