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近年來，隨著世界各國(guó)對(duì)能源需求的不斷攀升，國(guó)際石油價(jià)格居高不下，各國(guó)能源壓力日益增大。通過觀念革命、理論創(chuàng)新和技術(shù)突破，美國(guó)頁巖氣實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。

美國(guó)頁巖氣的成功開發(fā)改變了美國(guó)能源格局，被譽(yù)為“全球能源領(lǐng)域的一場(chǎng)革命”。2000年，美國(guó)頁巖氣產(chǎn)量為112億立方米，到2010年，美國(guó)頁巖氣產(chǎn)量增為1378億立方米。頁巖氣非常規(guī)資源已成為常規(guī)能源的重要補(bǔ)充，在北美能源結(jié)構(gòu)中已扮演重要角色。

美國(guó)頁巖氣成功開發(fā)給我們很大啟示。與美國(guó)相似，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，油氣在能源結(jié)構(gòu)中的地位與需求越來越大，常規(guī)油氣資源的供不應(yīng)求局面越來越明顯。據(jù)專家預(yù)測(cè)，2020年我國(guó)天然氣消費(fèi)量為2000億立方米，而天然氣產(chǎn)量為1200億立方米，供需差距800億立方米以上。天然氣的供需矛盾將直接影響我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。加快我國(guó)頁巖氣開發(fā)，對(duì)于增加天然氣有效供給、改善能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全具有重大的經(jīng)濟(jì)及政治意義。

頁巖油氣開發(fā)前景及開發(fā)條件

雖然我國(guó)頁巖氣資源尚未進(jìn)行系統(tǒng)勘查與評(píng)價(jià)，但通過對(duì)中美兩國(guó)頁巖氣地質(zhì)條件對(duì)比及多方面的初步評(píng)估判斷，我國(guó)頁巖氣資源豐富、分布廣泛，具有與美國(guó)大致相同的頁巖氣資源前景及開發(fā)潛力。我國(guó)南方、華北及西北海相盆地以及北方大片陸相盆地，具備頁巖氣生成條件和大面積連續(xù)分布的地質(zhì)基礎(chǔ)。據(jù)美國(guó)能源信息署（EIA）2011年4月對(duì)全球32個(gè)國(guó)家48個(gè)頁巖氣盆地進(jìn)行資源評(píng)估的初始結(jié)果，我國(guó)頁巖氣地質(zhì)資源100萬億立方米，可采資源量36萬億立方米。國(guó)土資源部采用體積法估算，中國(guó)頁巖氣可采資源量大約31萬億立方米，南方、北方、西北及青藏地區(qū)各自占頁巖氣可采資源總量的46.8%、8.9%、43%和1.3%。中國(guó)南方古生界海相頁巖厚度大、橫向分布穩(wěn)定、頁巖品質(zhì)好，具備優(yōu)越的頁巖氣成藏地質(zhì)條件，是我國(guó)頁巖氣勘探開發(fā)的首選地區(qū)，也有望成為我國(guó)油氣資源的重要戰(zhàn)略接替區(qū)域。中國(guó)石化在南方地區(qū)共擁有約30萬平方千米，約22萬億立方米頁巖氣資源量，前期勘探中已有大量頁巖氣發(fā)現(xiàn)，開發(fā)潛力巨大。

值得注意的是，頁巖氣是被束縛在致密的、幾乎沒有孔隙性能巖層中的天然氣，巖層滲透率極低，需要實(shí)施壓裂改造才能經(jīng)濟(jì)、有效地開采。目前頁巖氣的主要開采技術(shù)為水平井+分段壓裂技術(shù)，近期出現(xiàn)的同步壓裂技術(shù)有效提高了頁巖氣井產(chǎn)量、降低了頁巖氣開發(fā)成本。正是這些先進(jìn)技術(shù)的成功應(yīng)用，美國(guó)頁巖氣產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展。為獲取較高的收益率，美國(guó)通過優(yōu)選目的層段、加快鉆井速度、提高單井產(chǎn)能、延長(zhǎng)開采期限等增產(chǎn)措施使頁巖氣開發(fā)更加商業(yè)化、經(jīng)濟(jì)化。

中國(guó)南方頁巖氣勘探實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

2009年5月，中國(guó)石化股份公司油田事業(yè)部在江蘇鎮(zhèn)江組織召開中國(guó)石化頁巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)工作部署會(huì)議，標(biāo)志著中國(guó)石化頁巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)工作正式啟動(dòng)。歷時(shí)兩年，中國(guó)石化總部領(lǐng)導(dǎo)先后多次組織華東分公司與BP、殼牌、美國(guó)新田、斯倫貝謝、雪佛龍、哈丁希爾頓、哈里伯頓等國(guó)外公司就北美頁巖氣區(qū)塊篩選、氣藏評(píng)價(jià)、鉆井、物探、測(cè)井和開發(fā)工藝技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)與交流，逐步形成了頁巖氣勘探評(píng)價(jià)的思路、程序和要求，初步優(yōu)選出中國(guó)南方作為古生界海相頁巖氣勘探評(píng)價(jià)的有利地區(qū)。

華東分公司針對(duì)中國(guó)南方大面積分布的富含有機(jī)質(zhì)頁巖，相繼開展了頁巖氣勘探的綜合研究及選區(qū)、選層、選目標(biāo)工作，優(yōu)選出黔中隆起及周緣、川東南—湘鄂西兩個(gè)一類有利區(qū)，下?lián)P子、湘中兩個(gè)二類有利區(qū)。明確了中國(guó)南方下寒武統(tǒng)牛蹄塘組（荷塘組/九門沖組）、上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組為頁巖氣突破最現(xiàn)實(shí)的勘探層系，下石炭統(tǒng)測(cè)水組、上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M及大隆組等是較有潛力的頁巖氣勘探層系。針對(duì)重點(diǎn)勘探層系，持續(xù)開展選區(qū)評(píng)價(jià)，在中國(guó)南方優(yōu)選出黃平、湘中、彭水區(qū)塊三個(gè)有利勘探目標(biāo)區(qū)，分布部署實(shí)施了黃頁1井、湘頁1井、彭頁1井三口頁巖氣參數(shù)井。黃頁1井目的層為下寒武統(tǒng)九門沖組，從頁巖厚度、品質(zhì)、熱演化程度、氣測(cè)顯示、含氣性、儲(chǔ)集物性及孔隙結(jié)構(gòu)等方面均表明具備優(yōu)異的頁巖氣成藏地質(zhì)條件和產(chǎn)氣能力；湘頁1井在二疊系見五段良好氣測(cè)異常，仍在鉆進(jìn)中；彭頁1井剛開鉆。此外，華東分公司還利用老井方深1井開展了頁巖氣大型壓裂改造試驗(yàn)，取得了重要的地質(zhì)和工藝認(rèn)識(shí)。

通過兩年的頁巖氣勘探實(shí)踐，華東分公司取得的主要成果及認(rèn)識(shí)是：首先，結(jié)合中國(guó)南方頁巖氣資源條件與北美相比的相似性和差異性以及勘探實(shí)踐成果，初步建立了華東分公司南方頁巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。其次，對(duì)頁巖氣成藏要素及成藏條件有了新的認(rèn)識(shí)。中國(guó)南方海相頁巖有機(jī)質(zhì)豐度高，熱演化程度高，頁巖微米－納米級(jí)孔隙發(fā)育，頁巖層吸附能力強(qiáng)，含氣量高。在保存條件方面，中國(guó)南方頁巖生烴早，在印支之前完成大規(guī)模生烴，頁巖氣能否成藏的關(guān)鍵地質(zhì)要素在于保存條件。避開大斷裂、尋找構(gòu)造變形較弱、具一定厚度的頂?shù)装迳w層發(fā)育區(qū)是優(yōu)化頁巖氣選區(qū)的關(guān)鍵。最后，根據(jù)沉積環(huán)境及巖性組合，大致將中國(guó)南方古生界海相頁巖歸納為頁巖－硅質(zhì)頁巖型、泥巖－灰質(zhì)泥巖型、硅質(zhì)灰?guī)r－硅質(zhì)頁巖型和泥巖—粉砂質(zhì)泥巖型等四種泥頁巖類型。壓裂工程工藝技術(shù)是目前制約中國(guó)南方頁巖氣勘探突破、商業(yè)開發(fā)的“瓶頸”，亟待加強(qiáng)技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)的有機(jī)結(jié)合，形成符合中國(guó)地質(zhì)條件的工藝技術(shù)系列。

頁巖氣勘探的技術(shù)難點(diǎn)

在實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)方面，主要表現(xiàn)為測(cè)試技術(shù)不成熟、測(cè)試方法不統(tǒng)一。例如，重點(diǎn)勘探層系下古生界高成熟演化階段的頁巖不含高等植物來源的鏡質(zhì)體有機(jī)組分，其熱演化參數(shù)Ro有些由所謂“海相鏡質(zhì)體”直接測(cè)試獲得，有些由瀝青反射率通過經(jīng)驗(yàn)公式轉(zhuǎn)化而來，不同測(cè)試方法、不同單位測(cè)定出的Ro結(jié)果差別較大。又如，頁巖儲(chǔ)層微觀結(jié)構(gòu)分析技術(shù)在北美已非常成熟，主要通過氬離子剖光掃描電鏡技術(shù)獲得，目前國(guó)內(nèi)還沒有相關(guān)測(cè)試技術(shù)。頁巖儲(chǔ)層物性分析國(guó)內(nèi)仍按照常規(guī)砂巖、碳酸鹽巖儲(chǔ)層壓汞法或脈沖法進(jìn)行測(cè)試，這與國(guó)外較為成熟的GRI頁巖物性分析方法大為不同，其結(jié)果并不能真實(shí)地反映頁巖實(shí)際物性。

在工程工藝方面，華東分公司雖然在黃頁1井、方深1井壓裂測(cè)試中進(jìn)行了有益的探索，但是很大程度上是借鑒以往在常規(guī)儲(chǔ)層改造方面形成的一些經(jīng)驗(yàn)，并未收到良好測(cè)試效果。實(shí)際上，頁巖氣與常規(guī)儲(chǔ)層改造不論在規(guī)模上還是在方法上均存在天壤之別，借鑒以往的經(jīng)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須在借鑒國(guó)外成熟壓裂技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)頁巖的實(shí)際特點(diǎn)，加大技術(shù)攻關(guān)，形成不同地區(qū)、不同目的層系的水平井、分段壓裂、微地震檢測(cè)等技術(shù)系列。

頁巖氣勘探開發(fā)展望

“十二五”期間，華東分公司將跳開盆地的束縛，突出頁巖氣關(guān)鍵成藏要素的效應(yīng)，進(jìn)一步加強(qiáng)頁巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)工作，加大礦權(quán)登記。按照“直井作導(dǎo)眼取參數(shù)，水平井求產(chǎn)能搞開發(fā)”的思路，加大參數(shù)井、區(qū)探井的部署力度和工程工藝優(yōu)化力度，實(shí)現(xiàn)探井與產(chǎn)能井的有機(jī)融合，促進(jìn)甩開勘探與滾動(dòng)勘探開發(fā)一體化管理，力爭(zhēng)在2～3個(gè)區(qū)塊獲得重大突破和發(fā)現(xiàn)，達(dá)到“十二五”末探明儲(chǔ)量1000億立方米以上，建成20億立方米以上的生產(chǎn)能力。

中國(guó)南方頁巖氣勘探開發(fā)挑戰(zhàn)與機(jī)遇共存，“瓶頸”與前景同在。只要轉(zhuǎn)變觀念，突破資源與儲(chǔ)量的界限，依靠科技加速水平井與分段壓裂等技術(shù)攻關(guān)，非常規(guī)油氣就一定能夠?qū)崿F(xiàn)非常規(guī)速度發(fā)展。