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页岩气资源及开采介绍

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页岩 资源 开采 介绍
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页岩气资源分布、开采技术及体制机制页岩气发现于1821年,但由于开采成本相对较高,开发利用缓慢。近几年,美国页岩气勘探开发技术突破,产量快速增长,对国际天然气市场及世界能源格局产生重大影响,世界主要资源国都加大了对页岩气的勘探开发力度。我国国民经济和社会发展“ 十二五” 规划也明确要求 “推进页岩气等非常规油气资源开发利用”,大力推动页 岩气勘探开发,增加天然气资源供应,缓解我国天然气供需矛盾,调整能源结构,促进节能减排。一、页岩气及资源概况常规天然气是指采自气田的天然气和油田的伴生气。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聚集,较为典型的有页岩气、煤层气、致密砂岩气等。全球页岩气资源量相当于煤层气和致密气资源量总和。页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩及其夹层中,以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气聚集。页岩气在成分上与天然气并无明显差别,都是以甲烷为主。而与天然气的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,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。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,那么页岩气状态的就是封闭空间内装满了泡沫材料后的甲烷等气体的结合。下图详细介绍了各种非常规天然气在地下的储藏深度比例及分布情况。下表对比了天然气和非常规天然气的基本区别。类别气体名称主要成分 存在于 状态占非常规天然气的比例页岩气 甲烷 泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层 吸附和游离 50%煤层气 甲烷 煤基质颗粒表面、煤孔隙 吸附为主、游离为辅 28%非常规 致密砂岩气 甲烷 砂岩层,致密砂岩 分布游离 22%常规 天然气 甲烷 气田或油田伴生 聚集游离 - 全球页岩气资源量丰富。美国国家石油委员会于基于数据估算全球非常规天然气 资源量约 923 万亿中:近半数为页岩气(456 万亿 常规天然气资源量 378 万亿 美国能源信息署(计,2010年美国页岩气的总产量已超过1379亿立方米,占美国天然气年总产量6110亿立方米的近23%,并超过了中国常 国页岩气的成功开发使得美国天然气储量增加了40%,这大大增强了美国在能源外交和应对气候变化等方面的主导权。据美国能源信息署预测,2035年美国天然气总产量的74%将来自于非常规天然气的贡献。我国页岩气储量丰富。国土资源部对我国页岩气资源进行了初步的地质勘探调查。经初步评价,,可采 亿m 3(不含青藏区)。其中,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,,可采资 ,是目前页岩气资源落实程度较高,较为现实的勘查开发地区。总体上,我国页岩气资源基础雄厚。按省(区、市 )统计,全国 页岩气资源主要分布在四川省、新疆吾尔族自治区、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 。 二、页岩气开采技术页岩气具有开采寿命长和生产周期长的开发 优点,但页岩气储集层渗透率低,开采难度较大,目前,只有美国和加拿大等国已实现页岩气的大规模开发。从美国和加拿大的页岩气生产实践来看,页岩气的勘探开发大致涉及资源评价、气田勘探和气层开采3个主要阶段。(1)在资源评价阶段需要对页岩及其储层潜力做出评估,并综合考虑其他因素筛选出有利勘探目标区。(2)在气田勘探阶段主要通过地质、地球物理、地球化学以及钻探试验井等多学科综合方法,确定主要产层。(3)页岩气开采的工艺流程主要包括5个环节:①钻竖直井道页岩层,②钻水平井 进入页岩储气层 ,③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,④进行水力压裂,形成岩层缝隙,由砂类支撑剂保持岩层缝隙的张开状态⑤抽采页岩气到地表。其中,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。另外由于我国地形多变,页岩气富集区(如四川盆地、塔里木盆地等)大多在山区、沙漠等地,并且我国页岩气储藏较深,都增加了勘探和开采的难度。压裂技术中也需要消耗大量的清水及砂类支撑剂,水资源消耗及地下水污染也是潜在的问题。下面两图分别介绍了水平井技术和分段压裂技术。页岩气藏的特征决定开发初期和单井小规模难以形成稳定的投资回报、页岩气产业化开发的有效模式关键是形成规模化“采” 气,而不像常规 天然气开发是否投入 产业化的关键是“找”气。三、中国页岩气勘探开发面临的主要问题及开发潜力主要问题可归纳为:资源调查与评价滞后,资源“家底” 不请;成套技术不成熟,核心技术引进尚需“本地化 ”; 管网及相关基础设施尚不配套;页岩气管理缺乏法律依据,矿业权管理存在障碍;缺乏有利于企业投入的政策支持。 虽然我国页岩气开发尚属起步阶段,还有很多问题函待解决。但是我国在天然气开采上技术装备已有一定基础,可通过国际合作和自主创新实现领先。另外,我国页岩气资源丰富,开发潜力巨大。我国页岩气可开采量为25常规天然气相当。页岩气开发对我国具有战略意义。清洁低碳的页岩气能够增加天然气供应、优化能源结构、缓解减排压力。页岩气一旦实现规模化开采,可以拉动尤其装备制造业与工程技术服务业发展,培育新的经济增长点。四、美国页岩气勘探开发体制机制美国的页岩气开发过程中技术创新和商业化主要由中小公司推动,因为中小公司创新意识强、敢于承担风险,在发现新机会和技术革新行动上更为快捷。中小公司实现技术突破和商业化后,大公司在长期性和投资能力上更有优势,其后期介入能够将页岩气市场迅速规模化。另外,由于高度分工,使得单个开采环节的投入小、效率高、作业周期短、资金回收快、资本效率高。美国政府牵头组织技术和地质研究,产生了大批科研成果,这对页岩气能够进入实质性开采起了决定性作用。上世纪80年代至今,美国政府先后投入60多亿美元进行非常规天然气勘探开发,并且对上游开发实施税收优惠,这些政策都加速了页岩气的商业化进程。
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