頁巖氣“甜點”：非常規能源的寶藏

中德密封

　世界上對頁巖氣資源的勘探開發工作最早起源于美國。自1821年起，經過幾個世紀的研究和技術積累，得益于水力壓裂和水平井技術的突破，美國最終實現了Barnett頁巖氣的規模化商業開發。從此以后，美國的頁巖氣革命全面展開，一改天然氣進口大國的局面，實現了全面自給自足，甚至有望成為天然氣出口國。革命悄然開始，巨變轟然降臨。
　　我國的頁巖氣資源也非常豐富。據美國能源信息署評價，全球可采頁巖氣儲量約2.06×1014立方米，其中中國的頁巖氣儲量高達3.61×1013立方米，位居世界第一。根據國土資源部2011年啟動的“全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區優選”項目評價，中國的頁巖氣可采資源潛力也在2.5×1013立方米，其中，已獲得工業氣流或已發現頁巖氣的評價單元可采資源潛力為1.595×1013立方米，按照目前的天然氣消費水平，足夠全國使用上百年。
　　所謂的頁巖氣“甜點”，就是指頁巖氣富集且易于開發的區域，能“多吃好吃”的才是甜點。頁巖氣“甜點”區有許多評價標準，例如頁巖的總有機碳（TOC）、脆性和含氣量等，這些參數有助于我們判斷某個頁巖氣勘探區域是否屬于“甜點”區。
　　明確了頁巖氣“甜點”區之后，如何將這些富集的頁巖氣開發出來，就成為一個大問題。頁巖氣儲存于頁巖中，相對于常規油氣的儲集層，頁巖更加致密，孔隙度和滲透率都很低，這也是長久以來制約國內外頁巖氣開發的難題。通過上百年的探索，美國采用兩種關鍵技術率先解決了這個問題：水力壓裂和水平井技術。自此，頁巖氣開發變得有跡可循。首先在頁巖氣勘探預測的“甜點”區，打直井到目的層，然后根據預測的頁巖氣“甜點”層位的角度打一個相同角度的井，即水平井，這樣便加大了地面上井眼與地下頁巖氣儲層的接觸面積，能夠將更大范圍內的頁巖氣儲層納入控制范圍，大幅提高采收率。水平井完鉆后，頁巖氣開發正式開始，通過射孔將套管和水泥射穿，將生產管柱和頁巖氣儲層聯通起來，隨后在地面利用高壓泵將壓裂液壓入井底，沿著之前射穿的孔洞進入頁巖氣儲層，并在液壓之下將頁巖氣儲層壓裂擠碎，產生一系列的裂縫和孔隙，進一步擴大頁巖氣儲層的連通性，頁巖氣就會源源不斷地被開采出來了。
　　分布廣泛、儲存量大是頁巖氣的最大優勢。與此同時，頁巖氣的勘探開發也存在很多弊端。例如相對于常規油氣，頁巖氣產能衰減很快，一口井持續開發的能力很弱，一年之后產量大都會衰減一半以上，因此需要不斷地打新井來維持產量，這也造就了美國頁巖氣礦區鉆井密布的現象。另外，開發頁巖氣的壓裂技術最常用、最成熟的就是水力壓裂，由于無法對壓裂液體進行完全回收利用，所以會不可避免地帶來環境問題。同時，我國的頁巖氣資源目標區很多都位于水資源不太豐富的地區，也會給頁巖氣的開發帶來不同程度的困難。
　　近一兩年，國際油價持續下跌，油氣勘探開發的利潤不斷壓縮，這令本就投入甚高的頁巖氣勘探開發處于尷尬的境地。我國的頁巖氣開發利用尚處于起步階段，剛一開始便舉步維艱。但是作為一個能源進口大國，一種安全、清潔和可持續的能源對于我國的能源戰略具有十分重要的意義，這些是常規油氣以及煤炭資源無法滿足的。目前，我國的頁巖氣開發工作主要集中于幾大石油公司，中石油和中石化均已建立起具有商業開發價值的頁巖氣鉆井甚至頁巖氣田。通過無數人員的共同努力，頁巖氣開發雖任重道遠，但前景光明。　世界上對頁巖氣資源的勘探開發工作最早起源于美國。自1821年起，經過幾個世紀的研究和技術積累，得益于水力壓裂和水平井技術的突破，美國最終實現了Barnett頁巖氣的規模化商業開發。從此以后，美國的頁巖氣革命全面展開，一改天然氣進口大國的局面，實現了全面自給自足，甚至有望成為天然氣出口國。革命悄然開始，巨變轟然降臨。
　　我國的頁巖氣資源也非常豐富。據美國能源信息署評價，全球可采頁巖氣儲量約2.06×1014立方米，其中中國的頁巖氣儲量高達3.61×1013立方米，位居世界第一。根據國土資源部2011年啟動的“全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區優選”項目評價，中國的頁巖氣可采資源潛力也在2.5×1013立方米，其中，已獲得工業氣流或已發現頁巖氣的評價單元可采資源潛力為1.595×1013立方米，按照目前的天然氣消費水平，足夠全國使用上百年。
　　所謂的頁巖氣“甜點”，就是指頁巖氣富集且易于開發的區域，能“多吃好吃”的才是甜點。頁巖氣“甜點”區有許多評價標準，例如頁巖的總有機碳（TOC）、脆性和含氣量等，這些參數有助于我們判斷某個頁巖氣勘探區域是否屬于“甜點”區。
　　明確了頁巖氣“甜點”區之后，如何將這些富集的頁巖氣開發出來，就成為一個大問題。頁巖氣儲存于頁巖中，相對于常規油氣的儲集層，頁巖更加致密，孔隙度和滲透率都很低，這也是長久以來制約國內外頁巖氣開發的難題。通過上百年的探索，美國采用兩種關鍵技術率先解決了這個問題：水力壓裂和水平井技術。自此，頁巖氣開發變得有跡可循。首先在頁巖氣勘探預測的“甜點”區，打直井到目的層，然后根據預測的頁巖氣“甜點”層位的角度打一個相同角度的井，即水平井，這樣便加大了地面上井眼與地下頁巖氣儲層的接觸面積，能夠將更大范圍內的頁巖氣儲層納入控制范圍，大幅提高采收率。水平井完鉆后，頁巖氣開發正式開始，通過射孔將套管和水泥射穿，將生產管柱和頁巖氣儲層聯通起來，隨后在地面利用高壓泵將壓裂液壓入井底，沿著之前射穿的孔洞進入頁巖氣儲層，并在液壓之下將頁巖氣儲層壓裂擠碎，產生一系列的裂縫和孔隙，進一步擴大頁巖氣儲層的連通性，頁巖氣就會源源不斷地被開采出來了。
　　分布廣泛、儲存量大是頁巖氣的最大優勢。與此同時，頁巖氣的勘探開發也存在很多弊端。例如相對于常規油氣，頁巖氣產能衰減很快，一口井持續開發的能力很弱，一年之后產量大都會衰減一半以上，因此需要不斷地打新井來維持產量，這也造就了美國頁巖氣礦區鉆井密布的現象。另外，開發頁巖氣的壓裂技術最常用、最成熟的就是水力壓裂，由于無法對壓裂液體進行完全回收利用，所以會不可避免地帶來環境問題。同時，我國的頁巖氣資源目標區很多都位于水資源不太豐富的地區，也會給頁巖氣的開發帶來不同程度的困難。
　　近一兩年，國際油價持續下跌，油氣勘探開發的利潤不斷壓縮，這令本就投入甚高的頁巖氣勘探開發處于尷尬的境地。我國的頁巖氣開發利用尚處于起步階段，剛一開始便舉步維艱。但是作為一個能源進口大國，一種安全、清潔和可持續的能源對于我國的能源戰略具有十分重要的意義，這些是常規油氣以及煤炭資源無法滿足的。目前，我國的頁巖氣開發工作主要集中于幾大石油公司，中石油和中石化均已建立起具有商業開發價值的頁巖氣鉆井甚至頁巖氣田。通過無數人員的共同努力，頁巖氣開發雖任重道遠，但前景光明。