相對(duì)于常規(guī)天然氣，頁巖氣藏的儲(chǔ)層一般呈低孔、低滲透率的物性特征，通常滲透率小于1×10^?3μm，孔隙度最高僅為4%~5%，氣流阻力比常規(guī)天然氣大，需實(shí)施儲(chǔ)層液壓破碎才能開采。使用水力壓裂和水平井技術(shù)，可大大提高頁巖儲(chǔ)層中頁巖氣藏的開采量。

1、垂直井技術(shù)

垂直井是頁巖氣早期開采的主要手段。在鉆小于1000米的淺井時(shí)，一般采用鉆進(jìn)速度較快的欠平衡旋沖法，可有效減小對(duì)地層的破壞；在鉆進(jìn)1000~2500米的深井時(shí)，則采用輕質(zhì)鉆井液液隨隨鉆常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井法。

2、水平井技術(shù)

隨著2002年美國德克薩斯州Fort Worth盆地Barnett頁巖產(chǎn)層7口水平試驗(yàn)井取得巨大成功，水平井得以在業(yè)內(nèi)大力推廣，迅速成為頁巖氣開采的主要鉆井方式。

水平井提高了與頁巖層中裂縫接觸的可能性，增大了與儲(chǔ)層中氣體的接觸面積，同時(shí)，水平井減少了地面設(shè)施，開采延伸范圍大，避免了地面不利條件的干擾，產(chǎn)量是直井的3~5倍。

目前國內(nèi)的水平井鉆井技術(shù)主要有控制壓力鉆井、低壓欠平衡空氣鉆井和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井等技術(shù)?？刂茐毫︺@井技術(shù)能夠很好地克服井壁坍塌問題；低壓欠平衡空氣鉆井技術(shù)應(yīng)用較成熟，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，井眼凈化效果好、井身軌跡控制精度高、位移延伸能力強(qiáng)，是水平鉆井技術(shù)發(fā)展的重要方向。國內(nèi)頁巖氣水平井完井技術(shù)得到了一定的發(fā)展，主要的完井技術(shù)有：水力噴射射孔完井、組合式橋塞完井、機(jī)械式組合完井技術(shù)。組合式橋塞完井是頁巖氣完井最常用也是最耗時(shí)的完井方法，在套管井中，用組合式橋塞分割各段，分別進(jìn)行射孔和壓裂；如水力噴射射孔完井是以高速噴出的流體射穿套管和巖石，不用下封隔器和橋塞，可以縮短完井時(shí)間；機(jī)械式組合完井采用特殊的滑套機(jī)構(gòu)和膨脹封隔器，適用于水平裸眼井段限流壓裂，一趟管柱即可完成固井和分段壓裂施工。

與垂直井相比，水平井雖然建設(shè)成本較高，但由于其能顯著地增大與頁巖層中裂縫的接觸面積，有效改善儲(chǔ)層中頁巖氣體的流動(dòng)狀態(tài)，提高出氣率，故水平井在初始開采速率、控制儲(chǔ)量和最終評(píng)價(jià)可采儲(chǔ)量方面比垂直井要高2~3倍。

3、壓裂增產(chǎn)技術(shù)

由于頁巖氣藏超低滲透率和低孔隙度，水平井需經(jīng)過多級(jí)大規(guī)模水力壓裂處理，才能保證頁巖氣藏經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。壓裂增產(chǎn)技術(shù)是頁巖氣成功開發(fā)的核心技術(shù)之一。

按照壓裂介質(zhì)，可分為泡沫壓裂和水力壓裂。

1、泡沫壓裂。以液氮或二氧化碳泡沫作為壓裂劑的壓裂手段，一般用于埋深較淺、地層壓力較低的頁巖儲(chǔ)層，具有造縫效率高、低濾失性、攜砂和返排能力強(qiáng)，摩阻系數(shù)低，對(duì)儲(chǔ)層傷害小的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)注入壓力要求較高，產(chǎn)生裂縫形式簡單，難以為氣體運(yùn)移提供更多通道，且成本不菲。

2、水力壓裂。以清水為壓裂劑，常用于埋深較大、地層壓力較高的儲(chǔ)層，對(duì)支撐劑的需求較少，無須表面活性劑和穩(wěn)定劑，且很少需要泵來增壓，故成本較低。水力壓裂是清潔壓裂技術(shù)，能夠清洗裂縫，可在一定程度上額外提高儲(chǔ)層的滲透率。

按照壓裂方式，可分為以下幾種。

1、水平井分段壓裂。即在比較長的水平井段上進(jìn)行多階段壓裂作業(yè)，形成多條水力裂縫，有效增加裂縫網(wǎng)絡(luò)，以提高產(chǎn)氣量。分段壓裂可以有效減少成本，尤其是與前置液鉆井相結(jié)合，能最大限度地節(jié)約動(dòng)員、解散、材料處理的時(shí)間和成本，縮短準(zhǔn)備時(shí)間以及每次泵送作業(yè)之間的停機(jī)時(shí)間。

2、重復(fù)壓裂。隨著時(shí)間的推移和壓力的釋放，初次壓裂形成的由支撐劑維持的裂縫將逐漸閉合，造成頁巖氣產(chǎn)量嚴(yán)重降低。為恢復(fù)產(chǎn)能而對(duì)頁巖儲(chǔ)層進(jìn)行的再次壓裂，即為重復(fù)壓裂。

3、同步壓裂。同步壓裂一般由兩口及以上的井同時(shí)或交互作業(yè)，是利用高壓下壓裂液與支撐劑在兩口井之間運(yùn)移距離最短的原理，來增大壓裂裂縫密度和面積，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。

我國在常規(guī)油氣領(lǐng)域幾十年積累的水平井開發(fā)經(jīng)驗(yàn)同樣加速了目前國內(nèi)頁巖氣的技術(shù)開發(fā)進(jìn)程。水平井水力壓裂技術(shù)在國內(nèi)常規(guī)油氣開發(fā)中應(yīng)用廣泛，尤其是多級(jí)壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)、清水壓裂技術(shù)，有較多成功應(yīng)用的實(shí)例。

在水平井分段壓裂技術(shù)方面，我國已經(jīng)取得一定突破，形成了低滲透油氣田水平井雙封單卡分段壓裂、水力噴砂分段壓裂、封隔器滑套分段壓裂等3大技術(shù)，完善了碳酸鹽巖儲(chǔ)層自轉(zhuǎn)向高效酸化/酸壓、化學(xué)暫堵膠塞分段壓裂、水力裂縫監(jiān)測與評(píng)價(jià)和水平井修井作業(yè)等4項(xiàng)配套工藝，建立了一套壓裂裂縫與井網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。我國已經(jīng)在長慶實(shí)現(xiàn)了7段水平井分段壓裂技術(shù)，并在四川蜀南地區(qū)引進(jìn)并吸收10段及以上的長井段水平井分段壓裂技術(shù)。

頁巖氣開發(fā)方式

雖然有吸附與游離相天然氣的同時(shí)存在，但頁巖氣的開發(fā)并不需要排水降壓。由于頁巖中游離相天然氣的采出，能夠自然達(dá)到壓力降低的目的，從而導(dǎo)吸附相及少量溶解相天然氣的游離化，達(dá)到進(jìn)一步提高天然氣產(chǎn)能并實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)產(chǎn)之目的。由于孔隙度和滲透率較低天然氣的生產(chǎn)率和采收率也較低，因此巖氣的最終采收率依賴于有效的壓裂措施，壓裂技術(shù)和開采工藝均直接影響著頁巖氣井的經(jīng)濟(jì)效益。

有專家提到根緣氣，J.A.Masters（1979）提出了深盆氣（Deepbagas）思想，建立了氣水倒置的模式，描述了天然氣勘探開發(fā)的廣闊前景。由于識(shí)別難度大，P.R.Rose等（1986）提出了盆地中心氣（Basin-centergas），B.E.Law等人研究思路將該類氣藏的識(shí)別方法從“區(qū)域氣水倒置”改進(jìn)為“沒有邊水”，從而簡化了繁瑣的識(shí)別過程并在很大程度上提前了對(duì)該類氣藏的識(shí)別時(shí)間。由于對(duì)“無邊底水的確定仍然較多的鉆井地質(zhì)資料故仍然不是最佳的解決方案。

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究，將根緣氣確定為致密砂巖中與氣源巖直接相連的天然氣聚集，并強(qiáng)調(diào)其中的砂巖底部含氣特點(diǎn)。由于緊鄰氣源巖（根）天然氣與地層水在運(yùn)移動(dòng)力上形成直接傳遞的連續(xù)介質(zhì)，故被視之為根緣氣。該類氣藏主體形成于砂巖普遍致密化后，大致對(duì)應(yīng)于煤系及暗色泥巖的熱解及石油的裂解生氣階段，故一般的埋藏深度相對(duì)較大。

根緣氣研究方法基于天然氣成藏動(dòng)力學(xué)原理，將氣藏識(shí)別技術(shù)推進(jìn)到單井剖面即是否出現(xiàn)并發(fā)育砂巖底部含氣特征（與常規(guī)圈閉中的砂巖頂部含氣模式和特點(diǎn)完全不同），在野貓井（而不是預(yù)探井甚至開發(fā)井）上即可對(duì)氣藏類型進(jìn)行最早期的快速識(shí)別。只砂巖底部含氣就能夠說明，天然氣在成藏動(dòng)力上的連續(xù)性，并進(jìn)一步闡述天然氣成藏的機(jī)理特點(diǎn)，從而確定天然氣的聚集機(jī)理類型，即深盆氣、盆地中心氣、緣氣甚至向斜含氣或滿盆氣等的存在，確定天然氣的成藏、富集及分布特點(diǎn)。

頁巖氣開發(fā)現(xiàn)狀

1、國外開發(fā)現(xiàn)狀

世界上的頁巖氣研究和勘探開發(fā)最早始于美國，目前美國和加拿大是頁巖氣規(guī)模開發(fā)的 2 個(gè)主要國家。

頁巖氣分布北美克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系，密西西比系富集多種成因、多種成熟度頁巖氣資源。 在世界其他國家，隨著頁巖氣勘探開發(fā)的深入，北美區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)深度已達(dá)2000～4000米，最大接近6000米。目前，除美國和加拿大外，澳大利亞、德國、法國、瑞典、波蘭等國家也開始了頁巖氣的研究和勘探開發(fā)。許多國家的大型油氣公司都在世界范圍內(nèi)尋找頁巖氣，比如澳大利亞、中國、南非和歐洲。歐洲現(xiàn)在約有30～50臺(tái)陸上鉆塔，而美國至少有1500臺(tái)。鉆塔數(shù)量上的差距會(huì)在開采過程中產(chǎn)生質(zhì)的差別，因?yàn)轫搸r氣一旦開采就需要連續(xù)性地保持產(chǎn)量。頁巖氣井開采初期的產(chǎn)氣量會(huì)很高，如果不抓緊時(shí)間開采，就會(huì)流失產(chǎn)量的70%～90%。

美國已進(jìn)入頁巖氣規(guī)?；a(chǎn)階段，頁巖氣資產(chǎn)交易異?；钴S。2009年1月—2010年4月，美國與頁巖氣相關(guān)的并購交易總額高達(dá)500.33億美元。

美國隨著相關(guān)政策的傾斜，參與頁巖氣勘探開發(fā)的企業(yè)也分別從2005年、2007年的23家、64家增加到2009年的100多家。產(chǎn)量從2007年的340億立方米增加到2009年的950億立方米，超過我國常規(guī)天然氣的年產(chǎn)量（830億立方米）。2009年，美國在天然氣開采量上首次超過俄羅斯，位居世界第一，原因就是其頁巖氣開采在天然氣開采總量中上升10%。國際能源署在其2009年度《世界能源展望》報(bào)告中稱，美國預(yù)計(jì)到2020年頁巖氣產(chǎn)量占其國內(nèi)天然氣總產(chǎn)量的比例會(huì)增加到20%。美國政府對(duì)頁巖氣開發(fā)的重視為頁巖氣發(fā)展提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力。除了在國家政策上的支持外，美國政府還提供了大量資金來鼓勵(lì)開展非常規(guī)天然氣研究和開發(fā)工作，包括撥款、貸款和貸款擔(dān)保、培訓(xùn)資助、科研資助和勘探直接投入。2004年美國能源法案規(guī)定10年內(nèi)每年投資4500萬美元用于非常規(guī)天然氣研究。據(jù)美國能源信息署（EIA）預(yù)測，未來20多年，頁巖氣產(chǎn)量還會(huì)大幅上升，到2030年頁巖氣產(chǎn)量將占到美國天然氣總產(chǎn)量的24.3%。

本世紀(jì)初，美國公司將水平井、斷層技術(shù)相結(jié)合，粉碎了堅(jiān)硬的巖石層，提取了頁巖氣，大舉突破頁巖氣的技術(shù)難關(guān)。美國石油企業(yè)競爭激烈，這迫使一些創(chuàng)新型、小型的能源公司向高技術(shù)邁進(jìn)，它們的技術(shù)又被大型石油公司所購買，因而頁巖氣實(shí)現(xiàn)了真正的商業(yè)化開采，目前國際上頁巖氣開采技術(shù)最先進(jìn)的是美國。

美國的頁巖氣開發(fā)大致過程：取得礦業(yè)權(quán)→獲得許可證→鉆探→水力壓裂→建設(shè)→生產(chǎn)→提高回收修理技術(shù)→氣井廢棄和復(fù)墾。

北美非常規(guī)氣快速發(fā)展主要得益于技術(shù)突破，水平鉆井、水力壓裂技術(shù)進(jìn)步提高了儲(chǔ)層接觸，裝備技術(shù)進(jìn)步降低了單位生產(chǎn)成本，尤其是低成本的淺層井進(jìn)展為頁巖氣商業(yè)化開采做出了重要貢獻(xiàn)。美國和加拿大頁巖氣技術(shù)已趨成熟，并進(jìn)入規(guī)模化生產(chǎn)階段。

2、國內(nèi)開發(fā)現(xiàn)狀

國土資源部2009年10月份在重慶市綦江啟動(dòng)了中國首個(gè)頁巖氣資源勘查項(xiàng)目。這標(biāo)志著繼美國和加拿大之后，中國正式開始這一新型能源頁巖氣資源的勘探開發(fā)。將對(duì)中國新型能源建設(shè)起到積極的示范作用，在中國油氣領(lǐng)域具有里程碑意義。2012年3月20日，殼牌公司已經(jīng)與中國石油簽署了一份產(chǎn)品分成合同，將在中國四川盆地的富順—永川區(qū)塊進(jìn)行頁巖氣勘探、開發(fā)及生產(chǎn)。兩家公司對(duì)頁巖氣的開發(fā)還處于勘探階段，暫并未進(jìn)入實(shí)質(zhì)性開采。2012年9月24日，全國首個(gè)頁巖油氣產(chǎn)能建設(shè)項(xiàng)目——中石化梁平頁巖油氣勘探開發(fā)及產(chǎn)能建設(shè)示范區(qū)8個(gè)鉆井平臺(tái)全面開鉆。

2012年11月13日-16日，為期四天的2012年中國國際頁巖氣大會(huì)在重慶召開，主題為“促進(jìn)投資與合作，推動(dòng)中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展”。200多名全球各地的頁巖氣資源開發(fā)商、購買商、貿(mào)易商、技術(shù)支持方、油田服務(wù)及設(shè)備供應(yīng)商、頂尖的頁巖氣產(chǎn)業(yè)研究專家以及政府顧問人士參會(huì)。會(huì)上，國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心研究員李玉喜透露，多項(xiàng)扶持頁巖氣產(chǎn)業(yè)化的政策正在醞釀中。這一系列扶持政策主要包括：一是頁巖氣市場化定價(jià)政策，同時(shí)頁巖氣利用方式可以靈活；二是監(jiān)管體系強(qiáng)調(diào)一級(jí)管理，實(shí)際又分為二級(jí)三級(jí)監(jiān)管，即讓各省各級(jí)參與管理的監(jiān)管體系，使整個(gè)監(jiān)管過程向下延伸到頁巖氣井；三是稅收上將多數(shù)利稅留給地方，以對(duì)企業(yè)和地方都有利。

盡管業(yè)界對(duì)我國頁巖氣的關(guān)注度持續(xù)升溫，但參與“2012年中國頁巖氣發(fā)展論壇”的業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，我國頁巖氣開發(fā)中仍然面臨一些問題亟待解決，包括技術(shù)準(zhǔn)備、資源儲(chǔ)量評(píng)價(jià)、政策研究到開發(fā)模式等方面，都需借鑒美國的成功經(jīng)驗(yàn)，不能急于求成。

中國地質(zhì)調(diào)查局副局長王研當(dāng)日在“2019年全國地質(zhì)調(diào)查工作會(huì)議”上指出，去年，長江中游宜昌鄂陽頁2井獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，實(shí)現(xiàn)了中國頁巖氣勘查開發(fā)從長江上游到中游的戰(zhàn)略性拓展。

據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局介紹，鄂西地區(qū)在震旦系、寒武系、志留系三個(gè)地質(zhì)層系均獲高產(chǎn)頁巖氣流。一是下部震旦系鄂陽頁2井獲產(chǎn)量5.53萬立方米/日、無阻流量19.82萬立方米/日的高產(chǎn)工業(yè)氣流，是迄今全球最古老頁巖氣藏，為中國頁巖氣勘查向深部進(jìn)軍提供了一套新的層系。二是中部寒武系鄂宜頁1井獲產(chǎn)量6.02萬立方米/日、無阻流量12.38萬立方米/日的高產(chǎn)工業(yè)氣流，鄂陽頁1井獲產(chǎn)量7.83萬立方米/日、無阻流量28.85萬立方米/日的高產(chǎn)工業(yè)氣流，是四川盆地以外首次在該層系獲得工業(yè)氣流，開辟了勘查新區(qū)。三是上部志留系鄂宜頁2井500米水平井段獲產(chǎn)量3.15萬立方米/日、無阻流量5.76萬立方米/日的工業(yè)氣流，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前中國頁巖氣主力開發(fā)層系由長江上游向中游的拓展。

中國地質(zhì)調(diào)查局指出，鄂西地區(qū)頁巖氣調(diào)查攻堅(jiān)創(chuàng)新了頁巖氣成藏理論和勘查技術(shù)。針對(duì)地層時(shí)代老、儲(chǔ)層改造難、地層壓力低、采氣難度大等世界級(jí)難題，創(chuàng)新形成選區(qū)評(píng)價(jià)、鉆探工程和壓裂試氣三大技術(shù)體系。其中，復(fù)雜區(qū)選區(qū)評(píng)價(jià)、儲(chǔ)層壓裂改造和壓裂試氣3項(xiàng)技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

頁巖氣資源潛力評(píng)價(jià)顯示，中國鄂西地區(qū)頁巖氣地質(zhì)資源量達(dá)11.68萬億立方米，具有建成年產(chǎn)能100億立方米的資源基礎(chǔ)。中國工程院院士康玉柱等11位專家認(rèn)為，鄂西頁巖氣調(diào)查取得的成果是戰(zhàn)略性突破，具有里程碑式的引領(lǐng)作用，成果總體達(dá)到國際先進(jìn)水平，部分達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

國家能源局對(duì)外發(fā)布的《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》提出，創(chuàng)新體制機(jī)制，吸引社會(huì)各類資本，擴(kuò)大頁巖氣投資。通過技術(shù)攻關(guān)、政策扶持和市場競爭，大幅度提高頁巖氣產(chǎn)量，把頁巖氣打造成我國天然氣供應(yīng)的重要組成部分。

規(guī)劃指出，隨著我國經(jīng)濟(jì)增速換擋，以及石油、煤炭等傳統(tǒng)化石能源價(jià)格深度下跌，天然氣競爭力下降，消費(fèi)增速明顯放緩。而國內(nèi)天然氣產(chǎn)量穩(wěn)步增長，中俄等一系列天然氣長期進(jìn)口協(xié)議陸續(xù)簽訂，未來天然氣供應(yīng)能力大幅提高。按目前能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，“十三五”期間天然氣供應(yīng)總體上較為充足。頁巖氣比常規(guī)天然氣開發(fā)成本高，市場開拓難度更大。

在發(fā)展目標(biāo)方面，規(guī)劃明確，完善成熟3500米以淺海相頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)，突破3500米以深海相頁巖氣、陸相和海陸過渡相頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)；在政策支持到位和市場開拓順利情況下，2020年力爭實(shí)現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量300億立方米。

規(guī)劃還對(duì)2030年發(fā)展目標(biāo)進(jìn)行了展望：“十四五”及“十五五”期間，我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展，新發(fā)現(xiàn)一批大型頁巖氣田，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模有效開發(fā)，2030年實(shí)現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量800億到1000億立方米。

規(guī)劃明確，鼓勵(lì)自主開發(fā)與對(duì)外合作相結(jié)合，積極引進(jìn)先進(jìn)適用技術(shù)，支持多種投資主體合資合作開發(fā)，努力擴(kuò)大勘探開發(fā)投入。同時(shí)，完善頁巖氣區(qū)塊準(zhǔn)入和退出機(jī)制，增加投資主體，強(qiáng)化市場競爭，促進(jìn)工程技術(shù)升級(jí)換代，加快成本降低，提高頁巖氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性。此外，針對(duì)頁巖氣發(fā)展初級(jí)階段工程技術(shù)不成熟、勘探開發(fā)成本高、經(jīng)濟(jì)效益低等問題，完善相關(guān)扶持政策，保障行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。