第一章国内外勘探开发进展与地质新认识
第一节国外页岩气勘探开发进展
一、全球页岩气资源量及分布
美国能源信息署2015年发布了全球页岩气资源量数据（表1-1-1）。全球技术可采资源量为220.69万亿m3，位于前三位的分别是中国（31.57万亿m3）、阿根廷（22.71万亿m3）、阿尔及利亚（20.02万亿m3），其次是美国（18.23万亿m3）和加拿大（16.22万亿m3）。美国、中国、加拿大、阿根廷已实现页岩气商业化开采，2020年页岩气年产量如图1-1-1所示。
二、主要国家页岩气勘探开发进展
（一）美国
美国是第一个成功进行页岩气勘探开发的国家。美国自1821年钻探第一口井深仅8m的页岩气井以来，经过了近200年的发展，主要经历了四个阶段：第一阶段（1821～1978年），偶然发现阶段；第二阶段（1978～2003年），认识创新与技术突破阶段；第三阶段（2003～2006年），水平井与水力压裂技术推广应用阶段（大发展阶段）；第四阶段（2007年至今），全球化发展阶段。
美国有20个页岩气远景区16个盆地，多数为前陆盆地，页岩为海相成因，有机质丰度高。全美页岩平均埋藏深度为2286m，部分浅的为914.40m。埋藏深度较浅的页岩在钻井成本上具有竞争力，往往等同于较低的生产成本。1981年实现大规模压裂使Barnett页岩成为美国第一个页岩气规模商业化开采的页岩，由此推动了美国页岩气勘探开发的蓬勃发展和重大突破，在全美及全球掀起了页岩气勘探开发的热潮。目前，美国商业性页岩气开发盆地主要包括沃斯堡（Fort Worth）盆地（Barnett页岩）、密歇根（Michigan）盆地（Antrim页岩）、伊利诺伊（Illinois）盆地（New Albany页岩）、阿巴拉契亚（Appalachia）盆地（Ohio与Marcellus页岩）和圣胡安（San Juan）盆地（Lewis页岩）。美国在钻井和水力压裂服务行业已拥有相当丰富的经验。页岩气勘探和开发已经完全商业化运作，勘探开发技术处于领先地位。2018年，页岩气探明储量占美国天然气总探明储量的66%，页岩气产量为6072亿m3，使美国从天然气进口国跃变为天然气出口国，之后页岩气储产量稳步上升，2019年美国页岩气探明储量达到99983亿m3，产量为7029亿m3，增长了957亿m3，占全球天然气产量增长的73%。2020年产量为7330亿m3，约占美国天然气总产量的80%。2020年以来，美国的页岩气产业连续经历了数次重大挑战。由于新冠疫情的影响，全球的能源需求都出现了缩减，国际原油价格一直低位徘徊，运输行业也受到了较大的冲击，大批企业申请破产，诱发了全行业进入“破产潮”，2020年5月页岩气产量减少400亿m3以上，深度破产重组后6月产量开始逐步恢复。美国的页岩气企业已计划在未来几年实施减产措施。据美国能源信息署估计，减产主要是因为产能井数量减少，但是单井产量会增加。
（二）加拿大
加拿大是继美国之后第二个实现页岩气商业开发的国家。大部分资源分布在广阔的西加拿大盆地中，盆地构造稳定，页岩主要发育在三叠系Montney组、白垩系Colorado群及泥盆系，为被动陆缘海相环境。含气页岩埋藏深度和厚度相对优越，页岩主体埋深大约2438.4m，主要厚度为60.96～121.92m，有机质丰度较高，黏土矿物含量低，热成熟度高，页岩往往略有超压。
由于离常规天然气管道基础设施较近，西加拿大盆地大部分地区都有利于页岩气开发，且已开展页岩气勘探多年，也做了大量页岩气开发阶段的工作。2020年加拿大全年页岩气产量为55亿m3。
（三）阿根廷
阿根廷地质构造上西部受挤压，东部为拉张，境内页岩气资源储量丰富，其中6个盆地已发现油气。阿根廷在已发现的陆上含油气盆地中共发育11套烃源岩，烃源岩形成的沉积环境和构造背景不同，其中５套烃源岩为海相烃源岩，６套烃源岩为湖相烃源岩。烃源岩所处的盆地自北向南分别为查科（Chaco）盆地、白垩（Cretaceous）盆地、库约（Cuyo）盆地、内乌肯（Neuquén）盆地、圣豪尔赫（SanJorge）盆地和奥斯特勒尔（Austral）盆地。其中，阿根廷*大的页岩油气储藏在内乌肯盆地。2020年阿根廷页岩气产量为115亿m3。
据阿根廷*大的国家石油公司YPF公司的数据，内乌肯盆地的巴卡穆埃尔塔页岩油气田拥有6610亿Bbl石油和33.4万亿m3的天然气资源。内乌肯盆地发育四套烃源岩，包括三叠纪裂谷期陆相烃源岩、侏罗纪—白垩纪拗陷期海相页岩，其中*主要的烃源岩为晚侏罗世发育的LosMolles组和VacaMuerta组海相页岩。总有机碳（total organic carbon，TOC）为3%～8%，Ⅰ型和Ⅱ型干酪根，处于生油和生气窗内，厚度25～450ｍ，是页岩油气勘探的重要目标。内乌肯盆地另外两套页岩，埋藏深度分别为2438.4m和3657.6m，与巴拉那—查科（Parana-Chaco）盆地相比，这两套页岩热成熟度较高、TOC含量较高并具有较高的超压。
（四）其他地区和国家
1.南美页岩主要分布在巴拉圭、巴西、阿根廷、玻利维亚等国家。据美国能源信息署2013年公布的报告，巴西三个陆上盆地巴拉那、索利蒙伊斯（Solim.es）及亚马孙（Amazonas）拥有约6.9万亿m3技术可采的页岩油气资源。玻利维亚的巴拉那—查科盆地与位于阿根廷的内乌肯盆地也是重要的页岩油气资源富集区。其中，巴拉那—查科盆地烃源岩主要为晚泥盆世海相沉积的页岩，其埋藏深度较浅（2286m）、厚度较大（304.8m）、黏土矿物含量低、有机质丰度中等（TOC为2.5%）、热成熟度较低（Ro为0.9%）。
2.南非页岩主要分布在卡鲁（Karoo）盆地，盆地横跨南非近2/3的区域。在该盆地发育有三套远景页岩，均为二叠纪前陆盆地海相沉积。页岩相对较厚，为30.48～45.72m，埋藏浅，为2438.4m，黏土矿物含量低，有机质丰度高（Whitehill组TOC为6%）、成熟且超压。自2015年钻井工作启动，卡鲁盆地的勘探活动一直在增加。其实，卡鲁盆地在1970年前就有天然气钻井，展现了天然裂缝产气潜力。
3.澳大利亚澳大利亚落实了四个有远景的盆地—中部库珀（Cooper）盆地、昆士兰的马里伯勒（Maryborough）盆地及西部的珀斯（Perth）盆地和坎宁（Canning）盆地。这四个盆地合计页岩气技术可采资源量约11.2135万亿m3。就盆地类型和形成时期而言，每个盆地都有完全不同的特点。但是，除了二叠系页岩为湖泊沉积外，其余所有页岩都是海相成因。埋深*浅的页岩气储层位于库珀盆地，埋藏深度为2438.4m，页岩气埋深较大的盆地为珀斯盆地（3048m）和坎宁盆地（3657.6m）。所有盆地页岩储层地质特征优越，如黏土矿物含量低，热成熟度较高，常压到超压，有机质丰度较高（TOC＞2.5%，约为3.5%）。在澳大利亚，尤其是库珀盆地（Beach石油公司）和坎宁盆地（Buru能源公司）已在进行规模性的页岩气勘探工作。
4.北非页岩主要分布于两个盆地，阿尔及利亚境内的盖达米斯（Ghadames）盆地和利比亚的苏尔特（Sirte）盆地。这两个盆地都是克拉通内盆地，发育泥盆系和志留系海相页岩，页岩气地质条件有利，页岩厚度为30.48～60.96m，TOC为3%～5%，超压/正常压力，中等黏土矿物含量及适中的热成熟度。页岩埋藏深度较大，达到2865.12～3962.4m，平均为3528.5m。目前已经在盖达米斯盆地内投入较多勘探工作，并且已获得一定的进展。
第二节国内页岩气勘探开发进展
截至2020年底，全国探明页岩气地质储量20018.18亿m3，页岩气年产量200.55亿m3。其中，中石油提交探明地质储量为10610.46亿m3，页岩气年产量为116.28亿m3；中石化提交探明地质储量为9407.72亿m3，页岩气年产量为84.27亿m3（表1-2-1）。
一、全国页岩气勘探开发历程
全国页岩气勘探开发历程可以大致分为裂缝泥页岩油气藏勘探开发阶段、合作探索与地质评价阶段、勘探突破及先导开发试验阶段和页岩气工业化勘探开发阶段。
（一）裂缝泥页岩油气藏勘探开发阶段
20世纪60年代以来，在四川、鄂尔多斯等盆地进行了常规油气勘探开发，发现泥页岩层系中有天然气流。1966年，四川盆地威5井下寒武统筇竹寺组页岩测试获日产气2.46万m3，Y63井在上奥陶统—下志留统龙马溪组页岩酸化后测试获日产气3500m3。中国学者在20世纪八九十年代开始关注页岩气资源。1994～1998年中国专门针对泥页岩裂缝性油气藏做了大量工作，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。
（二）合作探索与地质评价阶段
2000年以来，我国在跟踪美国页岩气地质理论和技术的基础上，从老资料复查、露头地质调查等着手，开展中国页岩气地质条件和资源潜力评价研究。2005年页岩气勘探开发热潮逐渐兴起，2006年中石油与美国新田石油公司进行了国内首次页岩气研讨—香山页岩气勘探开发技术研讨，组建了页岩气研究队伍，并设立了页岩气研究项目，对四川盆地古生界页岩开展了钻井资料复查工作。2007年中国石油勘探开发研究院与美国新田石油公司联合开展了“威远地区页岩气联合研究”，明确了威远地区寒武系筇竹寺组页岩气资源前景，与此同时，对整个蜀南地区古生界海相页岩开展了露头地质调查与老资料（井）复查。2008年钻探了第一口页岩气地质全取心浅井—长芯1井，井深154.6m，取岩心151.6m，确定四川盆地五峰组—龙马溪组为页岩气开发工作的主力层系。2009年页岩气评价选区取得了初步成果，得到了社会更多的重视与关注。中石油率先在四川盆地威远—长宁、云南昭通等地进行了页岩气钻探评价，确立了长宁、威远和昭通三个页岩气有利区，启动了产业化示范区建设，与壳牌（中国）有限公司在四川盆地富顺—永川地区进行了中国第一个页岩气国际合作勘探开发项目。中石化在贵州大方—凯里方深１井区开展了寒武系筇竹寺组页岩气老井复查。2009年，国土资源部启动“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区优选”项目，并在重庆市彭水县实施了第一口页岩气资源调查井—渝页1井。2010年国家能源页岩气研发（实验）中心揭牌成立。中石油在川南威远地区针对寒武系筇竹寺组、志留系龙马溪组钻探了第一口页岩气勘探评价井—威201井，直井压裂获页岩气流，产量为1万～2万m3/d，并建立了第一个数字化露头地质剖面—长宁双河剖面，剖面长度2000m，包括奥陶系五峰组—志留系龙马溪组。
（三）勘探突破及先导开发试验阶段
2011年国家采取了一系列措施鼓励页岩气资源的勘探开发，在国家科技重大专项中设立页岩气项目，确定页岩气为独立矿种；2011～2012年通过两轮招标共计出让19个页岩气区块。同时，国土资源部组织油气资源战略研究中心实施了全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选项目，并于2012年3月1日对外公布了中国页岩气地质资源量为134.42万亿m3，可采资源量为25.08万亿m3。中国工程院也开展了中国非常规天然气开发利用战略研究，认为中国页岩气可采资源量为10.50万亿m3，并提出中国页岩气开发利用趋势与路线图。2012年国家发展和改革委员会（以下简称发改委）、财政部、国土资源部和国家能源局联合发布了《页岩气发展规划（2011—2015年）》，提出了2015年实现页岩气65亿m3的发展目标；发改委批准设立了涪陵、长宁—威远、昭通和延安四个国家*页岩气示范区；财政部和国家能源局发布了《关于出台页岩气开发利用补贴政策的通知》，对2012～2015年开发利用的页岩气补贴0.4元/m3。这些措施极大地激发了企业的积极性，逐渐掀起了页岩气勘探开发的高潮。
2012年4月中石油长宁地区N201-H1井五峰组—龙马溪组测试，获日产气15万m3，实现了中国页岩气勘探与商业开发的突破。2012年5月，中国石油化工股
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