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1、 第 33卷增刊 1 石 油学报 V 1.33 S. 1 2012 年 8 月 ACTA PETROLEI SINICA Aug. 2012 文章编号： 0253-2697(2012)Sl-107-08 中国页岩气勘探开发进展与发展前景 董大忠 1邹才能 1杨桦 1王玉满 1李新景 1陈更生 2王世谦 2吕宗刚 2黄勇斌 2 (1.中国石油勘探开发研宄院北京 100083; 2.中国石油西南油气田公司四川成都 650001) 摘要：全球掀起了轰轰烈烈的 “ 页岩气绿色革命 ” ，北美以外地区有 20余个国家在进行页岩气前期评价和勘探开发先导试验，页岩 气资源成为潜力较大、较重要的天然气开发目标
2、。中国发育海相、海陆过渡相一陆相煤系和湖相 3类富含有机质页岩，都具备页岩 气形成与富集条件，页岩气资源丰富。中国在页岩气资源潜力评价和勘探开发先导性试验上取得了重要进展，正在寻求实现页岩 气资源有效开发。本文系统总结了中国页岩气勘探开发实践，分析了中国页岩气资源前景，指出中国页岩气资源丰富。目前已在 中国多处发现了页岩气资源，发展前景良好。与北美相比 ，中国页岩气形成与发展具明显的特殊性，许多地质与开发难题亟待解 决。随着页岩气地质评价与开发理论创新及相关关键技术突破、经济条件改善和国家政策支持，未来中国页岩气资源发展前景广 阔，有望改变中国天然气发展乃至整个能源发展格局。 关键 词：页岩气
3、；勘探开发；进展；发展前景；勘探实践；中国 中图分类号： TE112. 1 文献标识码 ： A Progress and prospects of shale gas exploration and development in China DONG Dazhong1 ZOU Caineng1 YANG Hua1 WANG Yuman1 LI Xinjing1 CHEN Gengsheng2 WANG Shiqian2 LU Zonggang2 HUANG Yongbin2 (1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration &
4、 Development , Beijing 100083? China, 2. PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company ,Chengdu, 610051? China) Abstract: A global astounding “shale gas green revolution” is booming. More than 20 countries except for the North America are con- ducting prophase evaluation and pilot test of shale gas e
5、xploration and development. Shale gas resource has already become a natural gas production target with great potential and of great significance. There are three types of organicrrich shale developed in China? including marine， marine-continental transitional facies-continental coal series and lacus
6、trine facies. These types of shale all have shale gas formation and enrichment conditions? so the shale gas resource is abundant. China has made important progress in the potential evaluation and pilot test of exploration and development of shale gas resources and is seeking for a means to effective
7、ly develop shale gas resources. This paper systematically summarizes China ?s shale gas exploration and development practice and analyzes shale gas resource prospect. On this basis， it points out the development prospect is promising thanks to that the shale gas resources are not only rich， but have
8、 been practically found in many places in China. Compared with the North America? formation and development of China ?s shale gas have obvious particularity and many geological and development problems need to be solved urgently. With innovation of shale gas geological evaluation and development the
9、ory and relevant key technology breakthroughs? improvement of e_ conomic conditions and national policy support? prospects for development of shale gas resources in the future are broad and expected to change the pattern of China ?s natural gas development and even the whole energy development. Key
10、words： shale gas; exploration and development; progress; development prospect; exploration practice; China; 页岩气是典型的非常规天然气，产自极低孔渗、以 富有机质页岩为主的储集岩系中。页岩气的形成与富 集为自生自储、以游离气和吸附气为主、原位饱和富集 于以页岩为主的储集岩系的微一纳米级孔隙邊缝与 矿物颗粒表而 12。页岩气常被称为 “ 人造气藏 ” ，开采 必须通过大型人工储层造缝（网）才能形成工业生产能 力，初期产量一般较高、早期递减较快，后期低产稳产 且生产时间长（一般 30 50年
11、）。页岩气是国外最早 认识的天然气，自 1821年在美国阿帕拉契亚盆地成功 钻探第 1 口页岩气 井以来，页岩气的发展己近 200年 历史。但 20世纪 90年代前，当时只重视了致密（岩 石）气与煤层气，页岩气在天然气大家族中的地位微不 足道 3，21世纪以来，随着页岩气地质与开发理论的 创新和勘探开发关键技术的进步，尤其是水平井钻完 基金项目 ：国家重大科技专项 （ 2011ZX05018-001)资助。 第一作者及通讯作者 ： 董人忠，男， 1962年 5月生， 1983年毕业于 _西南石油大学 ， 现为中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师，主要从事非常规 油气形成、富集条件与分布规律的
12、基础理论及核心技术研究。 Email:ddzpetrochina. com. cn 108 石 油学报 2 0 1 2 年第 33卷 井与分段压裂技术的进步及规模推广应用，页岩气迈 进了大发展阶段。 2005年以来，中国借鉴北美经验，开始了中国页 岩气地质条件评价与勘探开发先导性试验 K 3_4。 迄 今，不仅在地质认识上取得进展，在勘探开发实践上也 取得突破，成为全球除北美以外地区率先发现页岩气 的国家。笔者在全球页岩气发展现状与中国页岩气勘 探开发实践现状把握基础上，初步探讨了中国页岩气 形成与富集条件，对中国页岩气勘探开发前景做了预 测，以期对推动中国页岩气的发展有所帮助。 1全 球 页
13、 岩 气 资 源发 展 概 况 在全球，北美地区的页岩气资源勘探开发最为成 功，2000年北美地区的页岩气年产量突破了 100 X 108m3,至 2010年该地区的页岩气年产量达到 1 500X 108m3M，10年间增长了 0倍以上。美国能源信息 署预测统计（图1):7， 2010年北美地区在约 50个富 有机质页岩区带中证实存在页岩气资源，在其中 9个 主要页岩区带进行页岩气生产，页岩气年产量 1 500X l 8m3,占 北美天然气总产量的 20%左右。 图 1北美页岩气区带分布与产量 5_7 Fig. 1 North America shale gas plays distribut
14、ion and production1-57 北美页岩气的快速发展，改变了北美天然气供应 格局，影响到了全球能源供给格局的变化，页岩气在全 球迅速成为重要的天然气勘探开发新目前。目前， 全球掀起了轰轰烈烈的绿色 “ 页岩气革命 ” （ 图 2)， 各国政府和油气 /能源公司几乎都将页岩气提到了 重要日程 s，北美以外地区已有 20余个国家在进行 页岩气资源的前期评价和勘探开发先导试验，中国、 英国、印度、新西兰等国已纷纷宣称在本国发现了页 岩气。 中国为全球除北美以外地区率先发现页岩气的国 家。至 2010年，中国已在富有机质页岩地质特征、页 岩气形成与富集地质条件、页岩气远景区带优选等基 础
15、地质理论与认识上取得重要了进展；在四川盆地南 部古生界、四川盆地北部中生代、鄂尔多斯盆地三叠系 等多个地区和多个时代的海相、陆相富有机质页岩中 取得重要页岩气突破和发现。 全球页岩气勘探开发形式 全球页岩气并购金额统计 图 2全球页岩气勘探开发形势 w Fig. 2 Global shale gas exploration and development situation1-81 增刊 1 董 大 忠 等 ： 中 国 页 岩 气 勘 探 开 发 进 展 与 发 展 前 景 109 2 中国页岩气勘探开发进展 2.1中国页岩气勘探历程 与北美的页岩气勘探开发成就相比，中国的页岩 气勘探开发起步
16、较晚，而与全球其他地区相比，中国的 页岩气勘探开发则处于领先地位，为全球除北美以外 地区率先进入页岩气勘探评价突破和工业化开发先导 性试验的国家 D 11。实际上，从历史发展分析，中国的 油气勘探开发对页岩气并不陌生，过去的常规油气勘 探开发中页岩气的发现已屡见不鲜。自 20世纪 60年 代以来，不断在松辽、渤海湾、四川、鄂尔多斯、柴达木 等几乎所有陆上含油气盆地中都发现了页岩气或泥页 岩裂缝性油气藏，典型代表有 1966年在四川盆地威远 构造上钻探的威5井，在古生界寒武系筇竹寺组海相 页岩中获得了日 产气 2 46 X 104m3。 1994一 1998年 间中国还专门针对泥、页岩裂缝性油气
17、藏做过大量工 作，此后许多学者也在不同含油气盆地探索过页岩气 形成与富集的可能性 2。2000 2005年中国广大石 油地质学者再次关注北美在富有机质页岩中勘探开发 天然气的新成就，从 2005年起把视角投向中国本土， 寻求中国页岩气形成与富集的地质条件，调查页岩气 资源潜力，探索中国页岩气的发展前景。归纳起来，中 国页岩气勘探开发历史暂可划分为泥页岩裂缝性油气 藏勘探开发、页岩气地质条件研究与关键开发技术储 备、勘探评 价突破与开发先导性试验等过程，其里程碑 事件总结于表 1。 表 1中国页岩气发展里程碑 Table 1 Shale gas development milestones in
18、 China 里程碑 重要事件 里程碑 1 第一口页岩气发现井：威 5井 时间： 1966年 9月 产层：四川威远寒武系筇竹寺组 产量 ： 2. 46X 104m3/d 里程碑 2 第一口页岩气地质全取心浅井：长心 1井 时间： 2008年11月 地层：四川蜀南志留系龙马溪组 井深 ： 154 6m 里程碑 3 第一个数字化露头地质剖面建立：长宁双河 （ OS) 时间： 2010年 7月 地层：四川盆地长宁奥陶系 -志留系 剖面长度 ： 2000m 里程碑 4 第一口页岩气勘探评价井：威 201井 井深 ： 2 840 m， 寒武系底 2 819. 6 m， 志留系底 1 547 m 完井时间
19、： 2010年 4月 产层：寒武系筇竹寺组、志留系龙马溪组 产量：日产 （ 1 2)X104m3 2.2中国页岩气勘探开发进展 中国的页岩气资源的勘探开发热潮始于 2005年。 在前期对北美页岩气资源发展进程的跟踪、研究基础 上，于 2005年起，中国主要石油企业、石油与地质类高 等院校、国土资源部与国家能源局等相关政府机构 4， 从老资料复查、露头地质调查等基础着手，开展了中国 页岩气形成与富集地质条件研宄和页岩气资源潜力评 价，在页岩气远景区带进行了地质浅井、地质评价参数 井等的钻探，取得了早期页岩气地质评价与页岩气资 源潜力预测等关键参数，优选了一批有利页岩气区带， 钻探了页岩气评价井和
20、页岩气开发先导性试验井，建 立了四川威远一长宁、云南昭通等多个国家级页岩气 工业化开发先导性示范区（图 3)。 2006年中国石油与美国新田 石油公司进行了国 内首次页岩气研讨，依据四川盆地南部威远、阳高寺等 地区的常规天然气勘探开发过程中，钻遇寒武系筇竹 寺组和志留系龙马溪组时出现的丰富含气显示现象， 提出中国具备海相页岩气形成与富集的基本地质条 件 9_lu。2007年即与新田石油合作，开展了威远地区 寒武系筇竹寺组页岩气资源潜力评价与开发可行性的 联合研究，该研究项目为中国与国外的第一个页岩气 联合研宄项目。与此同时，对整个蜀南地区古生代海 相页岩地层开展了露头地质调查与老资料（井）复查
21、。 为探索页岩气地质与资源前景评价方法， 2008年中 国 石油勘探开发研宄院在四川盆地南部长宁构造志留系 龙马溪组露头区钻探了中国第一口页岩气地质评价浅 井即长芯 1井，井深 154. 3 m， 取心 15L 6 m1。通过 2007 2008年的前期地质研宄与选区评价，初步认识 到上扬子地区古生界发育多套海相富有机质页岩，厚 度大，有机碳含量高，具有较好的页岩气形成条件。 2009年中国石油率先在四川盆地威远一长宁、云南昭 通等地区进行页岩气钻探评价，与壳牌 （ Shell)公司在 四川盆地富顺一永川地区进行中国第一个页岩气国际 合作勘探开发项目。同时，国土资源部在 全国油气资 源战略选区
22、调查与评价专项中设立了 “ 中国重点地区 页岩气资源潜力评价和有利区带优选 ” 项目，中国石化 在贵州大方一凯里方深 1井区开展了寒武系牛蹄塘组 页岩气老井复查。 2010年以来，中国页岩气勘探开发 陆续取得单井突破，进入到了开发先导性试验区建设 阶段。初步统计，迄今中国已在四川、鄂尔多斯、渤海 湾、沁水、泌阳等盆地，重庆黔江、云南昭通、贵州大方、 湖北建南、湖南涟源、贵州铜仁等地区，钻探页岩气井 (直井与水平井，直井为主） 50余口，水力压裂试气井 近 20 口，获工业页岩气（油）流井 10 口，多口 井初期产 量超过了 lXliyniVd (图 4)，实现了中国海相（古生 界）页岩气的突破
23、，海陆过渡相煤系（二叠系）页岩气与 陆相（中生界）页岩气 /油的发现。 110 石 油学报 2012年第 33卷 2005年前 2006年 2007年 2008年 2009年 20K)年 现今 图 3中国石油天然气股份有限公司页岩气勘探开发进展示意 Fig. 3 Schematic progress of shale gas exploration and development of PetroChina 图 4中国页岩气勘探开发形势 Fig. 4 Shale gas exploration and development situation in China 3 中国页岩气勘探开发前景 3
24、.1中国页岩气形成条件 与北美相比，中国页岩气形成与富集条件具明显 特 殊 性 ，中 国 沉 积 盆 地 发 育 3 类富有机质页 岩m 11%，包括海相富有机质页岩、海陆过渡相与湖 沼相煤系富有机质页岩和湖相富有机质页岩。不同时 代、不同地区发育不同类型富有机质页岩组合，页岩成 气潜力差异明显。 3. 1. 1 海 相 富 有 机 质 页 岩 中国海相富有机质页岩分布广泛，主要发育在中 国南方地区、华北地区及西部塔里木盆地的上震旦统、 下寒武统、上奥陶统一下志留统等（表 2)。海相富有 机质泥页岩分布面积大、横向变化稳定，厚度一般在 100500 m。 海相富有机质页岩有机质丰富，平均含 量
25、 1. 0% 5. 12%，其中高 T0C含量 （ T0C含量大于 2%)的富含有机质页岩段发育，厚度一般为 20 180 m。 海相富有机质页岩有机质类型以腐泥型一混合型 为主，属倾成油型母质，热演化程度处在裂解成气阶段 (1. 0%3500m埋深为主 较浅，以 2 500 3 500 m为主 开发条件 地表条件 复杂，南方多高山，北方少水 平原或丘陵，水源好 油气管网 总体不发达，部分地区无管网 发达，遍及各地 增刊 1 董 大 忠 等 ： 中 国 页 岩 气 勘 探 开 发 进 展 与 发 展 前 景 113 相富有机质页岩大多经历了复杂的构造改造，在盆地 周缘页岩地层抬升出露、断裂切割
26、严重，保存条件是海 相页岩气勘探开发面临的严峻挑战；中国富有机质页 岩热成熟度复杂，海相页岩形成时间早，演化程度高， 陆相页岩形成时间晚，演化程度低，两个端元的热演化 程度都将直接导致中国富有机质页岩含气量变化大、 含气量偏低。其次，从开发条件上看，中国富有机质页 岩在盆地内主体埋深较大，超过了 3 500 m或更大，在 南方海相页岩发育区，地表多以山地和丘陵等复杂地 表区为主，且不是常规油气生产的主产区，地面设施与 管网缺乏。 由此可见，中国页岩气资源丰富，具有良好发展前 景，但是，中国页岩气地质与开发条件复杂，决定了中 国页岩气勘探开发不会一蹴而就，需要一定时间准备 与探索。未来 5 10
27、年需要坚持深化地质认识与技术 攻关，突出基础地质研宄、核心区评价和先导试验区建 设。海相富有机质页岩气重在深化基础地质研宄，落 实经济可采资源，优选开发核心区，强化关键技术攻 关，推进先导试验区建设，形成一定规模页岩气产量。 海陆过渡相一煤系与湖相富有机质页岩以地质条件评 价为重点，以技术可采资源潜力落实为核心，钻探一批 先导试验井，优选有利页岩 气区带和层系，实现中国页 岩气持续稳定发展。 4 结论 (1) 中国页岩气勘探开发起步较晚，但在全球为 北美以外地区率先进入页岩气勘探突破和工业化开发 先导性试验的国家。中国页岩气地质条件研宄与关键 开发技术储备已有较好基础，在古生界海相、石炭 -二
28、 叠系海陆过渡相一煤系与中生界 -新生界陆相（湖相 ） 页岩气 /油上陆续取得单井突破与发现，正进入开发先 导性试验区建设阶段。 (2) 中国发育海相、海陆过渡相一陆相煤系与陆 相湖相 3类富有机质页岩，页岩气资源潜力大。古生 界海相页岩分布面积广，厚度大，有机碳含量丰富，成 熟度高，页岩 气形成与富集条件优越，是中国页岩气开 发的重点领域。 (3) 中国页岩气资源发展前景良好，目前勘探开 发程度低，与北美典型页岩气产区地质与开发条件有 明显差异，未来发展，需要借鉴北美的成功经验，针对 中国的特点，加强基础地质条件和关键开发技术攻关， 努力寻求环境友好、低成本的开发模式。 参考文献 1 邹才能
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41、esourec News， 2011-07-26. (收稿日期 2012-02-17改回日期 2012-05-03 责 任 编 辑 张怡 ） 中国科学技术协会所属全国学会 关于 “ 加强科技期刊科学道德规范营造良好学术氛围 ” 的联合声明 中国科学技术协会所属全国学会主办的科技期刊是我国科技期刊的代表性刊群。为加强科技道德规范，促进科研 诚信，维护学术活动的严肃性和声誉，营造学术期刊良好的学术氛围，提高我国科技工作者和科技期刊编辑出版队伍的 职业道德水平，保障我国科技事业的健康发展，为创新型国家建设做出积极贡献，我们郑重发表联合声明。 一、 注重科学道德建设，弘扬创造精神 弘扬创造精神，坚持开
42、拓创新，促进学术交流，服务科研生产，积极推动科技进步；努力传播科学知识，率先垂范成为 先进文化的实践者；注重科技人才培养，推动专业技术人才科学素质和创新 能力的提升；加强职业道德修养，提倡追求真 理、实事求是、团结协作、诚实劳动的优良品质，提高科研诚信意识，为繁荣我国科技事业而积极努力工作。 二、 注重学术诚信教育，规范学术行为 科技期刊应尊重作者权益，对存在署名有争议、引用他人著述未注明出处、不诚信地一稿多投、抄袭、剽窃、弄虚作假 等学术不端行为的文章，坚决拒绝刊登 。一 经发现，由本刊或联合中国科协所属相关科技期刊视情节轻重给予书面警 告、拒绝刊登有其署名的稿件、通知其所在单位等处理；轻者
43、给予 3 5年不允许刊发其论文的处罚，情节严重者，将以适 当方式予以公布 ，终生不刊用该作者的论文，通报国家基金资助部门，并转请有关部门进行处理。若一个单位屡次出现 学术不端行为，科技期刊将要求该单位对所投稿件作学术预审，并将只受理经过单位预审的来稿。当学术不端行为涉及 单位负责人时，将通报上一级单位。 三、 注重编者队伍建设，恪守职业道德 注重专家办刊，加强同行评议建设。发挥期刊编委会和审稿专家作用，严格稿件学术质量审查规范，客观、公正对待 每篇稿件。建立明确的审稿、撤稿及发布制度，维护学术记录的真实性和准确性。如发现已发表的论文存在弄虚作假、 抄袭剽窃或严重差错等问题，应在最 短的时间内，
44、通过及时发布撤稿声明、更正启事或公开致歉信等方式进行纠正，并通 知收录有关文章的数据库予以撤稿。如发现审稿人利用审稿谋取私利乃至剽窃所审稿件内容时，将根据情节轻重分别 予以警告、终生禁止其审稿乃至公开披露等处分。 四、 注重作者队伍建设，遵循职业规范 所有论文署名作者均应对论文工作做出过实质性贡献，并对文章负责。论文投稿前，所有署名作者均须对稿件的全 部研究内容进行审查，确保结果准确可靠，确保不存在学术不端行为，并同意署名及共同作者的署名排序。署名作者应 对为此项研究做出过某种贡献的合作人员和机 构予以感谢。论文发表时，应对非涉密研宄项目获得的经费支持及来源 予以标明。论文的作者应明确说明使用过或引用过他人的工作，如果发现己投递或发表的文章中存有问题，应有责任和 义务及时予以修正或提出撤回。 中国科协欢迎其他部门科技期刊共同努力，加强学术道德建设，强化科研诚信，营造良好的学术氛围，共同推动科技 事业的健康发展和社会进步。 中国科学技术协会所属全国学会 全体科技期刊 2012年 3月