龍勝祥,曹 艷,朱 杰,朱 彤,王 烽

(1.中國(guó)石化 頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083; 2.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京，100083;3.國(guó)土資源部 油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100034)

中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展前景及相關(guān)問(wèn)題初探

龍勝祥1，2,曹 艷1，2,朱 杰3,朱 彤1，2,王 烽1，2

(1.中國(guó)石化 頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083; 2.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京，100083;3.國(guó)土資源部 油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100034)

中國(guó)近期頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)正在快速推進(jìn)，取得了多領(lǐng)域頁(yè)巖氣勘探突破。對(duì)中國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展基礎(chǔ)、面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)、發(fā)展前景進(jìn)行了宏觀分析，認(rèn)為中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)已取得巨大突破和規(guī)模商業(yè)發(fā)展。對(duì)比美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，判斷中國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)目前處于快速發(fā)展初期階段。從資源分布和質(zhì)量分析看，四川盆地及其周緣海相頁(yè)巖氣應(yīng)是近中期勘探開(kāi)發(fā)重要領(lǐng)域，具備幾百億方產(chǎn)能建設(shè)資源基礎(chǔ)。在頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐中，埋深小于3 500 m的海相頁(yè)巖氣高效開(kāi)發(fā)技術(shù)系列和環(huán)境保護(hù)技術(shù)已較成熟，但對(duì)于深層海相頁(yè)巖氣、構(gòu)造復(fù)雜區(qū)低壓低豐度頁(yè)巖氣和陸相、海-陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣還缺乏高效、適用的技術(shù)。在“十三五”期間，我國(guó)應(yīng)采取積極發(fā)展戰(zhàn)略，充分利用豐富的資源和當(dāng)前良好的機(jī)遇，發(fā)展一批頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)核心技術(shù)，使頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)到(200～300)×108m3。為保障這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，建議組織開(kāi)展頁(yè)巖氣資源及目標(biāo)評(píng)價(jià)，開(kāi)展頁(yè)巖氣工程技術(shù)攻關(guān)，同時(shí)采取措施推進(jìn)環(huán)境保護(hù)和規(guī)模效益開(kāi)發(fā)。

頁(yè)巖氣；勘探開(kāi)發(fā)；資源潛力；中國(guó)

頁(yè)巖氣作為一種重要的天然氣資源，首先在美國(guó)得到重視。美國(guó)通過(guò)實(shí)施東部頁(yè)巖氣項(xiàng)目(1976—1992)[1]和20余年科技攻關(guān)后，終于在21世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣高效、經(jīng)濟(jì)和規(guī)模開(kāi)發(fā)，頁(yè)巖氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。美國(guó)的成功帶動(dòng)了全球頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)和研究熱潮[2-4]，一場(chǎng)“頁(yè)巖氣革命”正在全球迅速展開(kāi)。

中國(guó)學(xué)者和勘探開(kāi)發(fā)專家亦在21世紀(jì)初開(kāi)始跟蹤研究美國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)[5]，并不斷深化中國(guó)頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)和有利區(qū)優(yōu)選。經(jīng)過(guò)近5年的研究工作，2009年中國(guó)石化、中國(guó)石油以及延長(zhǎng)石油先后開(kāi)始了老井復(fù)試、頁(yè)巖氣參數(shù)井和專探井鉆探，證實(shí)了我國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富，勘探開(kāi)發(fā)前景廣闊。目前全國(guó)共設(shè)置頁(yè)巖氣探礦權(quán)54個(gè)，面積17×104km2，分別為20余家單位持有礦權(quán)進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā)，取得了焦頁(yè)1井等多口探井頁(yè)巖氣重大突破[6-7]，建成了涪陵等幾個(gè)頁(yè)巖氣有效開(kāi)發(fā)區(qū)，形成了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，2015年全國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量為44.71×108m3。

在近幾年頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展形勢(shì)下，針對(duì)中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展前景與策略，專家學(xué)者從不同的角度進(jìn)行了分析，提出了自己的見(jiàn)解。荊克堯等(2011)[8]和潘繼平(2012)[9]對(duì)當(dāng)時(shí)中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，思考了資源落實(shí)情況，提出了加強(qiáng)地質(zhì)研究、做好頁(yè)巖氣資源戰(zhàn)略選區(qū)評(píng)價(jià)、深化體制改革、加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)工藝攻關(guān)、出臺(tái)扶持政策等建議;潘鴻等(2014)[10]從循環(huán)經(jīng)濟(jì)等理論出發(fā)，提出了完善頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈、需求鏈和服務(wù)鏈等建議；劉成均等(2014)[11]從科研單位、政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)單位、國(guó)際合作等方面做了初步分析，提出了投資主體多元化、有序競(jìng)爭(zhēng)、完善天然氣價(jià)格市場(chǎng)機(jī)制等建議;王素玲等(2014)[12]提出科技攻關(guān)、市場(chǎng)培育、頂層設(shè)計(jì)三方面發(fā)展路徑;鮑玲等(2014)[13]認(rèn)為頁(yè)巖氣發(fā)展要盡量避免走煤層氣的老路。

筆者近兩年參加了中國(guó)頁(yè)巖氣“十三五”發(fā)展規(guī)劃前期研究，在總結(jié)了國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與成果基礎(chǔ)上，研究了中國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力和有利區(qū)分布，分析了中國(guó)頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，系統(tǒng)梳理了頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與面臨的機(jī)遇、挑戰(zhàn)，并提出了中國(guó)頁(yè)巖氣“十三五”時(shí)期發(fā)展前景。

1 中國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資源基礎(chǔ)

1.1 中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)育特征

在多旋回構(gòu)造與沉積過(guò)程中，中國(guó)發(fā)育多套頁(yè)巖氣層系，在各大盆地均有分布(表1)?？傮w上看，中國(guó)頁(yè)巖氣非常發(fā)育，與美國(guó)基本相當(dāng)。但具體發(fā)育情況與美國(guó)存在較大差異。①中國(guó)頁(yè)巖發(fā)育的環(huán)境多樣，海相、陸相和海-陸過(guò)渡相均占有重要地位，而美國(guó)基本是以海相占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。②中國(guó)的海相頁(yè)巖主要發(fā)育在中-上揚(yáng)子地區(qū)上震旦統(tǒng)陡山沱組、整個(gè)揚(yáng)子地區(qū)和塔里木盆地的寒武系和奧陶系—志留系、南盤江盆地和桂中坳陷泥盆系，與美國(guó)主要是泥盆系—白堊系頁(yè)巖氣相比，顯然地層老得多。由于經(jīng)歷了更加復(fù)雜的構(gòu)造演化，中國(guó)海相頁(yè)巖分布也要復(fù)雜得多。四川盆地和塔里木盆地等大型盆地的海相頁(yè)巖分布較連續(xù)，面積較廣，但一般埋深較大，僅盆地邊緣和隆起頂部較小區(qū)域埋深小于3 500 m，構(gòu)造背景可以是背斜、向斜、斷鼻和斜坡等。在南方等構(gòu)造復(fù)雜區(qū)，頁(yè)巖主要分布在剝蝕殘余向斜區(qū)，面積局限，邊部埋深淺且斷裂、構(gòu)造裂縫發(fā)育，對(duì)頁(yè)巖氣保存條件造成較大影響。③陸相頁(yè)巖氣發(fā)育是中國(guó)一大特點(diǎn)，分布的層系包括準(zhǔn)噶爾盆地和鄂爾多斯盆地的二疊系，以及各大盆地的中生界、東部諸多斷陷盆地和柴達(dá)木盆地的新生界。由于大部分地區(qū)陸相層系演化程度不高，故除鄂爾多斯盆地二疊系和四川盆地中生界頁(yè)巖大面積產(chǎn)干氣和凝析氣外，其余均在盆地深部較小區(qū)域形成頁(yè)巖氣。海-陸過(guò)渡相頁(yè)巖大面積分布在南方、華北和西北地區(qū)的石炭系—二疊系，目前勘探揭示和研究程度很低，預(yù)計(jì)將可能是一個(gè)有利的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。

表1 中國(guó)主要盆地頁(yè)巖氣發(fā)育特征

1.2 中國(guó)頁(yè)巖氣資源量及分布特征

關(guān)于我國(guó)頁(yè)巖氣資源量，美國(guó)能源信息署、國(guó)土資源部、中國(guó)工程院、中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院以及中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院等單位近幾年分別進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但由于我國(guó)頁(yè)巖氣勘探尚處在早期階段，資料少，對(duì)資源富集規(guī)律的認(rèn)識(shí)還很膚淺，故基本上使用體積法、類比法和特爾菲法估算，結(jié)果可靠性差，且評(píng)價(jià)結(jié)果相差比較大。

相對(duì)而言，國(guó)土資源部在2013年組織相關(guān)油公司和科研院校，應(yīng)用體積法、類比法和成因法，對(duì)全國(guó)233個(gè)有利區(qū)進(jìn)行的評(píng)價(jià)結(jié)果可靠性較高。全國(guó)有利區(qū)頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量為123.01×1012m3，可采資源量為21.84×1012m3。

從大區(qū)分布看，上揚(yáng)子及滇黔桂區(qū)頁(yè)巖氣可采資源量為11.26×1012m3，占全國(guó)總量的51.6%；中-下?lián)P子及東南區(qū)可采資源量為3.09×1012m3，占全國(guó)總量的14.1%；西北區(qū)可采資源量為3.21×1012m3，占全國(guó)總量的14.7%；華北及東北區(qū)可采資源量為3.53×1012m3，占全國(guó)總量的16.2%。在上揚(yáng)子及滇黔桂區(qū)中，又以四川盆地及周緣有利區(qū)最好，頁(yè)巖氣可采資源量達(dá)9.16×1012m3，占該區(qū)總量的81.38%；華北及東北區(qū)中，鄂爾多斯盆地及外圍地區(qū)有利區(qū)頁(yè)巖氣可采資源為0.574 ×1012m3，占該區(qū)總量的16.26%。在四川盆地及周緣有利區(qū)，寒武系和奧陶系-志留系頁(yè)巖氣為海相頁(yè)巖氣，其有利區(qū)中可采資源量為5.26×1012m3，占全國(guó)總量的57.42%；三疊系和侏羅系頁(yè)巖氣為陸相頁(yè)巖氣，其有利區(qū)可采資源量為3.90×1012m3，占全國(guó)總量的42.58%；二疊系為海-陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣，因有利區(qū)不清楚，故未評(píng)價(jià)資源量。從埋深分布看，在四川盆地及周緣海相頁(yè)巖氣有利區(qū)埋深較大，除盆地邊緣及盆地外黔北、鄂西等地區(qū)埋深小于3 500 m以外，盆地內(nèi)部絕大部分地區(qū)埋深均大于3 500 m(圖1)。

1.3 中國(guó)頁(yè)巖氣地表環(huán)境的特殊性

與美國(guó)頁(yè)巖氣資源多分布在中東部平原區(qū)不同，中國(guó)頁(yè)巖氣資源分布廣，地表環(huán)境多樣。按照資源評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)，丘陵地區(qū)頁(yè)巖氣可采資源量為6.39×1012m3，占全國(guó)總量的29.28%；低山地區(qū)頁(yè)巖氣可采資源量為6.96×1012m3，占全國(guó)總量的31.84%；平原地區(qū)(包括黃土塬)頁(yè)巖氣可采資源量為4.42×1012m3，占全國(guó)總量的20.21%；戈壁地區(qū)頁(yè)巖氣可采資源量為2.90×1012m3，占全國(guó)總量的13.26%。復(fù)雜的地表環(huán)境給技術(shù)提出了更高要求。

圖1 四川盆地及周緣下志留統(tǒng)底界埋深Fig.1 Depth map showing the lower boundary of the Lower Silurian in the Sichuan Basin and its periphery areas

丘陵-山地區(qū)的頁(yè)巖氣資源分布主要包括四川盆地和南方其它海相頁(yè)巖氣分布地區(qū)。在中-下?lián)P子地區(qū)，地表地貌條件復(fù)雜，不利于大型頁(yè)巖氣“井工廠”的施工模式。在四川盆地南部丘陵的人口密集地區(qū)，氣田建設(shè)成本較高，對(duì)環(huán)境影響較大。四川盆地東南緣和黔北地區(qū)為山區(qū)加喀斯特地貌，水資源儲(chǔ)存整體不佳且分布不均，僅部分地區(qū)可以開(kāi)展大規(guī)模水平井壓裂技術(shù)。

黃土塬區(qū)的頁(yè)巖氣資源分布主要為鄂爾多斯盆地，地表海拔在850～2 149 m起伏不平。溫帶大陸氣候、黃河環(huán)繞、水資源具備但不充裕，適合大規(guī)模水平井水力壓裂技術(shù)的頁(yè)巖氣資源區(qū)較為局限。

沙漠-戈壁區(qū)的頁(yè)巖氣資源分布主要為塔里木盆地。這類資源區(qū)雖然地表開(kāi)闊平緩，人口密度小，但水資源缺乏，不適合大規(guī)模水力壓裂。

2 中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與成果

自2009年開(kāi)始頁(yè)巖氣勘探評(píng)價(jià)以來(lái)，截至2015年底，我國(guó)20余個(gè)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)相關(guān)的公司均不同程度地投入了頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)。其中，絕大部分工作量投入在四川盆地東南部和南部，其次是四川盆地以外的中-上揚(yáng)子地區(qū)和鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)礦區(qū)，取得了大量的成果與積極進(jìn)展。①在四川盆地東南部和南部建成了3個(gè)海相頁(yè)巖氣國(guó)家級(jí)示范區(qū)(圖2)，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。涪陵海相頁(yè)巖氣示范區(qū)在焦頁(yè)1井取得20.3×104m3/d的高產(chǎn)工業(yè)氣流后，經(jīng)過(guò)2013—2015年產(chǎn)能建設(shè)，累計(jì)鉆井259口，探明頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量為3805.98×108m3，建成頁(yè)巖氣產(chǎn)能50×108m3/年。2015年產(chǎn)量為31.67×108m3，累計(jì)產(chǎn)量為43.9×108m3，實(shí)現(xiàn)了除北美外第一個(gè)頁(yè)巖氣商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)、昭通兩個(gè)海相頁(yè)巖氣示范區(qū)也于2014年開(kāi)始迅速的產(chǎn)能建設(shè)[14]。據(jù)董大忠等(2016)統(tǒng)計(jì)[15]，截至2015年底，兩個(gè)示范區(qū)共完鉆井128口，探明頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量為1 635.3×108m3，累計(jì)產(chǎn)量為15.15×108m3。3個(gè)示范區(qū)成功建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展初期階段。②四川盆地及周緣海相頁(yè)巖氣勘探成果正在迅速擴(kuò)大(圖2)。富順-永川區(qū)塊完鉆井23口，最高測(cè)試產(chǎn)量為43×104m3/d，共生產(chǎn)井16口，累計(jì)產(chǎn)氣為2.0×108m3。榮昌-永川區(qū)塊和威遠(yuǎn)-榮縣各完鉆井1口，測(cè)試均獲工業(yè)氣流，累計(jì)產(chǎn)量分別為1 383×104m3和1827×104m3，目前正在開(kāi)展開(kāi)發(fā)試驗(yàn)井組建設(shè)。井研-犍為、丁山、武隆、彭水等地區(qū)亦有工業(yè)氣流井，貴州、湖南、湖北等省也在海相頁(yè)巖中獲得低產(chǎn)氣流。所有這些成果均展示南方海相頁(yè)巖氣勘探領(lǐng)域廣闊。③四川盆地和鄂爾多斯盆地陸相頁(yè)巖氣勘探取得多點(diǎn)突破。在建南、涪陵、元壩、新場(chǎng)地區(qū)三疊系和侏羅系陸相頁(yè)巖氣中部署9口探井，6口獲氣流(圖2)。在鄂爾多斯盆地南部，自2011年柳評(píng)177井在長(zhǎng)7段陸相頁(yè)巖產(chǎn)氣2 350 m3/d以來(lái)，目前壓裂井共40口，直井產(chǎn)氣為2 000 m3/d，水平井產(chǎn)氣為4 000～8 000 m3/d，累計(jì)產(chǎn)能為1.18×108m3。

圖2 四川盆地頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)示意圖Fig.2 Sketch map showing exploration and development of shale gas in the Sichuan Basin

2.2 中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

通過(guò)近幾年大力科技攻關(guān)和勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐，我國(guó)發(fā)展形成了一批頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，主要包括如下幾個(gè)方面。

1) 海相頁(yè)巖氣長(zhǎng)水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)

研究形成了適合丘陵-山地地區(qū)的小型“井工廠”布井方式及鉆井施工模式，形成了鉆機(jī)設(shè)備配套及地面布局優(yōu)化方法以最大限度縮小井場(chǎng)面積，研制應(yīng)用了步進(jìn)式和輪軌/滑軌式鉆機(jī)，實(shí)現(xiàn)了井工廠內(nèi)鉆機(jī)整體快速移動(dòng)；初步掌握了井工廠井眼軌道優(yōu)化技術(shù)，研制形成了專用PDC鉆頭、耐油螺桿和降摩減阻工具等技術(shù)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了立體造斜段、長(zhǎng)水平段優(yōu)快鉆進(jìn)，水平段長(zhǎng)度已突破2 100 m；自主研發(fā)了低粘高切特征油基鉆井液體系、彈塑性水泥漿體系和高效驅(qū)沖洗液等，降低了材料成本。

2) 海相頁(yè)巖氣埋深小于3 500 m的水平井分段大型水力壓裂技術(shù)

涪陵、長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)、昭通已開(kāi)發(fā)區(qū)海相頁(yè)巖氣埋深一般小于3 500 m。通過(guò)實(shí)踐已形成了相應(yīng)的水平井分段大型水力壓裂技術(shù)，包括研發(fā)了頁(yè)巖氣網(wǎng)絡(luò)壓裂設(shè)計(jì)技術(shù)。形成了井工廠壓裂組織運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了同平臺(tái)一日多段壓裂；形成了水平井滑溜水-線性膠-交聯(lián)液分段壓裂技術(shù)；初步掌握了同步壓裂技術(shù)；成功研制了3000型壓裂車和裸眼封隔器、橋塞、多種減阻水、支撐劑；壓裂微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)水平得到快速提升。

3) 其他相關(guān)技術(shù)

在環(huán)境保護(hù)方面，通過(guò)小型“井工廠”模式提高鉆井和地面集輸?shù)募啥?，?jié)約大量土地；依靠油氣處理設(shè)備自動(dòng)化，對(duì)廢渣、廢液和廢氣進(jìn)行處理或再利用，實(shí)現(xiàn)地面工程高效運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)；通過(guò)優(yōu)化鉆井工藝和優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)等技術(shù)保護(hù)土壤、巖層和地下水。

在勘探開(kāi)發(fā)中，還配套集成創(chuàng)新了頁(yè)巖氣地質(zhì)、工程“雙甜點(diǎn)”地球物理預(yù)測(cè)技術(shù)，發(fā)展完善了以微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析、含氣量測(cè)定、可壓性分析、頁(yè)巖氣流動(dòng)機(jī)理為主要內(nèi)容的試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備，建立了低勘探程度區(qū)頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)、目標(biāo)評(píng)價(jià)技術(shù)。

3 發(fā)展前景

3.1 中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展階段確定

美國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展主要依賴于1998年長(zhǎng)水平井及其分級(jí)大型水力壓裂技術(shù)的成功研制和推廣應(yīng)用。該技術(shù)成功之前，頁(yè)巖氣產(chǎn)量在100×108m3/年以下緩慢發(fā)展。該技術(shù)成功應(yīng)用之后，產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，2013年達(dá)到2 650×108m3/年。

取5份100 g的藕片，放入300 g水中，加入硬化劑的濃度為1.1%，分別在20，30，40，50，60 ℃的條件下硬化2 h，根據(jù)感官評(píng)價(jià)選擇合適的硬化溫度。

我國(guó)已在南方埋深小于3 500 m的海相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域形成了較成熟的配套技術(shù)，并已在多個(gè)區(qū)塊成功建成約80×108m3/年的產(chǎn)能，2015年已生產(chǎn)頁(yè)巖氣44.61×108m3。目前，已開(kāi)發(fā)區(qū)正在不斷擴(kuò)大產(chǎn)能，一些新區(qū)也在積極評(píng)價(jià)和準(zhǔn)備整體開(kāi)發(fā)。從美國(guó)經(jīng)驗(yàn)推測(cè)，我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展已進(jìn)入逐步快速發(fā)展早期階段，產(chǎn)量將以較快速度提升。當(dāng)然，由于我國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，已技術(shù)成熟的埋深小于3 500 m的高壓海相頁(yè)巖氣區(qū)規(guī)模不是很大，其他領(lǐng)域均需發(fā)展針對(duì)性技術(shù)，故推測(cè)產(chǎn)量提升速度可能無(wú)法達(dá)到美國(guó)發(fā)展水平。

3.2 中國(guó)”十三五”頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的資源基礎(chǔ)分析

我國(guó)已開(kāi)發(fā)的涪陵、長(zhǎng)寧-威遠(yuǎn)、昭通區(qū)塊和近期將建產(chǎn)的富順-永川區(qū)塊，合計(jì)頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量將超過(guò)20 000×108m3。迄今僅探明地質(zhì)儲(chǔ)量5 441.28×108m3，尚有15 000×108m3以上的剩余地質(zhì)資源量，可見(jiàn)勘探開(kāi)發(fā)前景廣闊。在涪陵區(qū)塊，一期開(kāi)發(fā)區(qū)兩翼和涪陵南部背斜、向斜兩翼均存在埋深小于3 500 m的區(qū)域可展開(kāi)建產(chǎn)。同樣在另外3個(gè)區(qū)塊也有大量埋深小于3 500 m的有利區(qū)。預(yù)計(jì)“十三五”期間在上述四個(gè)區(qū)塊，優(yōu)選2 000 km2的“雙甜點(diǎn)”區(qū)，累計(jì)鉆井2 000口，到2020年產(chǎn)量達(dá)到200×108m3/年，從資源基礎(chǔ)上看是可靠的，從技術(shù)上看是可行的。

另外，我國(guó)已在四川盆地及周緣多個(gè)區(qū)塊取得海相頁(yè)巖氣勘探突破。在四川盆地元壩等區(qū)塊和鄂爾多斯盆地直羅-張家灣地區(qū)陸相頁(yè)巖氣取得工業(yè)氣流，但這些地區(qū)或因地質(zhì)條件或因技術(shù)因素尚未達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，未實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)。目前，相關(guān)單位正在組織力量，進(jìn)行深層海相頁(yè)巖氣、陸相頁(yè)巖氣、構(gòu)造復(fù)雜區(qū)低豐度低、壓力頁(yè)巖氣的工程技術(shù)攻關(guān)。預(yù)計(jì)“十三五”期間能取得一些突破，形成一個(gè)或多個(gè)領(lǐng)域的針對(duì)性技術(shù)，就有一定的可能在上述勘探突破地區(qū)優(yōu)選1 000 km2的“雙甜點(diǎn)”區(qū)，新建一批產(chǎn)能，到2020年生產(chǎn)頁(yè)巖氣100×108m3/年左右。

3.3 發(fā)展前景分析

通過(guò)以上對(duì)資源基礎(chǔ)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的分析，對(duì)比國(guó)外頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程和基本做法，可以得出結(jié)論：在“十三五”乃至中長(zhǎng)期我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)可以成為常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)的重要補(bǔ)充。只要充分利用豐富的資源基礎(chǔ)和當(dāng)前良好的發(fā)展機(jī)遇，采取積極的發(fā)展戰(zhàn)略，一方面加大資金投入，確保工作量到位，另一方面加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)，把各方力量有機(jī)組織起來(lái)聯(lián)合攻關(guān)，形成不同對(duì)象針對(duì)性強(qiáng)而實(shí)用的技術(shù)，就能大力推進(jìn)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。

預(yù)計(jì)在“十三五”期間，在技術(shù)上可以發(fā)展形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)核心技術(shù)，并進(jìn)一步提高裝備、工具和材料國(guó)產(chǎn)化水平。在生產(chǎn)上，2020年頁(yè)巖氣產(chǎn)量可達(dá)到(200～300)×108m3，成為我國(guó)天然氣供應(yīng)補(bǔ)充氣源。

4 發(fā)展中面臨的問(wèn)題及建議

4.1 中國(guó)勘探開(kāi)發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

2009—2012年中國(guó)石化頁(yè)巖氣勘探經(jīng)歷了一個(gè)曲折的過(guò)程。首先,按照富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖的既有頁(yè)巖氣思路，在下?lián)P子地區(qū)實(shí)施了宣頁(yè)1井，找到了富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖，但不含氣；其次，在黔東南實(shí)施了黃頁(yè)1井，找到了含氣頁(yè)巖，但僅獲低產(chǎn)氣流。這時(shí)初步認(rèn)識(shí)到保存條件的重要性，便在四川盆地外緣實(shí)施了彭頁(yè)1井和在盆地內(nèi)實(shí)施多口陸相頁(yè)巖氣井，均獲工業(yè)氣流，但未達(dá)到商業(yè)開(kāi)發(fā)水平；進(jìn)而，再向四川盆地海相頁(yè)巖氣聚焦，最終取得焦頁(yè)1井重大突破，但其后實(shí)施的丁頁(yè)2井、南頁(yè)1井均未達(dá)到預(yù)期效果，分析可能是埋深太大，壓裂效果較差所致。

可見(jiàn)，我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展面臨的對(duì)象是多樣的，不可能用一種思路、一套技術(shù)進(jìn)行各頁(yè)巖氣領(lǐng)域開(kāi)發(fā)，必須針對(duì)各對(duì)象具體地質(zhì)特征研制適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和對(duì)策才能實(shí)現(xiàn)規(guī)模有效開(kāi)發(fā)。

4.2 發(fā)展中面臨的問(wèn)題及建議

關(guān)于我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展中面臨的問(wèn)題，不同專家借鑒美國(guó)、加拿大的做法和經(jīng)驗(yàn)，提出了與戰(zhàn)略導(dǎo)向、產(chǎn)業(yè)政策和配套措施相關(guān)的建議[16-19]。這些建議對(duì)我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)具有推進(jìn)作用。筆者通過(guò)參與國(guó)家頁(yè)巖氣發(fā)展戰(zhàn)略研究和中國(guó)石化涪陵頁(yè)巖氣田、其它區(qū)塊頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)，總結(jié)認(rèn)為以下4個(gè)方面是我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)面臨的主要問(wèn)題和挑戰(zhàn)，并提出了相關(guān)措施建議。

1) 資源及目標(biāo)落實(shí)程度差

我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)育層系多，沉積環(huán)境復(fù)雜，加之多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，使得各地區(qū)各層系頁(yè)巖氣地質(zhì)特征不同，資源富集規(guī)律各異。除現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的幾個(gè)區(qū)塊資料多、地質(zhì)認(rèn)識(shí)深入、資源分布及有利目標(biāo)較明確外，其它地區(qū)僅用體積法、類比法等進(jìn)行了簡(jiǎn)單資源評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果可信度差。建議國(guó)家部委組織各頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)公司和相關(guān)院所投入一批鉆探與物探工作量，在大量實(shí)驗(yàn)分析和圖表編制基礎(chǔ)上，開(kāi)展系統(tǒng)的各地區(qū)各層系頁(yè)巖氣形成地質(zhì)條件、頁(yè)巖氣富集規(guī)律、頁(yè)巖可鉆性和可壓性研究，建立統(tǒng)一思路、方法、流程和標(biāo)準(zhǔn)，從地質(zhì)條件、資源品質(zhì)、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)效益等方面，開(kāi)展頁(yè)巖氣資源及其質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)、有利區(qū)優(yōu)選。

2) 頁(yè)巖氣工程技術(shù)尚需大力發(fā)展

目前,我國(guó)僅針對(duì)埋深小于3 500 m的四川盆地內(nèi)部海相頁(yè)巖氣形成了一套行之有效的鉆完井和壓裂技術(shù)。但這套技術(shù)用到同在四川盆地內(nèi)部的丁山、南川等地區(qū)埋深大于3 500 m的同層(龍馬溪組)海相頁(yè)巖氣，則表現(xiàn)為測(cè)試及試采產(chǎn)量偏低且遞減快、壓力下降快、水返排率明顯高等特點(diǎn)，無(wú)法達(dá)到經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)水平。這套技術(shù)用于南方復(fù)雜構(gòu)造區(qū)低壓力、低豐度海相頁(yè)巖氣，盡管埋深小于3 500 m，也未取得預(yù)期的高產(chǎn)，與高昂的鉆完井和壓裂相比，也遠(yuǎn)未達(dá)到經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)水平。針對(duì)四川盆地和鄂爾多斯盆地陸相頁(yè)巖氣，我國(guó)也進(jìn)行了大量的技術(shù)攻關(guān)和實(shí)踐，要么初期產(chǎn)量高但急速遞減，要么初期產(chǎn)量就在1×104m3以內(nèi)，也無(wú)法規(guī)模開(kāi)發(fā)?！笆濉逼陂g國(guó)家科技重大專項(xiàng)主要是在已開(kāi)發(fā)示范區(qū)進(jìn)行研究，而對(duì)上述未展開(kāi)評(píng)價(jià)與開(kāi)發(fā)領(lǐng)域關(guān)注不夠，建議再設(shè)置相應(yīng)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目(包括重大專項(xiàng)、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、基金項(xiàng)目等)、國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室與研究中心開(kāi)放基金項(xiàng)目以及公司重大項(xiàng)目，利用各種平臺(tái)形成產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān)，盡快形成上述領(lǐng)域特別是四川盆地內(nèi)部埋深大于3 500 m的以深海相頁(yè)巖氣優(yōu)快鉆井技術(shù)和高效低成本壓裂技術(shù)。與此同時(shí)，鑒于我國(guó)頁(yè)巖氣規(guī)模生產(chǎn)剛起步，建議國(guó)家和相關(guān)公司強(qiáng)化水平井生產(chǎn)管柱、舉升工藝、控水及后期治理技術(shù)等攻關(guān)。

3) 重視環(huán)境保護(hù)

從上述分析的頁(yè)巖氣地表環(huán)境特殊性可以發(fā)現(xiàn)，在頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)中，環(huán)境保護(hù)是一個(gè)特別重要的任務(wù)。建議在前期取得技術(shù)巨大成功與推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究發(fā)展低傷害或無(wú)傷害的入井材料，研究完善鉆井泥漿、壓裂反排液的回收處理再利用技術(shù)以及鉆井巖屑無(wú)污染處理。完善環(huán)境評(píng)價(jià)體系，做好分區(qū)域、全過(guò)程環(huán)評(píng)，制定環(huán)境管理、保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，強(qiáng)化生產(chǎn)各環(huán)節(jié)環(huán)保監(jiān)督檢查、風(fēng)險(xiǎn)管理、應(yīng)急建設(shè)、責(zé)任追究和教育培訓(xùn)等工作，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣綠色發(fā)展。強(qiáng)化環(huán)保措施包括：從江、河、湖取水，保護(hù)當(dāng)?shù)赜盟粌?yōu)化井身結(jié)構(gòu)和固井完井方式，保護(hù)淺層水；地面設(shè)備體積小型化、擺放緊湊化，降低占地面積；所有鉆井巖屑、泥漿、壓裂反排液實(shí)現(xiàn)100%回收處理和再利用；臨時(shí)占地全部恢復(fù)原貌。

4) 頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)尚需國(guó)家加強(qiáng)政策引導(dǎo)、扶持和監(jiān)管

根據(jù)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)沒(méi)有嚴(yán)格分割、往往是一體化實(shí)施的特點(diǎn)，把探礦權(quán)和采礦權(quán)合并，并延長(zhǎng)礦權(quán)期限；推進(jìn)體制、機(jī)制創(chuàng)新，引導(dǎo)競(jìng)爭(zhēng)出讓頁(yè)巖氣區(qū)塊，放開(kāi)市場(chǎng)，引入具有一定資金實(shí)力的非油氣企業(yè)、民營(yíng)資本以及國(guó)外企業(yè)開(kāi)展勘探開(kāi)發(fā)；提高頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)貸款額度，降低貸款利息，加大頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的財(cái)稅優(yōu)惠和補(bǔ)貼力度，強(qiáng)化國(guó)家對(duì)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的支持力度；放開(kāi)頁(yè)巖氣消費(fèi)市場(chǎng)，讓頁(yè)巖氣企業(yè)自主定價(jià)；鼓勵(lì)在頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)管道、LNG和CNG，在審批和信貸方面給予支持，同時(shí)加強(qiáng)國(guó)家協(xié)調(diào)和監(jiān)管，促進(jìn)“第三方接入”管網(wǎng)；建立頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)資料數(shù)據(jù)管理和服務(wù)機(jī)制，建立技術(shù)交流平臺(tái)和相關(guān)信息披露平臺(tái)，為政府資源管理和企業(yè)發(fā)展提供技術(shù)服務(wù)，同時(shí)也使企業(yè)與社會(huì)充分溝通、良性互動(dòng)，贏得社會(huì)對(duì)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)充分理解和支持。

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(編輯 張玉銀)

A preliminary study on prospects for shale gas industry in China and relevant issues

Long Shengxiang1,2，Cao Yan1，2，Zhu Jie3，Zhu Tong1,2，Wang Feng1,2

(1. SINOPEC Key Laboratory of Shale Oil/Gas Exploration and Production Technology,Beijing 100083,China;2.PetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China;3.StrategicResearchCentre,MinistryofLandandResources,Beijing100034,China)

Shale gas exploration and development in China has been pushing forward in a rapid pace with breakthroughs achieved in several domains.A macro analysis of the state quo,basis,opportunities and challenges of shale gas industry in China also confirmed the breakthroughs and indicated a potential development of commercial scale.Compared with the history of shale gas industry in the US,we believe that the industry in China is now in an initial stage of rapid development.The distribution and quality of shale gas resources in the country infers that Sichuan Basin and its periphery areas with their resource potential for a gas productivity of tens of billion cubic meters are the near- and mid-term exploration targets.Shale gas exploration activities in the country show that technologies for an efficient and environmental-friendly development of shale gas buried in depth less than 3 500 meters are maturing.However,for gas buried deeper or in complex structures with low pressure and low abundance or in continental or transitional facies,the country still lacks of suitable technologies.We suggest that China adopt active strategies to develop core technologies during the 13th-Five-Year-Plan period so as to attain the goal of extracting 20 to 30 bcm of shale gas annually.To do this,we think it is necessary to further perform shale gas resources assessment and exploration target evaluation as well as shale gas engineering technology development.Meanwhile,environment issues shall also be addressed base on a scale benefit of the resource.

shale gas,exploration and development,resource potential,China

2016-03-23;

2016-07-08。

龍勝祥(1959—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，非常規(guī)油氣勘探與開(kāi)發(fā)。E-mail:lsx.syky@sinopec.com。

中國(guó)石化科技開(kāi)發(fā)項(xiàng)目(P13085)。

0253-9985(2016)06-0847-07

10.11743/ogg20160606

TE132.2

A