中国页岩气开发的现状和前景报告

1、 可再生能源概论课程设计题目： 我国页岩气开发前景分析 院 系 能源动力工程学院 专业班级 热能动力工程1208班 姓 名 学 号 指导教师 2016年4月17日华 中 科 技 大 学 毕 业 设 计（论 文）摘 要 本文概述了页岩气开发的意义，分别介绍了国外和国内页岩气开发的现状，通过对比美国与中国页岩气特点和开发技术，分析中国页岩气开发的前景，并对中国页岩气开发提出建议。关键词：页岩气；开发的现状；中国；前景Abstract（Time New Roman小2号加粗居中）This article outlines the significance of the development of

2、shale gas, and briefly introduces the status of shale gas development in the foreign and domestic. Through comparing shale gas characteristics and development of technology between the United States and China, the paper analysis the prospect of development of shale gas in China, and puts forward som

3、e suggestions on the development of shale gas in China. Key Words：Shale gas; development status; China; ProspectIII1 页岩气开发的意义与现状1.1 页岩气开发的意义页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气聚集。页岩气在成分上与天然气并无明显差别，都是以甲烷为主。而与天然气的主要区别是分布方式不同，页岩气吸附或游离在页岩孔隙中，页岩和页岩气共同存在于页岩矿藏中。从充分性考虑:首先，从资源角度来看,全球页岩气储量丰富,勘探和开发

4、程度较低,发展潜力巨大；国际能源署IEA统计表明，全球非常规天然气远超常规天然气储量。在非常规天然气中，页岩气可采储量占63%。预测2035年非常规天然气产量将达到1.6 万亿立方米。第二，页岩气在使用过程中相对环保，能够很大程度上缓解日益严重的环境问题。第三，页岩气对能源利用现状产生重大影响，大规模开发有望使世界能源进入天然气时代；从而将对边缘政治产生重大冲击，例如中东石油价格下跌和俄国对欧洲天然气市场的垄断地位下降等。从必要性考虑：环境污染日益严重，急需清洁能源替代传统化石能源；能源需求剧增，能源缺断危机迫使人们加快寻找可替代能源的步伐；能源作为影响国家命脉的重要支柱，摆脱对其他国家的能源

5、依赖对国家安全具有重要意义，美国的页岩气大规模商业开发引领了第三次能源革命，随之而来的是美帝本土能源价格便宜的一塌糊涂，电价折合RMB只要一毛钱一度，制造业大量回流后与机器人产业完美匹配，又促进了工业自动化的发展。这场页岩气革命，不仅改变了美国的能源结构和能源战略，也影响了世界政治格局。美帝正在逐步掌握全球石油的定价权和主导权。1.2 全球页岩气开发的现状 世界上页岩气资源勘探开发最早始于美国,早在1821年美国就钻探了第一口商业性页岩气井。二战后,天然气成为重要能源,进一步推动了页岩气的勘探与开发。到20世纪70年代后期,美国页岩气开发步入规模化和商业化发展阶段,年产页岩气约20亿立方米。进

6、入21世纪以来,随着需求增长、勘探开发力度加大,特别是水平井大规模压裂技术的成功应用,美国页岩气进入快速发展阶段。页岩气开发大大改善了美国天然气供应格局和能源- 1 -安全状况,使其于2009年超过俄罗斯成为世界第一大天然气生产国和资源国。页岩气占美国天然气产量比重由1996年的1.6%猛增至2010年的约23%。美国页岩气产量的急剧增加,引起国际社会对页岩气开发的高度关注,许多国家纷纷采取措施,加快本国页岩气资源勘查与开发。加拿大、波兰、法国、挪威、乌克兰和瑞典等国均已开展页岩气研究和试验性开发,部分企业已着手商业性勘探开发。1.3 中国页岩气开发的现状中国页岩气可采资源量居世界第一,达36

7、万亿立方米。目前中国页岩气开发刚刚起步,总体处于前期以资源评估与勘查为主的探索和准备阶段。国家发改委、国家能源局同意“十二五”期间设立四川长宁威远国家级页岩气示范区。我国第一口页岩气水平井威201-H1井创造了国内页岩气水平井压裂段数最多、单井用液量最大、加砂量最大、施工排量最大、连续施工时间最长等多项记录。2 美国页岩气特点和开发技术2.1 美国页岩气特点美国页岩盆地含有巨大的页岩气资源，主要分布在美国中东部地区。迄今开发活动最为活跃的页岩是巴尼特页岩、海恩斯维尔/包瑟页岩、安特里姆页岩、费耶特维尔页岩、马塞勒斯页岩和新奥尔巴尼页岩。这些页岩盆地每一个都有所不同，每一个都有其一套独特的勘探准

8、则和运作难题。由于这些差别，对这些地区页岩气资源的开发面临潜在的独特挑战。例如，安特里姆页岩和新奥尔巴尼页岩埋藏较浅，与大多数其他页岩不同，它们产出大量地层水。费耶特维尔页岩的开发在堪萨斯州中部偏北的乡间进行，而巴尼特页岩的开发则集中在德克萨斯州佛思沃斯的城区和城郊。2.2 美国页岩气开发现状2014年，美国页岩气总产量达到3400亿立方米，中国“三桶油”2014年的天然气总产量为1329亿立方米，美国仅页岩气一项就比我国天然气总产量多出两倍。页岩气革命提高了美国能源自给率，降低了对石油出口国的依赖。如果页岩气产业抵挡住目前的油价寒冬，那么美国很可能成为一个能源大国，甚至是能源输出国，这将很大

9、程度上增强美国的外交实力，进一步保持它的大国地位。页岩就像锅盖，孔隙度和渗透率都不行，想让油气自己流出来是个漫长的过程。2000年后美国搞出来了两个杀手锏：Horizontal Well （水平井）Hydraulic Fracturing（水力压裂）。开发过程变得简单：1首先勘探找到页岩气藏的位置，打直井到目标页岩处：7-10days。2、再顺着页岩层的角度拐个弯水平打过去(水平井)：7-10days。3、通过射孔将套管和水泥射穿，让生产管柱和页岩气储层联通起来：1-7days。4、在水平井段用水压裂出一系列的裂缝(水平井压裂技术)： 10-14days。压裂就是用高压泵将混合着压裂砂的液体加

10、压（一般水压力可以把水打上万米高空）注入井底，把页岩挤压破碎之后，通过压裂砂填充裂缝，不让裂缝自然闭合，天然气会源源不断的出来了。一系列联邦法规范着页岩气开发涉及的大部分环境问题。油气包括页岩气的开发与生产受制于一套复杂的联邦、州和地方法律，这些法律规定了勘探和作业的各个方面。3 中国页岩气特点和开发技术3.1 国内页岩气特点美国能源信息署（EIA）数据表明，中国页岩气储量高达36.1万亿立方米以上，居世界第一。参考当前的消耗水平，足够中国使用300多年。但是通过现有技术可以开采的可能只有一半左右，具备经济开发价值很可能只有不到五分之一。而且，中国看似页岩气资源总量丰富，但适合开发的区域并不多

11、，较好的海相沉积区块集中在川渝黔三省。然而，这些地方地无三尺平、蜀道难于上青天，井深多在都在3000米上下，开采成本较高。3.2 国内页岩气开发现状目前中国的页岩气事业刚刚起步，09年才有第一份评估报告，落后美国30年。其实在如此短的时间内，已经取得了长足的进步。钻井被公认是页岩气开发的最合理方式，我国页岩气勘探开发处于起步阶段，勘探主要是钻直井取心并获取含气参数，采用水平井提高开发产能。欠平衡钻井难度大，控制压力钻井相对成熟，旋转导向钻井技术在我国还处于引进国外技术阶段。在页岩气开发试验阶段，宜采用控制压力钻井或旋转导向技术。虽然一口井钻井、压裂费用已经由最初的一个多亿降到了6000万，但总

12、体来说我国页岩气开发还任重道远，诸多因素造成了中国的页岩气开事业注定不会是一片坦途。4 分析中国页岩气开发前景为什么美国可以成功？一、 长期的技术积累：美国投入30年时间进行页岩气的基础地质研究，此外水平井钻井技术、水力压裂技术以及多种相关技术的成熟最终帮助美国敲开了页岩气革命之门。二、 美国页岩气储量大且易开采：美国的页岩气多为海相沉积、储层连续、厚度大，埋深浅、多数不超过2000米，地表平缓、水源充足，是全球地质条件最好的，非常适合开发三、 市场成熟、专业化程度高：举个例子：北美有一种类型的公司叫Independent E&P，这类公司基本上就是打一口井换一个地方，打到油气就开始做储量评估

13、，然后把勘探开发权卖给大公司。这样市场化程度高使钻井市场非常成熟。此外美国的页岩气开发专业化程度极高，术业有专攻使得综合成本低。美帝开发一口页岩气井平均只要3000万RMB（中国目前还远远做不到），这是页岩气实现商业开发最主要的原因。现在许多国家不是不能开采，而是没法实现经济有效的开采。四、 基础设施建设好，管网发达：现场液化储存并运输的成本是非常高的，美国很早就建设了全世界最发达的油气管网，可以大大降低页岩气的开发成本。此外美国页岩气区块地势平坦、道路基础设施好，页岩气开发所对应的设备运输、生活补给成本低五、 美国实行土地和矿产资源私有政策：巨大的利益刺激，大大提高了工程效率。六、 市场融资环境好：传统上的石油天然气开发是以华尔街这样的传统资本大鳄为支撑的，而页岩气革命很大程度依托硅谷这些创业投资、风险投资。这是因为美国页岩气通常是“放高产”的模式第一年产量往往很高，资本可以快速回笼，后期可以通过继续打井的方式，增加产量，源源不断的挣钱。从策略上：与美国相比，我国页岩气藏具有埋藏深、厚度较薄和多层叠置的特点，水平井体积改造技术更为适合我国页岩气藏的开发。从技术上：页岩气开采的核心技术是水平井钻井和水力压裂。国外大的石油公司掌握着目前页岩气开发的核心技术，国内各项关键技术处于研发阶段，要实现我国页岩气经济有效开发，必须组织技术力量尽快形成具有自主知识产权