学文网从上世纪70年代起，美国常规石油生产达到峰值，随后对页岩气、致密气、煤层气、页岩油和油页岩油等非常规油气开展攻关投入，并于本世纪初逐步实现了页岩气的商业化、规模化和产业化。至2012年末，页岩气产量已占美国天然气年总产量的25%多，使其超过俄罗斯成为全球第一大天然气生产国。页岩气产业的突飞猛进不仅从“产量”和“价格”两个方面根本改变了美国天然气市场格局，还将极大带动页岩油的开发，进一步支持美国“能源***”，引起世界各国高度关注。
页岩气基本概念
页岩气主要来自于页岩中，页岩是油气的主要烃源岩，也是油气勘查的主要研究对象。页岩是由粒径小于0.0039mm的细粒碎屑、粘土、有机质等组成的具页状或薄片状层理、容易碎裂的沉积岩。
页岩气概念是指赋存于富有机质页岩层系中，以吸附和游离状态为主要存在方式的烃类气体，是一种非常规天然气资源类型。页岩气成分与常规天然气一致，以甲烷为主；具有自生自储、原地成藏、成因类型多、分布广泛、物性致密等特点。主要用于民用、工业燃料、化工等方面，与常规天然气用途一致。页岩气一般情况下无自然产能，必须经人工压裂才能出气，单井产量早期递减快，但产气时间较长，能够长期以稳定的速率产气，一般需用3-6个月试产才能确定产气量，才能评价其可采储量，具有较高的工业经济价值。
页岩气资源潜力分布
全球页岩气资源量约为456万亿立方米，相当于煤层气和致密气的总和。页岩气资源主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、苏联等地区。目前，除美国和加拿大成功开发外，中国、印度、澳大利亚、瑞典、波兰等国正处在探索阶段。
我国广泛分布海相、海陆过渡相及陆相三种主要类型富有机质页岩层系。海相以四川及其周边地区为主；海陆过渡相以华北、西北和东北地区为主；陆相以东北、陕西、山东等地区为主。
根据国土资源部2011年的初步评价，我国页岩气可采资源潜力约为25万亿立方米（不含青藏区），有利地区面积约111万平方公里。主要分布在四川、***、重庆、贵州、湖北、湖南、陕西省（区、市）。
如何勘查页岩气
勘查方法主要包括地质调查、物探、钻井、测井、试气等专业勘探技术。其中，地质调查一般包括路线调查、实测剖面、采集样品等，钻井包括直井和水平井。页岩气勘查过程中，需根据探区的地质条件和地面条件，组合有效的专业勘探技术，形成具有针对性的配套勘探技术系列。
页岩气勘查与常规油气勘查过程相似。一是收集已有资料，做地质调查工作，进行盆地初步优选。二是有选择地开展物探和地质调查工作，找到沉积盆地中是否有页岩地层存在。三是进行物探、地质调查及地质浅钻，确定页岩地层分布，优选远景区或有利区。四是在远景区或有利区，进行物探，实施地质浅钻和直井钻探，综合评价页岩气资源潜力。五是进行高精度物探，实施水平井钻探并压裂，试采试气，提交页岩气资源量和探明储量。
页岩气开发的相关因素
页岩气开发特点
页岩气产自渗透率极低的沉积岩中，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。一般情况下，页岩气开发具有三个特点：一是无自然生产能力。二是井的寿命和生产周期长。三是采收率变化较大，并且低于常规天然气采收率。
页岩气开发关键技术
页岩气开发技术主要包括水平井技术和多段压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术、同步压裂技术、裂缝综合诊断技术等，这些技术进步与广泛运用在推动美国页岩气的快速开发中起着至关重要的作用。
水力压裂技术是页岩气开发的核心技术之一，通过压裂，能够产生更多的人造裂缝，增加页岩气的渗流面积，改善储层的渗透率，提高导流性。水力压裂技术是一个系统的工程，它包括压裂设计、压裂液配置和添加剂选择，以及压裂作业中压裂技术和工艺的选择。目前正在使用和实验的水力压裂技术工艺有很多种，如多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂、重复压裂等，只有结合储层的特点，选择合适的添加剂和压裂技术才能达到比较理想的效果。
页岩气开发对环境的影响
页岩气勘探开发由于可能污染地下水源、引发局部地区小型地震、导致甲烷泄漏等问题而受到质疑。页岩气水力压裂使用的压裂液包括清水、支撑剂及添加剂。返排回地面的压裂液以及释放的有害气体，可能会污染地表和空气；其余的压裂液将留在被压裂的地层中，可能会对地下水和环境造成污染。
在美国有些页岩气开发区域，由于钻井施工不当，一些民用水井产出了页岩气；一些浅层页岩气井由于压裂有可能对附近建筑物基础造成破坏。但总体没有给环境带来显著负面影响。页岩气勘探开发中遇到的问题在常规油气勘探开发中也常见。甲烷进入地下水的问题在我国天然气勘探开发中也曾出现过。通过合理操作和加强监管，与页岩气相关的环境风险是可以控制的。
页岩气开发成本
当前页岩气勘探开发技术主要掌握在美国手中，其他国家要掌握页岩气开发技术尚需时日，技术水平决定开发成本。目前，美国已经实现了商业化生产，页岩气成本为0.89～1.78元人民币/立方米，而同期美国天然气井口价为0.88～1.3元人民币/立方米。其他国家页岩气勘探开发处于初期，由于技术不成熟，没有规模化生产，成本要远高于此。以3000米井深的页岩气水平井为例，美国每口井成本平均约为2500万元人民币，而我国目前约为6000万～8000万元人民币。
页岩气开发用水
每一口页岩气水平井的平均用水量为1.5万～3万立方米，而且钻井越深，水平段越长，需水量越大，单口井的用水量会超过3万立方米。虽然越来越多的用水得到回收和再利用，但钻井作业中仍然需要大量淡水，因为咸水可能会损坏设备，并引发地层损害，从而降低钻井的成功率。在缺水地区，页岩气勘探开发会受到制约。页岩气开发过程中应加强废水处理，降低用水和排放强度，增强水的循环利用以及寻求水力压裂的替代方法。
世界页岩气开发程度
美国等国家页岩气勘查开发进展
1981年美国第一口页岩气井压裂成功，标志着页岩气开发技术的突破。新世纪以来，随着油气价格的快速上涨和水平井钻完井、储层分段压裂技术的成功应用，美国页岩气产量迅速增长，到2012年年产2677亿立方米，占其天然气总产量的四分之一以上。
同时，加拿大年产量100余亿立方米，波兰、印度、澳大利亚、阿根廷、南非等30多个国家也在积极开展页岩气勘查开发。但也有一些国家基于环保等因素的考虑对页岩气勘查开发持谨慎态度，如英国、法国、保加利亚。另外，俄罗斯出于其能源战略考虑，对页岩气勘查开发前景提出质疑。
我国页岩气勘查开发进展
国土资源部和国家能源局先后组织实施了陕西延长、贵州黄平利用示范基地建设和长宁-威远、昭通两个部级页岩气先导试验区。通过与国外合作和自主探索，中石油、中石化逐步在水平井内实现20段水力压裂，初步掌握了页岩气压裂技术。目前，我国共完钻约100口页岩气（油）井，其中30余口井经过压裂获得工业气（油）流。
（作者车长波为国土资源部地质勘查司副司长、研究员；姜文利为国土资源部油气资源战略研究中心办公室副主任、 副研究员。）