龍勝祥,曹 艷,朱 杰,朱 彤,王 烽

(1.中國石化 頁巖油氣勘探開發(fā)重點實驗室，北京 100083; 2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京，100083;3.國土資源部 油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100034)

中國頁巖氣發(fā)展前景及相關(guān)問題初探

龍勝祥1，2,曹 艷1，2,朱 杰3,朱 彤1，2,王 烽1，2

(1.中國石化 頁巖油氣勘探開發(fā)重點實驗室，北京 100083; 2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京，100083;3.國土資源部 油氣資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100034)

中國近期頁巖氣勘探開發(fā)正在快速推進(jìn)，取得了多領(lǐng)域頁巖氣勘探突破。對中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展基礎(chǔ)、面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)、發(fā)展前景進(jìn)行了宏觀分析，認(rèn)為中國頁巖氣勘探開發(fā)已取得巨大突破和規(guī)模商業(yè)發(fā)展。對比美國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，判斷中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)目前處于快速發(fā)展初期階段。從資源分布和質(zhì)量分析看，四川盆地及其周緣海相頁巖氣應(yīng)是近中期勘探開發(fā)重要領(lǐng)域，具備幾百億方產(chǎn)能建設(shè)資源基礎(chǔ)。在頁巖氣勘探開發(fā)實踐中，埋深小于3 500 m的海相頁巖氣高效開發(fā)技術(shù)系列和環(huán)境保護(hù)技術(shù)已較成熟，但對于深層海相頁巖氣、構(gòu)造復(fù)雜區(qū)低壓低豐度頁巖氣和陸相、海-陸過渡相頁巖氣還缺乏高效、適用的技術(shù)。在“十三五”期間，我國應(yīng)采取積極發(fā)展戰(zhàn)略，充分利用豐富的資源和當(dāng)前良好的機(jī)遇，發(fā)展一批頁巖氣勘探開發(fā)核心技術(shù)，使頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到(200～300)×108m3。為保障這一目標(biāo)的實現(xiàn)，建議組織開展頁巖氣資源及目標(biāo)評價，開展頁巖氣工程技術(shù)攻關(guān)，同時采取措施推進(jìn)環(huán)境保護(hù)和規(guī)模效益開發(fā)。

頁巖氣；勘探開發(fā)；資源潛力；中國

頁巖氣作為一種重要的天然氣資源，首先在美國得到重視。美國通過實施東部頁巖氣項目(1976—1992)[1]和20余年科技攻關(guān)后，終于在21世紀(jì)初實現(xiàn)了頁巖氣高效、經(jīng)濟(jì)和規(guī)模開發(fā)，頁巖氣產(chǎn)量快速增長。美國的成功帶動了全球頁巖氣勘探開發(fā)和研究熱潮[2-4]，一場“頁巖氣革命”正在全球迅速展開。

中國學(xué)者和勘探開發(fā)專家亦在21世紀(jì)初開始跟蹤研究美國頁巖氣勘探開發(fā)[5]，并不斷深化中國頁巖氣資源評價和有利區(qū)優(yōu)選。經(jīng)過近5年的研究工作，2009年中國石化、中國石油以及延長石油先后開始了老井復(fù)試、頁巖氣參數(shù)井和專探井鉆探，證實了我國頁巖氣資源豐富，勘探開發(fā)前景廣闊。目前全國共設(shè)置頁巖氣探礦權(quán)54個，面積17×104km2，分別為20余家單位持有礦權(quán)進(jìn)行勘探開發(fā)，取得了焦頁1井等多口探井頁巖氣重大突破[6-7]，建成了涪陵等幾個頁巖氣有效開發(fā)區(qū)，形成了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，2015年全國頁巖氣產(chǎn)量為44.71×108m3。

在近幾年頁巖氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展形勢下，針對中國頁巖氣發(fā)展前景與策略，專家學(xué)者從不同的角度進(jìn)行了分析，提出了自己的見解。荊克堯等(2011)[8]和潘繼平(2012)[9]對當(dāng)時中國頁巖氣發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，思考了資源落實情況，提出了加強(qiáng)地質(zhì)研究、做好頁巖氣資源戰(zhàn)略選區(qū)評價、深化體制改革、加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)工藝攻關(guān)、出臺扶持政策等建議;潘鴻等(2014)[10]從循環(huán)經(jīng)濟(jì)等理論出發(fā)，提出了完善頁巖氣開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈、需求鏈和服務(wù)鏈等建議；劉成均等(2014)[11]從科研單位、政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)單位、國際合作等方面做了初步分析，提出了投資主體多元化、有序競爭、完善天然氣價格市場機(jī)制等建議;王素玲等(2014)[12]提出科技攻關(guān)、市場培育、頂層設(shè)計三方面發(fā)展路徑;鮑玲等(2014)[13]認(rèn)為頁巖氣發(fā)展要盡量避免走煤層氣的老路。

筆者近兩年參加了中國頁巖氣“十三五”發(fā)展規(guī)劃前期研究，在總結(jié)了國內(nèi)頁巖氣資源開發(fā)現(xiàn)狀與成果基礎(chǔ)上，研究了中國頁巖氣資源潛力和有利區(qū)分布，分析了中國頁巖氣資源開發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，系統(tǒng)梳理了頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與面臨的機(jī)遇、挑戰(zhàn)，并提出了中國頁巖氣“十三五”時期發(fā)展前景。

1 中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資源基礎(chǔ)

1.1 中國頁巖氣發(fā)育特征

在多旋回構(gòu)造與沉積過程中，中國發(fā)育多套頁巖氣層系，在各大盆地均有分布(表1)。總體上看，中國頁巖氣非常發(fā)育，與美國基本相當(dāng)。但具體發(fā)育情況與美國存在較大差異。①中國頁巖發(fā)育的環(huán)境多樣，海相、陸相和海-陸過渡相均占有重要地位，而美國基本是以海相占絕對優(yōu)勢。②中國的海相頁巖主要發(fā)育在中-上揚(yáng)子地區(qū)上震旦統(tǒng)陡山沱組、整個揚(yáng)子地區(qū)和塔里木盆地的寒武系和奧陶系—志留系、南盤江盆地和桂中坳陷泥盆系，與美國主要是泥盆系—白堊系頁巖氣相比，顯然地層老得多。由于經(jīng)歷了更加復(fù)雜的構(gòu)造演化，中國海相頁巖分布也要復(fù)雜得多。四川盆地和塔里木盆地等大型盆地的海相頁巖分布較連續(xù)，面積較廣，但一般埋深較大，僅盆地邊緣和隆起頂部較小區(qū)域埋深小于3 500 m，構(gòu)造背景可以是背斜、向斜、斷鼻和斜坡等。在南方等構(gòu)造復(fù)雜區(qū)，頁巖主要分布在剝蝕殘余向斜區(qū)，面積局限，邊部埋深淺且斷裂、構(gòu)造裂縫發(fā)育，對頁巖氣保存條件造成較大影響。③陸相頁巖氣發(fā)育是中國一大特點，分布的層系包括準(zhǔn)噶爾盆地和鄂爾多斯盆地的二疊系，以及各大盆地的中生界、東部諸多斷陷盆地和柴達(dá)木盆地的新生界。由于大部分地區(qū)陸相層系演化程度不高，故除鄂爾多斯盆地二疊系和四川盆地中生界頁巖大面積產(chǎn)干氣和凝析氣外，其余均在盆地深部較小區(qū)域形成頁巖氣。海-陸過渡相頁巖大面積分布在南方、華北和西北地區(qū)的石炭系—二疊系，目前勘探揭示和研究程度很低，預(yù)計將可能是一個有利的頁巖氣勘探開發(fā)領(lǐng)域。

表1 中國主要盆地頁巖氣發(fā)育特征

1.2 中國頁巖氣資源量及分布特征

關(guān)于我國頁巖氣資源量，美國能源信息署、國土資源部、中國工程院、中國石化石油勘探開發(fā)研究院以及中國石油勘探開發(fā)研究院等單位近幾年分別進(jìn)行了評價，但由于我國頁巖氣勘探尚處在早期階段，資料少，對資源富集規(guī)律的認(rèn)識還很膚淺，故基本上使用體積法、類比法和特爾菲法估算，結(jié)果可靠性差，且評價結(jié)果相差比較大。

相對而言，國土資源部在2013年組織相關(guān)油公司和科研院校，應(yīng)用體積法、類比法和成因法，對全國233個有利區(qū)進(jìn)行的評價結(jié)果可靠性較高。全國有利區(qū)頁巖氣地質(zhì)資源量為123.01×1012m3，可采資源量為21.84×1012m3。

從大區(qū)分布看，上揚(yáng)子及滇黔桂區(qū)頁巖氣可采資源量為11.26×1012m3，占全國總量的51.6%；中-下?lián)P子及東南區(qū)可采資源量為3.09×1012m3，占全國總量的14.1%；西北區(qū)可采資源量為3.21×1012m3，占全國總量的14.7%；華北及東北區(qū)可采資源量為3.53×1012m3，占全國總量的16.2%。在上揚(yáng)子及滇黔桂區(qū)中，又以四川盆地及周緣有利區(qū)最好，頁巖氣可采資源量達(dá)9.16×1012m3，占該區(qū)總量的81.38%；華北及東北區(qū)中，鄂爾多斯盆地及外圍地區(qū)有利區(qū)頁巖氣可采資源為0.574 ×1012m3，占該區(qū)總量的16.26%。在四川盆地及周緣有利區(qū)，寒武系和奧陶系-志留系頁巖氣為海相頁巖氣，其有利區(qū)中可采資源量為5.26×1012m3，占全國總量的57.42%；三疊系和侏羅系頁巖氣為陸相頁巖氣，其有利區(qū)可采資源量為3.90×1012m3，占全國總量的42.58%；二疊系為海-陸過渡相頁巖氣，因有利區(qū)不清楚，故未評價資源量。從埋深分布看，在四川盆地及周緣海相頁巖氣有利區(qū)埋深較大，除盆地邊緣及盆地外黔北、鄂西等地區(qū)埋深小于3 500 m以外，盆地內(nèi)部絕大部分地區(qū)埋深均大于3 500 m(圖1)。

1.3 中國頁巖氣地表環(huán)境的特殊性

與美國頁巖氣資源多分布在中東部平原區(qū)不同，中國頁巖氣資源分布廣，地表環(huán)境多樣。按照資源評價結(jié)果統(tǒng)計，丘陵地區(qū)頁巖氣可采資源量為6.39×1012m3，占全國總量的29.28%；低山地區(qū)頁巖氣可采資源量為6.96×1012m3，占全國總量的31.84%；平原地區(qū)(包括黃土塬)頁巖氣可采資源量為4.42×1012m3，占全國總量的20.21%；戈壁地區(qū)頁巖氣可采資源量為2.90×1012m3，占全國總量的13.26%。復(fù)雜的地表環(huán)境給技術(shù)提出了更高要求。

圖1 四川盆地及周緣下志留統(tǒng)底界埋深Fig.1 Depth map showing the lower boundary of the Lower Silurian in the Sichuan Basin and its periphery areas

丘陵-山地區(qū)的頁巖氣資源分布主要包括四川盆地和南方其它海相頁巖氣分布地區(qū)。在中-下?lián)P子地區(qū)，地表地貌條件復(fù)雜，不利于大型頁巖氣“井工廠”的施工模式。在四川盆地南部丘陵的人口密集地區(qū)，氣田建設(shè)成本較高，對環(huán)境影響較大。四川盆地東南緣和黔北地區(qū)為山區(qū)加喀斯特地貌，水資源儲存整體不佳且分布不均，僅部分地區(qū)可以開展大規(guī)模水平井壓裂技術(shù)。

黃土塬區(qū)的頁巖氣資源分布主要為鄂爾多斯盆地，地表海拔在850～2 149 m起伏不平。溫帶大陸氣候、黃河環(huán)繞、水資源具備但不充裕，適合大規(guī)模水平井水力壓裂技術(shù)的頁巖氣資源區(qū)較為局限。

沙漠-戈壁區(qū)的頁巖氣資源分布主要為塔里木盆地。這類資源區(qū)雖然地表開闊平緩，人口密度小，但水資源缺乏，不適合大規(guī)模水力壓裂。

2 中國頁巖氣發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 中國頁巖氣勘探開發(fā)現(xiàn)狀與成果

自2009年開始頁巖氣勘探評價以來，截至2015年底，我國20余個頁巖氣產(chǎn)業(yè)相關(guān)的公司均不同程度地投入了頁巖氣勘探開發(fā)。其中，絕大部分工作量投入在四川盆地東南部和南部，其次是四川盆地以外的中-上揚(yáng)子地區(qū)和鄂爾多斯盆地延長礦區(qū)，取得了大量的成果與積極進(jìn)展。①在四川盆地東南部和南部建成了3個海相頁巖氣國家級示范區(qū)(圖2)，實現(xiàn)了我國頁巖氣商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。涪陵海相頁巖氣示范區(qū)在焦頁1井取得20.3×104m3/d的高產(chǎn)工業(yè)氣流后，經(jīng)過2013—2015年產(chǎn)能建設(shè)，累計鉆井259口，探明頁巖氣地質(zhì)儲量為3805.98×108m3，建成頁巖氣產(chǎn)能50×108m3/年。2015年產(chǎn)量為31.67×108m3，累計產(chǎn)量為43.9×108m3，實現(xiàn)了除北美外第一個頁巖氣商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。長寧-威遠(yuǎn)、昭通兩個海相頁巖氣示范區(qū)也于2014年開始迅速的產(chǎn)能建設(shè)[14]。據(jù)董大忠等(2016)統(tǒng)計[15]，截至2015年底，兩個示范區(qū)共完鉆井128口，探明頁巖氣地質(zhì)儲量為1 635.3×108m3，累計產(chǎn)量為15.15×108m3。3個示范區(qū)成功建設(shè)，標(biāo)志著我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展初期階段。②四川盆地及周緣海相頁巖氣勘探成果正在迅速擴(kuò)大(圖2)。富順-永川區(qū)塊完鉆井23口，最高測試產(chǎn)量為43×104m3/d，共生產(chǎn)井16口，累計產(chǎn)氣為2.0×108m3。榮昌-永川區(qū)塊和威遠(yuǎn)-榮縣各完鉆井1口，測試均獲工業(yè)氣流，累計產(chǎn)量分別為1 383×104m3和1827×104m3，目前正在開展開發(fā)試驗井組建設(shè)。井研-犍為、丁山、武隆、彭水等地區(qū)亦有工業(yè)氣流井，貴州、湖南、湖北等省也在海相頁巖中獲得低產(chǎn)氣流。所有這些成果均展示南方海相頁巖氣勘探領(lǐng)域廣闊。③四川盆地和鄂爾多斯盆地陸相頁巖氣勘探取得多點突破。在建南、涪陵、元壩、新場地區(qū)三疊系和侏羅系陸相頁巖氣中部署9口探井，6口獲氣流(圖2)。在鄂爾多斯盆地南部，自2011年柳評177井在長7段陸相頁巖產(chǎn)氣2 350 m3/d以來，目前壓裂井共40口，直井產(chǎn)氣為2 000 m3/d，水平井產(chǎn)氣為4 000～8 000 m3/d，累計產(chǎn)能為1.18×108m3。

圖2 四川盆地頁巖氣勘探開發(fā)示意圖Fig.2 Sketch map showing exploration and development of shale gas in the Sichuan Basin

2.2 中國頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

通過近幾年大力科技攻關(guān)和勘探開發(fā)實踐，我國發(fā)展形成了一批頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)，主要包括如下幾個方面。

1) 海相頁巖氣長水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)

研究形成了適合丘陵-山地地區(qū)的小型“井工廠”布井方式及鉆井施工模式，形成了鉆機(jī)設(shè)備配套及地面布局優(yōu)化方法以最大限度縮小井場面積，研制應(yīng)用了步進(jìn)式和輪軌/滑軌式鉆機(jī)，實現(xiàn)了井工廠內(nèi)鉆機(jī)整體快速移動；初步掌握了井工廠井眼軌道優(yōu)化技術(shù)，研制形成了專用PDC鉆頭、耐油螺桿和降摩減阻工具等技術(shù)設(shè)備，實現(xiàn)了立體造斜段、長水平段優(yōu)快鉆進(jìn)，水平段長度已突破2 100 m；自主研發(fā)了低粘高切特征油基鉆井液體系、彈塑性水泥漿體系和高效驅(qū)沖洗液等，降低了材料成本。

2) 海相頁巖氣埋深小于3 500 m的水平井分段大型水力壓裂技術(shù)

涪陵、長寧-威遠(yuǎn)、昭通已開發(fā)區(qū)海相頁巖氣埋深一般小于3 500 m。通過實踐已形成了相應(yīng)的水平井分段大型水力壓裂技術(shù)，包括研發(fā)了頁巖氣網(wǎng)絡(luò)壓裂設(shè)計技術(shù)。形成了井工廠壓裂組織運行模式，實現(xiàn)了同平臺一日多段壓裂；形成了水平井滑溜水-線性膠-交聯(lián)液分段壓裂技術(shù)；初步掌握了同步壓裂技術(shù)；成功研制了3000型壓裂車和裸眼封隔器、橋塞、多種減阻水、支撐劑；壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)水平得到快速提升。

3) 其他相關(guān)技術(shù)

在環(huán)境保護(hù)方面，通過小型“井工廠”模式提高鉆井和地面集輸?shù)募啥龋?jié)約大量土地；依靠油氣處理設(shè)備自動化，對廢渣、廢液和廢氣進(jìn)行處理或再利用，實現(xiàn)地面工程高效運行和環(huán)境保護(hù)；通過優(yōu)化鉆井工藝和優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)等技術(shù)保護(hù)土壤、巖層和地下水。

在勘探開發(fā)中，還配套集成創(chuàng)新了頁巖氣地質(zhì)、工程“雙甜點”地球物理預(yù)測技術(shù)，發(fā)展完善了以微觀孔隙結(jié)構(gòu)分析、含氣量測定、可壓性分析、頁巖氣流動機(jī)理為主要內(nèi)容的試驗技術(shù)和設(shè)備，建立了低勘探程度區(qū)頁巖氣資源評價、目標(biāo)評價技術(shù)。

3 發(fā)展前景

3.1 中國頁巖氣發(fā)展階段確定

美國頁巖氣發(fā)展主要依賴于1998年長水平井及其分級大型水力壓裂技術(shù)的成功研制和推廣應(yīng)用。該技術(shù)成功之前，頁巖氣產(chǎn)量在100×108m3/年以下緩慢發(fā)展。該技術(shù)成功應(yīng)用之后，產(chǎn)量快速增長，2013年達(dá)到2 650×108m3/年。

取5份100 g的藕片，放入300 g水中，加入硬化劑的濃度為1.1%，分別在20，30，40，50，60 ℃的條件下硬化2 h，根據(jù)感官評價選擇合適的硬化溫度。

我國已在南方埋深小于3 500 m的海相頁巖氣勘探開發(fā)領(lǐng)域形成了較成熟的配套技術(shù)，并已在多個區(qū)塊成功建成約80×108m3/年的產(chǎn)能，2015年已生產(chǎn)頁巖氣44.61×108m3。目前，已開發(fā)區(qū)正在不斷擴(kuò)大產(chǎn)能，一些新區(qū)也在積極評價和準(zhǔn)備整體開發(fā)。從美國經(jīng)驗推測，我國頁巖氣發(fā)展已進(jìn)入逐步快速發(fā)展早期階段，產(chǎn)量將以較快速度提升。當(dāng)然，由于我國頁巖氣地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，已技術(shù)成熟的埋深小于3 500 m的高壓海相頁巖氣區(qū)規(guī)模不是很大，其他領(lǐng)域均需發(fā)展針對性技術(shù)，故推測產(chǎn)量提升速度可能無法達(dá)到美國發(fā)展水平。

3.2 中國”十三五”頁巖氣開發(fā)的資源基礎(chǔ)分析

我國已開發(fā)的涪陵、長寧-威遠(yuǎn)、昭通區(qū)塊和近期將建產(chǎn)的富順-永川區(qū)塊，合計頁巖氣地質(zhì)資源量將超過20 000×108m3。迄今僅探明地質(zhì)儲量5 441.28×108m3，尚有15 000×108m3以上的剩余地質(zhì)資源量，可見勘探開發(fā)前景廣闊。在涪陵區(qū)塊，一期開發(fā)區(qū)兩翼和涪陵南部背斜、向斜兩翼均存在埋深小于3 500 m的區(qū)域可展開建產(chǎn)。同樣在另外3個區(qū)塊也有大量埋深小于3 500 m的有利區(qū)。預(yù)計“十三五”期間在上述四個區(qū)塊，優(yōu)選2 000 km2的“雙甜點”區(qū)，累計鉆井2 000口，到2020年產(chǎn)量達(dá)到200×108m3/年，從資源基礎(chǔ)上看是可靠的，從技術(shù)上看是可行的。

另外，我國已在四川盆地及周緣多個區(qū)塊取得海相頁巖氣勘探突破。在四川盆地元壩等區(qū)塊和鄂爾多斯盆地直羅-張家灣地區(qū)陸相頁巖氣取得工業(yè)氣流，但這些地區(qū)或因地質(zhì)條件或因技術(shù)因素尚未達(dá)到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，未實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)。目前，相關(guān)單位正在組織力量，進(jìn)行深層海相頁巖氣、陸相頁巖氣、構(gòu)造復(fù)雜區(qū)低豐度低、壓力頁巖氣的工程技術(shù)攻關(guān)。預(yù)計“十三五”期間能取得一些突破，形成一個或多個領(lǐng)域的針對性技術(shù)，就有一定的可能在上述勘探突破地區(qū)優(yōu)選1 000 km2的“雙甜點”區(qū)，新建一批產(chǎn)能，到2020年生產(chǎn)頁巖氣100×108m3/年左右。

3.3 發(fā)展前景分析

通過以上對資源基礎(chǔ)和技術(shù)發(fā)展趨勢的分析，對比國外頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程和基本做法，可以得出結(jié)論：在“十三五”乃至中長期我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)可以成為常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)的重要補(bǔ)充。只要充分利用豐富的資源基礎(chǔ)和當(dāng)前良好的發(fā)展機(jī)遇，采取積極的發(fā)展戰(zhàn)略，一方面加大資金投入，確保工作量到位，另一方面加強(qiáng)組織協(xié)調(diào)，把各方力量有機(jī)組織起來聯(lián)合攻關(guān)，形成不同對象針對性強(qiáng)而實用的技術(shù)，就能大力推進(jìn)頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量快速增長。

預(yù)計在“十三五”期間，在技術(shù)上可以發(fā)展形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的頁巖氣勘探開發(fā)核心技術(shù)，并進(jìn)一步提高裝備、工具和材料國產(chǎn)化水平。在生產(chǎn)上，2020年頁巖氣產(chǎn)量可達(dá)到(200～300)×108m3，成為我國天然氣供應(yīng)補(bǔ)充氣源。

4 發(fā)展中面臨的問題及建議

4.1 中國勘探開發(fā)實踐經(jīng)驗

2009—2012年中國石化頁巖氣勘探經(jīng)歷了一個曲折的過程。首先,按照富有機(jī)質(zhì)頁巖的既有頁巖氣思路，在下?lián)P子地區(qū)實施了宣頁1井，找到了富有機(jī)質(zhì)頁巖，但不含氣；其次，在黔東南實施了黃頁1井，找到了含氣頁巖，但僅獲低產(chǎn)氣流。這時初步認(rèn)識到保存條件的重要性，便在四川盆地外緣實施了彭頁1井和在盆地內(nèi)實施多口陸相頁巖氣井，均獲工業(yè)氣流，但未達(dá)到商業(yè)開發(fā)水平；進(jìn)而，再向四川盆地海相頁巖氣聚焦，最終取得焦頁1井重大突破，但其后實施的丁頁2井、南頁1井均未達(dá)到預(yù)期效果，分析可能是埋深太大，壓裂效果較差所致。

可見，我國頁巖氣發(fā)展面臨的對象是多樣的，不可能用一種思路、一套技術(shù)進(jìn)行各頁巖氣領(lǐng)域開發(fā)，必須針對各對象具體地質(zhì)特征研制適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和對策才能實現(xiàn)規(guī)模有效開發(fā)。

4.2 發(fā)展中面臨的問題及建議

關(guān)于我國頁巖氣發(fā)展中面臨的問題，不同專家借鑒美國、加拿大的做法和經(jīng)驗，提出了與戰(zhàn)略導(dǎo)向、產(chǎn)業(yè)政策和配套措施相關(guān)的建議[16-19]。這些建議對我國頁巖氣勘探開發(fā)具有推進(jìn)作用。筆者通過參與國家頁巖氣發(fā)展戰(zhàn)略研究和中國石化涪陵頁巖氣田、其它區(qū)塊頁巖氣評價，總結(jié)認(rèn)為以下4個方面是我國頁巖氣勘探開發(fā)面臨的主要問題和挑戰(zhàn)，并提出了相關(guān)措施建議。

1) 資源及目標(biāo)落實程度差

我國頁巖氣發(fā)育層系多，沉積環(huán)境復(fù)雜，加之多期構(gòu)造運動影響，使得各地區(qū)各層系頁巖氣地質(zhì)特征不同，資源富集規(guī)律各異。除現(xiàn)在開發(fā)的幾個區(qū)塊資料多、地質(zhì)認(rèn)識深入、資源分布及有利目標(biāo)較明確外，其它地區(qū)僅用體積法、類比法等進(jìn)行了簡單資源評價，評價結(jié)果可信度差。建議國家部委組織各頁巖氣產(chǎn)業(yè)公司和相關(guān)院所投入一批鉆探與物探工作量，在大量實驗分析和圖表編制基礎(chǔ)上，開展系統(tǒng)的各地區(qū)各層系頁巖氣形成地質(zhì)條件、頁巖氣富集規(guī)律、頁巖可鉆性和可壓性研究，建立統(tǒng)一思路、方法、流程和標(biāo)準(zhǔn)，從地質(zhì)條件、資源品質(zhì)、技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)效益等方面，開展頁巖氣資源及其質(zhì)量綜合評價、有利區(qū)優(yōu)選。

2) 頁巖氣工程技術(shù)尚需大力發(fā)展

目前,我國僅針對埋深小于3 500 m的四川盆地內(nèi)部海相頁巖氣形成了一套行之有效的鉆完井和壓裂技術(shù)。但這套技術(shù)用到同在四川盆地內(nèi)部的丁山、南川等地區(qū)埋深大于3 500 m的同層(龍馬溪組)海相頁巖氣，則表現(xiàn)為測試及試采產(chǎn)量偏低且遞減快、壓力下降快、水返排率明顯高等特點，無法達(dá)到經(jīng)濟(jì)開發(fā)水平。這套技術(shù)用于南方復(fù)雜構(gòu)造區(qū)低壓力、低豐度海相頁巖氣，盡管埋深小于3 500 m，也未取得預(yù)期的高產(chǎn)，與高昂的鉆完井和壓裂相比，也遠(yuǎn)未達(dá)到經(jīng)濟(jì)開發(fā)水平。針對四川盆地和鄂爾多斯盆地陸相頁巖氣，我國也進(jìn)行了大量的技術(shù)攻關(guān)和實踐，要么初期產(chǎn)量高但急速遞減，要么初期產(chǎn)量就在1×104m3以內(nèi)，也無法規(guī)模開發(fā)。“十三五”期間國家科技重大專項主要是在已開發(fā)示范區(qū)進(jìn)行研究，而對上述未展開評價與開發(fā)領(lǐng)域關(guān)注不夠，建議再設(shè)置相應(yīng)國家級項目(包括重大專項、重點研發(fā)計劃項目、基金項目等)、國家級實驗室與研究中心開放基金項目以及公司重大項目，利用各種平臺形成產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同攻關(guān)，盡快形成上述領(lǐng)域特別是四川盆地內(nèi)部埋深大于3 500 m的以深海相頁巖氣優(yōu)快鉆井技術(shù)和高效低成本壓裂技術(shù)。與此同時，鑒于我國頁巖氣規(guī)模生產(chǎn)剛起步，建議國家和相關(guān)公司強(qiáng)化水平井生產(chǎn)管柱、舉升工藝、控水及后期治理技術(shù)等攻關(guān)。

3) 重視環(huán)境保護(hù)

從上述分析的頁巖氣地表環(huán)境特殊性可以發(fā)現(xiàn)，在頁巖氣勘探開發(fā)中，環(huán)境保護(hù)是一個特別重要的任務(wù)。建議在前期取得技術(shù)巨大成功與推廣應(yīng)用經(jīng)驗基礎(chǔ)上，繼續(xù)研究發(fā)展低傷害或無傷害的入井材料，研究完善鉆井泥漿、壓裂反排液的回收處理再利用技術(shù)以及鉆井巖屑無污染處理。完善環(huán)境評價體系，做好分區(qū)域、全過程環(huán)評，制定環(huán)境管理、保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，強(qiáng)化生產(chǎn)各環(huán)節(jié)環(huán)保監(jiān)督檢查、風(fēng)險管理、應(yīng)急建設(shè)、責(zé)任追究和教育培訓(xùn)等工作，實現(xiàn)頁巖氣綠色發(fā)展。強(qiáng)化環(huán)保措施包括：從江、河、湖取水，保護(hù)當(dāng)?shù)赜盟?；?yōu)化井身結(jié)構(gòu)和固井完井方式，保護(hù)淺層水；地面設(shè)備體積小型化、擺放緊湊化，降低占地面積；所有鉆井巖屑、泥漿、壓裂反排液實現(xiàn)100%回收處理和再利用；臨時占地全部恢復(fù)原貌。

4) 頁巖氣產(chǎn)業(yè)尚需國家加強(qiáng)政策引導(dǎo)、扶持和監(jiān)管

根據(jù)頁巖氣勘探開發(fā)沒有嚴(yán)格分割、往往是一體化實施的特點，把探礦權(quán)和采礦權(quán)合并，并延長礦權(quán)期限；推進(jìn)體制、機(jī)制創(chuàng)新，引導(dǎo)競爭出讓頁巖氣區(qū)塊，放開市場，引入具有一定資金實力的非油氣企業(yè)、民營資本以及國外企業(yè)開展勘探開發(fā)；提高頁巖氣開發(fā)貸款額度，降低貸款利息，加大頁巖氣產(chǎn)業(yè)的財稅優(yōu)惠和補(bǔ)貼力度，強(qiáng)化國家對頁巖氣產(chǎn)業(yè)的支持力度；放開頁巖氣消費市場，讓頁巖氣企業(yè)自主定價；鼓勵在頁巖氣勘探開發(fā)區(qū)建設(shè)管道、LNG和CNG，在審批和信貸方面給予支持，同時加強(qiáng)國家協(xié)調(diào)和監(jiān)管，促進(jìn)“第三方接入”管網(wǎng)；建立頁巖氣勘探開發(fā)資料數(shù)據(jù)管理和服務(wù)機(jī)制，建立技術(shù)交流平臺和相關(guān)信息披露平臺，為政府資源管理和企業(yè)發(fā)展提供技術(shù)服務(wù)，同時也使企業(yè)與社會充分溝通、良性互動，贏得社會對頁巖氣產(chǎn)業(yè)充分理解和支持。

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(編輯 張玉銀)

A preliminary study on prospects for shale gas industry in China and relevant issues

Long Shengxiang1,2，Cao Yan1，2，Zhu Jie3，Zhu Tong1,2，Wang Feng1,2

(1. SINOPEC Key Laboratory of Shale Oil/Gas Exploration and Production Technology,Beijing 100083,China;2.PetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China;3.StrategicResearchCentre,MinistryofLandandResources,Beijing100034,China)

Shale gas exploration and development in China has been pushing forward in a rapid pace with breakthroughs achieved in several domains.A macro analysis of the state quo,basis,opportunities and challenges of shale gas industry in China also confirmed the breakthroughs and indicated a potential development of commercial scale.Compared with the history of shale gas industry in the US,we believe that the industry in China is now in an initial stage of rapid development.The distribution and quality of shale gas resources in the country infers that Sichuan Basin and its periphery areas with their resource potential for a gas productivity of tens of billion cubic meters are the near- and mid-term exploration targets.Shale gas exploration activities in the country show that technologies for an efficient and environmental-friendly development of shale gas buried in depth less than 3 500 meters are maturing.However,for gas buried deeper or in complex structures with low pressure and low abundance or in continental or transitional facies,the country still lacks of suitable technologies.We suggest that China adopt active strategies to develop core technologies during the 13th-Five-Year-Plan period so as to attain the goal of extracting 20 to 30 bcm of shale gas annually.To do this,we think it is necessary to further perform shale gas resources assessment and exploration target evaluation as well as shale gas engineering technology development.Meanwhile,environment issues shall also be addressed base on a scale benefit of the resource.

shale gas,exploration and development,resource potential,China

2016-03-23;

2016-07-08。

龍勝祥(1959—)，男，教授級高級工程師，非常規(guī)油氣勘探與開發(fā)。E-mail:lsx.syky@sinopec.com。

中國石化科技開發(fā)項目(P13085)。

0253-9985(2016)06-0847-07

10.11743/ogg20160606

TE132.2

A