页岩气是什么：革命性的天然气来源

页岩气：一种新型天然气
什么是页岩气？
页岩气是一种非常规天然气，主要由甲烷组成，储存在页岩层中。有别于常规天然气，页岩气自生自储，页岩层既是烃源岩又是储气层。常规油气的储层通常是孔隙较大的砂岩地层，需要良好的圈闭才能储存油气。页岩的孔隙则小得多，页岩气以游离态或吸附的形式储存在页岩中。页岩中的有机质经过复杂的生物化学变化，生成干酪根，进而分解生成甲烷气体。部分甲烷气体吸附在矿物表面，饱和后以游离态存在于孔隙和裂缝中，页岩内部的温度和压力逐渐升高，形成高温高压环境。
页岩气的开采
由于页岩储层的孔隙度低、渗透率低，气体无法自行汇集到井筒，因此不能像常规天然气那样通过垂井射孔和开采来获得。页岩气的开采需要采用水力压裂技术。在射孔连通地层和井筒后，通过地面高压泵将大量的含支撑剂液体注入地层。由于页岩的脆性，地层会破裂形成多条裂缝。停泵后，液体滤失和开采会促使支撑剂阻止裂缝闭合，有效提升渗透率，为气体流向井筒开辟通道。页岩气的开采还需要水平井，即垂直钻井至储层附近，然后通过导向技术沿水平方向引导，在储层中钻进 1500 米至 2000 米。为了形成复杂裂缝网络，提高开采程度，通常对这段水平段进行分段压裂，各段之间用可溶桥塞隔开。
开采与运输
当所有分段压裂完成后，通过钻塞和通井操作使井筒通畅。然后开始开井排液，压裂注入的液体将被回收至地面。由于地层滤失，通常不会 100% 返出。排液时需要控制油嘴尺寸，防止油嘴过大导致支撑剂被带出地面，造成裂缝闭合，降低导流能力，进而使产气量降低。排液过程持续数月，缓慢平稳排液。从井口出来的气液混合物经过分离器，液体进入排池循环利用，气体通过管线输送到中心站，再向外输送。事实上，排液过程中会带出少量支撑剂，但相对于注入的支撑剂数量来说只是微乎其微。在后续开采过程中，当压力降至一定程度时，井筒中的液体将压住气体，使气体难以进入井筒。这时需要进行气举。投产初期，产量通常为 20-40x104m3/d，开采一段时间后下降至几万方/天，随后进入长期稳定产能阶段。部分高产井在投产初期，日产量甚至可达数百万方。
结语
与常规油气相比，页岩气的开采难度更大，成本更高。随着技术的进步，页岩气开采技术逐渐成熟，许多必要的工具和化工材料已实现国产化。一口页岩气井的投入成本仍在数千万至上亿元。我国页岩气储量十分丰富，但仍有许多储量无法利用现有的技术有效开采。相信随着科技的发展，这些问题最终都会得到解决。