页岩气资源及其勘探开发

页岩气资源及其勘探开发shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源提纲一、页岩气及含气页岩二、国外页岩气勘探开发成本三、页岩气资源潜力四、页岩气勘探开发流程五、相关政策shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源页岩气shalegas含气页岩、富气页岩gasshale页岩油油页岩shaleoiloilshale（特指）一、页岩气及含气页岩shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源一、页岩气及含气页岩（一）页岩气－新矿种报告页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源。通俗地讲，页岩气为烃源岩层系油气资源，这类资源发现很早，但由于无法进行经济有效开发而一直为作为资源对待，直到美国取得技术突破后才受到关注。shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源煤层气页岩油页岩气油页岩1.烃源岩层系包括泥页岩和煤2.油气为滞留油气，也是盆地保留到最后的油气。满足了原岩滞留需要后，才可能形成其他类型的油气聚集3.一个盆地已经发现常规油气和致密油气，原岩层系内就应当有油气资源4.盆地在油气勘探中，已见到油气显示，也说明烃源岩层系内有油气资源一、页岩气及含气页岩烃源岩层系内油气资源源岩层系内油气资源shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源•二是页岩系统为烃源岩层系。包括富有机质页岩；富有机质页岩与粉砂岩、细砂岩夹层；粉砂岩、细砂岩夹富有机质页岩等；页岩气形成于富有机质页岩，储存于富有机质页岩或一套与之密切相关的连续页岩组合中，不同盆地页岩气层组合类型不相同。从未对夹层厚度进行任何限制•三是游离气、吸附气、溶解气并存。从美国情况看，吸附气在80%－20%之间，范围很宽，对应地，游离气在20%－80%，其中，部分页岩气含溶解气。•四是这类资源只有在水平井和多段压裂技术取得突破突破后才能进行开发。页岩气本质上指烃源岩层系内滞留的油气资源，这类油气资源在以往油气勘探中没有作为勘探目标进行过系统的勘探开发工作。一、页岩气及含气页岩美国、加拿大页岩气（油）含义（shalegas，shaleoil）•一是“页岩”不是岩石学所定义的页理十分发育的页岩。而是岩石颗粒粒度在泥岩级别、有机质丰富的细粒岩石，包括页岩、泥岩、碳酸盐岩。shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源3.C.D.Rokosh,等为评价西加拿大盆地页岩气资源潜力，在2009年对含气页岩进行了界定：事实上，“页岩”这个术语的使用很宽泛，同时也不是描述储层岩性的。美国页岩气储层在岩石学上差别很大，本身就说明页岩气不止储存于页岩中，而是储存于在岩石学和岩石结构上都很宽泛的岩石谱系内，从泥岩(例如nonfissile页岩)到粉砂岩以及细砂岩，且他们都可以含有硅质或钙质成分。在西加拿大盆地，大多数被描述为页岩的经常为粉砂岩，或者为多种岩石类型组合，如粉砂岩、砂岩纹层与页岩纹层或层段互层。这种富有机质“页岩”的复合岩石类型预示着天然气的复合储集机理，可以是有机质吸附储存，宏观、微观孔隙中的游离状态储存。纹层具有双重作用，可以储集游离气，还可以将那些从有机质上解吸的天然气运移到井筒。纹层孔隙度和渗透率的大小、及纹层与压裂裂缝的连接性是决定页岩气开发效率的关键。一、页岩气及含气页岩（二）含气页岩（gasshale）shalegasshaleoil烃源岩层系油气资另外，储存与微孔和沥青纳米孔的溶解气(Bustin,2006)虽然在过去被认为比例很小，但很可能是另一个气源。在页岩储层中，与吸附气和溶解气相比，游离气可能是开发中更为主要的气源。确定游离气、溶解气、解吸气的比例对资源和储量评价十分重要；由于解吸气在低压下较游离气更容易扩散，以上数据在页岩气生产和储量计算中也十分关键。严格的含气页岩定义的缺位，对页岩气资源评价产生了附加维度。由于岩石类型很宽泛，使得页岩气与其他类型油气出现交叉过渡，如“致密气”(PetroleumTechnologyAllianceofCanada,2005)，一般情况下，致密气与页岩气的显著区别是致密气储层不含有机质，我们对含气页岩和致密砂岩的区分主要依据其是否含有有机质。在富有机质“页岩”观察到的岩石类型的多样性说明有不同类型的“页岩气”储层。正如美国通过20的年的时间所证实的那样(Cramer,2008)，每种储层有特定的地化和地质特征，对应地需要特定的钻井，完井，开发生产，资源和储量评价方法。(C.D.一、页岩气及含气页岩（二）含气页岩界定shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源barnett页岩•D冲刷构造、团块、波痕生物碎屑纹层shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源eagleford页岩shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源一、页岩气及含气页岩（三）页岩气特点1.层位明确。页岩气主要分布于富有机质泥页岩地层中，即烃源岩中，由地层中有机质热演化形成，具有自生、自储、自保的成藏特征。页岩气层shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源一、页岩气及含气页岩（三）页岩气特点2.烃类气体在页岩中有多种赋存方式，包括吸附相、游离相和溶解相，以吸附相和游离相为主，溶解相也很可观孔隙空间分布频率(%)Ｐｃ／ＭＰａ0.00~0.1001.0~0.160.16~0.250.25~04.0.400~0.630.63~10.010.0~1.601.60~25.025.0~40.04.00~63.063.0~10.010.~016.016.0~25.0烃源岩层系油气资源一、页岩气及含气页岩（三）页岩气特点井深235.2m3.页岩储层基质孔隙度一般小于10%；页岩井深324.9m０．０１００．００１１０．０００１００．０００４０２００１００８０６０shalegasshaleoilＳＨｇ／％0１．０００40０．１００208060渗透率一般以纳米级为主，渗透率极低100孔喉半径分布区间(µm)下寒武统上奥陶-下志留统shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源一、页岩气及含气页岩（三）页岩气特点4.页岩气气藏分布主要受富有机质页岩分布和埋深控制，没有明显的气－水界限，不具有“气藏”的基本特征（RichardM.pollastro,RonaldJ.Hill,DanielM.Jarvie,MitchellE.Henry,2003，修改）shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源气藏生产过程中无需排水，生产周期长，一般30～50年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值一、页岩气及含气页岩（三）页岩气特点5.与煤层气相比，页岩煤层气产量曲线气产量时间量曲线气产量时间煤层气生产曲线常规天然气产常规气生产曲线页岩气生产曲线（1）shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源提纲一、页岩气及含气页岩二、国外页岩气勘探开发成本三、页岩气资源潜力四、页岩气勘探开发流程五、相关政策shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源U.S.shalegasproductionisover33percentoftotalU.S.dryproduction•Sources:EIA美国页岩气主要产自以下8套页岩，产区还在增加2012年页岩气产量2650亿立方米美国３０００２５００２０００１５００１０００５０００２０００２００１２００２２００３２００４２００５２００６２００７２００８２００９２０１０２０１１２０１２ＲｅｓｔｏｆＵＳＭａｒｃｅｌｌｕｓ（ＰＡａｎｄＷＶ）Ｆａｙｅｔｔｅｖｉｌｌｅ（ＡＲ）Ｂａｋｋｅｎ（ＮＤ）Ｈａｙｎｅｓｖｉｌｌｅ（ＬＡａｎｄＴＸ）Ｂａｒｎｅｔｔ（ＴＸ）ＥａｇｌｅＦｏｒｄ（ＴＸ）Ｗｏｏｄｆｏｒｄ（ＯＫ）Ａｎｔｒｉｍ（ＭＩ，ＩＮ，ａｎｄＯＨ）shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源ShalegasoffsetsdeclinesinotherU.S.productionsourcesU.S.drygasproductiontrillioncubicfeetperyearSource:EIA,AnnualEnergyOutlook2012EarlyRelease2%ProjectionsHistoryAssociatedwithoil201010%7%Alaska1%ShalegasNon-associatedonshoreNon-associatedoffshoreTightgasCoalbedmethane23%21%9%26%9%49%9%7%21%7%ShaleGasProductionInBcf/dshalegasshaleoil烃源岩层系油气资源Source:ICFInternationalDataBaseandCompassReportApril2010ShaleGasEstimates98765432102005Woodford2010Barnett2015Fayetteville2020Haynesville2025Marcellus2030EagleFordshalegasshaleoil烃源岩层系油气资源WellPermitsbyYearCumulativeSource:TexasRailroadCommissionshalegasshaleoil烃源岩层系油气资源NaturalgasdevelopmentManagementchallenges•Forestfragmentationshalegasshaleoil烃源岩层系油气资源美国主要含气页岩层段地质指标shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源美国主要含气页岩层段地质指标shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源单井控制页岩气可采储量•Marcellus页岩：生产者公布的单井最终采收率为4.2-5.7Bcf.USGS评价结果为1.1Bcf•Barnett页岩：生产者公布的单井最终采收率为3.0Bcf.USGS评价结果为1.0Bcf•Fayetteville：生产者公布的单井最终采收率为2.4-2.6Bcf.USGS评价结果为1.0Bcf•Haynesville：生产者公布的单井最终采收率为5.0-7.5Bcf.USGS评价结果为2.6Bcf•EagleFord：生产者公布的单井最终采收率为8.5Bcf.USGS评价结果为2.0Bcfshalegasshaleoil烃源岩层系油气资源页岩气井生产曲线（无重复压裂）shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源页岩气井生产曲线（重复压裂）shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源总体成本变化范围•页岩气开发前一般要先打20-40口试验井，试验井因取心、各种测井、分析测试和固井压裂等投入较多，成本偏高，•开发井钻井和储层改造成本，在美国一般为US$3-11百万美元.•欧洲开发井成本高于美国，一般在US$8-16百万美元.shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源二、国外进展不同页岩开发成本（2010年）据斯伦贝谢统计，这两年，开发成本以10%的速度降低shalegasshaleoil烃源岩层系油气资源二、国外进展成本构成（2010年。宾夕法尼亚marcellus页岩）•区块租赁和权利金，区块最小640英亩，1平方英里。•区块租金：每英亩几百美元到$10,000不等，平均每英亩约为$3,450；•一个640英亩的基本区块平均租金$2,208,000；•宾夕法尼亚marcellus页岩的土地所有者权益所占比例为12.5％－18％，平均17％；•有效期一般五年，之后再签，自动延续，费用如上。••••（钻井）许可费，滨州由环保部按井深收取，每10000ft是$2,600；另外，缴纳供水、安全钻井和弃井押金$2,500；临时道路和井场建设费，大约$400,000；以上3相共$405,100；其中井场和道路费用比例较大，单井场钻井数量越多，单井的以上费用越低•••其中钻井成本占40%；压裂完井成本占50%-60%；•每年的生产费用为$1.26permcf；二