岩石里“蹦出”天然气?就是这么666

发布网友发布时间：2022-11-30 09:56

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热心网友时间：2023-11-04 02:23

撰文/周道容（中国地质调查局南京地质调查中心）

我们人类共同的母亲——地球，已经约46亿岁了。在她漫长的岁月中，孕育了无数的生命。

许多生物虽然已经消亡，但也在积极地贡献自己的余热，将自己分解后的 “养分”反哺于地球母亲，以有机质的形式广泛存在于黑色的石头——泥页岩里。这些黑色石头，有些具有类似书页的薄层理构造，被称之为页岩。

可别小看这些不起眼的家伙，我们平时汽车用的汽油、烧饭的天然气、化纤材料的原料等等，绝大部分都是来自于这些泥页岩体内。

泥页岩如何生成石油和天然气？

刚开始的时候，那些死去的生物（浮游植物、细菌、高等植物、浮游动物等）连同于水中的泥沙慢慢沉降、堆积并被埋藏下来。随着时间推移，埋藏深度逐渐增加，温度不断升高，这些原先松散的沉积物，慢慢被压实逐渐固结，最终形成岩石。

同时那些保存在里面的生物，绝大部分慢慢地分解、重新组合并演化形成新的有机化合物，如腐殖酸、干酪根等，极少一部分也会以化石的形式存在。

干酪根的形态

这些新形成的化合物，尤其是干酪根，成为泥页岩的重要成分，是生成石油和天然气的主要物质。根据其组分的差异，又将它们分为三种类型：I型干酪根、II型干酪根及III型干酪根。

如果温度适宜，I型和II型干酪根将分解形成石油和部分天然气，而III型干酪根直接形成天然气；当温度升高到一定程度后，那些之前已经形成的石油也将逐渐裂解为天然气。

这些生成的石油和天然气，一部分脱离母体，运移到其它岩石中储存；一部分仍然保留于泥页岩中，称之为页岩油或页岩气。

页岩气可以为我们做什么？

我们常说的页岩气，就是指赋存于以富有机质页岩为主的页岩中的非常规天然气。它可以有多种方式赋存：一部分以游离态赋存、一部分以吸附状态赋存于干酪根及黏土颗粒表面等，还有极少量以溶解状态赋存于干酪根及沥青质中。

由于页岩气主要成分为甲烷（CH4），燃烧后除生成二氧化碳（CO2）和水（H2O）外，基本没有其他有害物质，被认为一种低碳环保的清洁能源。

因此，在我国以煤炭为主的能源消费结构中，提高天然气及页岩气的消费占比，会大大降低污染物的排放，利于环境保护。

页岩气，想说爱你不容易！

现在，随着我们对能源需求的增加，对清洁能源需求的加大，作为清洁能源的页岩气就引起了地质学家们的重视。但是，要把页岩气从泥页岩中开发出来，并不是一件容易的事情。

1勘探难度大

在页岩气的调查勘探阶段，我们需要针对泥页岩发育的地层开展调查研究。主要包括：

以此全面评价它的生气、储气能力。

中国页岩气储量分布

需要注意的是，生成的页岩气要保存下来还需要一个稳定的环境，因此我们还需要结合这个区域的演化背景，寻找一个相对稳定区。

只有经过重重勘探，我们才有可能发现含气的泥页岩地层。而最终这套泥页岩层能不能含气，还需要通过地质钻探、录井、测井及现场含气性测试等来验证。

2开采有秘笈

因为泥页岩很致密，它的孔隙和裂缝都很微小，要想把它里面的气体大规模排出并实现经济开采，需要人为给地层注水增加压力，把泥页岩层压裂使得里面微裂缝和孔隙连通起来，从而加大气体排出，这就是勘探开发过程中的水力压裂技术。

压裂，通俗地说就是把页岩气从石头缝里“挤”出来，被专家称之为打开页岩气“库藏”的“钥匙”。

水力压裂技术原理

同时，为了增大接触面积，在钻井过程中，一般采取沿地层展布方向钻探的水平井钻井技术。

在后期的开采过程中，为了尽可能提高页岩气的开发效率、降低开发成本、减少对环境的影响，通常采用在一个井场钻多口井，进行批量化作业的“井工厂”模式进行开发。

水平井多段压裂及压裂场景

页岩气的勘探和开发是一个极其复杂、系统的工程，是一个需要多学科、多人员密切配合的工程，同时还要积极创新，这样才能将这些黑色石头生成的气体开采出来，送到千家万户，造福社会。