页岩气—石缝里挤出的“蓝金”

                                                    导读
        页岩气是什么?为什么那么重要?它是怎么形成的?储藏在哪里?全球页岩气的储量是多少?如何开采?“页岩气革命”是怎么回事?页岩气是化石能源危机的最后一根稻草吗?

1. 页岩气是什么?
        页岩气是天然气(即天然形成之气)的一种,主要成分和我们平时燃气灶里燃烧的气体一样,都是甲烷(CH4)。之所以称为“页岩气”,是因为这种天然气蕴藏在页岩层中。
        页岩是由泥沙经过长时间沉积而形成的细粒岩石,纹理主要是页状或薄片状,硬度大多不高。页岩中含有丰富的古老动植物遗骸等有机物,通常是丰富的石油和天然气的储藏源。


2. 页岩气为什么那么重要?
        页岩气主要途径有:城市燃气、工业燃料、天然气发电、天然气化工。其中,城市燃气又可细分为居民生活用气、公共服务用气、商业用气、压缩天然气汽车用气、集中采暖用气等。
                              
                    页岩气发电减少环境污染,           天然气是氮肥制造的重要原料,具有污                              建设成本低                                      染少、成本低的特点                                                
                         
            天然气机动车具有使用成本低、                     大部分城市对天然气需求明显增加,
            污染少、安全的优点                                    民用天然气的经济效益大于工 业天然气

        页岩气本质上是天然气,与煤炭和石油相比,是较为清洁的能源,其燃烧排放的主要污染物(包括二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫等)比煤炭和石油明显较低,如二氧化碳排放量仅相当于石油的54%,煤的48%。
3. 页岩气是怎么形成的?
        页岩气属于所谓非常规油气资源的一种(还有一种是煤层气)。说到非常规,当然就有常规了,它们都是古老生物遗体埋藏于沉积地层中,通过地质和微生物的作用,形成的化石燃料。

4. 页岩气储藏在哪里?
        通常,只有一小部分的油气藏会非常幸运的储藏在疏松多孔的砂岩当中,通常最上面的一层是天然气,中间的一层是石油,最下面的一层是地下水,就像一杯塞满了“冰沙”(砂岩)的鸡尾酒。油气开发所做的事情就是伸一根长长的吸管(油井)到这杯鸡尾酒当中用力“吮吸”,这就是大家经常说的常规油气资源。
        非常规油气资源与常规资源最大的不同在于“鸡尾酒”里的“冰沙”。事实上,相当大的一部分生油气有机物质是埋藏在空隙比例和渗透性都比较小的岩石,比如说页岩。由于过于致密而缺乏导流能力,这些有机物形成的烃类物质很难离开它们原本埋藏的岩石环境,也就很难形成鸡尾酒效果—一层水,一层油,再来一层气,因此开采难道较大。


  5. 全球页岩气的可开采资源量是多少?
        截至目前,只有美国EIA做过较为系统的页岩气全球可开采资源量评估,根据2013年发表的评估报告显示,页岩气可开采资源量大约是206万亿立方米,约占总资源量的32%,这大概够全球用100年~150年。而据其估计,中国采页岩气的可开采资源量世界第一,为36万亿立方米,远高于排名第二的美国的24万亿立方米,约占全球总资源量的18%。

        中国许多盆地存在页岩气发育有利地质条件。资料显示,中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。除此之外,松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带,因此被确定为首批实地勘查工作目标区。
        2014年3月,中国石化宣布在重庆市涪陵区焦石镇发现国内首个整装页岩气田,累计探明含气面积575.92平方千米,累计探明地质储量达到6008.14亿方,成为全球除北美之外最大的页岩气田,并提前进入大规模商业化发展阶段。
6. 页岩气如何开采?
        由于页岩气像海绵吸水一样渗透在岩石的空隙中,钻探人员通常又把它称为“致密气”,使用传统的垂直井开采方式,往往生产了很短时间以后就干涸了,无法再流出油气,要延长稳产的开采时间,简直就像从石头里榨血那么困难。本世纪初,水平钻井技术和水力压裂技术的结合,实现了页岩气大规模的商业化生产。你见过小孩子玩的“贪吃蛇”吗,水平钻井就像贪吃蛇一样,钻到地下深处再做水平运动,走到哪就吃到哪,再用水泥进行固井,最后把水、药剂和泥沙一起输送到岩层里,页岩气就从页岩缝隙中挤压出来了。
        与普通的垂直井相比,水平井能够接触到的油藏面积要比垂直井要大得多,正如把吸管倒过来能够吸到的冰淇淋比正常情况下用吸管直接吸要多得多,使单井产量增大、生产周期延长,采收率大约是直井的3倍。另一方面水平井的使用可以有效减少钻井的数量,这样做意味着征地的成本能够大幅降低。
        然而对于页岩气来说,因为岩层实在是太致密了,既是使用了水平井的技术,能够流出来的油气也非常有限,这个时候就必须要用到另一个重要的技术—水力压裂技术,就是将水、沙子和其他一些特殊的化学物质注入井下,目的是使地下深部的页岩沿着岩石裂缝破裂,将页岩气挤压出来,并引导页岩气进入钻井中。


7. “页岩气革命”是怎么回事?
        所谓的“页岩气革命”,实际上是油气工业的第三次重大转变。前两次革命分别是从寻找浅部集中易勘探易开发的构造油气藏向以寻找隐蔽油气藏为核心的地层岩性油气勘探开发的第一次转变,和向以寻找连续型油气聚集为核心的非常规油气勘探开发的第二次转变。而从早期非常规能源如致密砂岩气等转向页岩油、页岩气则是第三次转变。
        美国的页岩气勘探开发始于1821年,当年Mitchell能源公司在美国Chautauqua县泥盆系Durdirk页岩中钻探的第一口天然气生产井就是页岩气井,在井深21米处,从8米厚的页岩裂缝中产出天然气。2009年,美国页岩气勘探开发更是取得了惊人的发展速度,页岩气生产井数增至98590口,产量超过878亿立方米,占美国天然气总产量的13%。2010年,页岩气在美国天然气总产量中所占的比例上升到了17%,这段页岩气开发爆发期被称为“页岩气革命”。

8. 页岩气是化石能源的最后一根稻草吗?
        答案自然是否定。目前,已经进入公众视野的化石燃料还有可燃冰。可燃冰是天然气水合物由甲烷与H2O在低温高压条件下形成的冰状固体物质。它的能量密度是煤的10倍,甲烷的160倍,储量高且分布极广,大概是全球总化石燃料量的一半,主要在高原永久冻土带和深海浅部沉积物中。但是,由于可燃冰开发难度大,而且如何转变为商业气各国也正在技术研究和实验阶段,因此不久的将来当页岩气市场稳定下来后,各国能源领域的重点方向可能会向可燃冰开采转变。