【科普】页岩气——未来主导能源之一
kuaidi.ping-jia.net 作者：佚名 更新日期：2024-07-07
引言：页岩气是不可再生能源，属于非常规低品味天然气。美国由于发现和开采天然气最早，给它带来了巨大经济效益，目前美国正在集中攻关页岩气开发技术领域，即增加产能降低成本。而国内目前页岩气正处于起步阶段，面临着诸多挑战，例如：理论研究和勘探调查程度低、开发技术瓶颈未突破、前期风险投入高、收益见效慢等。可燃冰、页岩气、氢能被普遍认为会成为未来能源的三大新兴能源。
页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙，使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因、热解成因及二者混合成因的天然气。
页岩中热成因气的形成有3个途径（如图）：①干酪根分解成气体和沥青；②沥青分解成油和气体（步骤1和步骤2为初次裂解）；③油分解成气体、高含碳量的焦炭或者沥青残余物（二次裂解）。最后一个步骤主要取决于系统中油的残余量和储层的吸附作用。德克萨斯州的Fort Worth盆地的Barnett页岩气就是通过来源于干酪根热降解和残余油的二次裂解，主要以残余油的二次裂解为主，正因为如此，使得Barnett页岩气具有较大资源潜力。
一般指页岩在成岩的生物化学阶段直接由细菌降解而成的气体，也有气藏经后期改造而成的生物气。如美国密歇根盆地的Antrim页岩气是干酪根成熟过程中所产生的热降解气和产甲烷菌新陈代谢活动中所产生的生物成因气，以后者为主。其原因可能是发育良好的裂缝系统不仅使天然气和携带大量细菌的原始地层水进入Antrim页岩内，而且来自上覆更新统冰川漂移物中含水层的大气降水也同时侵入，有利于细菌甲烷的形成。
全球页岩气资源十分丰富且分布普遍，据美国国家石油委员会(NPC)统计，截至2009年底，全球页岩气资源量约为456.2万亿立方米，占全球非常规气资源量近50%，与常规天然气相当，页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、太平洋国家、拉美、其他地区等。
垂直井是页岩气早期开采的主要手段。在钻小于1000米的浅井时，一般采用钻进速度较快的欠平衡旋冲法，可有效减小对地层的破坏；在钻进1000~2500米的深井时，则采用轻质钻井液液随随钻常规旋转钻井法，但是传统的垂直井开采技术，不经过压裂，一般无自然产能。
水平井能够扩大井筒与地层的接触面积，增加储层泄流面积、提高产量。在直井中水力压裂技术可以将井筒与储层的接触面积扩大数百倍，而水平井中，井筒与储层的接触面积会呈指数增长。目前美国页岩气开发中，水平井成本是直井的2~3倍，产量可以达到直井的15~20倍。水平井的关键问题是井身结构设计、钻井工艺、固井与完井，由于页岩地层裂缝发育、机械承受能力低，需要采用快速、高效、稳定、目标区域可准确控制的钻井工艺，最大化泄流面积和产量，同时保证生产的安全稳定。
水力压裂的原理是利用地面高压泵组，将超过地层吸液能力的大量压裂液泵入井内，在井底或封隔器封堵的井间产生高压，当压力超过井壁附近岩石的破裂压力时，就 会 产 生 裂 缝。随 着 压 裂 液 注 入 裂 缝 会逐渐延伸，进一步注入带有支撑剂的混砂液，在裂缝中填充支 撑 剂。停 泵 后，由 于 支 撑 剂 对 裂 缝 壁 面 有支撑作用，在地层中就形成了有一定长度、宽度的填砂裂缝。
中国页岩气资源潜力大，勘探开发还处于起步阶段，海相页岩是开发的有利对象，陆相页岩是重要的资源领域。美国的海相页岩开发经验不能直接应用于中国陆相页岩开发，需要加强基础研究和科技攻关。“十二五”规划明确了页岩气发展的重要地位，积极开发页岩气对保障中国能源安全，缓解天然气供给压力有重要意义。
参考文献：
[1]王祥, 刘玉华, 张敏. 页岩气形成条件及成藏影响因素研究[J]. 天然气地球科学, 2010, 21(2).
[2]张东晓, 杨婷云. 页岩气开发综述[J]. 石油学报, 2013, 34(4):792-801.
[3]张东晓, 杨婷云. 页岩气开发综述[J]. 石油学报, 2013, 34(4).
[4]Al-Mutawa M , Al-Matar B S , Abdulrahman Y M A M , et al. [Society of Petroleum Engineers SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control - Lafayette, Louisiana, USA (2008-02-13)] SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control - Application of a Highly Efficient Multistage Stimulation Technique for Horizontal Wells[J].
[5]Harding N , Smith S , Shelton J , et al. Modern Shale Gas Horizontal Drilling:Review of Best Practices for Exploration Phase Planning and Execution[J]. 中国石油勘探, 2009(03):49-58.
【科普】页岩气——未来主导能源之一
答：德克萨斯州的Fort Worth盆地的Barnett页岩气就是通过来源于干酪根热降解和残余油的二次裂解，主要以残余油的二次裂解为主，正因为如此，使得Barnett页岩气具有较大资源潜力。一般指页岩在成岩的生物化学阶段直接由细菌降解而成的气体，也有气藏经后期改造而成的生物气。如美国密歇根盆地的Antrim页岩气是干酪...
【科普】页岩气——未来主导能源之一
答：1. 页岩气是一种非常规低品味的天然气，储存在富含有机质的暗色泥页岩或高碳泥页岩中。2. 它的形成途径包括有机质的吸附作用和岩石中的裂缝及孔隙，这些储集和保存了生物成因、热解成因及二者混合成因的天然气，具有商业价值。3. 页岩气的热成因气的形成主要有三个途径：干酪根分解、沥青分解和油分...
页岩气——未来能源世界的“主导者”⑴随着世界各国对于煤、石油、天然...
答：约字表示估计，大概的意思，文中的20%并不是一个确数，而是引用数据时进行的一个估计（1分），假如删去就变成了一个有事实依据的确数，与实际情况不符（0．5分），因此不能删去，约一字体现了说明文语言的准确性。（0．5分） 小题1:试题分析：首先要了解说明文的常用说明方法及特征，再概括句中...
谁能告诉我油页岩的发展前景
答：国际能源署（IEA）预测，世界范围内的非常规天然气产量将会从2007年的3670亿立方米，增长到2030年的6290亿立方米。据此有人推测，像煤炭被石油代替，进而退出主导能源一样，不久之后，页岩气可能代替石油，成为未来能源格局的主导能源。世界上的页岩气资源研究和勘探开发最早始于美国，2009年美国页岩气产量接近...
四川探明页岩气地质资源量超40万亿m3,此发现给当地发展带来哪些帮助...
答：页岩气虽然是天然气一种，但它更为清理，运用成本更低，能够适用城市供电、发烫，汽车燃料和化工企业这些，应用广泛。尤其是对于我国这类一次能源消费结构，还是要以煤碳为主导，我国如今煤碳一次性消费占比59%上下，全世界大部分均值在28%，而我全部天然气交易一次性能源占有率8%上下，全世界均值在20%...
页岩气革命是怎么回事?
答：然而，美国页岩气革命带来的挑战并未完全改变这一格局，尽管美国有能力挑战俄罗斯在天然气市场的主导地位，但实际销售量受限，且高昂的运输成本使得美国天然气在欧盟的吸引力大打折扣。欧盟正面临着天然气需求增加和能源转型的双重压力，价格昂贵的天然气使得电价翻倍，民众生活成本上升。法国黄马甲抗议运动背后...
中国页岩气可采资源潜力25万亿立方米,其中中石化有多少,中石油多少...
答：“到2015年，我国页岩气产量达65亿立方米。”近日，国家发展改革委、国土资源部、财政部、国家能源局等部门联合编制的《页岩气发展规划(2011—2015年)》中，明确了上述规划的具体目标。这标志着，我国页岩气开发已经正式走上新能源的舞台，页岩气的勘探、开发、开采已经蓄势待发，有望在未来能源结构中扮演...
页岩气的技术进度
答：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。随着页岩气产量迅速提高,国际能源署预计,到2015年美国将超越俄罗斯成为全球最大天然气生产国。美国能源当局则预测说,页岩气将取代煤炭而成为仅次于石油的美国第二大能源资源,而且可能改变美国能源生产格局。至2012年,页岩气产量增加...
面对煤炭市场低迷,如何为企业分担责任,如何开展好本部门工作
答：五是清洁能源加速发展和页岩油气等变革,可能对煤炭产业带来深刻影响。作为未来最重要的新能源之一,页岩气正在改写世界能源格局。2010年,美国页岩气开采量高达1379亿立方米,极大提高了能源的自给率和能源安全,我国页岩气可采量约25万亿立方米,位居世界第一,目前页岩气开发利用日益得到国家和市场关注,从2012年开始已经有...
页岩气开采现如今发展到何种地步???有请知情人士!!!
答：页岩气是一种从页岩层中开采出来的天然气，属非常规能源，在地层中主要以页岩颗粒吸附状态为主，裂缝中的游离状态为辅。在开采之后，没有自然产出，需要采取水力压裂等增产措施，开采难度较大。中国官方初步估计，中国页岩气可采资源量在31万亿立方米，与常规天然气相当。今年3月，国家发改委、财政部、...
页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙，使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因、热解成因及二者混合成因的天然气。
页岩中热成因气的形成有3个途径（如图）：①干酪根分解成气体和沥青；②沥青分解成油和气体（步骤1和步骤2为初次裂解）；③油分解成气体、高含碳量的焦炭或者沥青残余物（二次裂解）。最后一个步骤主要取决于系统中油的残余量和储层的吸附作用。德克萨斯州的Fort Worth盆地的Barnett页岩气就是通过来源于干酪根热降解和残余油的二次裂解，主要以残余油的二次裂解为主，正因为如此，使得Barnett页岩气具有较大资源潜力。
一般指页岩在成岩的生物化学阶段直接由细菌降解而成的气体，也有气藏经后期改造而成的生物气。如美国密歇根盆地的Antrim页岩气是干酪根成熟过程中所产生的热降解气和产甲烷菌新陈代谢活动中所产生的生物成因气，以后者为主。其原因可能是发育良好的裂缝系统不仅使天然气和携带大量细菌的原始地层水进入Antrim页岩内，而且来自上覆更新统冰川漂移物中含水层的大气降水也同时侵入，有利于细菌甲烷的形成。
全球页岩气资源十分丰富且分布普遍，据美国国家石油委员会(NPC)统计，截至2009年底，全球页岩气资源量约为456.2万亿立方米，占全球非常规气资源量近50%，与常规天然气相当，页岩气的资源潜力甚至还可能明显大于常规天然气。主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、太平洋国家、拉美、其他地区等。
垂直井是页岩气早期开采的主要手段。在钻小于1000米的浅井时，一般采用钻进速度较快的欠平衡旋冲法，可有效减小对地层的破坏；在钻进1000~2500米的深井时，则采用轻质钻井液液随随钻常规旋转钻井法，但是传统的垂直井开采技术，不经过压裂，一般无自然产能。
水平井能够扩大井筒与地层的接触面积，增加储层泄流面积、提高产量。在直井中水力压裂技术可以将井筒与储层的接触面积扩大数百倍，而水平井中，井筒与储层的接触面积会呈指数增长。目前美国页岩气开发中，水平井成本是直井的2~3倍，产量可以达到直井的15~20倍。水平井的关键问题是井身结构设计、钻井工艺、固井与完井，由于页岩地层裂缝发育、机械承受能力低，需要采用快速、高效、稳定、目标区域可准确控制的钻井工艺，最大化泄流面积和产量，同时保证生产的安全稳定。
水力压裂的原理是利用地面高压泵组，将超过地层吸液能力的大量压裂液泵入井内，在井底或封隔器封堵的井间产生高压，当压力超过井壁附近岩石的破裂压力时，就 会 产 生 裂 缝。随 着 压 裂 液 注 入 裂 缝 会逐渐延伸，进一步注入带有支撑剂的混砂液，在裂缝中填充支 撑 剂。停 泵 后，由 于 支 撑 剂 对 裂 缝 壁 面 有支撑作用，在地层中就形成了有一定长度、宽度的填砂裂缝。
中国页岩气资源潜力大，勘探开发还处于起步阶段，海相页岩是开发的有利对象，陆相页岩是重要的资源领域。美国的海相页岩开发经验不能直接应用于中国陆相页岩开发，需要加强基础研究和科技攻关。“十二五”规划明确了页岩气发展的重要地位，积极开发页岩气对保障中国能源安全，缓解天然气供给压力有重要意义。
参考文献：
[1]王祥, 刘玉华, 张敏. 页岩气形成条件及成藏影响因素研究[J]. 天然气地球科学, 2010, 21(2).
[2]张东晓, 杨婷云. 页岩气开发综述[J]. 石油学报, 2013, 34(4):792-801.
[3]张东晓, 杨婷云. 页岩气开发综述[J]. 石油学报, 2013, 34(4).
[4]Al-Mutawa M , Al-Matar B S , Abdulrahman Y M A M , et al. [Society of Petroleum Engineers SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control - Lafayette, Louisiana, USA (2008-02-13)] SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control - Application of a Highly Efficient Multistage Stimulation Technique for Horizontal Wells[J].
[5]Harding N , Smith S , Shelton J , et al. Modern Shale Gas Horizontal Drilling:Review of Best Practices for Exploration Phase Planning and Execution[J]. 中国石油勘探, 2009(03):49-58.
答：德克萨斯州的Fort Worth盆地的Barnett页岩气就是通过来源于干酪根热降解和残余油的二次裂解，主要以残余油的二次裂解为主，正因为如此，使得Barnett页岩气具有较大资源潜力。一般指页岩在成岩的生物化学阶段直接由细菌降解而成的气体，也有气藏经后期改造而成的生物气。如美国密歇根盆地的Antrim页岩气是干酪...
答：1. 页岩气是一种非常规低品味的天然气，储存在富含有机质的暗色泥页岩或高碳泥页岩中。2. 它的形成途径包括有机质的吸附作用和岩石中的裂缝及孔隙，这些储集和保存了生物成因、热解成因及二者混合成因的天然气，具有商业价值。3. 页岩气的热成因气的形成主要有三个途径：干酪根分解、沥青分解和油分...
答：约字表示估计，大概的意思，文中的20%并不是一个确数，而是引用数据时进行的一个估计（1分），假如删去就变成了一个有事实依据的确数，与实际情况不符（0．5分），因此不能删去，约一字体现了说明文语言的准确性。（0．5分） 小题1:试题分析：首先要了解说明文的常用说明方法及特征，再概括句中...
答：国际能源署（IEA）预测，世界范围内的非常规天然气产量将会从2007年的3670亿立方米，增长到2030年的6290亿立方米。据此有人推测，像煤炭被石油代替，进而退出主导能源一样，不久之后，页岩气可能代替石油，成为未来能源格局的主导能源。世界上的页岩气资源研究和勘探开发最早始于美国，2009年美国页岩气产量接近...
答：页岩气虽然是天然气一种，但它更为清理，运用成本更低，能够适用城市供电、发烫，汽车燃料和化工企业这些，应用广泛。尤其是对于我国这类一次能源消费结构，还是要以煤碳为主导，我国如今煤碳一次性消费占比59%上下，全世界大部分均值在28%，而我全部天然气交易一次性能源占有率8%上下，全世界均值在20%...
答：然而，美国页岩气革命带来的挑战并未完全改变这一格局，尽管美国有能力挑战俄罗斯在天然气市场的主导地位，但实际销售量受限，且高昂的运输成本使得美国天然气在欧盟的吸引力大打折扣。欧盟正面临着天然气需求增加和能源转型的双重压力，价格昂贵的天然气使得电价翻倍，民众生活成本上升。法国黄马甲抗议运动背后...
答：“到2015年，我国页岩气产量达65亿立方米。”近日，国家发展改革委、国土资源部、财政部、国家能源局等部门联合编制的《页岩气发展规划(2011—2015年)》中，明确了上述规划的具体目标。这标志着，我国页岩气开发已经正式走上新能源的舞台，页岩气的勘探、开发、开采已经蓄势待发，有望在未来能源结构中扮演...
答：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。随着页岩气产量迅速提高,国际能源署预计,到2015年美国将超越俄罗斯成为全球最大天然气生产国。美国能源当局则预测说,页岩气将取代煤炭而成为仅次于石油的美国第二大能源资源,而且可能改变美国能源生产格局。至2012年,页岩气产量增加...
答：五是清洁能源加速发展和页岩油气等变革,可能对煤炭产业带来深刻影响。作为未来最重要的新能源之一,页岩气正在改写世界能源格局。2010年,美国页岩气开采量高达1379亿立方米,极大提高了能源的自给率和能源安全,我国页岩气可采量约25万亿立方米,位居世界第一,目前页岩气开发利用日益得到国家和市场关注,从2012年开始已经有...
答：页岩气是一种从页岩层中开采出来的天然气，属非常规能源，在地层中主要以页岩颗粒吸附状态为主，裂缝中的游离状态为辅。在开采之后，没有自然产出，需要采取水力压裂等增产措施，开采难度较大。中国官方初步估计，中国页岩气可采资源量在31万亿立方米，与常规天然气相当。今年3月，国家发改委、财政部、...
