页岩气开发现状及展望10月28日(1)

1、页岩气开发的现状与展望中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）李治平李治平20112011年年1111月月2828日日中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，李治平自我介绍李治平自我介绍19851985年毕业于西南石油学院获得石油工程专业学士学位年毕业于西南石油学院获得石油工程专业学士学位19881988年毕业于西南石油学院油气田开发工程专业，获得硕士学位年毕业于西南石油学院油气田开发工程专业，获得硕士学位19981998年毕业于西南石油学院油气田开发工程专业，博士学位年毕业于西南石油学院油气田开发工程专业，博士学位

2、20002000年中国石油勘探开发研究院博士后毕业年中国石油勘探开发研究院博士后毕业19961996年晋升为副教授年晋升为副教授19991999年晋升为教授年晋升为教授20002000年晋升为博士导师年晋升为博士导师 20032003年进入中国地质大学（北京）年进入中国地质大学（北京）本人的主要研究方向 油气田开发方案设计及调整方案研究油气田开发方案设计及调整方案研究 油气工程方法与动态预测方法油气工程方法与动态预测方法 油气井测试方法与分析理论油气井测试方法与分析理论 特殊油气井试井分析理论与软件开发特殊油气井试井分析理论与软件开发 油气井产能预测与合理产量确定油气井产能预测与合理产量确定

3、低产低压井间隙抽油提高效率研究低产低压井间隙抽油提高效率研究 多层油藏生产测井分析理论多层油藏生产测井分析理论曾经获得的荣誉曾经获得的荣誉四川省青年学术技术带头人四川省青年学术技术带头人四川省优秀博士四川省优秀博士四川省优秀专家四川省优秀专家四川省跨世纪优秀人才四川省跨世纪优秀人才教育部优秀高等学校教师教育部优秀高等学校教师中国青年科技奖中国青年科技奖中国科技发展基金孙越崎优秀青年科技奖中国科技发展基金孙越崎优秀青年科技奖中国地质大学教学优秀一等奖中国地质大学教学优秀一等奖(连续三年）连续三年）中国地质大学中国地质大学(北京）北京）“我爱我师我爱我师”十佳老师称号。十佳老师称号。中国地质大学（

4、北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，1、页岩气藏的特点2、全球页岩气资源及产量状况3、中国页岩气资源及产量状况4、页岩气开发的主要技术5、页岩气的钻井完井技术6、页岩气压裂技术7、页岩气钻采技术8、页岩气藏渗流及产能评价技术主要讲授内容中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，1、页岩气藏的特点一、页岩气藏特征一、页岩气藏特征 页岩气定义页岩气定义 页岩气成藏机理页岩气成藏机理 页岩气储层特征页岩气储层特征 页岩气与常规气藏联系页岩气与常规气藏联系中国

5、地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩气定义页岩气定义 连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合，具连续生成的生物化学成因气、热成因气或两者的混合，具有普遍的地层饱含气性、隐蔽聚集机理、多种岩性封闭以有普遍的地层饱含气性、隐蔽聚集机理、多种岩性封闭以及相对很短的运移距离，它可以在天然裂缝和孔隙中以游及相对很短的运移距离，它可以在天然裂缝和孔隙中以游离方式存在、在干烙根或岩土颗粒表面上以吸附状态存在、离方式存在、在干烙根或岩土颗粒表面上以吸附状态存在、甚至在干烙根和沥青质中以溶解状态存在。甚至在干烙根和沥青质中以溶解状态存在。-Curtis中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩气定

6、义页岩气定义 主体上以吸附和游离状态赋存于泥页岩地层中的天然气聚主体上以吸附和游离状态赋存于泥页岩地层中的天然气聚集，其中吸附作用是页岩气的重要机理之一集，其中吸附作用是页岩气的重要机理之一 页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果，由页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果，由于储集条件特殊，天然气在其中以多种相态存在。于储集条件特殊，天然气在其中以多种相态存在。 美国研究者所指的页岩包括我国研究者所指的泥岩和页岩。美国研究者所指的页岩包括我国研究者所指的泥岩和页岩。 中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩气成藏机理页岩气成藏机理中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩

7、源岩生物成因气热成因气页岩气边缘活塞驱替含砂量增加根缘气致密砂岩气常规天然气页岩气储层特征页岩气储层特征 页岩气的储集状态：吸附与游离态之间的递变过渡，极少页岩气的储集状态：吸附与游离态之间的递变过渡，极少量的溶解态。量的溶解态。 吸附于岩石颗粒和有机质表面，或游离于孔隙、裂缝中。吸附于岩石颗粒和有机质表面，或游离于孔隙、裂缝中。其中吸附态天然气的含量为其中吸附态天然气的含量为20%20%一一85%85%。 页岩气藏储层具有地层普遍含气性特点。页岩气藏储层具有地层普遍含气性特点。 孔渗特征：孔隙度一般为孔渗特征：孔隙度一般为4%-6%4%-6%，渗透率小于，渗透率小于 0.001mD0.001

8、mD，产层总厚度一般为产层总厚度一般为30-600m30-600m，有效厚度为，有效厚度为10-100m10-100m。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩气储层特征页岩气储层特征 断裂带或裂缝发育带的孔渗特征：储层渗透率增加，孔隙断裂带或裂缝发育带的孔渗特征：储层渗透率增加，孔隙度最高可达度最高可达11%11%，渗透率可达，渗透率可达1mD1mD左右。左右。 据美国主要页岩气产层储层物性统计，孔隙度为据美国主要页岩气产层储层物性统计，孔隙度为4.22%-4.22%-6.51%6.51%，渗透率为，渗透率为40.940.91010-3-3mDmD。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京

9、）四川盆地长芯四川盆地长芯1 1井页岩岩心微裂缝照片井页岩岩心微裂缝照片页岩气与常规气藏联系页岩气与常规气藏联系 页岩气生烃过程与常规气并无区别，但储集方式、富集条页岩气生烃过程与常规气并无区别，但储集方式、富集条件以及气藏宏观分布差异较大。件以及气藏宏观分布差异较大。 动力条件：很少受水动力影响，没有明显气水界面。动力条件：很少受水动力影响，没有明显气水界面。 成藏部位：成藏部位：不需要在构造的高部位，为连续型富集气藏。不需要在构造的高部位，为连续型富集气藏。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩气与常规气藏联系页岩气与常规气藏联系中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩气与煤层气

10、、常规天然气对比页岩气与煤层气、常规天然气对比：中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，二、全球页岩气资源及产量状况中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，全球页岩气资源潜力及开发现状全球页岩气资源潜力及开发现状1 全球页岩气资源与开发概况全球页岩气资源与开发概况2 2 美国页岩气的开发经验美国页岩气的开发经验3 3 成功开发页岩气的典型案例成功开发页岩气的典型案例巴耐特页岩气巴耐特页岩气田田中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）

11、能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，全球页岩气资源丰富全球页岩气资源丰富全球页岩气资源丰富。据美国国家石油委员会（全球页岩气资源丰富。据美国国家石油委员会（NPCNPC）统）统计，截至计，截至20072007年底，全球页岩气资源量约为年底，全球页岩气资源量约为45645610101212m m3 3，占全球非常规气资源量近占全球非常规气资源量近50%50%，主要分布在北美（占，主要分布在北美（占23.8%23.8%）、中亚和中国（占）、中亚和中国（占21.9%21.9%）、中东和北非（占）、中东和北非（占15.8%15.8%）、拉美（占）、拉美（占13.1%1

12、3.1%）等国家和地区。）等国家和地区。全球页岩气资源分布图美国页岩气开发最成熟美国页岩气开发最成熟 美国页岩气最早的规模开发始于得克萨斯美国页岩气最早的规模开发始于得克萨斯州的巴耐特（州的巴耐特（BarnettBarnett）页岩。）页岩。HaynesvilleHaynesville、FayettevilleFayetteville、MarcellusMarcellus和和WoodfordWoodford等也相继得到开发。等也相继得到开发。 美国页岩气产量呈指数级增长：美国页岩气产量呈指数级增长：19981998年，年，产量为产量为858510108 8m m3 3，占美国天然气年产量的，占

13、美国天然气年产量的1.6%1.6%；20082008年，产量达年，产量达50050010108 8m m3 3，占美国，占美国天然气年产量的天然气年产量的8%8%。降低了美国对进口天。降低了美国对进口天然气（然气（LNGLNG）的依赖。）的依赖。 预测到预测到20352035年，页岩气产量将占到美国天年，页岩气产量将占到美国天然气总产量的然气总产量的24.3%24.3%。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，全球页岩气勘探开发活动悄然兴起全球页岩气勘探开发活动悄然兴起 2009年5月，欧洲启动了一个由德国国家地质实

14、验室协作的研究项目“Gas Shales in Europe”； 阿根廷和智利也正在评估其页岩气的潜力； 印度有石油公司已经开始评估印度的页岩气可采量；中国已经钻探了一些页岩气评价井。 全球各大石油公司也纷纷开始采取行动：全球各大石油公司也纷纷开始采取行动： 埃克森美孚在德国展开钻探工程； 美国戴文能源和法国道达尔联手，在法国钻探页岩气；康菲石油公司将在波兰展开页岩气勘探工作； 挪威国家石油公司、美国切萨皮克能源公司和南非石化巨头萨索尔公司向南非申请Karoo盆地页岩气资源的勘探权。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 01001082320690823206

15、90，美国页岩气的开发经验美国页岩气的开发经验 中小石油公司是主要推动者中小石油公司是主要推动者 美国的页岩气开发最初主要是由一些中小型石油公司推动美国的页岩气开发最初主要是由一些中小型石油公司推动的，他们依靠传统的油田服务公司（如哈里伯顿、斯伦贝的，他们依靠传统的油田服务公司（如哈里伯顿、斯伦贝谢等）提供服务和技术支持。谢等）提供服务和技术支持。 这些中小公司主要包括：这些中小公司主要包括：Devon EnergyDevon Energy、XTO EnergyXTO Energy、ChesapeakeChesapeake、EOG ResourcesEOG Resources、Encana O

16、il &Gas (USA)Encana Oil &Gas (USA)、Burlington ResourcesBurlington Resources等。等。 大石油公司前期低估了页岩气的潜力，同时又找不到比较大石油公司前期低估了页岩气的潜力，同时又找不到比较大的储量增长点来保证储量接替率，纷纷把目光转向了页大的储量增长点来保证储量接替率，纷纷把目光转向了页岩气。岩气。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，快速发展的主要推动因素快速发展的主要推动因素 政府的财税政策政府的财税政策 早在早在2020世纪世纪7070年

17、代末期，美国政府在年代末期，美国政府在能源意外获利法能源意外获利法中规定了非常规能源开发税收补贴政策。设立了非常规油中规定了非常规能源开发税收补贴政策。设立了非常规油气资源研究基金。气资源研究基金。 天然气价格的作用天然气价格的作用 自自20002000年起美国天然气价格连年飙升，使得页岩气的开采年起美国天然气价格连年飙升，使得页岩气的开采有利可图，这对页岩气的大规模开发非常有利。有利可图，这对页岩气的大规模开发非常有利。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，美国天然气井口价格（美国天然气井口价格（EIAEIA）快

18、速发展的主要推动因素快速发展的主要推动因素 水平井和压裂技术的进步水平井和压裂技术的进步 美国经过多年攻关，探索出一套先进的页岩气开采技术，美国经过多年攻关，探索出一套先进的页岩气开采技术，主要包括：水平井钻井技术、水平井分段压裂技术、清水主要包括：水平井钻井技术、水平井分段压裂技术、清水压裂技术和微震裂缝实时成像技术等。压裂技术和微震裂缝实时成像技术等。 完备的基础设施完备的基础设施 许多页岩气的开发紧邻常规油气田，拥有现成的基础油气许多页岩气的开发紧邻常规油气田，拥有现成的基础油气设施，交通便利，可以实现钻机、压裂设备等快速转移。设施，交通便利，可以实现钻机、压裂设备等快速转移。中国地质大

19、学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，19982007年巴耐特页岩气产量美国页岩气开发的主要障碍美国页岩气开发的主要障碍 获得开发权比较困难获得开发权比较困难 资源开发权的获得应该是页岩气开发的最大障碍。页岩气资源开发权的获得应该是页岩气开发的最大障碍。页岩气不仅气藏面积比较大，而且需要的井数为常规气藏的不仅气藏面积比较大，而且需要的井数为常规气藏的1010倍，倍，这意味着钻井和生产作业对地面影响比较大。这意味着钻井和生产作业对地面影响比较大。 水源和水处理问题突出水源和水处理问题突出 页岩气的开发用水量很大，产出水的处理也

20、需要制定既环页岩气的开发用水量很大，产出水的处理也需要制定既环保又经济的水处理方案。保又经济的水处理方案。 环境法规约束环境法规约束 由于页岩气需要的井数很多，钻井对地面影响较大。大量由于页岩气需要的井数很多，钻井对地面影响较大。大量压裂用水的处理可能会触犯环境法，尤其是那些地下水污压裂用水的处理可能会触犯环境法，尤其是那些地下水污染很受重视的地方，水处理成本会很高。染很受重视的地方，水处理成本会很高。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 01

21、00108232069082320690，三、中国页岩气资源及产量状况三、中国页岩气资源及产量状况中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，我国页岩气资源潜力和勘探开发形势图图4 4中国页岩气有利勘探领域示意图中国页岩气有利勘探领域示意图据专家估算据专家估算, ,我国页岩气可采资源量约为我国页岩气可采资源量约为262610101212m m3 3, ,与美国大致相当。页岩气除与美国大致相当。页岩气除分布在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木和准噶尔等含油分布在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木

22、和准噶尔等含油气盆地外气盆地外, ,在我国广泛分布的海相页岩地层、海陆交互相页岩地层及陆相地层在我国广泛分布的海相页岩地层、海陆交互相页岩地层及陆相地层也都有分布也都有分布( (图图4)4)。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，我国页岩气资源潜力和勘探开发形势图图5 5上扬子地区页岩气有利地区上扬子地区页岩气有利地区我国页岩地层在各地质历史时期均十分发育我国页岩地层在各地质历史时期均十分发育, ,既有有机质含量高的古生界海相页既有有机质含量高的古生界海相页岩、海陆交互相页岩岩、海陆交互相页岩, ,也有有机质丰富的

23、中、新生界陆相页岩也有有机质丰富的中、新生界陆相页岩, ,在油气、煤炭勘在油气、煤炭勘探中探中, ,甚至固体矿产勘探时已在油气盆地及盆地外的沉积地层中发现多处页岩气甚至固体矿产勘探时已在油气盆地及盆地外的沉积地层中发现多处页岩气显示。川南、川东、渝东南、黔北、鄂西等上扬子地区是我国页岩气主要远景显示。川南、川东、渝东南、黔北、鄂西等上扬子地区是我国页岩气主要远景区之一区之一( (图图5),5),以四川盆地为例以四川盆地为例, ,仅评价的寒武系和志留系两套页岩仅评价的寒武系和志留系两套页岩, ,页岩气资源页岩气资源量就相当于该盆地常规天然气资源量的量就相当于该盆地常规天然气资源量的1.5-2.5

24、1.5-2.5倍。因此我国页岩气资源勘探开倍。因此我国页岩气资源勘探开发前景很好发前景很好, ,具有加快勘探开发的巨大资源基础。具有加快勘探开发的巨大资源基础。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，我国页岩气资源潜力和勘探开发形势目前目前, ,我国页岩气资源调查与勘探开发还处于探索起步阶段。近年来我国页岩气资源调查与勘探开发还处于探索起步阶段。近年来, ,页岩气资页岩气资源已引起我国油气界广泛关注源已引起我国油气界广泛关注, ,相继召开多次页岩气研讨会。相继召开多次页岩气研讨会。国土资源部油气资源战略研究中心从国土

25、资源部油气资源战略研究中心从20042004年开始年开始, ,与中国地质大学与中国地质大学( (北京北京) )一起一起, ,跟踪调研我国页岩气资源状况和世界页岩气资源发展动态。跟踪调研我国页岩气资源状况和世界页岩气资源发展动态。20092009年在全国油气年在全国油气资源战略选区专项中资源战略选区专项中, ,设立了设立了“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区带优选中国重点地区页岩气资源潜力及有利区带优选”项目项目, ,同年同年1111月月, ,在重庆市彭水县连湖乡实施了第一口页岩气战略调查井在重庆市彭水县连湖乡实施了第一口页岩气战略调查井, ,见到了见到了良好的页岩气显示。良好的页岩气显示。国内

26、三大石油公司也积极地将页岩气勘探开发列为非常规油气资源的重点。中国内三大石油公司也积极地将页岩气勘探开发列为非常规油气资源的重点。中国石油天然气集团公司于国石油天然气集团公司于20072007年与美国新田石油公司签署了年与美国新田石油公司签署了威远地区页岩气威远地区页岩气联合研究联合研究, 2009, 2009年又与壳牌公司在重庆富顺年又与壳牌公司在重庆富顺- -永川区块启动合作勘探开发项目。永川区块启动合作勘探开发项目。中国石油化工集团公司、中国海洋石油公司和相关科研机构、高等院校等也已中国石油化工集团公司、中国海洋石油公司和相关科研机构、高等院校等也已开始对页岩气进行研究和部署。开始对页岩

27、气进行研究和部署。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，我国页岩气资源战略调查和勘探开发近期指导思想和战略目标中国政府高度重视页岩气资源战略调查和勘探开发工作。并已将页岩气列入正中国政府高度重视页岩气资源战略调查和勘探开发工作。并已将页岩气列入正在制定的在制定的科学发展的科学发展的20302030年国家能源战略规划年国家能源战略规划, ,国家发改委和国家能源局正国家发改委和国家能源局正在研究制定关于鼓励页岩气勘探开发利用的政策。在研究制定关于鼓励页岩气勘探开发利用的政策。20092009年年1111月月, ,美国总

28、统奥巴美国总统奥巴马来我国访问期间马来我国访问期间, ,中美双方领导人就开展清洁能源领域的合作广泛交换了意见中美双方领导人就开展清洁能源领域的合作广泛交换了意见, ,双方签署了双方签署了中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘录中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘录, ,将两国在页岩气将两国在页岩气方面的合作上升到了国家层面。大力推进页岩气资源调查和勘探开发方面的合作上升到了国家层面。大力推进页岩气资源调查和勘探开发, ,已成为我已成为我国油气资源领域重要而迫切的战略任务。国油气资源领域重要而迫切的战略任务。我国页岩气资源调查和勘探开发工作刚刚开始我国页岩气资源调查和勘探开发工作刚刚开始, ,

29、近期内的指导思想和工作原则是近期内的指导思想和工作原则是: :1)1)根据国民经济中长期规划和能源发展战略的要求根据国民经济中长期规划和能源发展战略的要求, ,统筹页岩气资源战略调查和统筹页岩气资源战略调查和勘探开发勘探开发, ,科学规划科学规划, ,合理布局合理布局, ,使页岩气成为可供利用的清洁能源使页岩气成为可供利用的清洁能源; ;2)2)根据我国页岩气地质条件根据我国页岩气地质条件, ,注重基础注重基础, ,突出重点突出重点, ,加强页岩气的基础地质和富集加强页岩气的基础地质和富集成藏规律研究成藏规律研究, ,强化重点地区页岩气资源调查强化重点地区页岩气资源调查, ,获得更多的页岩气资

30、源储量获得更多的页岩气资源储量, ,探索探索页岩气资源战略调查和勘探开发模式。页岩气资源战略调查和勘探开发模式。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，我国页岩气资源战略调查和勘探开发近期指导思想和战略目标战略目标战略目标1)1)查明我国页岩气资源分布状况查明我国页岩气资源分布状况, ,形成页岩气基础地质资料数据和系列图件形成页岩气基础地质资料数据和系列图件, ,优优选出选出50-8050-80个页岩气的有利目标区。个页岩气的有利目标区。2)2)提出提出20-3020-30个页岩气可勘探开发区个页岩气可勘探开发区,

31、,形成数个页岩气开发试验区形成数个页岩气开发试验区, ,使页岩气成为使页岩气成为国民经济建设重要的清洁能源之一。国民经济建设重要的清洁能源之一。3)3)形成适合我国地质条件的页岩气地质理论和资源评价方法参数体系形成适合我国地质条件的页岩气地质理论和资源评价方法参数体系, ,制定页岩制定页岩气储量产量发展规划。气储量产量发展规划。4)4)建立适合我国不同类型页岩气资源战略调查和勘探开发等技术体系及我国页建立适合我国不同类型页岩气资源战略调查和勘探开发等技术体系及我国页岩气资源战略调查和勘探开发技术标准、规范。岩气资源战略调查和勘探开发技术标准、规范。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京

32、）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，我国页岩气资源战略调查和勘探开发近期指导思想和战略目标开展全国性页岩气资源调查开展全国性页岩气资源调查1)1)根据我国页岩分布和页岩气富集的地质条件根据我国页岩分布和页岩气富集的地质条件, ,制定我国页岩气资源战略调查和勘探开发制定我国页岩气资源战略调查和勘探开发规划规划, ,进一步查明我国页岩气分布特征及地质条件进一步查明我国页岩气分布特征及地质条件, ,圈定页岩气发育区圈定页岩气发育区, ,预测页岩气资源潜预测页岩气资源潜力与分布。力与分布。2)2)优选有利目标区和勘探开发区。优选有利目标区和勘探开发区。南方海相页岩地

33、层、北方湖相页岩地层和广泛分布的海陆交互相地层等将是今后页岩气南方海相页岩地层、北方湖相页岩地层和广泛分布的海陆交互相地层等将是今后页岩气勘探的主要领域。四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽等八大盆地页岩气富集条件优越勘探的主要领域。四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽等八大盆地页岩气富集条件优越, ,是未是未来页岩气勘探的主要对象。来页岩气勘探的主要对象。近期以川南、川东南、黔北、渝东南、渝东北、川东、渝东鄂西为重点近期以川南、川东南、黔北、渝东南、渝东北、川东、渝东鄂西为重点, ,加大勘探力度加大勘探力度, ,加快勘探步伐加快勘探步伐, ,争取获得重大进展争取获得重大进展, ,提交页岩气储量重点。提交页岩

34、气储量重点。选择我国南方海相页岩地层特别是上扬子地区选择我国南方海相页岩地层特别是上扬子地区, ,作为战略突破区作为战略突破区, ,针对四川盆地及其周缘针对四川盆地及其周缘的下寒武统、下志留统、二叠系等页岩地层开展页岩气地质和富集条件调查的下寒武统、下志留统、二叠系等页岩地层开展页岩气地质和富集条件调查, ,力争率先实力争率先实现重大突破现重大突破; ;选择我国海陆交互相和湖相页岩地层选择我国海陆交互相和湖相页岩地层, ,作为战略准备区。作为战略准备区。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，我国页岩气资源战略调查和

35、勘探开发近期指导思想和战略目标建立页岩气勘探开发先导试验区建立页岩气勘探开发先导试验区目前目前, ,我国页岩气开发还不具备规模建产的资源基础我国页岩气开发还不具备规模建产的资源基础, ,从目前勘探准备和可能提交从目前勘探准备和可能提交储量情况分析储量情况分析, ,四川盆地及其周缘将是近期页岩气开发的主阵地四川盆地及其周缘将是近期页岩气开发的主阵地, ,将川渝黔鄂页岩将川渝黔鄂页岩气资源战略调查先导试验区作为近期重要的建产阵地气资源战略调查先导试验区作为近期重要的建产阵地; ;鄂尔多斯、渤海湾、松辽鄂尔多斯、渤海湾、松辽等现有含油气盆地和盆地外广泛分布的页岩区作为第二梯次的开发阵地等现有含油气盆

36、地和盆地外广泛分布的页岩区作为第二梯次的开发阵地, ,作为接作为接替资源进行开发。下步应做好探明储量开发评价和目标区优选、建产准备工作替资源进行开发。下步应做好探明储量开发评价和目标区优选、建产准备工作, ,力争力争20202020年实现页岩气年产能年实现页岩气年产8-300-30010108 8m m3 3。同时。同时, ,着力解决我国页岩气着力解决我国页岩气重大地质问题和关键技术方法重大地质问题和关键技术方法, ,形成页岩气资源技术标准和规范。形成页岩气资源技术标准和规范。加强页岩气富集成藏地质理论及技术方法研究加强页岩气富集成藏地质理论及技术方法研究1)1)开展

37、我国页岩气发育和页岩气富集类型研究开展我国页岩气发育和页岩气富集类型研究, ,重点研究我国页岩气富集成藏模式及重点研究我国页岩气富集成藏模式及特点、页岩气资源分布规律、资源潜力和评价方法参数体系特点、页岩气资源分布规律、资源潜力和评价方法参数体系, ,构建符合我国地质条件、构建符合我国地质条件、对我国页岩气资源战略调查和勘探开发具有指导意义的中国页岩气地质理论体系。对我国页岩气资源战略调查和勘探开发具有指导意义的中国页岩气地质理论体系。2)2)大力推进页岩气勘探开发技术创新大力推进页岩气勘探开发技术创新, ,构筑勘探开发技术体系。以页岩气地球物理、构筑勘探开发技术体系。以页岩气地球物理、地球化

38、学及钻井工艺的关键技术、核心技术为重点地球化学及钻井工艺的关键技术、核心技术为重点, ,通过引进、吸收、提高、创新完通过引进、吸收、提高、创新完善和创新逐步形成适合我国页岩气地质特点善和创新逐步形成适合我国页岩气地质特点, ,自主创新的关键技术系列。自主创新的关键技术系列。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232069082320690，我国页岩气资源战略调查和勘探开发近期指导思想和战略目标培养人才队伍培养人才队伍,建设页岩气资料信息共享和社会化服务体系建设页岩气资料信息共享和社会化服务体系通过页岩气资源战略调查和勘探开发计划的实施通过页岩气

39、资源战略调查和勘探开发计划的实施, ,培养出一批业务骨干培养出一批业务骨干, ,在全在全国主要盆地建立起以页岩气资源战略调查和勘探开发为主的专业队伍国主要盆地建立起以页岩气资源战略调查和勘探开发为主的专业队伍, ,通过通过创新性的页岩气地质资料数据管理和服务机制创新性的页岩气地质资料数据管理和服务机制, ,实现页岩气地质资料信息共实现页岩气地质资料信息共享享, ,提高页岩气地质资料社会化利用效益提高页岩气地质资料社会化利用效益, ,为政府资源管理和企业及社会提供为政府资源管理和企业及社会提供服务。服务。制定鼓励页岩气资源调查和勘探开发政策制定鼓励页岩气资源调查和勘探开发政策在对美国等国家鼓励页

40、岩气发展政策进行调在对美国等国家鼓励页岩气发展政策进行调研的基础上研的基础上, ,结合我国实际结合我国实际, ,参照国内煤层气勘探开发优惠政策参照国内煤层气勘探开发优惠政策, ,制定发展页制定发展页岩气的优惠政策。国家财政也适当地加大对页岩气资源战略调查的投入岩气的优惠政策。国家财政也适当地加大对页岩气资源战略调查的投入, ,并并鼓励社会资金投入鼓励社会资金投入; ;制定关键技术研发和推广应用的优惠政策等制定关键技术研发和推广应用的优惠政策等, ,以引导和以引导和推动岩气产业化发展。推动岩气产业化发展。中国地质大学（北京）能源学院中国地质大学（北京）能源学院 李治平李治平 0100108232

41、069082320690，四、页岩气开发的主要技术页岩气开发现状页岩气开发现状 产量由产量由7070年代年代2 2亿方，亿方，8080年年代末代末8 8亿方，亿方，9090年代末年代末100100亿方。亿方。20042004年，年，227227亿方，亿方，4.5%4.5%；20072007年，年，335335亿方，亿方，7.7%7.7%；20092009年，年，878878亿方；亿方；20102010年，预计达年，预计达13%13%，已超，已超过中国天然气总产量。过中国天然气总产量。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.

42、0040.0045.001990199319962000200220042006200820092010201120122018美国非常规气展望产量（bcf/d）页岩气煤层气致密砂岩气 美国规模化开发已有美国规模化开发已有近近4040年时间，美国共年时间，美国共有页岩气盆地有页岩气盆地5050多个，多个，目前投入规模开发的目前投入规模开发的页岩主要有页岩主要有8 8套。套。页岩气开发现状页岩气开发现状目前美国十大产气区中页岩气田占有两位，为目前美国十大产气区中页岩气田占有两位，为MichiganMichigan盆地泥盆系盆地泥盆系Antrim组和组和Fort Worth盆地盆地Newark E

43、ast (Barnett) )。其中。其中Newark East页岩气田已位居第二大天然气产区。页岩气田已位居第二大天然气产区。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩气开发现状页岩气开发现状 进行页岩气藏工业性勘探和开发，首先考虑较浅的进行页岩气藏工业性勘探和开发，首先考虑较浅的埋藏深度尤为必要。从美国的有关资料考察，目前埋藏深度尤为必要。从美国的有关资料考察，目前投入开发生产的页岩气埋深介于投入开发生产的页岩气埋深介于1801802600 m2600 m之间。之间。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）美国五套页岩系统深厚美国五套页岩系统深厚页岩气开发现状页岩气开发现状 美国有四万多

44、口页岩气井美国有四万多口页岩气井在进行开发。在进行开发。 9797年开始使用水力压裂技年开始使用水力压裂技术；术； 9999开始使用重复压裂技术；开始使用重复压裂技术； 0303年开始使用水平钻井技年开始使用水平钻井技术；术； 0505年进行水平钻井与分段年进行水平钻井与分段压裂技术结合应用。压裂技术结合应用。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩气开发现状页岩气开发现状中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）美国页岩气井井型主要包括直井、和水平井两种方式为主。美国页岩气井井型主要包括直井、和水平井两种方式为主。页岩的重要特征是存在垂直的天然裂缝系统。为了更好页岩的重要特征是存在垂直的天

45、然裂缝系统。为了更好地利用储层中的天然裂缝并使井筒穿越更多储层，钻井地利用储层中的天然裂缝并使井筒穿越更多储层，钻井以斜井及水平井为主。以斜井及水平井为主。页岩气开发现状页岩气开发现状美国美国Barnett页岩气田井型发展变化页岩气田井型发展变化中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）年份直井数水平井数200385078200459828420053727082006287132320071701670页岩气开发现状页岩气开发现状美国美国Fort worthFort worth盆地盆地 Barnett Barnett 组页岩开发历程组页岩开发历程中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）N2泡沫

46、压裂第一口井泡沫压裂第一口井试验大型水力压裂试验大型水力压裂终止终止N2辅助压裂辅助压裂单井平均可采储单井平均可采储量量9.8106m3第一口水平井第一口水平井试验携砂量少的水力压裂试验携砂量少的水力压裂单井平均可采储单井平均可采储量量2.4107m3尖灭点外侧试钻垂自尖灭点外侧试钻垂自井和水平井井和水平井.清水压裂清水压裂技术成熟技术成熟单井平均可采储单井平均可采储量量3.4107m31982198619901985-198920001985-1999199719921985-2002四、页岩气藏的开发特征四、页岩气藏的开发特征 压力自然降低，使吸附相及少量溶解相天然气的游离化，压力自然降低

47、，使吸附相及少量溶解相天然气的游离化，不断提高天然气产能并实现长期稳产之目的。不断提高天然气产能并实现长期稳产之目的。不同类型天然气生产曲线示意图不同类型天然气生产曲线示意图常规圈闭气藏；常规圈闭气藏；根缘气藏；根缘气藏；页岩气藏；页岩气藏；煤层气藏；煤层气藏；水溶气藏水溶气藏中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）四、页岩气藏的开发特征四、页岩气藏的开发特征中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩系统地质参数页岩系统地质参数四、页岩气藏的开发特征四、页岩气藏的开发特征中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩系统地球化学参数页岩系统地球化学参数四、页岩气藏的开发特征四、页岩气藏的开发特

48、征中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩系统地球储层参数页岩系统地球储层参数四、页岩气藏的开发特征四、页岩气藏的开发特征井低产或无自然产能井低产或无自然产能 据美国东部早期的页岩气井完井数据统计，据美国东部早期的页岩气井完井数据统计，40%40%的页岩气的页岩气井初期裸眼测试时无天然气流，井初期裸眼测试时无天然气流，55%55%的页岩气井初始无阻的页岩气井初始无阻流量没有工业价值。流量没有工业价值。储层改造技术广泛应用储层改造技术广泛应用 所有的页岩气井都要实施储层压裂改造。直井压裂改造后所有的页岩气井都要实施储层压裂改造。直井压裂改造后的产能平均为的产能平均为8063m8063m3 3

49、/d/d，水平井压裂改造后的产能最高可，水平井压裂改造后的产能最高可超过超过101010104 4m m3 3/d/d。页岩气井在生产过程中适宜于多次改造。页岩气井在生产过程中适宜于多次改造。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）四、页岩气藏的开发特征四、页岩气藏的开发特征生产周期长生产周期长 裂缝中的游离气裂缝中的游离气 裂缝裂缝附近孔隙中的游离气附近孔隙中的游离气 吸附气解吸吸附气解吸 扩散作用扩散作用进入裂缝系统。进入裂缝系统。 页岩气井在进入稳产期后的递减速度较慢，使得生产周期页岩气井在进入稳产期后的递减速度较慢，使得生产周期比较长。一般页岩气井生产寿命可在比较长。一般页岩气井生产寿

50、命可在30305050年。年。BarnettBarnett气田开采可超过气田开采可超过8080年。年。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）四、页岩气藏的开发特征四、页岩气藏的开发特征 Antrim Antrim：埋藏较浅、地层：埋藏较浅、地层压力较低、有机质丰度较压力较低、有机质丰度较高、吸附气含量较高。高、吸附气含量较高。 Barnett Barnett：埋藏较深、地层：埋藏较深、地层压力较高、吸附气所占比压力较高、吸附气所占比例相对较低。例相对较低。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京） 页岩气藏的采收率变化范围为页岩气藏的采收率变化范围为5%5%60%60%。气藏采收率变化较大气藏

51、采收率变化较大四、页岩气藏的开发特征四、页岩气藏的开发特征中国地质大学（北京）中国地质大学（北京） 页岩中有机碳的含量页岩中有机碳的含量(TOC)(TOC)与页岩产气率之与页岩产气率之间有良好的线性关系。间有良好的线性关系。 有机组分与页岩产气潜力的关系有机组分与页岩产气潜力的关系 四、页岩气藏的开发特征四、页岩气藏的开发特征中国地质大学（北京）中国地质大学（北京） 页岩中的无机矿物成分主要是黏土、石英、页岩中的无机矿物成分主要是黏土、石英、方解石，其相对组成的变化影响了页岩的方解石，其相对组成的变化影响了页岩的岩石力学性质、孔隙结构和对气体的吸附岩石力学性质、孔隙结构和对气体的吸附能力。水占

52、据了孔隙空间，减少了烃类气能力。水占据了孔隙空间，减少了烃类气体的吸附位置体的吸附位置。无机组分与页岩产气率的关系无机组分与页岩产气率的关系 五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术 开发方式：排气降压解析开采开发方式：排气降压解析开采 通过对取心技术、套管井设计和提高采收率进行研究，构通过对取心技术、套管井设计和提高采收率进行研究，构建了岩心实验、测井定量解释、地震预测、储集层改造和建了岩心实验、测井定量解释、地震预测、储集层改造和经济评价勘探开发体系。经济评价勘探开发体系。 储层评价手段：储层评价手段：中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）测井取心五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术测井分析

53、：测井分析： 粘土含量估算粘土含量估算 粘土矿物类别识别粘土矿物类别识别 裂缝及断层识别裂缝及断层识别 裂缝方向识别裂缝方向识别中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）Newark EastNewark East气田气田BarnettBarnett组页岩气层组页岩气层五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术岩心分析：岩心分析：确定孔隙度、储层渗透率、确定孔隙度、储层渗透率、泥岩组份、流体及储层敏感性。泥岩组份、流体及储层敏感性。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术 泡沫水泥固井技术泡沫水泥固井技术 中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）浆体稳定浆体稳定密度

54、低密度低渗透率小渗透率小失水小失水小抗拉强度高抗拉强度高防窜效果好防窜效果好低压不易漏低压不易漏储层伤害小储层伤害小比常规水泥比常规水泥固井产气量平固井产气量平均高出均高出23%五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术 页岩气井完井方式页岩气井完井方式 中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）组合式桥塞分隔组合式桥塞分隔井各段分别进行井各段分别进行射孔或压裂射孔或压裂 组合式桥塞完井组合式桥塞完井水力喷射射孔完井水力喷射射孔完井机械式组合完井机械式组合完井特殊的滑套机构和膨胀特殊的滑套机构和膨胀封隔器，一趟管柱即完封隔器，一趟管柱即完成固井和分段压裂施工成固井和分段压裂施工高速流体射穿套管高速流体

55、射穿套管和岩石，通过拖动和岩石，通过拖动管柱可进行多层作业管柱可进行多层作业耗时长耗时长适用于直井适用于直井水平套管井水平套管井缩短时间缩短时间水平裸眼井水平裸眼井段限流压裂段限流压裂水力压裂清水压裂氮气压裂、凝胶压裂*多级压裂同步压裂重复压裂水力喷射压裂* 早期使用，近年来使用较少中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术国内外水平井应用情况国内外水平井应用情况五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术在水平井段采用分段压裂，能有效产生裂缝网络，尽可在水平井段采用分段压裂，能有效产生裂缝网

56、络，尽可能提高最终采收率，同时节约成本。最初水平井的压裂阶段能提高最终采收率，同时节约成本。最初水平井的压裂阶段一般采用单段或一般采用单段或2 2段，目前已增至段，目前已增至7 7段甚至更多。段甚至更多。五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）水平井分段压裂技术水平井分段压裂技术美国新田公司位于阿科马盆地美国新田公司位于阿科马盆地WoodfordWoodford页岩气聚集带的页岩气聚集带的Tipton-1H-Tipton-1H-2323井经过井经过7 7段水力压裂措施改造后，增产效果显著，页岩气产量高达段水力压裂措施改造后，增产效果显著，页岩气产量高达14.

57、1614.1610104 4m m3 3/d/d。水平井分段压裂工艺流程水平井分段压裂工艺流程水平井分段压裂技术（国内）水平井分段压裂技术（国内）中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术 常规方法：净压力分析进行裂缝模拟，试井以及生产动态分析等间常规方法：净压力分析进行裂缝模拟，试井以及生产动态分析等间接的井响应方法。接的井响应方法。裂缝综合诊断技术：地面、井下测斜仪与微地震监测技术结合。裂缝综合诊断技术：地面、井下测斜仪与微地震监测技术结合。技术优点：技术优点：测量快速，方便现场应用；测量快速，方便现场应用；实时确定微地震事件的位置；实时确定微地震事件的位

58、置；确定裂缝的高度、长度、倾角及方位；确定裂缝的高度、长度、倾角及方位；具有噪音过滤能力。具有噪音过滤能力。裂缝综合监测技术裂缝综合监测技术五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）裂缝设计方法裂缝设计方法五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）水力压裂裂缝模拟模型水力压裂裂缝模拟模型五、页岩气开发技术五、页岩气开发技术中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）页岩气藏生产数据处理流程页岩气藏生产数据处理流程六、页岩气井型对产能的影响六、页岩气井型对产能的影响 垂直井的控制范围是一个圆柱体，垂直井的控制范围是一个圆柱体，而水平

59、井的控制范围为椭球体。而水平井的控制范围为椭球体。 水平井和水平井和斜井斜井比垂直井更能钻遇垂比垂直井更能钻遇垂直天然裂缝系统。直天然裂缝系统。 研究表明水平井在油藏有效产层厚研究表明水平井在油藏有效产层厚度小于度小于30.4830.48米更加有效。米更加有效。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）美国页岩气田生产过程统美国页岩气田生产过程统计结果表明水平井的成本计结果表明水平井的成本一般是垂直井的一般是垂直井的1 11.51.5倍，倍，而产量是垂直井的而产量是垂直井的3 3倍左右。倍左右。六、页岩气井型对产能的影响六、页岩气井型对产能的影响 西弗吉尼亚州西弗吉尼亚州beech folkbe

60、ech folk油田泥盆系井模拟预测油田泥盆系井模拟预测 该区块生产井为垂直井，投产时间为三年，生产井都该区块生产井为垂直井，投产时间为三年，生产井都满足典型的双曲递减曲线。通过对垂直井生产区加密满足典型的双曲递减曲线。通过对垂直井生产区加密新井以及新区块布新井来进行对比研究。新井以及新区块布新井来进行对比研究。中国地质大学（北京）中国地质大学（北京）六、页岩气井型对产能的影响六、页岩气井型对产能的影响 通过对美国部分页岩气田生产数据进行历史拟合，预通过对美国部分页岩气田生产数据进行历史拟合，预测模拟得到的不同井情况下产量变化，前三年为垂直测模拟得到的不同井情况下产量变化，前三年为垂直井生产时