主题：【原创】从页岩气聊起（0） -- 奔波儿

在谈页岩气之前，先聊聊常规油气藏。在这方面，大家已经形成共识，即若想形成良好的油气藏，一般需要五大要素：

1）烃源岩（Source Rock）：不是随便一块石头就能形成油气，得是那种富含有机质，温度、时间、压力等等全部合适的那种，比如阿巴拉契亚山的马塞勒斯页岩（Marcellus Shale）、位于沙特的世界第一大油田加瓦尔油田（Ghawar Field）的侏罗纪碳酸岩。

2）运移通道（Migration Path）：源岩可能深埋地下或者他处，油气在压力的作用下会发生运移，其路径可以是孔隙度比较大的岩层，断层也是挺不错的一个选择。

3）储集岩（Reservoir Rock），比如孔隙和层理发育的岩石，渗透率也不能太低，某些页岩再次光荣地成为候选人。

4）盖层（Seal）：得有个盖子，不然油气就挥发跑了，最好是盐（Salt）做的，密封性和柔韧性都好。

5）圈闭（Trap）：油气最终通过储集岩汇集在一起，但得有足够的空间来容纳油气，还不能太小，否则没有商业开采价值，得不偿失。

而说到圈闭，则有两种主要类型，一种与构造相关，称之为构造圈闭（Structural Trap），比如背斜所形成的穹窿，或者断层错断形成的空间；另外一种则与地层结构相关，称之为地层圈闭（Stratigraphic Trap），比如尖灭（ Pinchout）或者不整合带（Unconformity）。当然，这个圈闭也可以是构造+地层这样二合一的混合类型，但不管怎么说，得有足够的空间存在。由于油比水轻，油挥发以后会形成的气又比油轻，因此经常出现的情形是：

气

--------

油

--------

水

再往上当然就是负责把大家都罩住的盖层了。通过分析人工地震数据及测井资料，只要这五大要素过关，再估算出油气藏的大致储量，如果价格合适量又足，就可以开钻取油分银子了。

五大要素通通齐备，根据概率论原理，决定因素越多，则成功几率越小（10% ×10%=1%），这样的优等生可并不是那么好找，要不满世界为啥就阿拉伯大叔那儿油啊气啊那么多？难道是真主眷顾吗？如果五大要素凑不齐，甚至某些方面先天不足，比如遇到页岩气这种非常规气藏，该怎么办呢？

页岩气（Shale Gas），顾名思义，自然是储集在页岩中的天然气。注意：它是储集在岩层中的，具体说，是储集在页岩中那些细小的孔隙中，因为孔隙度和渗透率低，加上压力也不够，在这种情况下，页岩内的天然气就不愿意挪窝了，因而根本就没有圈闭这个大气囊等着你去钻。就算你去钻，到底朝哪儿开钻呢？无的怎么放矢呢？另外，没有圈闭、盖层等这类特殊构造形式，怎么估算页岩里面就一定有商业储量的天然气呢？原有对付常规天然气藏的勘探开发的方法已不堪使用。因此，在页岩气的勘探开发上，技术要求更高，而成本也随之上升。

幸亏这些年油气价格不断攀升，而技术进步又降低了开采成本，一上一下，就有了足够的利润空间，这才引发了页岩气的大开发。

（2）哈特先生刨的坑

• 【原创】从页岩气聊起（0）

"天然气运移进岩层以后就不挪窝了"描述页岩气有点问题。页岩气是自生自储。泥页岩本身即是烃源岩，又是储集层。我觉得用“天然气生成后来不及运移，就近富集”可能比较恰当一点。

这句话，俺干脆还是模糊一点吧。

等待搂主的下文

先穿越一把，让我们回到1821年（也有说1825年）夏天的一个下午，地点是一个名为“弗里多尼亚（Fredonia）”的小村子，村子离大湖区的小四---伊利湖（Lake Erie）不远，“加拿大路（Canadaway）”这条小溪从村边缓缓流过，一位名叫威廉·哈特（William Hart）的汉子正在溪边的空地上刨坑呢。

“哥们儿，要不要搭把手啊？”

“不用，这点活儿，俺一个人就干了。”但见哈特先生手持一把铲子，上下翻飞，刨出了八米来深的一口坑来，然后栽上一根中间掏空的木头，缝隙用焦油和破布塞上，再接上个笼头，哈特先生一手创建的“弗里多尼亚煤气照明公司（Fredonia Gas Light Company）”就这样哇哇坠地。他的顾客只有三位，两家小商店和一家磨坊，用他提供的天然气照明，管道也是接在一起的木头管子。可别小看这个迷你公司，它被西方石油工业界推崇为现代天然气工业的鼻祖，而弗里多尼亚也因此以天然气工业的诞生地自居，在该市的市政府大印上就有一盏煤气灯。

外链图片需谨慎，可能会被源头改

在这里，请大家不要忘记，在同时代的中国四川自贡，早已是井架如林，几十、几百米的气井数不胜数，而在十几年后的1835年，世界第一口超千米深井——燊海井（1001.42米）在自贡凿成。

哈特的这口井所生产的就是页岩气，埋藏虽浅，出气也少，但因为客户需求量有限，勉强够用。但随着工业化革命的进程，煤气开始逐渐走进北美和西方的大小城市，需求量越来越大，而在美国的宾夕法尼亚州、加利福尼亚州和得克萨斯州、俄国巴库以及中东地区先后发现了更大规模的油气田，这种小规模的开采方式也就渐渐被淘汰，页岩气也暂时隐入了历史。

页岩本身是一种优良的烃源岩和储集岩，早已成为优质油气藏的标志之一，有的油页岩甚至可以直接拿来烧。

外链图片需谨慎，可能会被源头改

但是，页岩的渗透率（permeability）比较低，天然气一旦进入了页岩中以后，就不愿意动弹了，要想把它开采出来，总不能就那么插个管子，等它慢慢往外挤牙膏。怎么办呢？上压力啊，把气给挤出来不就行了。可怎么上呢？如果加压花的钱，比卖气得的钱还多，估计也没人愿意干。

用“Gas Industry”咨询了一下维基大师，结果给俺转到了“Flatulence”，嘛意思？有中文词条，点上去一看，原来是个“屁”。嗯，这个词条的确和压力以及气有关，但天然气的主要成份是甲烷，而这个“屁”呢？99%的成分属于无味的氧气、氮气，还有甲烷。中文词条上还附上了一张日本鬼子的浮世绘，名曰《屁合战》，把这个含甲烷的东东可谓发扬光大到了极致。

（欲看清晰图片者，请自点该(少儿不宜之)链接，）

（3）江湖必杀技之二鬼拍门

• 【原创】（1）谁偷了俺的靶子？

等着续集。写的不错。

1973年10月6日，萨拉特大手一挥，埃及军队搭乘冲锋舟迅速突破苏伊士运河，登上了丧失敌手六年之久的西奈半岛，第四次中东战争（即“赎罪日战争”）打响了，随后石油输出国组织（OPEC）为打击以色列及其黑后台即以美英为首的西方国家，宣布石油禁运，暂停出口，第一次石油危机也随之引爆。数天之内，油价涨到了13美元一桶，而以前只需要一个零头，也就是3个刀乐儿，低油价的时代一去不复返，欧美发达国家在此重压之下阵脚大乱，经济出现严重衰退，当年美国的GDP下降4.7%，欧洲整体下降2.5%，小日本子摔得最狠，跌了7%。

山姆大叔这时才真正醒悟过来，这个油管子气袋子不能控制在阿拉伯大叔手中。怎么办？咱不是有页岩气嘛，似乎还挺多的，就是开采成本高点儿，但等油气价格真涨到天边了，这点成本不也就不高了嘛，那就先研究研究吧。1976年，在美国能源部和工业界的天然气研究所（Gas Research Institute）主持下，“东部天然气页岩项目（Eastern Gas Shales Project）”这一研究计划正式开展，研究经费则是由美国联邦能源监督管理委员会（Federal Energy Regulatory Commission）负责提供，研究目的是对美国东部即阿巴拉契亚山一带的浅层泥盆纪页岩气进行商业性开采。1980年，美国政府又通过了《1980能源法案（1980 Energy Act）》，为页岩气研究开发项目提供政策扶持和税收等方面的优惠。

在美国政府的大力扶持和石油工业界的协同努力下，为页岩气开发带来革命性突破的两项技术问世，一项就是水力劈裂（Hydraulic Fracturing），另一项是水平钻井（Horizontal Drilling），这两项技术就是页岩气工业界的必杀技，江湖人称“二鬼拍门”。

所谓“水力劈裂”（又称“水力压裂”），即向岩层打钻，用水泵将高压水流注入进去，使岩石产生破裂，这样在原来结构细密的页岩中就形成了天然气上涌的人工通道。另外，一般钻井都是垂直朝下的，可页岩岩层厚度是有限的，垂直下钻，意味着接触面非常有限。如果让钻头拐弯，比如说沿着岩层的产状走，这样不就能保证凡页岩所在之处，高压水流均能光顾。有了这两份陪嫁，“页岩气”这位待字闺中久矣的老姑娘该可以出阁了吧？

其实，早在1947年，就有人提出来“Horizontal Slickwater Fracking（水平油水劈裂）”技术，但限于当时各种技术条件尚不成熟，结果不了了之。一直到了1991年，在能源部的资金扶持下，米切尔能源（Mitchell Energy）公司首次在德克萨斯州北部的巴尼特页岩（Barnett Shale）区打出第一口水平钻探气井。1998年，米切尔能源公司又研发出了“Slick-Water Fracturing（油水劈裂）”，即用加入砂、润滑剂以及其它化学添加剂的油水（Slick-Water）代替水，进行劈裂。有了该技术，商业规模的页岩气开发从此才真正大行于天下。

从上图可以看出，无论是从钻井数量还是产量上，水平钻探已经成为页岩气开发的主流。下图则为2009年在达拉斯附近的页岩气井分布图，红点为水平井，黑点为传统的竖井。

2000年，美国的页岩气开采量仅为84亿立方米，而到了2010年则为1359亿立方米，占当年全国天然气产量的21%。根据美国能源信息局（EIA）的资料，全美的页岩气预计储量约为24.4万亿立方米。

（注：关于页岩气相关专业名词解释，请参阅http://shalegaswiki.com）

（4）吹，吹，吹个大气球

• 【原创】（2）哈特先生刨的坑

在某种意义上，煤层气（Coalbed Methane， CBM）开发是页岩气开发的前传：吸附机理相同，双孔隙结构模型，都属于非传统天然气，很多煤层气需要定向井技术开发）。很多页岩岩心分析技术，特别是含气量分析技术，是同煤层气技术一脉相承的。

煤层气开发，GRI（Gas Research Institute，现在被并入GTI，Gas Technology Institute）做了很多开拓性的研究工作，为工业界提供了标准和规范。美国煤层气开发已经过了高峰期，处于平台或者下降期了。有意思的是，煤层气开发，基本是美国一枝独秀，其它有成功商业开发经验的也就是澳大利亚，剩下其它国家基本没有形成大规模产业，包括煤储量丰富，煤层气开发行动很早的中国（这里面的问题就多了）。

为此还把领导的自行车给丢了，落得被埋怨至今。所以，俺开篇所用的关键词是Tight Gas，而不是Shale Gas。呵呵，莫要着急，且听俺娓娓到来。

页岩气开发首先是在德州北部的巴尼特页岩（Barnett Shale）岩系取得突破，随后又在其它页岩系列全面铺开，诸如阿堪萨州的Haynesville岩系，阿巴拉契亚盆地的Marcellus岩系，达拉斯附近的老鹰滩（Eagle Ford）岩系等等，落基山脉（Rocky Mountains）以东的盆地山脉构造区（Basin and Range Province）及密西西比河两岸已然是星火燎原之势。

2009年，白宫发言人信心十足地向米国老百姓宣布“页岩气的开发预计将显著改善美国的能源安全状况，同时还有助于减轻温室气体污染（The development of shale gas is expected to significantly increase U.S. energy security and help reduce greenhouse gas pollution）”。美国依赖其技术优势，以页岩气为代表的非常规油气生产这几年高速增长，其能源自给率自2005年的历史最低点69.2%已经逐步回升到2011年的78%。预计在2035年，美国的页岩气产量将占天然气总常量的46%，而其天然气进口量将降低到1%。有乐观的家伙甚至说美国将成不远的将来为油气资源的净出口国。2011年的时候，美国的确成为油气制成品的净出口国，但需要强调的一点，是“油气制成品”，而非“原油”或者“天然气”这类原材料（Raw Material）。至于美国成为“油气资源的净出口国”是一句铿锵有力的口号，还只是一个吹给阿拉伯大叔和北极毛熊看的大气球，让我们拭目以待吧。

伦敦奥运会开幕式上，蒂姆·伯纳斯-李（Tim Berners-Lee）作为互联网的发明人和约翰牛的优秀代表露了一把脸。但互联网能之所以能够大行于天下，却是因为美国。好像大家伙儿都瞅着美国佬儿，一旦他们做成了啥事儿，大家立马一窝蜂跟进。难道这就是所谓“敢为天下先”？在页岩气的开发上面，美国很幸运地成为光荣的“先行者”，而不是可怜的“小白鼠”。看着美国佬儿已经在大把大把得赚银子了，大家都照猫画虎吧，于是乎，页岩气勘探开发在全世界如火如荼得展开了。

这一调查不要紧，全球的页岩气还是很丰富的嘛。就目前而言，已经在32个国家，发现了48个蕴藏有大规模页岩气资源的盆地.根据IEA在2012年年初所发布的《世界页岩气资源：对美国以外12个地区的初评报告（World Shale Gas Resouces: An Initial Assessment of 14 Regions Outside the United States）》所提供的数据，全球已探明的可开发（Technicallly Recoverable）总储量为187万亿立方米；而如果要算潜在的蕴藏储量（含目前技术无法开发的页岩气藏），则高达623万亿立方米，这个数字为全球常规天然气储量（自2009年底为187.49万亿立方米）的三倍还多，就单算可开发储量，也意味着大家能用的气翻了整整一倍。

中国一直被大家认为是一个油气资源贫乏的国家，我们的常规天然气蕴藏量只有可怜的2.46万亿立方米。但是，当我们把视线稍微转移一下，一定会微微一笑，我们的页岩气可开发储量是36万亿立方米，而潜在储量则为144万亿立方米，均高居世界第一；排在老二美国之后的是阿根廷，其可开发储量为22万亿立方米，潜在储量为77万亿立方米。2009年11月，奥黑同志答应向中国提供页岩气勘探开发技术，条件是让美国公司进入中国油气领域，目前仍处于双方博弈阶段。事情进展何如尚不得知，但有一点是必须强调的，只有中国人自己掌握了这项技术，才能真正确保中国的能源安全。

（5）孔怀兄弟，同气连枝

• 【原创】（3）江湖必杀技之二鬼拍门