4.1.4 页岩气的性质和开采方法

页岩气是赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20%～85%。

4.1.4.1 页岩气的性质

与常规储层气相比，页岩气的形成和富集有自身独特的特点，分布在盆地内厚度大、分布广的页岩烃源岩地层中。页岩气藏具有自生自储特点，页岩既是烃源岩，又是聚集、保存的储层和盖层，不受构造控制，无圈闭、无清晰的气水界面。

页岩气几乎存在于所有的盆地沉积中，只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别而具有不同的工业价值。页岩气埋藏深度从200m到3000m，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能长期稳定地产气，开采寿命长，生产周期长。

中国页岩气资源潜力大，勘探开发还处于起步阶段，海相页岩是开发的有利对象，陆相页岩是重要的资源。积极开发页岩气对保障能源安全、缓解天然气供给压力有重要意义。

4.1.4.2 页岩气的开采方法

页岩气开采关键技术包括水平井和水力压裂技术。水平井和水力压裂技术不仅极大提高了页岩气的开采速率，还提高了单井最终采收率，大部分生产井的极限采收率在15%～35%之间。

（1）水平井

水平井能够扩大井筒与地层的接触面积，增加储层泄流面积，提高产量。在直井中水力压裂技术可以将井筒与储层的接触面积扩大数百倍，而水平井中，井筒与储层的接触面积会呈指数增长。

水平井的关键问题是井身结构设计、钻井工艺、固井与完井，由于页岩地层裂缝发育、机械承受能力低，需要采用快速、高效、稳定、目标区域可准确控制的钻井工艺，最大化泄流面积和产量，同时保证生产的安全稳定。

（2）水力压裂技术

水力压裂的原理是利用地面高压泵组，将超过地层吸液能力的大量压裂液泵入井内，在井底或封隔器封堵的井间产生高压，当压力超过井壁附近岩石的破裂压力时，就会产生裂缝。随着压裂液注入，裂缝会逐渐延伸，进一步注入带有支撑剂的混砂液，在裂缝中填充支撑剂。停泵后，由于支撑剂对裂缝壁面有支撑作用，在地层中就形成了有一定长度、宽度的填砂裂缝。生产实践表明，页岩气产量与压裂产生的裂缝网络的复杂程度和储层改造体积正相关。

页岩气采出过程一般分为3个阶段：裂缝中的游离气被采出，开采速率较高，但下降迅速；基质和微裂缝中的游离气采出，开采速率小于第一阶段；吸附气的解吸扩散，游离气和吸附气的产出比例因页岩气藏特点不同而不同。