页岩气藏勘探开发.doc

全球页岩气勘探开发的
基本现状与关键技术
科技信息研究室
2010年6月30日
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
编 写 人：张冬玉
审 核 人：周德勇
2010年6月30日
目 录
一、页岩气的资源量与分布 2
1 北美 2
2 欧洲 7
3 中国 8
二、世界页岩气的勘探开发动态 9
1 美国 9
2 加拿大 10
3 欧洲 11
4 中国 12
三、页岩气藏石油地质特征及气藏类型 13
1 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 20
1 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 26
1 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（simo‐fracturing） 30
5 其他页岩气开发专项技术 30
附：我国页岩气勘探开发的战略目标 32
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15～100m，孔隙度一般为4%～6％，基质渗透率介于（0001～1）×10-3μm2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。
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45624×1012m3（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
10879
拉美
5995
西欧
1444
中欧和东欧
110
前苏联
1775
中东和北非
7215
非洲撒哈拉地区
776
中亚和中洋（经济合作发展组织）
6550
亚太其他地区
889
南亚
0
世界
45624
1 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3398×1012m3，分布于北美各个沉积盆地的19个页岩产区（图1），现有技术经济条件下的可采储量为158×1012m3。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