页岩气勘探开发前景广阔

近几年来，页岩气逐渐成为大众关注的热词。很多人都在问“什么是页岩气？”。其实，页岩气只是天然气的一个新名字，和我们家庭用的燃气、汽车加的天然气成分相似，是人类重要的化石能源。

我们经常在大自然中见到一种黑色的岩石，这就是页岩气和天然气生气母源，专业术语叫黑色页岩。黑色页岩的形成是在距今几亿年到几千万年前，在一片相对安静的深水环境下，微细的泥岩颗粒逐渐沉积下来，其中也混合着很多有机质成分，比如菌类植物、藻类植物等遗体，沧海桑田，不断变化，沉积物逐渐被沉积压实，最终演化成岩变成了黑色页岩。

黑色页岩在沉积压实演化过程中，经历了高温和高压的煅炼，其中的有机质在高温高压作用下热演化分解成干酪根，然后再进一步裂解就开始“生油生气”。这是一个极其漫长的过程，从沉积下来到开始生油生气大约需要经历几百年到几千万年，甚至几亿年。黑色页岩中生成的油和气，有一部分会沿着岩石中的微裂隙逐渐运移，根据气轻油重水更重的原理，气比油更容易向上跑。众所周知的“大庆油田”、“胜利油田”、“塔里木油田”等大油田，都是黑色页岩中的油气经历了长时期的运移和聚集后逐渐形成的“聚宝盆”。这些油田里既可以采出石油，也可以采出天然气。

黑色岩石和其中的微小孔隙（放大几万倍）

石油地质学家通过研究发现，黑色页岩中除了跑走的那部分油气，还有大量滞留下来的油气依然封存在这些黑色岩石中，这就是页岩油和页岩气。页岩气大量存在于黑色岩石的微小孔隙中，这些小孔相当于一根头发直径的1/300，肉眼无法直接观测到，只有在放大几万倍的显微镜下才可以看到。

页岩气跟天然气一样，用途很广，主要用于化肥、化工、发电、陶瓷、玻璃、机械、轻工、冶金制造及民用燃料等工业生产和生活领域。页岩气的主要成分是甲烷，其燃烧后产生的污染更少，是一种绿色清洁能源。

由于页岩气存在于上面所说的非常致密的黑色页岩中，要开发页岩气就需要比开发常规天然气更高的工艺技术。美国是世界上首个实现页岩气工业开发的国家，在页岩气勘探开发过程中，美国人逐渐摸索试验形成了“水平井+分段压裂改造”的工艺技术。通过在地下几千米深处的页岩层中，人工钻一口可穿行页岩1000多米的“水平井”。先下入管柱封固地层，然后在钢管上分段射开一些小孔，再通过地面高压设备——压裂车将清水混合着粗砂注入地层里，在页岩中压出一些裂缝，被称作“水力压裂”。“水力压裂”可以形容为给地层打针。针管即是井桶，药水即是清水和砂子，清水和砂子压到地层中，在地层中压出裂缝通道，使页岩气沿着裂缝通道进入井筒，进而被采出地面。

页岩气水平井分段压裂示意图

我国页岩气开发已在四川、重庆地区取得大突破。中石油和中石化分别在四川长宁-威远、重庆涪陵等地区钻探开发出高产页岩气，其中焦页1HF井的产量达20万立方米/日；涪陵页岩气田成为我国第一大页岩气田，2018年年页岩气产量已超过100亿立方米。中石油在长宁-威远等地区也在大力开发页岩气，2018年产量已超50亿立方米。目前，页岩气开发已用于当地化工、燃气、纺织等行业，实现了资源就地转化利用。随着页岩气管道建设的不断加强，页岩气已进入西气东输管道网，正在为更多的地区供气。

我国高度重视页岩气等清洁能源的勘探开发利用，多次出台政策鼓励开发页岩气，鼓励社会资金投入，进入页岩气勘探开发领域。随着页岩气资源调查的不断加强，页岩气勘探开发技术的不断提高，我国页岩气勘探开发领域将越来越广，勘探开发前景会越来越广阔。□

（作者单位：自然资源部中国地质调查局油气资源调查中心）