黄先铸
中国石化江汉油田分公司采气一厂 重庆市， 404000
摘要：页岩气是一种非常规天然气资源，具有开采技术高、周期长、相对清洁等特点，在环境保护更受重视的今天，页岩气资源正受到广泛关注。我国页岩气储量极为丰富，沉积面积大且烃源岩的演化程度高，主要分布在四川盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、松辽盆地等地，随着石油企业在海相页岩气取得关键进展，我国也成为了除北美地区外页岩气的商业生产国。通过介绍北美地区页岩气的成功模式，并结合我国页岩气复杂条件的现状，分析了我国页岩气勘探开发所存在的问题，并提出了相应建议，为推动我国页岩气快速健康发展提供理论基础。
关键词：页岩气；海相；陆相；页岩气开发
一、页岩气资源勘探开发难题
当前我国页岩气资源的勘探开发尚处于初级阶段，没有系统的认识，没有系统的配套技术，面临着诸多经济上和技术上的困难和问题。这些难题主要体现在以下方面：
1.页岩气地质条件具有复杂性和特殊性非常规油气藏成藏条件复杂，储层致密，非均质性强，不同类型资源各具特点。油页岩和致密砂岩属于低渗透储层，渗透率极低。煤层气储层具有含气非均质性强、渗透率低、储层压力低、含气饱和度低等特点。
2.部分开发技术适用性差，不成熟目前非常规油气的开发主要借鉴常规油气的经验，尚未形成独特的技术。对于压裂增产施工过程中裂缝形成机理还不清楚，需要进一步研究。另外，还存在分支井钻井失败率高，未进行过油页岩原位开采技术现场试验，地球物理勘探技术很难对油砂层进行识别等难题。
3.综合利用效率低，环境污染严重在油砂、油页岩的开发利用过程中，产生的三废（废水、废气、废渣）有可能对环境造成极大的影响，目前还没有提出有力的应对措施。
二、页岩气资源勘探开发的几点建议
页岩气资源的勘探开发是很重要的，可以从下面的方面来研究：开展页岩层系地震属性分析，探索页岩层系含气性检测技术。以储层测井响应特征分析和地震应特征研究为基础，借鉴国内外页岩气层预测的技术方法，充分利用成熟的地震储层预测技术，开展测井分析-地震（包括地震反演和属性提取）-地质解释三位一体的研究，进行页岩层系的识别和含气性检测。
1.利用相关地区已有钻井资料、电测井资料和VSP测井资料进行古生界泥、页岩层系地球物理特征统计分析，确定研究区内古生界泥页岩层系的测井响应特征、组合特征及物性变化特征；并完成目的层页岩层系在地震资料上的层位精确标定和各类地震属性标定。
2.通过测井曲线地质解释及地震资料多属性的提取分析，研究地震属性（振幅、频率、相位及衍生信息等）对页岩层系的响应特征，总结前人在页岩层系方面进行地震特殊处理的成功经验和有效地震属性提取方法，进一步优化研究区页岩层系地震识别及预测方法。
3.采用测井约束波阻抗反演，选择最适合地区页岩层系地质特征、资料密度和品质的地震波阻抗反演方法，对研究区主要目的层进行波阻抗反演，研究泥页岩层系波阻抗变化特征；结合钻井资料对有利泥页岩层系进行识别并预测其平面分布范围。
4.利用已钻井资料，研究含气泥页岩层系的地球物理响应特征，即研究各类地震属性（振幅、波阻抗、频率等）对泥页岩层系含气的敏感性，并总结出泥页岩层系含气性检测方法。
5.综合评价泥页岩层系预测及含气性检测结果，确定良好页岩气的分布范围，并提出勘探部署建议。
三、非常规油气勘探开发的方向
实现我国非常规油气资源对常规能源的替代还需要开展大量的工作。对非常规油气资源的勘探开发工作要抱有一种正确认识，不断改善措施，采取坚持不懈的工作态度，不能见低产就放弃，相信只要坚持就能有改变。针对非常规油气的勘探开发应该形成配套方法，面对不同的问题必须采取必要的措施：
1.发展特色技术，开发难采资源
非常规油气具有储层渗透率低，非均质性强的特点。不同地区储层差异性较大，国外的一些开发技术和经验不能完全适应中国的地质特点。因此必须研发适合我国油气储层特点的开发技术。
2.创新地质理论，找到优质资源
针对不同非常规油气的成藏（成矿）特点及储层特征，研究其不同的富集成藏（成矿）主控因素，通过科学合理的储层评价技术，优选出高产富集有利区。
3.优化改进现有工艺技术，取得新效果
国内现有的非常规油气开发勘探开发技术多借鉴了常规油气经验或引进国外技术，成本相对较高、适用性较差，优化改进现有工艺技术，研发低成本、低污染，适合于不同储层地质条件的技术，十分重要和必要。
4.转变理念，加速非常规油气资源开发
对已有地质资料进行分析，寻找非常规油气高产富集区、优质资源区进行先导开发试验。在开发过程中，不断总结规律，改进已有工艺技术，创新技术理论，解决非常规油气勘探开发方面所遇到的问题。
四 页岩气勘探开发现状
全球页岩气资源主要分布在北美、中国、中亚、拉美等地区，资源量约为456.24×1012m3。美国对于页岩气开发与利用的经验和技术十分的丰富，已经相对成熟，勘探开发技术也比较先进，实现了页岩气的商业开发。我国页岩气资源丰富，约为30.7×1012m3，主要分布在塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地等，由于我国关于页岩气勘探开发起步较晚，相对于美国、加拿大等成熟开采的国家来说，开采的技术和经验都相对薄弱，存在一些不足。
我国页岩气勘探与开发核心技术不足，由于我国在该领域的起步晚，对页岩气的成藏条件和有利区评价的认识还不够成熟。我国页岩气与其他开采国家相比还有一定的独特性，如我国的页岩气埋深更大，所以很多技术和理论知识不能直接照搬国外的，需要根据我国页岩气的地质条件，建立符合自身的页岩气地质理论体系。此外，目前所掌握的技术发展不够成熟，适应性较差，一些技术无法满足页岩气勘探与开发的要求，同时勘探与开发技术起步较晚，没有成熟系统的能符合我国勘探现状的技术体系，对于页岩气开采过程中存在的许多问题还不够清楚，需要进一步的研究。勘探开发条件困难，我国地理环境复杂，增加了页岩气勘探开发的难度，如页岩气属于非常规天然气，具有储层致密、非均质性强的特点，导致页岩气存在的地区的地形地貌十分的复杂和特殊，而且我国页岩气一般分布在山区中，容易受到交通、水电和环境的影响。
页岩气开采周期长，需要大量的资本投入，页岩气的综合利用率较低，而且页岩气开采过程中会对周边环境造成一定的影响，因此，要重视勘查开发过程中的环保及安全问题，这也是影响页岩气的勘探与开发的因素之一。
五 页岩气技术分析
5.1深层页岩气水平井钻完井技术
1990年代后期，随着定向钻井技术的出现，工业部门采用水平钻井技术渗透到富含有机物的页岩，并进行分段水力压裂，从而导致大量渗透，以获取更广泛的页岩天然气资源。目前水平井是发展页岩气态的最有效途径但是，在水平井钻井过程中，钻井液与土层之间的接触会引起水解膨胀和渗透性问题；改进地震数据的解释，优化水平井的路径和方向，避免断层，合理转弯，改变裂缝扩大方向；旋转定向钻孔工具不仅可有效缩短钻孔循环，还可用于控制水平井段的长度和路径。
5.2浅层页岩气甜点选区评价技术
针对示范区浅层页岩气高原山地地表和构造地质条件复杂，甜点预测与工程施工风险大，甜点优选及高产井井位部署与设计难度大等关键问题，开展了地震勘探资料采集、处理及解释方法攻关，形成了高密度高精度地震资料采集与处理技术、浅层页岩气储层甜点预测技术及地质工程一体化综合评价选区方法技术系列。
5.3水平井钻井地震地质导向跟踪和控制技术
在地质工程一体化理念指导下，通过现场实践探索，逐渐形成和完善适合中国南方复杂山地浅层页岩气水平钻井实施的特色导向控制技术。以往页岩气水平井导向往往仅参考静态地质和工程设计，且以地质导向为主，地震资料应用不足，在复杂的山地页岩气区块往往因小断层多、地层倾角变化快、微幅度构造发育等原因，造成地震速度把握不准，静态设计远远不能满足特殊地质条件需求，加上设计井地质箱体薄，测井曲线特征相似，仪器存在盲区，而且关注局部往往导致导向指令相对滞后，由此给水平钻井钻探带来巨大挑战。通过研究区井－震资料互动校核与动态精细解释、储层模型迭代更新与指导现场生产的融合创新实践，总结形成了适用的地震地质逐点引导目标导向控制钻进特色技术。
六 我国页岩气勘探开发策略
6.1地质工程一体化及数据优化
地质工程综合研究、综合设计、综合实施，在运营公司全面推广完善的管理模式，消除组织工作障碍和技术人为切割，确保“井设、井钻、井压缩、井管理”，实现储量的整体利用，优化综合开发效率。在地质工程综合平台上，通过对地下资源的全生命周期模拟模拟、三维地质建模、地质力学模拟和复杂煤层模拟，建立“透明”的页岩气储层，进行井批设计、钻井过程设计、压裂过程设计，实现三维空间优化部署和设计、轨迹精密控制、压裂实时调整、生产动态管理，获得最大单井EUR。在集成研究模式下，各种技术链接的数据信息融合是关键，进一步利用大数据、云平台等高级信息技术，建立页岩气勘探开发核心数据库，打破“数据孤岛”，加强地质工程集成研究是关键。
6.2重视前期勘探评价，建立科学勘探开发模板
非常规油气开发不能遵循常规油气藏开发理念，需要系统的勘探开发链条与阶段。根据北美地区实践，各阶段对项目价值及投入影响是不同的，项目前期勘探评价、地质深化研究、方案设计与优化工作阶段时间周期较长，总的花费较少，但对项目最终价值贡献大。项目要素确定后，一旦进入执行实施阶段，规模产建费用急剧大幅上升，产建后期对项目的贡献和价值才逐渐增大，说明最终投资决定之前的评价工作阶段对项目整体价值影响最大。
6.3 页岩气勘探开发发展前景
我国高度重视页岩气勘探和开采，确定了页岩气资源开发的优先领域，包围了页岩气资源开发最密集的地区。此外，我国页岩天然气资源发展迅速，页岩天然气资源和页岩天然气资源类型都出现了新的认识。预计我国页岩天然气生产和储量将在今后一段时间内进一步突破。此外，在页岩天然气资源调查中，发现中国四川盆地蕴藏丰富的页岩天然气资源，具有巨大的发展潜力和广阔的发展前景。
6.7 研究概况
气体能源是近年来能源领域的研究热点,关于气体能源发展战略的研究较多,宏观来看,我国非常规气存在资源勘查程度低、核心技术落后、鼓励政策不完善、环境影响风险高等问题(陈和渭,2018;郭焦锋,2019),应以常规与非常规协调发展、攻克关键技术、加强国际合作、保护生态环境、完善相关政策等作为未来战略发展方向(姜鑫民等,2017;潘继平,2019)。具体到不同气体能源,应根据产业特性,剖析发展影响因素,建立评价体系,郭万山(1997)提出产业间客观存在着错综复杂的经济依存关系,资源的有限性、分布不均衡性以及资源丰度的差异性客观上决定了产业发展应按优先次序进行,他以定性分析与定量分析相结合为原则,运用主成分分析法建立了产业优先发展序列排序模型;汪莹和王光岐(2014)运用灰色关联度分析法对矿产资源禀赋、市场条件、开发技术条件、市场配套条件和环境保护条件等5个影响因素进行分析,并对矿产资源发展评价进行实证研究;张艳飞等(2014)根据我国矿产资源的供需特征从134种矿产中初步筛选出48种作为评价样本,建立了重点勘查矿种评价指标体系,并通过层次分析法对我国非油气资源矿种需求评价及优先勘查序列进行厘定;邢万里(2015)运用层次分析法对我国2030年之前我国新能源发展优先序列进行排序,得出2030年我国新能源发展优先序列的为风能、核能、太阳能、生物质能和地热能。目前国内外通过构建评价体系对气体能源发展战略的研究相对较少,郭焦锋(2013)对我国气体能源可持续发展战略进行定性及简单的定量分析,提出加快发展常规天然气、页岩气、煤层气、煤制甲烷、可燃冰等气体能源可作为新的经济增长点有效缓解我国面临的能源安全、环境保护和减排等多重压力。
6.8 中国页岩气勘探开发技术
四川页岩气勘探的发展条件与北美大不相同。从北美页岩气的成功开发和中国页岩气研究的特点出发，开发了一套符合中国国情的页岩气研究理论和技术体系，包括六种技术和27种特色技术；(a)建立了综合地理评价技术，优先考虑趋势、远见、山谷和远程关系等六个有利的利益领域，以解决地理分布和资源潜力问题，在生产区安置目标完全有效；页岩瓦斯开发优化技术解决了页岩瓦斯资源利用和生产动态预测配置问题，实现了页岩气井高效开发，地质建模和动态预测达90%以上。采用水平井快速钻井技术解决了事故复杂程度高、钻井速度低的问题，在5000m . a .范围内的一口井中，平均钻井周期小于70d，形成了关键仪器、液体系统的自主开发，形成了精细级配技术的地质工程一体化，使高应变金刚石层的体积调整成为可能；订单技术产业化消除了建筑工程冗长、施工效率低下、人力资源利用效率低下等问题，导致“资源共享、重用、效率更高”。高效的清洁开采实现了快速启动、降低了人工和生产成本、完成了对油井的无损处理、实现了“标准化设计、雪橇、工厂预安装、集成设施”和数字化气田的“自动化生产”、“数字办公室”、“智能管理”。各国在发展符合中国国情的页岩气开发理论和技术的过程中，高度重视页岩气技术标准和标准体系的建设，确保了我国页岩气产业的健康和快速增长。
6.9 加快关键技术研发
先进的页岩气勘探开发技术对于页岩气开采具有推动作用，并且，页岩气勘探开发对相关的技术与设备要求较高，所以先进的页岩气勘探开发技术对于页岩气勘探开发具有很好的支持作用。要加快关键技术的研发，需要从这几个方面做好工作：第一，页岩气勘探开发技术的研发，不仅需要政府的大力支持，还需要政府投入大量资金支持，为技术的研发提供必要的资金保障；第二，需要政府牵头组织高校和能源局等部门，一起开展页岩气勘探开发技术的研发，为技术研发提供专业的人才团队；第三，针对我国现有的页岩气勘探开发技术，进行不断的完善、改进和创新，逐步形成一批适用于我国页岩气勘探开发的技术；第四，现阶段我国对页岩气基础地质研究虽然有了一定的成果，但是对页岩气地质的特点还有很大的不足，没有完整、成熟的页岩气地质理论体系，因此，要加强页岩气地质基础研究，尽快掌握页岩气资源地质特点及富集模式，建立完整、成熟的页岩气地质理论体系。
七 深化页岩气地质勘探的几点对策
7.1借鉴国外的实践经验，完善页岩气勘探体系
要在借鉴国外成功经验的同时也需要进行自主创新，加大研发的力度，找到真正适合我国页岩气开发的一整套的技术，构建出一个属于我国的页岩气的开发体系。中国页岩气地质理论创新与页岩气经济可采资源潜力的落实是中国页岩气实现商业化勘探开发的重要环节。通过页岩气资源战略调查，摸清页岩气资源形成条件和赋存规律，获取页岩气经济可采资源评价关键参数，形成适合中国地质特点的页岩气地质理论，优选和圈定有利页岩气区和勘探开发目标区，建立页岩气经济可采资源预测方法，落实页岩气经济可采资源，促进页岩气勘探开发科学发展。
7.2加快页岩气勘探开发关键技术的研究
良好的技术水平推动页岩气勘查开发深入发展，页岩气的勘探开发对技术要求比较高，所以在实际勘探过程中就需要以先进技术作为支持。因此，要加快页岩气勘探开发关键技术的研究，就需要投入大量资金，全力解决水平井组钻完井、资源评价方法等主要技术问题，完善我国已经掌握的关键技术，确保我国的页岩气勘探开技术处于先进水平。
7.3完善页岩气利用配套基础设施。
天然气管道建设滞后已经成为阻碍天然气开发的重要因素。当前我国一方面要尽最大可能
利用已有天然气管网设施完成页岩气输出；另一方面应迅速着手对新管网的建设；同时，还应在远离天然气管网设施、初期产量较小的勘探开发区，建设小型LNG或CNG利用装置，或者就近建设燃气电站，以使页岩气产能得以充分释放。
7.4加强政策扶持，实行人才引进机制
企业和政府良好互动有利于推动页岩气的健康发展，企业应当通过技术进步和管理创新降低生产成本，政府可以制订适当的扶持政策鼓励企业开拓新领域。建议政府进一步加强对页岩气勘探开发政策的研究，尽快出台国家对页岩气的优惠政策。快速推进中国页岩气勘探开发产业化最经济有效的办法是鼓励有实力的民营企业引进国外先进技术和高端人才，通过技术服务的方式参加到页岩气勘探开发中来。这不仅有助于打破国外公司对油气勘探开发技术的垄断，而且有助于推动国有大型石油公司的技术进步和管理创新，从而不仅快速推进中国页岩气勘探开发产业化进程，而且加快整个中国油气工业技术进步的步伐。
总结
我国页岩气储量可观，当前加快页岩气资源的开发，是提升我国油气资源保障能力的重要举措，也是推动我国能源供给革命的重要内容。近年来我国页岩气勘探开发取得了骄人成绩，技术和装备国产化水平也得到了极大提升，但我国地质勘存在一些问题，严重制约了页岩气大规模产业化开发的进程。我国必须调整完善页岩气勘探开发的产业政策，推动页岩气产业快速、科学发展。
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