世界页岩气资源与勘探开发技术综述2
刘燕青
[摘 要]页岩气是一种大面积连续区域的非常规天然气藏，与常规的气藏相比，页岩气具有特殊的地质特征，因此，要想对其进行高效的开发就必须使用先进的开发技术。文章介绍了页岩气勘探开发技术，为我国的页岩气开采提供了技术参考。
[关键词]页岩气；成藏机理；勘探开发
中圖分类号：P634 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0173-01
随着我国经济的发展，城市化、工业化进程的加快，对能源需求急剧增加，能源的供需矛盾也越来越突出。当今世界各国纷纷寻找替代能源，以解决能源不足问题。天然气的开发生产占世界能源的及其重要地位，尤其非常规天然气类型和赋存形式多样，分布十分广泛，潜在能源储量远大于传统天然气资源。非常规天然气主要包括：致密储层气、页岩气、煤层气等。非常规天然气能源的开发与利用越来越受到重视，将成为未来能源的接替资源。
页岩气是非常规天然气的一种。页岩气是以多种相态存在，主体上富集于泥页岩及部分粉砂岩地层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。页岩气赋存广，储量大，生产周期较长，全球页岩气储量约为456×1012m3，其主要分布在北美、中东、中国、拉美、中亚、俄罗斯和北非等国家和地区，占有量约占总量的约为23.8%。我国页岩气资源分布面积达100×104km2以上，具有广阔的开发前景，初步估计可采资源约为26×1012m3（与美国相当）。按当前的消耗水平，这些储量足够我国使用200多年。
1，页岩气特征与成藏机理
1.1 页岩气特征
（1）页岩气源岩特征：页岩气源岩类型多样，包括富含有机质的暗色—黑色泥页岩、高碳泥页岩及富含沥青质泥页岩等。页岩气产自有机质丰富的源岩中，是典型的自生自储型天然气藏，源岩既具有烃源岩的作用，也具有储层和盖层的作用。
（2）储集层特征：页岩气藏储层具有低孔隙度、低渗透率的特点，页岩储集层孔隙度一般小于10%，而含气的有效孔隙度一般只有1%-5%，渗透率则随裂缝发育程度的不同而有较大变化，一般渗透率为0.0001-0.000001×10-3μm2[2]。
（3）分布特征：页岩气储层具有面积大、范围广，且常成区域性、连续性分布，无明显圈闭。
（4）开发特征：页岩气藏是一种典型的“连续型”油气藏，尤其是“连续型”气藏持续产气、持续供气，产量低、产能稳，资源量大，但采收率较低，需要人工改造增产。
1.2 页岩气成藏机理
页岩在地层组成上，多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。在页岩中，天然气的赋存状态多种多样。除极少量的溶解状态天然气外，大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面，溶解于干酪根和沥青里，或以游离状态赋存于粒间孔隙和天然裂缝中。其中吸附状态天然气的含量变化于20%～85%。
页岩气成藏具有隐蔽性，成藏机理上具有递变过渡的特点，一般原生页岩气藏具有高异常压力。页岩气藏不以常规圈闭的形式存在，但页岩中裂缝发育有助于游离相天然气的富集和自然常能的提高。当发生构造升降运动时，其异常压力相应升高或降低，因此页岩气藏的地层压力多变。
页岩气产自富有有机质的页岩中，气源主要来自于热成熟作用或生物作用，是天然气在烃源岩中大规模滞留的结果，为典型的自生自储型天然气藏，其成藏至少分为2个阶段：第1阶段是天然气的生成与吸附；第2阶段是天然气的造隙及排出。由于天然气的生成来自于化学能的转化，可以形成高于地层压力的排气压力，从而导致沿岩石的薄弱面产生小规模的裂缝，天然气就近在裂缝中保存。
2.页岩气勘探开发技术
2.1 勘探技术
（1）储层评价技术
测井和取芯是目前页岩气储层评价的主要手段：成像测井可以有效识别出裂缝和断层，并能对页岩进行分层；声波测井可以识别裂缝方向和最大主应力方向，从而为气井的增产提供数据；岩心分析可以有效测试储层渗透率、泥岩组分、孔隙度、TOC及等温吸附曲线、流体及储层的敏感性等。
（2）气测录井和现场测试技术
游离态的页岩气在钻进过程中逸散进入井筒，随循环的钻井液一起返至地表，气测录井技术主要是通过分离钻井液里的气体测定岩心的吸附气含量；现场测试技术包括页岩层气含量测定、解吸及吸附量测定等工作。气测录井和现场测试技术对评价页岩储层的资源量具有重要意义。
（3）三维地震技术
三维地震技术有助于鉴别异常的构造带、页岩非均质性和裂缝发育带，利用速度分析预测储层深度，预测潜在的压裂液漏失层和含水层的渗透率，可依据反射特征的差异识别和预测诱导裂缝的倾向，以提高探井或开发井成功率。
2.2 钻井完井技术
水平井是定向斜井的延伸和发展，水平井的最大井斜角保持在90°左右，并在目的层维持一定长度水平段的特殊钻井。页岩气井主要包括直井、定向斜井和水平井。直井和斜井大多是用于试验，了解页岩气藏的特性；水平井则主要用于生产，可以形成目的层更大的泄流面积，提高产量。
2.3 页岩气井压裂技术
页岩气储层厚度薄，孔隙度小，渗透率低，大部分页岩气井必须通过储层改造才能获得理想的产能，而压裂技术也是目前对页岩气井进行储层改造的最有效方式。美国是最早也是最成功的开发页岩气的国家，他们在页岩气井的改造增产过程中使用最广泛的就是水平井多级分段压裂技术，其他的技术还包括清水压裂、水力喷射压裂、重复压裂、同步压裂、氮气泡沫压裂、大型水力压裂等。由于大型水力压裂对底层伤害大、成本高等原因现已很少应用。
2.4 页岩气井测试技术
由于页岩气井压裂后高压，高温，高含水，高含砂的特性，其地面测试作业与常规气井测试有很大区别。测试流程不使用由壬管线以避免高温情况下橡胶发生变形老化失封，使用除砂设备以避免流程发生砂堵，刺漏。测试作业流程分为高压区，返排区和分离计量区三部分。高压区：105Mpa法兰管线连接，设置ESD系统，实现紧急关断。返排区：105Mpa除砂器、降压管汇，实现200目以内颗粒捕获，实现90Map向5Mpa压力控制。分离计量区：分离器，实现气、液分离计量，并作为页岩气投产第一级分离计量设备。测试期间油嘴制度的选择，大量排砂及砂堵的处理是页岩气井测试成功与否的关键所在。
3.总结
页岩气资源在全球分布非常广泛，并日益成为一种重要的油气资源类型。我国页岩气资源丰富，开展页岩气勘探开发是我国油气能源工业进一步发展的必由之路。但页岩气藏的开发过程受低孔低渗的特性以及复杂的成藏机理等因素的影响，采收率低、生产周期长，这些因素均制约着我国页岩气勘探开发的步伐。尽管我国具有形成页岩气藏的诸多有利条件，但与北美地区相比，存在一定的差异性，还需在坚持以自主开发为主的原则下，加强对外合作，借鉴先进的技术和经验，进行深入细致的研究和评估，加快国内页岩气资源的勘探开发步伐。
参考文献
[1] 江怀友，宋新民，安晓璇，齐仁理，乔卫杰，董利娟.世界页岩气资源与勘探开发技术综述[J].天然气技术，2011，5（20）：32～33.
[2] 刘洪林，王莉，王红岩，魏伟，孙爱.中国页岩气勘探开发适用技术探讨[J].油气井测试，2012（9）：21～.
[3] 张大伟.加快中国页岩气勘探开发和2利3.用的主要路径[J].天然气工业，2011，5（25）：14～15.
