【摘 要】传统化石能源预计将在四五十年后耗尽，对于新型能源的研究、开发刻不容缓。美国对于页岩气的开发已经进行了80余年，成功地将天然气储量增加了近40%。页岩气已经成为美国重要的能源保障。而我国的页岩气资源虽然总量巨大，但勘探开发才刚刚起步，核心技术尚未攻破，工业化生产难以实现。推动页岩气产业发展，对于改善我国的能源结构，由高污染、高耗能转变为高效能、清洁型，保障能源安全，减少能源的对外依靠，降低能源进口量具有重要意义。
【关键词】页岩气；储量分布；开发利用
中图分类号： F426.22 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）12-0212-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.099
Exploitation and utilization of shale gas in China
LI Yang-sen LI Zhen MU Ke
（School of Earth Science and Information Physics， Central South University， Changsha， Hunan 410012， China）
【Abstract】Traditional fossil energy is predicted to be depleted after forty or fifty years. It is urgent to research and develop new energy. The United States has been in the development of shale gas for more than 80 years. The gas reserves increased by nearly 40%， Shale gas has become an important U.S. energy security. The shale gas resources in China are huge， but the exploration and development is just beginning. The core technology has not been breached and the industrialized production is difficult to realize. To promote the development of shale gas industry， it is of great significance to improve our energy structure， change from high pollution and high energy consumption to high efficiency， clean type， ensure energy security， reduce energy external reliance and reduce energy import quantity.
【Key words】Shale gas； Reserve and distribution； Exploitation and utilization
0 前言
岩气是指储藏在有机质页岩中的非常规天然气，主要以游离气和吸附气的形式存在。由于页岩孔隙度和渗透率低，页岩气基本未发生位移。页岩既是页岩气的产气源，又聚集和保存页岩气。页岩气储藏的特点为：面积广、厚度大、产气量稳定，这使其成为未来能源开发的热点。含气页岩分为海相和陆相两种类型。海相页岩形成于台地和陆棚环境中，有机质含量丰富，地质环境封闭，形成速率较快。陆相页岩形成于湖泊沉积环境中。
1 中国的储量、分布、开发情况
全国页岩气资源潜力的调查显示，中国页岩气的技术可采储量达25.08×1012m3，具有极大的开采前景。中国的页岩气发展潜力巨大，但相关产业却仍处于起步阶段。由于四川盆地页岩广泛发育，分布面积广，沉积厚度大，有机质含量高的特点。在四川盆地焦石坝、长宁等局部地区初步实现了工业化生产，但2015年的产量仅为65×108m3
2 页岩气开发
页岩气的开采需要经历三个过程：①裂缝中的游离气先被开采，效率较高但持续时间短；②基质中和微裂缝中的游离气被开采，开采速率下降；③吸附气的释放开采。
在不同蕴藏条件下的页岩游离气和吸附气比例会不同。页岩气的蕴藏条件包含三个方面：埋深、压力和温度。埋深对于开发成本有极大的影响，随着埋深的增加，开发成本大幅度增加。行业内普遍认为埋深超过5000米的储藏区不具有开发价值。压力对页岩气的成因有影响，地层压力较低的页岩气主要由于厌氧细菌的甲烷生成效应形成，属于生物成因；而在地压较高时，有机质经过热降解和热裂解作用形成，属于热成因气。而温度则会影响到页岩气的赋存形式，随着温度升高，吸附气比例减少，游离气比例升高。
中国的页岩气储藏层断层发育、构造复杂、埋深较深，条件复杂，开采难度较大。页岩的渗透率和孔隙度低，通常孔隙度小于10%，渗透率为10-8～10-4，不便于开采。只有页岩气开采技术得到提高，才能降低开采成本，使页岩气大规模开采成为可能。水力压裂和水平井技术的发展推动了页岩气的工业开采。
2.1 水力压裂技术及水平井技术
水力压裂是指通过高压泵，将压裂液压入井中，液体高压超过井壁岩石所能承载的压力后，就会产生裂缝。然后在裂缝中注入含有支撑剂的混砂液，对裂缝产生支撑作用。使得裂缝稳定存在，从而形成页岩气释放和传输的通道。压裂液在水力压裂中作用极其重要，它不仅要传递压力，形成和延伸裂缝，还必须能携带传输支撑剂。对于稳定性不佳的地层，还必须辅以气体或泡沫。