据消息称，正当国际石油价格频繁受到地缘政治等因素影响，持续高位波动之际，一种非常规天然气——页岩气在现有能源结构中逐渐占据重要地位，成为能源中的亮点。国际能源署近日称，全球非常规天然气将进入一个黄金发展期。
为加快页岩气开发，减少对外石油天然气进口依赖，中国已经将页岩气开发列入“十二五”规划，有分析人士认为，如果中国能在一个相对较短的时间内达到量产规模，甚至与美国的页岩气产量齐头并进，则世界能源结构的版图将会发生巨大改变。
页岩气开发缘何受到广泛关注?页岩气能否缓解能源危机?页岩气开采难在哪?还需迈过几道坎?非常规油气资源时代是不是来了?本期《科技之谜》中国地质大学能源学院教授侯读杰为读者答疑释惑。
非常规油气矿藏丰富?
“有一个‘贪心’的人，正在吃着碗里的，看着锅里的。重油和致密砂岩是管今天的事情，页岩气和煤层气是管明天的事情，而天然气水合物是管后天的事情。”侯读杰以诙谐的方式比喻了现在对非常规油气资源的开发。
当下页岩气已经正式成为我国第172种矿产，国土资源部也将按独立矿种制定了投资政策，进行页岩气资源管理。页岩气的开发利用渐渐走进了大众视野，非常规油气资源一词也频频出现。那么，非常规油气资源指的是什么?我国非常规能源有哪些呢?
侯读杰解释说：“非常规油气源包括页岩气、煤层气、页岩油、致密砂岩油气、天然气水合物和重油资源等。而其中目前最具有开发价值的是：页岩气、煤层气、致密砂岩油气和重油资源。在我国，对致密砂岩油气和重油资源开发的实践较早，其次是煤层气，然后才是页岩气。”
侯读杰分别介绍了这几种比较具有开发价值的非常规油气资源的优势。比如致密砂岩油气的优点是过去勘探程度低，剩余的资源比较多;而重质油资源则胜在开发应用技术比较成熟，资源量大，应用的领域宽泛，除了作为能源和化工原材料外，也可为公路交通和建筑的重要原料;而主要分布在煤矿区的煤层气，它的优点是目前勘探程度低、剩余资源多、建设速度快，开采煤层气的同时也可降低煤矿生产的安全隐患。
被人们称为“可燃冰”的天然气水合物也有其优势，比如其巨大的资源量会在未来的能源利用中，起到越来越大的作用。但是目前在技术上还有许多需要克服的难关，比如开采后如何收集、如何避免泄露造成大气污染等。所以现在还无法实现产业化开采。
页岩气并非局限于泥页岩层段?
那么什么样的物质被称为页岩气呢?侯读杰说：“页岩气(shale
gas)是在泥页岩中，由于有机质通过生物化学作用和热降解，以吸附或游离的状态未排出源岩层系，滞留在源岩层系中呈连续状分布的气藏。它是存在于富有机质泥页岩层段中具有商业性产出的天然气。两种成因之中，热降解成因形成的页岩气比较多。”
“但是，页岩气的赋存地层并不局限于严格意义上的泥页岩层段，它还可以保存在泥页岩中，同时也有一部分可能赋存在这一地层单元的薄层状的粉砂岩甚至砂岩和碳酸盐岩层中。如果该层段的粉砂岩、砂岩为主体，就变成致密砂岩气(Tight
Sandstone
Gas)。另外，目前国外已经发现的页岩气的源岩范围很广泛，包括了热裂解成因的热解气和生物气。但应该注意的是，热解气源岩应该是我们页岩气研究和发现的主体。”侯读杰教授补充道。
页岩气的形成条件并不复杂，侯读杰教授说，首先需要一定厚度的泥页岩或包括有薄的砂条。像这样有一定的岩性组合，才能让生成的天然气不会大量的逸散，而残留在该泥页岩段内;当然，还需要在泥页岩中有一定的有机质，这是生成天然气的物质基础。这样在一定的埋深和温度下，才能保证有机质大量转化成为天然气。另外，泥页岩中需要有一定的孔隙度和渗透条件，让其能够流动。当然，最好具有相对较高的脆性矿物含量，让其容易压裂以增加产量，这样残留的天然气能比较容易流出来。
页岩气“好”在哪儿?
为什么对非常规油气资源的研究开发如此迫切?事实上，到2015 年，我国天然气缺口将达1200
亿立方米以上，如果没有可代替的能源，就只能从国外大量进口。但是解决之道并不是无迹可寻，美国就依靠“非常规天然气”令其在2009年一度取代俄罗斯，成为了全球最大的天然气生产国。
2012年国土资源部发布我国页岩气地质资源潜力为134.42万亿立方米，可采资源潜力为25.08万亿立方米(不含青藏区)。这说明我国在非常规天然气的开采上是很有潜力的。
页岩气的开发有哪些优势?侯教授提出了一些自己的看法。比如在用途方面，页岩气除了属于一种洁净能源外，也是一种重要的化工原料;而储存和使用方面，因为一般的太阳能和风能需要转化为电能才能使用，所以页岩气更有优势。从实现长期、稳定的生产的要求上来看，页岩气的生产只与地下地质条件有关，不同于风能、太阳能受地面气候如风速和日照条件限制较大。
据分析研究估计，在我国缺油少气的中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区，所以从页岩气的未来发展来看，对南方地区的工业发展具有相当的推动作用。
开采页岩气 “难”在哪儿?
“页岩气的贮藏条件使得页岩气的开采有一定的困难。我们平时使用的天然气与页岩气的区别在于页岩气是残留在源岩或源岩附近的低孔渗的岩石中，而普通的天然气是运移到储集层中富集的。因此从开采难度来说，页岩气的开采难度要明显高于普通的天然气，开采成本也相对较高。”侯读杰说。
侯读杰介绍，对页岩气进行开发的主要难点其实在工程和工艺方面。其一，难在钻井技术，主要是钻水平井。要保持井壁的稳定，控制好水平钻井对井眼的轨迹，这样才能准确的钻到目的层;同时，钻井液和完井液还要能保护储层，避免泥页岩储层遭到破坏。其二,难在固井和完井的技术。必须要能满足分段压裂和射孔优化的要求。
而最为关键的，是页岩气压裂增产技术以及对压裂效果进行检测分析的技术。页岩气压裂增产技术会用到压裂液(包括水基的和其他的压裂液)，因为有水敏性的储层，如果当有与地层不配伍的外来流体进入储层，可能会引起储层中的粘土矿物发生水化膨胀和分散运移而造成储层渗透率下降的可能性及其程度，从而导致页岩气被堵住无法开采。
当然，我国在开采页岩气方面做了许多工作，也取得了长足的进步。早在2004年，国土资源部油气资源战略研究中心和中国地质大学(北京)就开展了页岩气的资源研究工作。近年来与美国的国际合作和国家在资金、政策上的支持，都促进了页岩气的开发。
侯读杰说，目前，我国在页岩气的研究领域已有了很多突破进展，比如通过国内各个单位共同合作，已经大致掌握了页岩气富集模式和分布规律。并且通过对页岩气地质条件、储层特点、地化特征等方面的综合分析，建立起了页岩气发育区的主要评价参数和选区评价标准。我国还建立了页岩气资源评价方面标准，并对国内主要的区块的页岩气资源潜力进行了评价，初步摸清了我国页岩气的资源“家底”。此外，对页岩气区块进行了实地的钻井工作并综合应用压裂测试技术，也取得了许多宝贵的开发经验。
■专家观点
页岩油气开采不会影响到地下饮用水的安全
页岩气开采的技术难关突破以后，并不是完全不存在隐患的。国际上，美国对于页岩气的开发最早、最有经验。但是在商业化开采带来莫大的利益的同时，也有一些人认为，在水力压裂时，通过将压裂液压入油井中，将岩层压裂，产生高导流能力的裂缝通道，再注入支撑剂(主要是石英砂)撑住裂缝，这个过程会不会造成压裂液中的化学物质和页岩气混入地下水中呢?
绝大部分水力压裂作业是在比地下蓄水层深得多(数千米)的岩层进行的，而且油气井设计了多重保护措施来把饮用水和油气生产区域隔离开，页岩油气开采不会影响到地下饮用水的安全。
侯读杰教授介绍，一般一口页岩气井压裂需用水1万m3，而且35%左右的压裂液和地层水会返排至地面，所以返排液处置不当也会污染地表水。这些返排液通常有两种比较环保的处理方式：循环利用或处理后排放。
美国页岩气开发实践中所出现的问题，也为中国这样的页岩气后发国家提供了可借鉴之处。目前美国已为控制页岩气开采造成环境污染颁布了法规，相信如果有合理的监管制度，与页岩气开发相伴生的环境风险是可以控制的。
