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頁岩氣是傳統能源,就是天然氣。
這是2008-2010年新技術突破後,改變了世界能源格局的新型能源開採方式。
具體來說,以往天然氣是直接打出一口氣井,就如同在地殼裡戳破一個氣球,然後把氣抽出來。而頁岩氣則是透過水力壓裂,把本來鎖死在頁岩氣中的天然氣分子提取出來。
和傳統天然氣的區別在於,傳統天然氣投資大,收益高,一口井開採的年限很長,產氣量高。而頁岩氣投資小,收益低,期限短,產氣量低。同時,頁岩氣的蘊藏量非常大,也非常廣泛,直接把一個最大能源進口國美國,變成了能源出口國。
但是正是這個特質,幫助大量中小企業進入這個領域,推動了技術進一步發展。
頁岩氣是指賦存於以富有機質頁岩為主的儲集巖系中的非常規天然氣,是連續生成的生物化學成因氣、熱成因氣或二者的混合,可以遊離態存在於天然裂縫和孔隙中,以吸附態存在於乾酪根、黏土顆粒表面,還有極少量以溶解狀態儲存於乾酪根和瀝青質中,遊離氣比例一般在20%~85%。
與一般天然氣最主要的區別是儲存的地方不同,難以開採(因為頁岩氣儲集層滲透率低),但是實際使用是一樣的,不過也有可採時間長,供氣穩定等優點。
1.常規天然氣(Natual gas)是一種多組分的混合氣態化石燃料,主要成分是甲烷(CH4),另有少量乙烷、丙烷和丁烷,成分相對複雜,比重約0.65,比空氣輕,具有無色、無味、無毒之特性。
2.煤層氣(coalbed)俗稱“瓦斯”,主要成分是甲烷,成分較簡單,是基本上未運移出煤層,以吸附、遊離狀態賦存於煤層及其圍巖中的煤層氣。其熱值是通用煤的2到5倍,燃燒後幾乎沒有汙染物。
3.岩層氣(shale gas)是從頁岩層中開採出來的天然氣,成分以甲烷為主。
1 頁岩氣如何形成
第一階段是頁岩氣成藏階段。這時候的氣體主要由生物作用所產生的天然氣,首先滿足有機質和岩石顆粒表面吸附的需要,當吸附氣量與溶解的逃逸氣量達到飽和時,富裕的天然氣則以遊離相或溶解相進行運移逃散,條件適宜時可為水溶氣藏的形成提供豐富氣源。此時所形成的頁岩氣藏分佈限於頁岩內部且以吸附狀態為主要賦存方式,總體含氣量有限。
第二階段是根緣氣成藏階段。在熱裂解氣(天然氣中低碳烷烴在高溫下吸收大量能量而分解為低碳不飽和烴和氫,甚至完全分解為元素碳和氫的烴類裂解過程。)大量生成過程中,高密度的有機母質轉換成較低密度的天然氣。在相對密閉的系統中,物質密度的變小導致了體積的膨脹和壓力的提高,天然氣的大量生成作用使原有的地層壓力得到不斷提高,從而產生原始的高異常地層壓力,即 “高壓鍋” 原理。由於壓力的升高作用,頁岩內部沿應力集中面、巖性接觸過渡面或脆性薄弱面產生裂縫,天然氣聚集其中則易於形成以遊離相為主的工業性頁岩氣藏,天然氣原地或就近分佈。在該階段,遊離相的天然氣以裂隙聚集為主,頁岩地層的平均含氣量丰度達到較高水平。
第三階段是常規圈閉氣成藏階段。隨著氣體量的不斷增加,壓力越來越大,,越來越多的遊離相天然氣無法全部保留於頁岩內部,從而產生以生烴膨脹作用為基本動力的天然氣 “逃逸” 作用。直至找到一個相對空間可以儲存。如果生氣量繼續增加,則天然氣分佈圍進一步擴大,直到遇常規儲層或輸導通道後,天然氣受浮力作用而進行置換式運移,從而導致常規圈閉氣藏的大範圍出現。
那麼頁岩氣常規開採方式有哪些呢?
目前美國成熟的技術是採用水平井+水力壓裂技術。
a.打口井下去到目標頁岩處(豎直井)
b.接著再順著頁岩的角度把剛才那口井拐個彎水平打過去(水平井)
c.在水平井的上面和下面用水壓裂出一系列的裂縫(水平井壓裂技術)
d氣體會到水裡面然後順著井就自己噴出來了;