1、2 / 25目 录一、什么是页岩气 .3二、开发页岩气的原因 .3三、页岩气勘探开发技术 .5四、国外页岩气发展现状 .7五、我国页岩气发展现状与趋势 .9六、页岩气对我国能源产业的影响 .14七、我国页岩气相关产业中的难题和潜在机会 .16八、国内外页岩气领域专利分析 .193 / 25一、什么是页岩气页岩气，是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。常规天然气指比较传统的从油田和天然气田中生产出来、用油气生成理论解释的天然气。天然气包含的范围很大，像煤层气、致密砂岩气、页岩气、无机气和浅层生物气，包括天然气水合物（我们常说的“可燃冰” ）等等，只是由于人类目前的认识程度和
2、开采技术还没有达到常规天然气的高度，所以，被人们称为非常规天然气。非常规天然气资源因其具有“低碳、洁净、高效、低污染”的特性，故而从严格意义上讲，也属于新能源的范畴。页岩气作为一种能源资源，主要特点为：储量巨大、清洁高效，但开采难度高。图 1 非常规天然气资源的开发特点示意图二、开发页岩气的原因（一）全球页岩气市场开发的主要推动因素丰富的页岩气资源为能源行业展示了广阔的发展前景，全球页岩气市场开发有以下几个主要推动因素。1、环境保护和经济发展推动天然气需求快速增长相对于石油，天然气是更符合环保要求的清洁能源。用于供暖或工业时，同热值的天然气 CO2 排放比石油少 25%30%，比煤炭少 40%
3、50%；用于发电，天然气 CO2 排放比煤炭少 60%。天然气在世界能源结构中的地位日益重要，世界能源消费正全速进入“能4 / 25源气体化”时代。估计到 2030 年天然气在世界一次能源结构中所占比例将从当前的 23.8%提高到 28%，超过石油成为世界第一大能源。而近年经济快速发展的亚太地区，天然气消费占一次能源消费的比例仅为 11.78%，特别是中国，仅为 3.67%。未来经济发展将推动天然气需求量的快速增长。2、低气价助推天然气需求增长最近两年，世界天然气需求不振，全球 LNG 液化能力集中投产，北美页岩气快速发展，这些因素共同导致国际市场天然气价格大幅下跌，2010 年美国的天然气价
4、格仅为 2008 年历史高位的一半，与 2000 年相当。低气价在降低页岩气开发经济性、限制页岩气市场发展的同时，反过来促进了天然气需求的增长。气价低迷，很多国家寻求发展天然气发电，将导致天然气需求量的增加。国际能源机构（IEA） 世界能源展望（2010） 预测，全球天然气需求量将从 2008 年的 3.1 万亿立方米增长到 2035 年的 4.5 万亿立方米，年均增长 1.4%；天然气需求增长的 45%将来自燃气发电。在未来几年里，全球范围内将通过增加页岩气生产满足燃气发电需求的增长。3、技术进步提高页岩气生产的经济性水平井钻井技术、分段压裂技术和清水压裂技术的进步，大大提高了低渗透储层的商
5、业天然气生产能力。可以预见，未来的技术进步将进一步降低生产成本，提高页岩气生产的经济性。4、政府的激励政策和措施未来几年天然气消费将快速增长，而保障天然气供应安全的最理想途径就是国内自产。目前世界各国都在鼓励发展天然气工业，近几年经济快速发展的国家，例如中国和印度等，均制定页岩气的生产目标，并从美国引进先进技术和经验；与此同时，增加投资、提供津贴等一系列旨在鼓励发展页岩气的政府激励措施纷纷出台。可以预见，未来 10 年间，页岩气将在越来越多的国家发展起来。（二）全球页岩气市场开发面临的限制因素许多国家有意效仿美国发展页岩气，以期降低对中东、北非和俄罗斯进口天然气的依赖。但是美国开发页岩气的成功
6、模式不一定能够被成功复制，因为促使页岩气等非常规天然气在美国迅速发展的条件在其他地区并非完全具备，例如比较简单的矿产开采权，非常规气田周边相对较低的人口密度，大型成熟开放的管道系统等。未来 10 年，全球页岩气市场开发仍面临以下限制因素。5 / 251、低气价限制基础设施建设和投资据测算，维持页岩气市场健康发展的天然气价是 68 美元/百万英热单位，当前天然气价格虽然低迷，但页岩气市场依然呈现蓬勃发展势头，这得益于来自政府或公共部门强有力的鼓励政策。但从长期看，如果气价持续低迷，将限制页岩气基础设施的建设和投资。2、页岩气开发成本依然过高尽管近十年来页岩气的生产成本已经明显下降，但是与常规天然
7、气生产相比，其成本依然居高不下。除非未来的技术进步能够有效降低成本或者气价上涨，否则页岩气生产的经济性将下降。3、中游基础设施缺乏许多国家国内只有很少或基本上没有天然气生产的历史，因此需要大量的资金投入和较长时间完成中游基础设施建设，这将延缓页岩气生产目标的实现。4、HSE 和潜在的法律限制最近，美国环境保护局（EPA）就压裂技术对“健康、安全、环境”（HSE）的影响展开调查，并提交意在限制使用压裂技术的草案，这将对未来页岩气开发产生直接影响；此外，针对页岩气井中甲烷“泄漏”对环境影响的调研也可能成为页岩气开发的另一限制因素。因此，今后在页岩气的开发中应关注钻水平井特别是水力压裂对 HSE 的
8、影响。5、现有页岩气技术在其他国家是否可行仍然存在疑问全球很多地区的页岩气资源地质条件都很复杂，而迄今为止对页岩气资源的了解和研究仍处于比较粗浅的阶段，如果不能有效地组织研究和试验，那么一些页岩气项目有可能被推迟甚至被放弃。 1三、页岩气勘探开发技术页岩气区别于常规天然气的特征之一是以吸附和自由气的形式存在于页岩之中。 由于页岩的致密性，具有商业开发价值的页岩气藏储层厚度都比较大。 自从页岩气产业化以来，国内外都在储层评价、水平井增产、射孔优化和压裂1 方小美，陈明霜：页岩气开发将改变全球天然气市场格局美国能源信息署（ EIA）公布全球页岩气资源初评结果J，国际石油经济，2011.66 / 2
9、5增产技术上不断创新以寻求最佳的经济效益。 2（一）储层评价技术页岩气储层评价的两种主要手段是测井和取心。应用测井数据，包括 ECS （Elemental Capture Spec-troscopy）来识别储层特征。单独的 GR 不能很好地识别出粘土，干酪根的特征是具有高 GR 值和低 Pe 值。成像测井可以识别出裂缝和断层，并能对页岩进行分层。 声波测井可以识别裂缝方向和最大主应力方向，进而为气井增产提供数据。岩心分析主要是用来确定孔隙度、储层渗透率、泥岩的组分、流体及储层的敏感性，并分析测试 TOC 和吸附等温曲线。（二）水平井增产技术页岩气储层的渗透率低，气流阻力比传统的天然气大得多，并
10、且大多存在于页岩的裂缝中，为了尽可能的利用天然裂缝的导流能力，使页岩气尽可能多的流入井筒，因此开采可使用水平钻井技术，并且水平井形式包括单支、多分支和羽状。一般来说，水平段越长，最终采收率就越高。水平井的成本比较高，但其经济效益也比较高，现代钻井技术使水平井的水平段在钻探过程中比较容易控制，因此页岩气可以从相同的储层但面积大于单直井的区域流出。在采用水平井增产技术过程中，水平井位与井眼方位应选在有机质富集，热数度比较高、裂缝发育程度好的区域及方位。（三）射孔优化技术定向射孔的目的是沟通裂缝和井筒，减少井筒附近裂缝的弯曲程度， 进而减少井筒附近的压力损失，为压裂时产生的流体提供通道。通过大量页岩
11、气井的开发实践，开发人员总结出定向射孔时应遵循的原则，即在射孔过程中，主要射开低应力区、高孔隙度区、石英富集区和富干酪根区，采用大孔径射孔可以有效减少井筒附近流体的阻力。在对水平井射孔时，射孔垂直向上或向下。（四）压裂增产技术水力压裂可以使储层产生密集的裂缝网络，进而提高储层渗透率，使地层中的天然气更容易流入井筒。进行压裂前，应先对井（竖直井或水平井）进行测试，以确保井能够承受压裂的压力和注入泵率。页岩气开采过程中可采用多种压裂方式：重复压裂、多层压裂、清水压裂、同步压裂。重复压裂主要是在2李武广、杨胜来、殷丹丹、娄毅、郭瑾、孟虎：页岩气开发技术与策略综述J,天然气与石油,2011年 2 月7
12、 / 25不同方向上诱导产生新裂缝进而增加裂缝网络，可有效改进单井产量与生产动态特征；多层压裂多用于垂直堆叠的致密地层。清水压裂采用添加一定减阻剂的清水作为压裂液。这种压裂液的主要成分是水，以及很少量的减阻剂、粘土稳定剂和表面活性剂。清水压裂在低渗透气藏中能取得更好的效果，该技术在不减产的前提下能节约 30 % 左右的成本，而且清水压裂也很少需要清理，且可提供更长的裂缝，并将压裂支撑剂运至裂缝网络。同步压裂是指同时对两口或两口以上的井进行压裂压力液及支撑剂在高压下从一口井沿最短距离向另一口井运移，这样就增加了裂缝网络的密度及表面积，从而快速提高页岩气井的产量。四、国外页岩气发展现状目前，美国和
13、加拿大是页岩气规模开发的两个主要国家，此外，澳大利亚、德国、法国、瑞典、波兰等国也开始了页岩气研究和勘探开发。（一）美国美国是世界上最早发现和生产页岩气的国家，已经实现了页岩气的大规模商业开发。世界上页岩气资源研究和勘探开发最早始于美国。1821 年，第一口页岩气井在美国东部钻探成功，标志着页岩气勘探开发的早期尝试开始。20 世纪 70年代页岩气勘探开发区扩展到美国中西部，初步形成了规模生产格局，20 世纪70 年代末期美国政府在能源意外获利法中规定了非常规能源开发享受税收补贴政策,而得克萨斯州自 20 世纪 90 年代初以来对页岩气的开发不收生产税。另外, 美国还专门设立了非常规油气资源研究
14、基金。对页岩气这个新生事物而言,有利的政策支持无疑会大大降低开发成本,刺激页岩气的发展。 20 世纪 80 年代,沃思堡盆地密西西比系 Barnett 页岩和圣胡安盆地白垩系 Lewis 页岩是商业性产区, 到了 20 世纪 90 年代,密歇根盆地泥盆系 Antrim 页岩已经成为了美国最主要的天然气远景区。8 / 25图 2 美国页岩气资源与页岩盆地分布（资料来源：美国能源局网站）页岩气在美国的成功开采主要归功于其压裂技术的成熟。压裂过程简单地说就是：将数百万升的水与砂子以及化学用品混合，然后在高压下将混合液注入岩石，从而使岩石分裂。混合液进入岩石缝隙，而水则渗透回来，沙石则留在岩石缝隙中，
15、进而保持岩石分裂、张开的状态，页岩中的天然气可以渐渐渗透出来。（二）加拿大加拿大是继美国之后较早规模开发页岩气的国家，其页岩气勘探研究项目主要集中在加拿大西部沉积盆地，横穿萨克斯其万省的近四分之二、亚伯达的全部和大不列颠哥伦比亚省的东北角的巨大的条带。另外，Willislon 盆地也是潜在的气源盆地，上白平系、侏罗系、二叠系和泥盆系的页岩被确定为潜在气源层位。可以预测，在不久的将来加拿大西部盆地很可能发现数量可观的潜在页岩气资源。（三）印度亚洲另一个能源消费大国印度，也十分重视页岩气的开发。9 / 252012 年 3 月，印度政府总理曼莫汉 辛格 23 日在印度首都新德里举行的一次行业会议上
16、透露，印度可能在 2013 年年底前启动本国第一轮页岩气勘探许可证出售招标。自 2011 年以来，印度一直在计划启动本国有史以来的第一轮页岩气勘探许可证出售招标，但由于各种原因，启动首轮页岩气勘探招标的时间迄今已被多次推迟。印度政府如今已确定 6 个盆地供国际公司进行页岩气勘探作业，这 6个盆地分别是 Cambay 盆地、 Assam-Arakan 盆地、 Gondawana 盆地、KG 陆上盆地、Cauvery 陆上盆地和印度恒河流域盆地。据悉，印度拥有 1370 亿吨的页岩气储量，其中 150 亿吨页岩气储量为可采储量。五、我国页岩气发展现状与趋势页岩气是非常规天然气的重要组成部分，我国页
17、岩气可采资源量约为 26 万亿立方米，与美国大致相当。目前我国页岩气资源仍处于未开发状态，开发潜力巨大。由于页岩气渗透率非常低，采收率在 10%-20%，因而开发技术要求较高。虽然我国页岩气资源丰富，但勘探开发技术较为落后，随着国内对油气资源的需求增加，页岩气的开采纳入日程。“十二五”期间，我国将加大对页岩油气藏等非常规资源勘探开发的政策支持力度。（一）资源分布为摸清我国页岩气资源潜力，优选出有利目标区，推动我国页岩气勘探开发，增强页岩气资源可持续供应能力，国土资源部油气资源战略研究中心组织开展了全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选工作，并发布全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选 ，该成果
18、显示，我国页岩气可采资源潜力为25 万亿立方米。10 / 25图 3 我国页岩气地质资源分布全国页岩气地质资源潜力为 134.42 万亿立方米（不含青藏区） （我国非常规天然气资源量约为 280.6 万亿立方米，是常规天然气资源量的 5 倍 3） 。其中，上扬子及滇黔桂区 62.56 万亿立方米，占全国总量的 46%；华北及东北区 26.79万亿立方米，占全国总量的 20%；中下扬子及东南区 25.16 万亿立方米，占全国总量的 19%；西北区 19.90 万亿立方米，占全国总量的 15%。全国页岩气可采资源潜力为 25.08 万亿立方米（不含青藏区） 。其中，上扬子及滇黔桂区 9. 94 万
19、亿立方米，占全国总量的 39.63%；华北及东北区 6.70 万亿立方米，占全国总量的 26.70%；中下扬子及东南区 4.64 万亿立方米，占全国总量的 18.49%；西北区 3.81 万亿立方米，占全国总量的 15.19%。评价结果中，已获工业气流或有页岩气发现的评价单元，面积约 88 万平方公里，地质资源为 93.01 万亿立方米，可采资源为 15.95 万亿立方米，是目前页岩气资源落实程度高的勘探开发地区。优选出的页岩气有利区 180 个。其中，上扬子及滇黔桂区有利区 60 个，占全国总数的 33%，华北及东北区 57 个，占32%，西北区 38 个，占 21%，中下扬子及东南区 25
20、 个，占 14%。 43 李天星：中国页岩气产业前景广阔J，中国石油企业，11 / 25国土资源部油气资源战略研究中心对 2015 年、2020 年我国页岩气储量和产量增长趋势进行了预测：到 2015 年，我国页岩气探明可采储量约 2000 亿立方米，产量将达 65 亿立方米，页岩气勘探开发初见成效；到 2020 年页岩气探明可采储量约 20000 亿立方米，产量 1000 亿立方米，页岩气勘探开发初具规模。预计到 2020 年，国内天然气消费将达到 3800 亿立方米，国内常规天然气产量为 2000 亿立方米，供需缺口达 1800 亿立方米。届时，如果页岩气的产量达到1000 亿立方米，页岩
21、气将占天然气消费比重的 26%左右，成为我国天然气能源的重要支柱。目前页岩气作为独立矿种，得到了国务院正式批准，成为我国第172 个矿种。（二）政策支持2012 年 3 月，国家能源局联合国家发改委、财政部、国土资源部，制定并印发了页岩气发展规划（2011-2015 年） ，提出在十二五期间主要目标：（）基本完成全国页岩气资源潜力调查与评价，初步掌握全国页岩气资源量及其分布，优选 3050 个页岩气远景区和 5080 个有利目标区。（）探明页岩气地质储量 6000 亿立方米，可采储量 2000 亿立方米。2015 年页岩气产量 65 亿立方米。（3）形成适合我国地质条件的页岩气地质调查与资源评
22、价技术方法，页岩气勘探开发关键技术及配套装备。（4）形成我国页岩气调查与评价、资源储量、试验分析与测试、勘探开发、环境保护等多个领域的技术标准和规范。从页岩气发展规划（2011-2015 年） 可以看到，在 十二五期间我国对页岩气的研究仅停留在勘探开采，真正的利用需要更久的时间。（三）我国页岩气开发现状页岩气在中国并不新鲜，自 1667 年第一次在四川盆地的邛 1 井发现天然气以来， 就不断有页岩气的发现，尤其是 20 世纪 60 年代以来，已在松辽、渤海湾、四川、鄂尔多斯、柴达木等几乎所有陆上含油气盆地中发现了页岩气或泥页岩裂缝油气藏。 1966 年在四川盆地威远构造钻探的威 5 井，在27
23、952798m 井深寒武系筇竹寺组页岩中获日产气 2.46104m3， 成为中国早4 http:/ 2012 年 3 月 27日12 / 25期发现的典型的页岩产气井。 2000 年以来，中国政府及相关企业就已高度重视页岩气的勘探开发，密切注视北美页岩气的发展动态。近年来，更是将页岩气的勘探开发提到重要日程。 2006 年中国石油与美国新田石油公司进行了首次页岩气国际研讨，2007 年进一步开展了威远地区页岩气潜力与开发可行性联合研究；2008 年国土资源部在全国油气资源战略选区调查与评价专项中确立了中国重点地区页岩气资源潜力和有利区带优选项目。中国石油等国内石油企业开始与丹文、埃克森美孚、康
24、菲、壳牌等公司进行广泛的交流与选区评价。中国石油勘探开发研究院在上扬子地区古生代海相页岩地层广泛露头区地质调查与老井资料复查的基础上，在四川盆地南部钻探了中国第一口页岩气地质井长芯 1 井， 获取了大量页岩气地质信息， 对四川盆地南部和上扬子地区页岩气的前景做了明确判断；国土资源部与中国地质大学在四川盆地东部钻探了地质调查井渝页 1 井，探索了页岩地层广泛出露区和高陡构造复杂区的页岩气勘探前景。中国石油勘探开发研究院、中国石油西南油气田公司综合运用伽马能谱仪、元素捕获仪、探地雷达、陆地激光三维全信息扫描仪等新技术，开展了中国南方古生界页岩露头地质调查与实测， 在四川盆地长宁地区建立了中国第一个
25、海相页岩地层数字化标准剖面长宁双河上奥陶统五峰组下志留统龙马溪组页岩地层剖面。 国土资源部、石油企业和相关科研院校开展了中国扬子地区页岩气资源调查与选区评价示范区建设，其目标为今后 10 年内对中国页岩气资源展开全面系统的调查与评价，到 2020 年在中国优选出 2030 个有利的勘探开发区，实现页岩气年产量（150300）108m3，使中国页岩气占天然气消费量的 5%10%，成为影响中国未来天然气工业发展，乃至整个能源格局和国家战略的重要资源之一。借鉴北美页岩气勘探开发经验、广泛的国际交流与合作，目前中国已在南方多个地区开展针对古生界海相页岩地层的页岩气工业化勘探开发试验区建设，正在进行扬子
26、、鄂尔多斯、塔里木、渤海湾、松辽等盆地或地区的页岩气基础研究和前期评价。利用地质类比，预测了中国页岩气资源潜力。但中国的页岩气勘探开发和相关研究起步较晚，目前总体仍处于起步阶段。（四）合作与交流1、中美页岩气合作2009 年 11 月美国总统奥巴马访问中国期间，与美国签署了中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘录，就联合开展资源评估、技术合作和政策13 / 25交流制定了工作计划。2010 年 5 月 25 日，中美签署中美页岩气资源工作组工作计划 。双方各自成立了资源工作组，美方派出工作组专家到中国就页岩气开发和资源评估技术进行交流，落实辽河东部凹陷的资源评价研究工作。2010 年 11 月
27、、 2011 年 3 月和 2011 年 5 月，中美分别召开了三次资源工作组会议，对页岩气资源评价技术进行交流，研究确立辽河东部凹陷资源评价采用方法和所需数据，对该凹陷页岩气资源前景交换意见。2012 年 2 月 27 日，国家能源局组织召开中美页岩气资源工作组第四次会议，中美双方专家就美国地质调查局（USGS）最近完成的辽河东部凹陷页岩气资源评价项目进行了讨论。该项目是中美政府间首个页岩气合作项目。2、企业间合作目前在国内，争强页岩气开发权的企业主要为少数石油装备企业和煤电企业，其中三大石油企业在页岩气勘探开发上都已经破题。 2012 年 2 月，华电集团与湖南省人民政府在长沙市签订了页岩
28、气开发利用战略合作框架协议。 2010 年中国石化与英国石油公司（BP）在贵州凯里、苏北黄桥等地着手合作开采页岩气。2011 年中国石油化工集团公司所属全资子公司国际石油勘探开发有限公司与美国 Devon 能源公司签署协议，以 22 亿美元价格收购 Devon 公司在美国 5 个页岩油气资产权益的三分之一。这是该公司首次介入美国页岩气资源领域。据悉，目前中国石化在黔东南、渝东南、鄂西、川东北、泌阳、江汉、皖南等地完钻 10 余口探井，其中 6 口井获得工业气流，完钻并压裂水平井 1 口。 2010 年 12 月，中国海洋石油总公司曾购入美国第二大天然气生产商切萨皮克能源公司位于美国得克萨斯南部
29、鹰滩页岩油气项目共 33.3%的权益；2011年 12 月，中国海洋石油总公司在安徽芜湖下扬子西部区块页岩气勘察项目开始地震作业。该项目是中海油在陆上获得的首个石油天然气（页岩气）勘探项目，面积逾 4800 平方公里。 2009 年中国石油与美国、 挪威等国专家组织召开了页岩气国际研讨会，与壳牌（Shell）公司在四川盆地富顺-永川区块启动了中国第一个页岩气国际合作勘探开发项目， 在四川盆地威远长宁、云南昭通等地区率先开展了中国页岩气工业生产先导试验区建设。目前，中国石油在川南、滇黔北地14 / 25区优选了威远、长宁、昭通和富顺-永川 4 个区块，完钻 10 余口探井，其中7 口井获得工业气
30、流，完钻并压裂水平井 1 口，在钻、完钻水平井多口。（五）我国页岩气技术发展趋势页岩气开发主要面临水平井开发、大规模压裂，以及井与井之间密度大等特点，因此投资非常大，只有大规模的开发才有效益可言。与常规天然气关键在“找气”不同的是，页岩气开发的关键在“采气”，但由于勘探开发理论和技术上还不够成熟，我国页岩气开发仍处于研究开发的初级阶段，存在技术瓶颈，如下图所示。图4 我国页岩气开发技术瓶颈技术的发展是一个不断累积的过程，页岩气开发技术不是一簇而就的事。中国页岩气的开发需要研究出一套适合中国地质条件以及页岩气特点的开发技术，使分布广泛的页岩气资源量逐步转化为经济和技术可采储量。2009 年，8
31、月 17 日上午，国内首个页岩气开发项目在重庆市綦江县正式启动，此举标志着我国正式开始新型能源页岩气的勘探与开发，将对我国新型能源建设起到积极的示范作用。目前，我国已在“大型油气田及煤层气开发”国家科技重大专项中设立“页岩气勘探开发关键技术”研究项目，成立了国家能源页岩气研发（实验）中心，以加大页岩气勘探开发关键技术研发力度。表 1 我国页岩气发展路线技术探索阶段（目前） 大规模开发阶段（未来）找到合适的储层 高效、经济优化钻井和压裂条件 低风险单井费用高，但是井数少 单井费用大幅降低、井数多15 / 25六、页岩气对我国能源产业的影响（一）促进燃气发电大发展随着国家在政策上对页岩气大力支持，
32、燃起发电的大发展已成为一种趋势。首先，常规天然气产量持续增长，据统计已由 2000 年的 300 亿立方米左右增至 2011 年的 1000 亿立方米，年均增速在 13%左右。其次，非常规天然气开发潜力巨大，远景资源量达到常规天然气的 4 倍左右。日前发布的全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选成果显示，我国页岩气可采资源潜力为 25 万亿立方米。除了页岩气，煤层气的开发也令人振奋。根据煤层气（煤矿瓦斯）开发利用“十二五”规划 ，2015 年，煤层气（煤矿瓦斯）产量达到 300 亿立方米，新增煤层气探明地质储量 1 万亿立方米。在天然气供给不断增加的同时，输送通道的建设也随之跟上，我国天然气管
33、网和 LNG 终端建设近年来实现快速发展，已基本形成了“西气东输，海气登陆”的供应格局。根据国家规划，到 2012 年我国沿海城市将建立 12 个 LNG 进口接收站，总量 3500 万吨，形成辐射东南沿海主要进口地的 LNG 接收网络。 与此同时，燃气厂商和三大石油公司签订的“照付不议”长期供货合同促使燃气厂商去寻找天然气消化方式，燃气发电是最有潜力的需求。燃气厂商能同时赚取天然气销售利润和发电利润，积极性巨大。 除此之外，公众对生态环境的重视倒逼环保标准逐步提高。PM2.5 标准纳入城市空气监控体系，天然气作为一种清洁能源将得到国家相关政策大力支持。（二）分布式能源天然气发电分为集中式和分
34、布式，前者是传统的发电方式，后者采用完全不同于集中式供电的方式，被称为“第二代能源系统”。天然气集中式发电效率高，适用于以发电为主要目的调峰/基荷电厂；分布式发电效率低，但热电综合效率高，适用于小区域内的工商业和居民能源供应。相比于传统集中供应能源，分布式能源节约投资，高效节能减排，具有优秀的经济和社会价值。分布式能源系统的应用范围很广，包括工业园区、学校、机场、居民区、商场、办公楼，都主要使用天然气作为燃料，根据不同的场合使用不同配置。16 / 252011 年国家发改委发布关于发展天然气分布式能源的指导意见，指出天然气分布式能源是当前分布式能源发展的主要形式，争取在 2020 年实现装机规
35、模达到 5000 万千瓦。天然气发电将随着中国能源结构的改变和环保标准严格而发生积极变化， 其中天然气分布式发电可能将实现从无到有的爆发增长。七、我国页岩气相关产业中的难题和潜在机会（一）目前遇到的难题1、资源情况尚不清楚我国具有页岩气大规模成藏的基本条件，但尚未系统开展全国范围内页岩气资源调查和评价，资源总量和分布尚未完全掌握。2、关键技术有待突破页岩气勘探开发需要水平井分段压裂等专门技术，目前我国尚未完全掌握相关核心技术。虽然可以借鉴美国的先进技术，但由于不同地区的页岩气赋存状态、开发技术参数等存在极大差异，中国页岩气藏储层产状与美国的相比差异明显，因此难以直接引进美国技术，应着重于借鉴、
36、参考、启迪，因地制宜地最终发展成适合我国地质特征的页岩气开发理论和压裂技术。3、资源管理机制有待完善页岩气作为一种非常规天然气资源，需研究制定资源勘探开发准入资质和门槛，以加快其发展。页岩气矿种界定和矿权管理不明确，将影响页岩气开发进程。若将页岩气纳入常规天然气管理体系，极有可能出现“占而不采”、想采的进不来，并阻碍技术创新的不利局面。我国页岩气资源条件好的区块与几大国有油企登记的常规油气区块大面积重叠，按目前的做法就只能由现有油企主导开采。国有油企业务重心是常规油气，对页岩气投入有限，实质性的开发进程很难加快。4、地面建设条件较差我国页岩气藏普遍埋藏较深，页岩气富集区地表地形复杂，人口密集，
37、工程作业困难，经济性较差。5、基础设施需要加强页岩气资源富集区很多集中在中西部山区，管网建设难度大、成本高，不利于页岩气外输利用和下游市场开拓。6、缺乏鼓励政策17 / 25页岩气开发具有初期投入高、产出周期长，投资回收慢的特点，需要制定页岩气开发的鼓励政策，加快页岩气产业化。美国页岩气开发的成功，在很大程度上得益于美国政府在页岩气产业发展不同阶段实施不同的产业扶持政策。我国页岩气勘探开发尚处于初期，产业发展具有风险大、成本高的特点，亟须政府在相关产业政策方面给予一定的支持。目前我国还没有出台专门支持页岩气勘探开发的税收优惠和补贴等财政税收政策，且我国天然气井口气价形成因素复杂，天然气定价机制
38、亦存在诸多不合理之处，页岩气开发及利用的相关价格及市场拉动政策也没有出台，成为制约页岩气勘探开发的一个关键问题。7、环保问题页岩气开发中的环保问题也需要关注。首先，页岩压裂需要大量的水资源，美国在页岩气钻探中有约 70的水来自水力压裂回收水，而我国的页岩气大多分布在水资源不丰富的地区，保护水资源的任务更艰巨。其次，从美国的页岩气开发资料来看，为了使水具有凝胶特性进而利于压裂，压裂水溶液中须有针对性地添加化学用品，该类化学品可影响施工区及其下游流域的生物、生态。（二）潜在机会1、页岩气开采装备北美页岩气开发技术基本成熟，为我国发展页岩气提供了借鉴。北美已形成一套先进有效的页岩气开采技术，这些先进
39、技术的大规模应用，降低了成本，提高了单井产量，实现了页岩气低成本高效开发，为我国页岩气勘探开发引进国外先进技术提供了借鉴。借鉴常规油气藏和低渗透气藏钻完井技术，重点开展页岩气钻井和固井辅助工具、定向井井眼轨迹优化、长井段水平井优快钻井及套管完井、适应性油基钻井液体系等研究，不断提高设备适应性、可靠性和安全性，形成一套适用于我国页岩气地质条件的钻完井技术。我国页岩气开采的技术装备已有一定基础，可通过国际合作和自主创新实现领先。我国在钻机、压裂车组、井下设备等装备制造方面已有较强的技术和生产能力，国内公司的钻井设备已批量出口美国用于页岩气开发。国产大马力压裂泵机组也有效解决了效率低和成本高的难题。
40、我国目前主要在系统成套技术和一些单项配套技术设备方面存在差距，这只有通过大量的应用实践来不断积累经验。美国页岩气技术分散在上百家中小公司手中，为我国企业快速获取技术能力提供可能的契机。18 / 252、天然气储运设施天然气储运设施不断完善，有利于页岩气的规模开发。部分页岩气资源富集区已有管网设施，且小型 LNG（液化天然气） 和 CNG（压缩天然气） 技术不断成熟，为页岩气早期开发和就地利用提供了技术支持。虽然技术在进步中，但目前的储运设施无法满足今后天然气发电的需求。在国家页岩气发展规划（2011-2015 年）中提到，页岩气规划保障措施的内容之一有：一是在天然气管网设施比较完善的页岩气勘探
41、开发区，积极建设气田集输管道，将页岩气输入天然气管网。二是对于远离天然气管网设施，初期产量较小的勘探开发区，建设小型 LNG 或 CNG 利用装置，防止放空浪费。三是根据勘探开发进展情况，适时实施建设页岩气外输管道。19 / 25八、国内外页岩气领域专利分析（一）国外页岩气领域专利分析CA,6.29% CN,6.99%GB,5.59%IN,8.39%KR,4.20%MX,9.09%RU,2.10%US,35.66%WO,18.88%图 5 国内外页岩气领域专利申请人国别分布进入 21 世纪，在政策、价格和开发技术进步等因素的推动下，页岩气成为重要的勘探开发领域。目前，美国和加拿大是页岩气规模开
42、发的两个主要国家，此外，澳大利亚、德国、法国、瑞典、波兰等国也开始了页岩气研究和勘探开发。来自美国的页岩气领域专利申请人数量最多，我们可以认为，美国在该领域的技术创新活动最为活跃，这也页岩气在美国的发展历程是分不开的。世界上页岩气资源研究和勘探开发最早始于美国。1821 年，第一口页岩气井钻于美国东部步入规模生产，20 世纪 70 年代页岩气勘探开发区扩展到美国中西部。迄今为止，美国拥有上千家中小型页岩气勘探企业，整个产业发展十分成熟。US 美国 35.66%WO 世界知识产权组织 18.88%MX 墨西哥 9.09%IN 印度 8.39%CN 中国 6.99%CA 加拿大 6.29%GB 英
43、国 5.59%US 美国 53%WO 世界知识产权组织 10%MX 墨西哥 8%IN 印度 7%CN 中国 6%20 / 25CA, 5%CN, 6%GB, 5%IN, 7%KR, 2%MX, 8%RU, 2%SU, 2%US, 53%WO,10%图 6 国内外页岩气领域专利公开地域分布上图可以看出，在美国公开的页岩气领域专利数量最多，原因在于：一般看来，技术公开最多的地域最有可能成为该技术领域的潜在市场，因此，美国拥有全球最大、最成熟的页岩气勘探市场。专利公开量排在第二位的是世界知识产权组织，分析认为：申请在该组织公开专利是为了得到各公约成员国的专利保护，经分析发现，在世界知识产权组织公开的
44、专利多数为美国专利权人申请，由此可以看出，美国企业专利保护意识很强，善于运用专利战略进行布局，不仅占领本土市场，也积极抢占国际市场，占据技术制高点。下表为国内外页岩气领域专利的技术分类分析：分类号 解释 百分比E21B土层或岩石的钻进;从井中开采油、气、水、可溶解或可熔化物质或矿物泥浆56.28%C09K不包含在其他类目中的各种应用材料;不包含在其他类目中的材料的各种应用11.48%G01N 借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料 11.48%G01V 物质或物体的探测 6.01%由上表可知，在页岩气的勘探方面专利数量最多，说明目前勘探开采技术比较成熟；在页岩气的勘探过程中以及开采出来
45、后，要对气体进行一定的检测或测试，因此有关页岩气的检测、测试技术专利数量也较多，技术比较成熟。CA 加拿大 5%GB 英国 5%21 / 25比较关注的页岩气发电的相关专利尚未检索到。一般来讲，专利技术的发展与整个产业的发展是同步的，目前全球页岩气行业尚处在勘探开发阶段，因此反映在专利上也是勘探开采方面的专利居多。排在前四位的主要申请人为：SCHLUMBERGER TECHNOLOGY CORP（31%） 、HALLIBURTON ENERGY SERV INC（25%） 、中石油（10% ） 、BAKER HUGHES INC（10%） 。1. SCHLUMBERGER TECHNOLOGY
46、 CORP以 SCHLUMBERGER TECHNOLOGY CORP 为专利权人的专利数量最多，占到31%。SCHLUMBERGER TECHNOLOGY CORP 是世界最大的石油、天然气提供商之一。可以根据客户的需要，在石油和天然气工业领域提供技术支撑、解决方案以及全过程的项目管理。其申请的专利多集中在 IPC 为 E21B（开采）分类中。其申请的专利美国占 30%，世界知识产权组织占 30%，欧专局占 15%，英国占 15%，至今并未在中国进行专利布局，因此国内企业可以充分借鉴SCHLUMBERGER TECHNOLOGY CORP 在页岩气开采方面的先进技术，进行消化吸收，尽快抢占国
47、内技术市场。2.HALLIBURTON ENERGY SERV INC在检索到的专利中，HALLIBURTON 为专利权人的专利数量最多，占到25%，HALLIBURTON 公司成立于 1919 年，是全球最大的能源产品和能源服务供应商之一，其总部位于休斯顿，主要业务是为客户提供天然气等能源的勘探开采作业，并提供给上游企业，并力争使其产量最大化。其申请的专利 90%在美国申请，10% 在世界知识产权组织申请，并未在中国进行专利布局。HALLIBURTON 在页岩气的勘探以及开采方面经验十分丰富，下表为部分已经完成或者正在进行中的页岩气勘探项目。项目地点 项目信息Barnett Shale, F
48、ort Worth, Texas, U.S.Replacing Traditional Survey Methods With Electromagnetic TelemetryReduces Operational Time and MoneyCanada LaserStrat Service Helps Double ProductionDawson Creek Field, CanadaCobraMax H Service Used to Complete Six Fracturing Treatments in50 Hours. Operators well completion co
49、sts reduced by 43%.Devonian Shales, AppalachianEquitable Resources Reduces Drilling Costs by $100,000 Per Well Using Electromagnetic Telemetry 22 / 25Basin, U.S. TechnologyKutubu Field, Papua New GuineaOil Search Limited Saves Three Days of Rig Time with Geo-Pilot Rotary Steerable SystemTexas Panhandle New AquaStim Water Frac Service with GasPerm 1000Technology Helps Major Independent Operator Boost Gas ProductionFayetteville, Arkansas SHALEDRIL F Water- Based Fl
