页岩气：开启能源新革命

重庆涪陵江汉油田页岩气集输站生产装置

中石化钻井施工队在焦页8-3HF页岩气开发井试气

凌光

近一段时间，国际市场石油价格不断下调，国内油价实现“八连跌”，引发了人们的普遍关注。分析人士认为，除了国际政治因素的影响外，美国出现的“页岩气革命”，也是这种局面能够出现的重要砝码。

说到页岩气，有人把它称为满足人们未来能源需求的希望，有人却把它看作是挂在墙上的“画饼”。而对于读者来说，了解一些有关页岩气的基本知识还是非常必要的。

页岩气——藏在石缝中的天然气

说到天然气，我们都不陌生。北京的居民家中，大多数都通了天然气管道，做饭的时候拧开气灶，它就源源不断流出来了。

当然，天然气是一种资源，它需要从自然界中开采出来。而自然界中的天然气分为常规天然气和非常规天然气。常规天然气是指采自气田的天然气和油田的伴生气，而非常规天然气是指在地下的储存状态和聚集方式与常规天然气有明显差异的天然气，页岩气就是其中一种。

页岩气在成分上与天然气并无明显差别，都是以甲烷为主，主要区别是分布方式不同。页岩气吸附或游离在页岩孔隙中，所谓页岩就是指由粒径小于0.0039毫米的细粒碎屑、黏土、有机质等组成的，具有页状或薄片状层理、易碎裂的一类沉积岩。页岩和页岩气共同存在于页岩矿藏中。而常规天然气形成气田或者与石油伴生，是具有封闭圈的气体聚集，不吸附在任何矿藏内。有人打了个比方，如果想象天然气的状态为一个封闭空间内的所有甲烷等气体的结合，那么页岩气的状态就是封闭空间内装满了泡沫材料后的甲烷等气体的结合。

有了这些“泡沫材料”，就使得页岩气的开采要比常规天然气难得多。还有人打了这样的比方，说开采页岩气就像“从细鸡尾酒吸管中吸出浓奶昔或像在枕头里吸气”一样困难。因此，虽然人们很早就知道在页岩层中有巨量的天然气，但长期以来却被人们认为是没有多少开采价值的“边角余料”。

美国出现的“页岩气革命”

2005年，美国能源信息署在《年度能源展望》中曾预测，到2008年和2009年时，美国需要进口500亿立方米天然气，2010年则需进口700亿立方米。但事实上，这两个数字分别只是90亿立方米和130亿立方米。到今天，美国甚至已经成为天然气的出口国。

发生什么事情造成了这种改变？就是因为在美国，页岩气的开采从2006年开始出现了快速的井喷式增长。有数据表明，2010年，美国页岩气产量达到1379亿立方米，占美国天然气总产量的23%；2012年，这个比例增长到37%，页岩气产量达到了2200亿立方米；2013年，美国页岩气产量接近3000亿立方米，相当于中国七八个大庆的规模。有很多人把近十年来在美国出现的这一幕，称为“页岩气革命”。

美国的“页岩气革命”，立足的基础是页岩气开采技术的重大突破。从上世纪70年代起，由于受到能源危机的压力，美国能源部及能源研究开发署就牵头推动页岩气勘探和开采技术方面的攻关，几十年努力终于获得回报，而在开采技术方面，最关键的就是水平井技术和水力压裂技术。

利用传统的钻井技术，打竖直井到达蕴藏有天然气的页岩层，然后，让钻头转向水平，在水平方向继续钻井，使这口井横贯储藏有天然气的页岩层。这就是水平井。

而水力压裂技术，就是向页岩气井中注入由水、砂及化学添加剂配比而成的高压混合液，实际上就是促使岩层产生裂缝，使得天然气能够从页岩内流入井里。如果不采用水力压裂技术，那么天然气就无法恰当地流向井中，这样开采就会太费时间而且成本昂贵，使得页岩气开采没有任何商业价值。岩层缝隙形成后，由砂类支撑剂保持岩层缝隙的张开状态，就可以实现抽采页岩气到地表。

页岩气开采比常规天然气难度更大，但具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气能够长期、稳定产气。

页岩气藏投入生产以后，页岩气藏中首先排出的是天然裂缝以及与裂缝相连通的孔隙中的游离气，此时的产气量迅速上升，很快达到高峰值。早期存储的游离气被排出后，随着地层压力的降低，以吸附态存在，赋存于有机质颗粒与黏土颗粒表面的吸附气开始解吸，通过扩散作用进入裂缝系统，裂缝中的天然气则以渗流的方式进入井底，采至地面。此阶段天然气产量由高峰值缓慢下降，达到一个产量较低的稳定期，这个周期时间比较长。据粗略估算，一般页岩气井生产寿命能达到30至50年，甚至更长。

中国能复制“页岩气革命”吗

美国出现的“页岩气革命”，给世界上的其他国家都带来了深刻的启示，中国当然也不例外。

有一个好消息，也有一个坏消息。

好消息是，中国的页岩气储量十分丰富。据国土资源部2012年3月1日发布《全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选》称，经初步评价，我国陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿立方米，可采资源潜力为25.08万亿立方米(不含青藏区)。这个数量大致和美国的页岩气资源量相当。

而来自美国方面的评估会让我们更开心。据美国能源部估算，中国可采页岩气资源量为31.4万亿立方米，远高于美国的18.8万亿立方米。

然而也有坏消息。与美国相比，我国页岩沉积时代较早、埋深多大于3000米，气藏构造条件相对复杂，且多处于山地、沙漠，地质构造较破碎复杂，勘探开发、产能建设的难度很大。

页岩天然气开采所使用的水压破裂技术需要消耗大量水资源，由于钻井所使用的水注入页岩层，比地下蓄水层要深得多，主要被岩石吸收，不能再回收利用。开发页岩气还容易造成环境污染。页岩油气开采在钻井过程中要经过蓄水层，钻井使用的化学添加剂会对地下水形成污染威胁。而我国的页岩气储区多分布于水资源匮乏的西北部地区，这就加剧了当地水资源短缺的矛盾和环境污染的风险。

而页岩气开采的核心技术是水平井技术和水力压裂技术，这两项技术也是我国在页岩气开采方面的技术瓶颈和未来需要攻克的技术难点。目前我国在水平钻井与压裂技术的核心体系并未掌握成套技术，关键核心专利基本掌握在壳牌公司和美孚公司手里。这也使得我们在寻求合作的过程中难免受制于人。

业内主流的看法是，中国的页岩气开发要走过艰苦的道路，但前景是乐观的。国家能源局石油天然气司司长张玉清在接受媒体采访时就曾表示，页岩气在开发利用过程中的确可能会对水资源等造成污染，但通过环境和压力的监测等，还是有办法解决这一问题的。常规石油天然气开发时也需要压力，也同样需要水，页岩气的勘探开发只不过是比常规油气资源开发、特别是压力过程中用的水多一点，如果能在工程管理中采取一些方法，就可以把负面影响降至最低。

近日有一则消息称，据普遍预测，2020年前，中国将超过加拿大成为全球第二大页岩气生产国。

世界页岩气储量知多少

页岩气发育具有广泛的地质意义，存在于几乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别较大分别具有不同的工业价值。

有数据显示，全球常规天然气可采储量为1870347亿立方米，而页岩气技术可采资源量为1874026亿立方米，两者数值大致相当。从这一点看，实现页岩气的有效开采利用，对于解决人类能源问题，确实有着相当重大的意义。

根据美国能源信息署的评价报告，页岩气技术可采资源排名前10位的国家依次是中国、美国、阿根廷、墨西哥、南非、澳大利亚、加拿大、利比亚、阿尔及利亚和巴西。这十个国家技术可采资源量占全球的84.5%。

据国土资源部对我国页岩气资源进行的初步地质勘探调查，按省(区、市)统计，全国页岩气资源主要分布在四川省、新疆维吾尔自治区、重庆市、贵州省、湖北省、湖南省、陕西省等，这些省(区、市)占全国页岩气总资源的68.87%。来源：北京日报