1悅誠頁巖氣知多少淺析頁巖氣的儲量、開采與應用頁巖(y yn)氣知多少淺析頁巖(y yn)氣的儲量、開采與應悅誠目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc400833270 1.頁巖氣簡介 PAGEREF _Toc400833270 h 1 HYPERLINK l _Toc400833271 2.頁巖氣儲藏地的特點 PAGEREF _Toc400833271 h 2 HYPERLINK l _Toc400833272 3.頁巖氣的世界儲量與分布 PAGEREF _Toc400833272 h 3 HYPERLINK l

2、 _Toc400833273 4.頁巖氣開采方法 PAGEREF _Toc400833273 h 4 HYPERLINK l _Toc400833274 5.開采頁巖對環境的損害 PAGEREF _Toc400833274 h 5 HYPERLINK l _Toc400833275 6.頁巖氣的應用領域 PAGEREF _Toc400833275 h 5 HYPERLINK l _Toc400833276 7.我國頁巖氣利用技術開發建議 PAGEREF _Toc400833276 h 6 HYPERLINK l _Toc400833277 8.結語 PAGEREF _Toc400833277

3、h 7 HYPERLINK l _Toc400833278 9.參考文獻 PAGEREF _Toc400833278 h 71.頁巖(y yn)氣簡介頁巖氣是賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態為主要存在方式的非常規天然氣，成分以甲烷為主。目前，頁巖氣已成為全球油氣資源勘探開發的新亮點，它與煤層氣、致密砂巖氣共同構成當今世界3大非常規天然氣。表1注:這些(zhxi)頁巖氣來源于Antrim，Barnett，Fayetteville，Haynesville，Marcellus，andNewAlbany地區的輸送管網和終端用戶。美國管道氣體(qt)中相同組分的歷史平均值。從表1可知，頁

4、巖(y yn)氣的組成與常規天然氣相仿，主要成分是甲烷，并含有少量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、氮氣。頁巖氣組成中，甲烷體積分數最低為79.4%，最高達到95.5%;乙烷、丙烷、丁烷、戊烷總體積分數最低為0.1%，最高達到20.1%。由于國內頁巖氣開采剛剛起步，因此未發現頁巖氣詳細組成的相關報道。頁巖氣的形成和富集具有自身的特點，主要分布在盆地內厚度較大、分布廣的頁巖層中。與常規天然氣相比，頁巖氣具有開采壽命長和生產周期長的優點，大部分產氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩定的速率產氣。隨著全球油氣資源需求增加以及常規油氣藏增產、穩產潛力下降，頁巖氣這種非常

5、規能源受到越來越多的關注。2.頁巖氣儲藏地的特點頁巖氣主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態存在于 HYPERLINK /doc/5146136.html t _blank 泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質巖類夾層中的天然氣，它可以生成于有機成因的各種階段天然氣主體上以游離相態（大約50）存在于裂縫、孔隙及其它儲集空間，以吸附狀態（大約50）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態儲存于干酪根、瀝青質及石油中天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、甚至砂巖地層中為天然氣生成之后，在源巖層內的就近聚集表現為典型的原地成藏模式，與油頁巖、油砂、地瀝青等

6、差別較大。與常規儲層氣藏不同(b tn)，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲層和蓋層。因此有機質含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是最好的頁巖氣發育條件。頁巖亦屬致密巖石，故也可歸入致密氣層氣。它起始于阿巴拉契亞盆地的泥盆系頁巖，為暗褐色和黑色，富有機質，可大量生氣。儲集空間(kngjin)以裂縫為主并可以吸附氣和水溶氣形式賦存，為低（負）壓、低飽和度（30左右），因而為低產。但在裂縫發育帶可獲較高產量，井下爆炸和壓裂等改造措施(cush)效果也好。3.頁巖氣的世界儲量與分布從全世界范圍看，泥、頁巖約占全部沉積巖的60%，頁巖氣資源前景巨大。主要分布在北美、中亞和中國、拉美、中東和

7、北非、前蘇聯。北美的克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系-密西西比系富集多種成因、多種成熟度的頁巖氣資源。加拿大西部地區大約有550萬至860萬億立方英尺頁巖氣儲量。美國頁巖氣地質儲量約28萬億立方米。2007年美國頁巖氣總產量500億立方米，占當年美國天然氣總量的8%以上。而在中國許多盆地發育有多套煤系及暗色泥、頁巖地層，互層分布大套的致密砂巖存在根緣氣、頁巖氣發育有利條件，但尚未在大面積區域內實現天然氣勘探的進一突破。中國南方海相頁巖地層可能是頁巖氣的主要富集地區。除此之外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、準噶爾等陸相沉積盆地的頁巖地層也有頁巖氣富集的基礎和條件。重慶綦江、萬盛、南川、武隆、彭水、酉陽

8、、秀山和巫溪等區縣是頁巖氣資源最有利的成礦區帶，因此被確定為首批實地勘查工作目標區。據智研咨詢(zxn)發布的2015年中國頁巖氣開采市場面臨(minlng)的挑戰中資料顯示：目前(mqin)中國 HYPERLINK /doc/1978422.html t _blank 頁巖氣勘察已累計投入70多億元，施工鉆井80余口，水平井20余口。2012年通過天然氣管網銷售頁巖氣1500萬立方米，累計銷售3000萬立方米。國家發改委發布的頁巖氣發展規劃顯示，到2015年，中國頁巖氣年產量將達到65億立方米，2020年力爭達到1000億立方米。屆時，頁巖氣將占到中國能源需求的10%。據估計，中國的頁巖氣儲

9、量超過其它任何一個國家，可采儲量有36萬億立方米。按當前的消耗水平，這些儲量足夠中國使用300多年。因此頁巖氣或將成為中國未來能源之路的新方向。4.頁巖氣開采方法頁巖屬于一種超低滲透率儲層，多在0.001-0.01mD之間，因此屬于“納米達西”滲透率地層。所有儲層必須經過壓裂才能投產。通常美國頁巖氣壓裂的單井成本在500萬美元以上，是水平井鉆井成本的2倍。頁巖氣井多采用大規模水力壓裂，通常會加入45450t支撐劑，壓裂用液通常在10000m3以上。2000年，開始大規模采用清水壓裂又稱減阻水壓裂，比凝膠液壓裂成本更低，而增產效果更佳。許多經營者將清水壓裂視為頁巖氣技術發展史上最重要的革命。對于

10、頁巖氣而言，一旦鉆機觸及地下頁巖，鉆頭就會轉向水平，進而開鑿出一口井，這口井橫貫儲藏有天然氣的頁巖層。這里就要用到頗具爭議的水力壓裂技術。水力壓裂分段實施，把水、某些化學制劑及沙子灌入到井中，進而使困于頁巖內的天然氣釋放出來。為了達到這個目的，水力壓裂技術實際上就是促使巖層產生裂縫，使得天然氣能夠從頁巖內流入井里。如果不采用水力壓裂技術，那么天然氣就無法恰當地流向井中，這樣開采就會太費時間而且成本昂貴，使得頁巖氣開采沒有任何商業價值。因此，頁巖氣開采技術，主要包括水平井技術和多層壓裂技術、清水壓裂技術、重復壓裂技術及最新的同步壓裂技術。不同于致密天然氣開采，只需水力壓裂就可以了。從技術上具體來

11、說，鑒于(jiny)頁巖氣藏都很厚，而且頁巖開發中水平段長度逐漸加大，水力(shul)壓裂施工會在水平段上分多級7段實施。每次泵注針對(zhndu)頁巖氣儲層的一個層段進行，每兩段間都進行分隔。另外每一層段的壓裂液在泵送時也會分成多個段塞完成，旨在地層內形成更加復雜的裂縫網絡。地面設備試壓后，先泵入一種“巖石酸”（通常為HCl），以清洗近井污染；第二步是注入“減阻水”段塞，由于添加了降阻劑，水能以大排量快速地進入地層；之后，開始注入大量的減阻水和低濃度的細砂，其間逐漸提高加砂濃度；加砂即將結束時注入減阻水和粗砂，以保持近井裂縫張開和獲得近井高導流能力；最后采用減阻水洗井返排，清除設備和井筒內的

12、砂。洗井后，將井下工具移到另一層段，開始下一級壓裂施工。壓裂中還可采用微地震成像和數字模擬器來監測每一級頁巖儲層內的裂縫特性，觀察裂縫的生長軌跡，評價裂縫高度、長度和方位。5.開采頁巖對環境的損害縱然水力壓裂技術對開采頁巖氣不可或缺，然而它也頗具爭議。其原理是把水、某些化學制劑及沙子灌入到井中，進而使困于頁巖內的天然氣釋放出來。為了達到這個目的，水力壓裂技術實際上就是促使巖層產生裂縫，使得天然氣能夠從頁巖內流入井里。該種技術不僅浪費大量的水資源，還可能導致氣井附近出現地下水污染，面臨著較大的環保風險。杜克大學研究人員10月2日在環境科學與技術期刊上報告說，他們對美國賓夕法尼亞州西部一個頁巖氣污

13、水處理廠排污口附近河水及河底沉淀物進行取樣，并把檢測結果與該河流上下游的情況進行對比，結果發現，排污口附近河水及河底沉淀物受到高放射性污染，且鹽與 HYPERLINK /yjbg/moref15f15f60ff1.html 金屬含量嚴重超標。另外，從目前的勘探情況來看，由于我國的頁巖氣產區主要分布在西北、西南等水資源缺乏的地區，而頁巖氣的開發有可能加大當地水資源缺口，即頁巖氣開發技術的應用也面臨著廣泛的風險。6.頁巖(y yn)氣的應用領域頁巖氣是一種清潔、高效的能源資源和化工原料，主要用于民用和工業燃料，化工和發電等，具有廣闊開發前景，頁巖氣的開發和利用有利于緩解油氣資源短缺，增加清潔能源供

14、應，是常規(chnggu)能源的重要補充。在工業應用中，頁巖(y yn)氣有以下4大作用：頁巖氣中提取裂解原料、頁巖氣制合成油、頁巖氣制化學品、頁巖氣制納米碳材料。頁巖氣中含有的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷均屬于優質裂解原料，如將其全部回收送往乙烯裝置進行裂解，將明顯降低乙烯裝置的生產成本、物耗能耗，提高裝置的經濟效益和市場競爭力。目前，國外石化公司提出了多種從天然氣中回收C2+凝液(NGL)組分的工藝，如AdvancedExtrac-tionTechnologies的AETNGLrecovery、Technip的CRYOMAXMRE、ABBLummus的NGLPro、BlackVeatchPrit

15、chard的PRICOLNG、Cono-coPhillips的optimizedcascadeLNGprocess。以上工藝的主要產品是液化天然氣，副產品是C2+凝液，乙烷回收率均可達到90%以上。目前美國已有多家公司制訂了乙烯擴能計劃，預計在2015年之后將有幾套乙烷裂解裝置建成投產。頁巖氣組成與天然氣相似，將來也可用頁巖氣代替天然氣來制備合成油。天然氣制合成油(GTL)是天然氣高效利用的途徑之一，近幾年來一直是業內廣泛關注的熱點。天然氣生產的合成油屬于清潔燃料，其優點在于不含硫、氮、鎳雜質和芳烴等非理想組分，符合現代燃料的嚴格要求和日益苛刻的環境法規，從而為生產清潔能源開辟了一條新的途徑。

16、目前，GTL技術已從試驗階段發展到了工業應用階段，并以較大的技術、經濟優勢，受到了越來越多石油公司的關注。據統計，全世界在建和擬建的GTL裝置已有10套之多，其規模為22011250kt/a不等。頁巖氣制化學品主要集中在制備氫氣、甲醇、乙烯、芳烴這幾種重要的化工原料上。盡管現在還存在一些技術上的難題需要克服，例如制取芳烴時部分氧化法的甲烷轉化率很低，芳烴選擇性和收率也很低，且產生大量的二氧化碳氣體。又例如制取乙烯時由于二步法、三步法的工藝流程較長，隨著天然氣、頁巖氣價格逐漸增加，將不再具備經濟上的優勢。而一步法工藝尚不具備工業應用條件。但這些技術的技術經濟意義巨大，工業化前景值得期待。如果在該

17、領域的研究能夠有重大突破，將對當前的化工產業大有裨益。頁巖氣不僅可以高效地轉化為高品質液體燃料和高附加值的化學品，也可用來制備碳納米管、納米碳纖維、納米碳顆粒等具有特殊性能的材料。以甲烷(ji wn)為碳源、過渡金屬為催化劑時，反應產物主要是碳納米管、納米碳纖維或納米碳顆粒。用甲烷制得的碳納米管管徑很均勻(jnyn)，且純度很高，看不到雜質。由甲烷制備納米(n m)碳材料具有原料價格優勢，工業化應用前景巨大。7.我國頁巖氣利用技術開發建議我國原油、天然氣資源有限，但具有巨大的頁巖氣儲藏量。隨著國內頁巖氣開采技術的進步，頁巖氣產量的大幅增長，頁巖氣深加工將會成為我國化工業界的重要組成部分。由于頁

18、巖氣的成分與常規天然氣相仿，都是以甲烷為主，因此天然氣化工能夠實現的技術，頁巖氣化工也一樣能夠實現。但是國內天然氣化工、碳一化工的發展比較晚，與國外相比尚存在一定的差距，主要體現在裝置規模較小，國產化工藝技術水平較低等方面。頁巖氣中含有數量可觀的乙烷、丙烷、丁烷等低碳烷烴，且具有優異的裂解性能，我國應研究更加合理、經濟的凝液回收技術，將回收的C+2凝液送往乙烯裝置進行裂解，屆時可緩解優質乙烯原料不足的現狀。同時，我國應關注頁巖氣深加工綜合利用技術的開發，使頁巖氣最終轉化為油品、有機原料、精細化工原料等高附加值產品。如頁巖氣制合成油、低碳烯烴、芳烴、高性能材料等技術，無疑將成為頁巖氣開發利用的主要方向。除了低碳烴之外，頁巖氣中還伴有一定量的N2、CO2以及少量的稀有元素氦、氖、氬等氣體，也可進行集中處理、濃縮回收，將創造相當可觀的經濟收益。在頁巖氣深加工技術的開發過程中，應將研究重點放在高性能催化劑、大型化設備、成套工藝等方面，實現設備、工藝技術的自主創新和發展。8.結語頁巖氣是一種清潔的非常規天然氣資源，加快頁巖氣利用技術開發與應用，對保障我國能源供應，調整能源結構，產品質量升級，以及促進經濟增長具有重要的戰略意義。綜合目前形勢來看，我國