頁岩氣

頁岩氣是藴藏於頁巖層可供開採的天然氣資源，中國的頁岩氣可採儲量較大。頁岩氣的形成和富集有着自身獨特的特點，往往分佈在盆地內厚度較大、分佈廣的頁岩烴源巖地層中。較常規天然氣相比，頁岩氣開發具有開採壽命長和生產週期長的優點，大部分產頁岩氣分佈範圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁岩氣井能夠長期地以穩定的速率產氣。 ^[3] 

頁岩氣賦存於富有機質泥頁岩及其夾層中，以吸附和遊離狀態為主要存在方式的非常規天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源和化工原料，主要用於居民燃氣、城市供熱、發電、汽車燃料和化工生產等，用途廣泛。頁岩氣生產過程中一般無需排水，生產週期長，一般為30年～50年，勘探開發成功率高，具有較高的工業經濟價值。 ^[4]  根據預測，我國的主要盆地和地區資源量約36萬億立方米，經濟價值巨大，資源前景廣闊。 ^[5] 

2021年12月24日下午，2022年全國能源工作會議在北京召開。會議中指出，油氣方面，加大油氣勘探開發，預計全年原油產量1.99億噸、連續3年回升,天然氣產量2060億方左右、連續5年增產超百億方,頁岩油產量240萬噸、頁岩氣產量230億方、煤層氣利用量77億方，繼續保持良好增長勢頭。 ^[20] 

頁岩氣與深盆氣、煤層氣一樣都屬於“持續式”聚集的非常規天然氣。 ^[1] 

天然氣在頁岩中的生成、吸附與溶解逃離，具有與煤層氣大致相同的機理過程。如圖所示，通過生物作用或熱成熟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，此時所形成的頁岩氣主要以吸附狀態賦存於頁岩內部。當吸附氣量與溶解的逃逸氣量達到飽和時，富裕的頁岩氣解吸進入基質孔隙。隨着天然氣的大量生成，頁岩內壓力升高，出現造隙及排出，遊離狀天然氣進入頁岩裂縫中並聚積。 ^[1] 

頁岩巖性多為瀝青質或富含有機質的暗色、黑色泥頁岩和高碳泥頁岩類，岩石組成一般包括30%～50%的粘土礦物、15%～25%的粉砂質（石英顆粒）和4%～30%的有機質。正是由於頁岩具有這樣的特性，所以頁岩中的天然氣具有多種存在方式，主要包括了2種形式，即遊離態（大量存在於頁岩孔隙和裂縫中）和吸附態（大量存在於粘土礦物、有機質、乾酪根顆粒及孔隙表面上），其中吸附態存在的天然氣佔天然氣賦存總量的20%以上（BarnettShale）到85%（LewisShale）。 ^[1] 

前人對美國5大頁岩氣盆地頁岩氣的成因研究表明，頁岩氣可以通過以下2種途徑演變而來。 ^[6] 

1、熱裂解成因氣（自然生成）

頁岩中熱成因氣的形成有3個途徑（如圖）：①乾酪根分解成氣體和瀝青；②瀝青分解成油和氣體（步驟1和步驟2為初次裂解）；③油分解成氣體、高含碳量的焦炭或者瀝青殘餘物（二次裂解）。最後一個步驟主要取決於系統中油的殘餘量和儲層的吸附作用。德克薩斯州的Fort Worth盆地的Barnett頁岩氣就是通過來源於乾酪根熱降解和殘餘油的二次裂解，主要以殘餘油的二次裂解為主，正因為如此，使得Barnett頁岩氣具有較大資源潛力。 ^[1] 

頁岩氣是從頁岩層中開採出來的天然氣，主體位於暗色泥頁岩或高碳泥頁岩中，頁岩氣是主體上以吸附或遊離狀態存在於泥岩、高碳泥岩、頁岩及粉砂質巖類夾層中的天然氣，它可以生成於有機成因的各種階段天然氣主體上以遊離相態（大約50%）存在於裂縫、孔隙及其它儲集空間，以吸附狀態（大約50%）存在於乾酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態儲存於乾酪根、瀝青質及石油中。天然氣也存在於夾層狀的粉砂岩、粉砂質泥岩、泥質粉砂岩、甚至砂岩地層中。天然氣生成之後，在源岩層內的就近聚集，表現為典型的原地成藏模式，與油頁巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規儲層氣藏不同，頁岩既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲層和蓋層。因此，有機質含量高的黑色頁岩、高碳泥岩等常是最好的頁岩氣發育條件。 ^[2] 

2、生物成因氣

一般指頁岩在成巖的生物化學階段直接由細菌降解而成的氣體，也有氣藏經後期改造而成的生物氣。如美國密歇根盆地的Antrim頁岩氣是乾酪根成熟過程中所產生的熱降解氣和產甲烷菌新陳代謝活動中所產生的生物成因氣，以後者為主。其原因可能是發育良好的裂縫系統不僅使天然氣和攜帶大量細菌的原始地層水進入Antrim頁岩內，而且來自上覆更新統冰川漂移物中含水層的大氣降水也同時侵入，有利於細菌甲烷的形成。 ^[1] 

1、沉積環境

較快的沉積條件和封閉性較好的還原環境是黑色頁岩形成的重要條件。沉積速率較快可以使得富含有機質頁岩在被氧化破壞之前能夠大量沉積下來，而水體缺氧可以抑制微生物的活動性，減小其對有機質的破壞作用。如Fort Worth盆地Barnett組富有機質黑色頁岩沉積於深水（120～215米）前陸盆地，具有低於風暴浪基面和低氧帶（OMZ）的缺氧—厭氧特徵，與開放海溝通有限。 ^[1] 

2、有效厚度

廣泛分佈的泥頁岩是形成頁岩氣的重要條件。同時，沉積有效厚度是保證足夠的有機質及充足的儲集空間的前提條件，頁岩的厚度越大，頁岩的封蓋能力越強，有利於氣體的保存，從而有利於頁岩氣成藏。美國5大頁岩氣勘探開採區的頁岩淨厚度為9.14～91.44米，其中產氣量較高的Barnett頁岩和Lewis頁岩的平均厚度在30.48米以上。 ^[1] 

3、總有機碳含量（TOC）

總有機碳含量是烴源巖丰度評價的重要指標，也是衡量生烴強度和生烴量的重要參數。有機碳含量隨巖性變化而變化，對於富含粘土的泥頁岩來説，由於吸附量很大，有機碳含量最高，因此，泥頁岩作為潛力源巖的有機含量下限值就愈高，而當烴源巖的有機質類型愈好，熱演化程度高時，相應的有機碳含量下限值就低。對泥質油源巖中有機碳含量的下限標準，國內外的看法基本一致，為0.4%～0.6%，而泥質氣源巖有機碳含量的下限標準則有所不同。大量研究結果表明，氣態烴分子小，在水中的溶解能力強，易於運移，氣源巖有機碳含量的下限標準要比油源巖低得多。美國5大頁岩氣系統頁岩總有機碳含量較高，分佈範圍大（0.5%～25%），可分為2類，Antrim頁岩和New Albany頁岩的TOC含量較高，一般分佈於0.3%～25%之間；而Ohio頁岩、Barnett頁岩和Lewis頁岩的TOC含量在0.45%～4.7%之間。 ^[1] 

4、乾酪根類型和成熟度

在不同的沉積環境中，由不同來源有機質形成的乾酪根，其組成有明顯的差別，其性質和生油氣潛能也有很大差別。因此，研究乾酪根的類型（性質）是油氣地球化學的一項重要內容，也是評價乾酪根生油、生氣潛力的基礎。乾酪根類型是衡量有機質產烴能力的參數，不同類型的乾酪根同時也決定了產物以油為主還是以氣為主。一般來説，Ⅰ型乾酪根和Ⅱ型乾酪根以生油為主，Ⅲ型乾酪根則以生氣為主。縱觀美國頁岩氣盆地的頁岩乾酪根類型，主要以Ⅰ型乾酪根與Ⅱ型乾酪根為主，也有部分Ⅲ型乾酪根，而且不同乾酪根類型的頁岩都生成了數量可觀的氣，有理由相信，乾酪根類型並不是決定產氣量的關鍵因素。沉積岩石中分散有機質的丰度和成烴母質類型是油氣生成的物質基礎，而有機質的成熟度則是油氣生成的關鍵。乾酪根只有達到一定的成熟度才能開始大量生烴和排烴。不同類型的乾酪根在熱演化的不同階段生烴量也不同。在低熟階段（0.4%～0.6%），有機質就可以向烴類轉變。美國5大頁岩盆地頁岩的熱成熟度分佈範圍在0.4%～2.0%之間，可見在有機質生烴的整個過程都有頁岩氣的生成。隨着成熟度的增加，早期所生成的原油開始裂解成氣。美國Barnett頁岩之所以含氣量大，主要源於生烴體積（有機質丰度、生烴潛力和頁岩厚度引起的結果），成熟度以及部分液態烴持續裂解生氣。成熟度越低的Barnett頁岩區，其氣體產量就越低，這可能是因為生氣少，殘留烴的流動阻塞孔隙的緣故。許多高熟的Barnett頁岩區乾酪根和油的裂解使生氣量大幅提高，導致頁岩氣井氣體流量大。因此，成熟度是評價高流量頁岩氣相似性的關鍵地球化學參數。 ^[1] 

1、孔隙度

在常規儲層中，孔隙度是描述儲層特性的一個重要方面。頁岩儲層也是如此。作為儲層，頁岩多顯示出較低的孔隙度（<10%），當然也可以有很大的孔隙度，且在這些孔隙裏儲存大量的遊離氣，即使在較老的岩層，遊離氣也可以充填孔隙的50%。遊離氣含量與孔隙體積的大小密切聯繫。一般來説，孔隙體積越大，所含的遊離氣量就越大。 ^[1] 

2、裂縫發育

頁岩的礦物成分較複雜，石英含量高，且多呈粘土粒級，常以紋層形式出現，而有機質、石英含量都很高的頁岩脆性較強，容易在外力作用下形成天然裂縫和誘導裂縫，有利於天然氣滲流，説明巖性、岩石礦物成分是控制裂縫發育程度的主要內在因素。 ^[1] 

由於頁岩具有低孔隙度低滲透率的特性，產氣量不高，而那些開放的矩形天然裂縫彌補了這一不足，大大提高了頁岩氣產量。裂縫改善了泥頁岩的滲流能力，裂縫既是儲集空間，也是滲流通道，是頁岩氣從基質孔隙流入井底的必要途徑。並不是所有優質烴源巖都能夠形成具有經濟開採價值的裂縫性油氣藏，只有那些低泊松比、高彈性模量、富含有機質的脆性頁岩才是頁岩氣資源的首要勘探目標。 ^[1] 

3、有機碳含量

在裂縫性頁岩氣系統中，頁岩對氣的吸附能力與頁岩的總有機碳含量之間存在線性關係。 ^[1] 

在相同壓力下，總有機碳含量較高的頁岩比其含量較低的頁岩的甲烷吸附量明顯要高。頁岩氣除了被有機質表面所吸附之外，還可以吸附在粘土的表面（乾燥）。在有機碳含量接近和壓力相同的情況下，粘土含量高的頁岩所吸附的氣體量要比粘土含量低的頁岩高。而且隨着壓力的增大，差距也隨之增大。 ^[1] 

4、地層壓力

地層壓力也是影響頁岩氣產量的因素之一。研究表明，地層壓力與吸附氣有着正相關性，地層壓力越大，頁岩的吸附能力就越大，吸附氣的含量也就越高。遊離氣含量也會隨着壓力的增加而增加，兩者基本上呈線性關係。值得注意的是，壓力在6.89MPa以前，吸附氣含量隨壓力增加的幅度很明顯，而在其之後，增加的幅度不太明顯，類似於常規的緻密氣藏。當然，不同地區由於有機質含量和周圍圍巖封存能力的不同，壓力梯度也會產生差異。 ^[1] 

除了上述影響因素之外，有機質類型、成熟度等也會影響頁岩氣含量。 ^[1] 

頁岩氣經歷了複雜多變的成藏過程，是天然氣成藏機理序列中的重要構成和典型代表。根據不同的成藏條件，頁岩氣成藏可以表現為典型的吸附機理、活塞運聚機理或置換運聚機理。按照成藏機理的不同，可將天然氣成藏過程分為3個主要階段，而前2個階段即是頁岩氣的成藏過程。 ^[7] 

第1階段是天然氣的生成與吸附。該階段發生在成藏初期，與煤層氣的成藏機理相同。由於頁岩中的有機碳等物質表面具有吸附能力，頁岩生氣過程中，最開始生成的少量天然氣均被有機碳等物質吸附，故頁岩層中僅存有吸附態的天然氣（圖A）。 ^[7] 

第2階段是天然氣的造隙及排出。該階段處於生氣高峯期，與根緣氣的形成機理類似。隨着天然氣的大量生成，頁岩中的有機碳無法將其完全吸附，因此未被吸附的天然氣在頁岩層中以遊離態聚集。隨着頁岩氣的不斷生成，聚集的大量遊離氣因膨脹而形成高壓，直至岩層破裂併產生微裂隙。由於此時產生的裂縫或孔隙極其微小，使得頁岩氣無法在頁岩層內部自由流動。在此後的強力生烴作用即生氣膨脹力的作用下，頁岩氣沿構造上傾方向從底部高壓區向高部相對低壓區發生排驅和整體推進作用，從而使地層處於大面積包含氣狀態。此階段生成的天然氣不受浮力作用，表現為活塞式的運聚特徵（圖B）。 ^[7] 

第3階段是天然氣的置換與運移。如果天然氣的生成量持續增加而頁岩層的外部又有合適的儲層，則在浮力作用下，天然氣將以置換方式沿裂縫從泥頁岩層向儲層運移，從而形成常規天然氣藏（圖C）。 ^[7] 

頁岩氣成藏過程中，吸附機理與活塞式運聚機理共同作用，控制着頁岩氣藏中吸附態和遊離態天然氣所佔空間比例變化。因此，頁岩氣的成藏機理實質上是天然氣在頁岩孔隙中賦存狀態之間的動態平衡。頁岩中吸附態天然氣的存在是由其本身所含岩石特性決定的，與保存條件沒有直接關係，故頁岩氣成藏後對保存條件沒有特殊要求。在四川盆地海相地層中監測到的氣測異常也證實了即便是多期次的構造運動，也不會對頁岩氣藏有太大的影響。 ^[7] 

中國學者對頁岩氣的研究起步較晚，國內最早有關頁岩氣的報道出現於1996年第4期的《國外測井技術》。但直到2002年，李大榮等譯自J.B.Curtis的經典文章《Fractured shale-gas systems》發表後，國內的許多學者才開始關注頁岩氣。 ^[7] 

2004年以來，以中國地質大學張金川教授、中國石油勘探開發研究院李新景和王社教授、中國石油勘探開發研究院廊坊分院王紅巖和李景明教授以及長江大學潘仁芳教授為代表的傑出石油地質科技工作者開始了頁岩氣勘探開發基礎理論的相關研究，在頁岩氣成藏機理、儲量評價、資源量分類、頁岩氣滲流機理等方面取得了可喜的成果，為我國頁岩氣勘探開發奠定了理論基礎；2009年，我國啓動“中國重點地區頁岩氣資源潛力及有利區優選”項目；2010年，我國分三個梯次開展了研究工作，第一啓動了“川渝黔鄂頁岩氣調查先導試驗區”工作開展重點調查，第二在下揚子蘇皖浙地區開展頁岩氣資源調查，第三在北方地區（華北、東北和西北）開展頁岩氣資源前期調查研究；2011年，結合前期調查研究成果，國土資源部在川渝黔鄂開展了5個項目的先導性試驗，在上揚子及滇黔桂區、中揚子及東南區、西北區、青藏區、華東-東北區5個大區繼續開展資源潛力調查，同時開展了5個頁岩氣勘探開發相關工藝技術的攻關項目。 ^[7] 

2012年4月長寧地區寧201-H1井五峯組—龍馬溪組測試獲日產頁岩氣15×10⁴立方米，實現了中國頁岩氣勘探商業開發的突破。同年11月中國石化在川東南涪陵焦石壩地區，焦1HF井在五峯組—龍馬溪組測試獲日產頁岩氣20.3×10⁴立方米。 ^[8] 

2014年提交中國首個頁岩氣探明地質儲量1067.5×10⁸立方米。截止2017年底，涪陵頁岩氣田已累計探明地質儲量超過6000×10⁸立方米。累計建成頁岩氣產能100×10⁸立方米，頁岩氣年產量達60.4×10⁸立方米。 ^[8] 

通過勘探開發實踐，中國學者先後提出複雜構造區海相頁岩氣“二元富集”規律、“構造型甜點”和“連續型甜點區”頁岩氣富集模式等認識，海相頁岩氣選區評價、目標優選等勘探評價技術體系日趨成熟，初步形成了頁岩氣氣藏描述、產能評價、開發參數優化等相關開發技術；水平井優快鑽井、泵送橋塞分簇射孔分段壓裂、同步壓裂、拉鍊式壓裂等技術工藝日趨成熟，具備了3500米以淺海相頁岩氣規模開發的技術能力；形成了山地井工廠作業模式，大大提高施工效率，與單個平台單口鑽井相比，鑽井、建井週期同比均縮短30%以上；配套形成了廢渣、廢液和廢氣循環利用、無害化處理的清潔生產技術體系。在關鍵壓裂設備的研製方面，形成了具有自主知識產權的3000型壓裂車等，建立了國產大功率壓裂機組的研發、試驗、製造體系和應用規範；自主研發的裸眼封隔器、橋塞等井下壓裂工具，實現了工業化批量生產。僅以涪陵頁岩氣田勘探開發為例，已經形成近百餘項技術標準和規範，國家專利已授權39項，其中發明專利12項。中國在頁岩氣領域取得的科技進步得到了全球業界的高度關注和認可，2014年第五屆世界頁岩油氣峯會授予中國企業“頁岩油氣國際先鋒獎”，2018年《涪陵大型海相頁岩氣田高效勘探開發》項目獲得國家科技進步一等獎。 ^[8] 

2022年10月，中國石化江漢油田涪陵頁岩氣田焦頁18-S12HF井順利完井，完鑽井深7161米， 其中，水平段長4286米，頁岩氣超長水平井鑽探取得重大突破 ^[25]  。

全球頁岩氣資源十分豐富且分佈普遍，據美國國家石油委員會(NPC)統計，截至2009年底，全球頁岩氣資源量約為456.2萬億立方米，佔全球非常規氣資源量近50%，與常規天然氣相當，頁岩氣的資源潛力甚至還可能明顯大於常規天然氣。主要分佈在北美、中亞和中國、中東和北非、太平洋國家、拉美、其他地區等(見下表)。 ^[3] 

其中北美最多，但其丰度低，技術可採量佔資源總量的比例較低，同時頁岩氣的儲層具有低孔隙率和低滲透率的特點，開採難度大，需要高水平的鑽井和完井技術。在21世紀剛開始開採頁岩氣時，多采用水平鑽井技術和水基液壓裂技術提高採收率。 ^[7] 

美國本土有48個州廣泛分佈着有機頁岩，具有豐富的頁岩氣資源。據美國國家油氣資源委員會估計，美國頁岩氣資源總量大約在14.2萬億~19.8萬億立方米，可採資源量約為 3.62萬億立方米，截至2008年底，美國探明頁岩氣儲量9289億立方米。 ^[3] 

歐洲頁岩氣儲藏量可達15萬億立方米，瑞典的明礬片岩，德國北部、荷蘭和英國南部的波西多尼亞片岩等，都與美國的頁岩類似。歐洲的頁岩主要呈黑色或深棕色，表示岩層在形成過程中，富含了泥土中生長的生物所具有的有機物質，而這些有機物質大部分都變成了現在的頁岩氣。如果頁岩儲藏能夠證實，那麼這將改變歐洲國家長期依賴俄羅斯天然氣的命運。目前，歐盟成員國天然氣供給的1/4來自俄羅斯。拉美頁岩氣資源主要集中在阿根廷、墨西哥和巴西等國。 ^[3] 

我國頁岩氣資源很豐富，但開發還處於起始階段。國家正在積極推進頁岩氣的開發利用工作。 ^[9] 

2018年自然資源部礦產資源保護監督工作小組透露，自2014年9月到2018年4月，不到4年時間，我國頁岩氣累計新增探明地質儲量突破萬億立方米，產能達135億立方米，累計產氣225.80億立方米。自2014年9月到2018年4月，不到4年時間，在四川盆地探明涪陵、威遠、長寧、威榮4個整裝頁岩氣田，頁岩氣累計新增探明地質儲量突破萬億立方米，產能達135億立方米，累計產氣225.80億立方米。 ^[10] 

雖然中國頁岩氣勘探還處於起步階段，但經過成藏條件的初步對比發現，中國的許多盆地與美國東部地區頁岩氣藏的地質條件類似，故勘探潛力巨大。中國的頁岩氣發育區可劃分為與板塊大致對應的四大區域，即南方地區、中東部地區、西北地區及青藏地區，這些區域都具有良好的頁岩氣勘探前景（如圖）。 ^[7] 

中國南方揚子地台區共發育8套以黑色頁岩為主體的烴源岩層：上震旦統陡山沱組、下寒武統筇竹寺組、上奧陶統五峯組—下志留統龍馬溪組、中泥盆統羅富組、下石炭統河州組、下二疊統棲霞組、上二疊統龍潭組及大隆組、下三疊統青龍組。以上各層位分佈廣、埋藏淺、厚度大、有機質豐富、成熟度高，且具備優越的頁岩氣成藏條件，因此是頁岩氣發育的有利區域，勘探潛力巨大。其中，四川盆地經歷了克拉通和前陸盆地演化過程中複雜的構造變動，形成了與美國典型頁岩氣盆地相似的構造演化特點和地質條件，其下古生界烴源巖具有分佈廣、厚度大、成熟度高、微裂縫發育、有機質生烴作用強的特點，並有大量證據顯示該盆地存在豐富的頁岩氣。例如，該盆地下志留統龍馬溪組的黑色筆石頁岩最為發育，而南部長寧構造新完鑽的頁岩氣淺井的分析測試數據也證實了龍馬溪組具有形成頁岩氣藏的優越條件；採用體積法初步估算四川盆地及鄰區的龍馬溪組頁岩氣資源量為4.0×10⁸~12.4×10⁸立方米，顯示了該區頁岩氣巨大的勘探潛力；2009年，在重慶彭水鑽探的第一口頁岩氣戰略調查井——渝頁1井見到良好的頁岩氣顯示，對渝頁1井的後期實驗分析結果也表明，渝東南地區地質條件複雜的高陡構造帶具有良好的頁岩氣成藏地質條件，同時也預示着上揚子乃至整個揚子地區都可能是頁岩氣發育的有利潛力區。因此，總體看來，川東和川南地區（包括川西南）下寒武統和下志留統頁岩最具潛力，而鄂西-渝東地區乃至整個中下揚子地區為頁岩氣分佈的重要區域。 ^[7] 

中東部地區的頁岩氣可能分佈在主力油氣層的底部，區域上的中生界至古生界。松遼盆地白堊系、鄂爾多斯盆地三疊系、渤海灣盆地埋藏較淺的古近系等頁岩均有利於頁岩氣的發育。其中，鄂爾多斯盆地中生界頁岩埋藏深度在3千米以內，厚度>5米，有機碳質量分數>2%，對頁岩氣的發育十分有利。在西北部地區，受現今盆地特點的約束，區域上分佈的侏羅系、三疊系和盆地邊緣埋藏較淺的古生界泥頁岩具有較大的厚度和有機碳含量，具有頁岩氣勘探潛力。青藏地區的中—古生界泥頁岩地層厚度大，有機質含量高，有機質熱演化程度適中，同樣具有頁岩氣勘探的潛力。

2018年8月24日，地球頁岩層內的天然氣資源與常規天然氣可採儲量相當。“中國頁岩氣開發起步雖晚，卻是繼美加之後第三個形成規模和產業的國家，產量近期可達百億立方米能級。國內最早研究頁岩氣的專家之一、國土資源部礦產資源儲量評審中心主任張大偉這樣表示。 ^[11] 

2022年6月，中國石化部署在重慶綦江的新頁1井試獲日產頁岩氣53萬立方米。 ^[21] 

2022年7月，中國石化江漢油田消息，湖北恩施紅星地區頁岩氣儲量申報通過中國石化股份公司審核、落實控制儲量621億立方米，完成年度儲量任務的124%，標誌着該地區二疊系頁岩氣勘探評價再次取得重要進展。 ^[22] 

2022年10月19日，記者從中國石化新聞辦獲悉，中國石化西南石油局在四川盆地部署的金石103HF探井獲高產穩產工業氣流，日產天然氣25.86萬立方米，評價落實地質資源量3878億立方米。這是我國首次在寒武系筇竹寺組地層取得頁岩氣勘探的重大突破，開闢了頁岩氣規模增儲新陣地，對推動四川盆地頁岩氣勘探開發具有重要意義。 ^[23] 

2022年11月24日，中國石化消息，由中國石化勘探分公司和西南石油局提交的綦江頁岩氣田首期探明地質儲量1459.68億立方米通過自然資源部專家組審定，標誌着我國又一個超千億立方米的大型整裝頁岩氣田誕生。 ^[26] 

進行頁岩氣經濟開發的核心區的條件有五個，通常是指TOC值大於2%、處在生氣窗內、脆性礦物含量大於40%的有效頁岩。有效頁岩厚度大約30~50米。有效頁岩連續發育時大於30米，斷續發育或TOC值小於2%時，累計厚度大於50米時亦足以滿足商業開發要求。 ^[12] 

相對於常規天然氣，頁岩氣藏的儲層一般呈低孔、低滲透率的物性特徵，通常滲透率小於1×10⁻³μm，孔隙度最高僅為4%~5%，氣流阻力比常規天然氣大，需實施儲層液壓破碎才能開採。使用水力壓裂和水平井技術，可大大提高頁岩儲層中頁岩氣藏的開採量。 ^[13] 

1、垂直井技術

垂直井是頁岩氣早期開採的主要手段。在鑽小於1000米的淺井時，一般採用鑽進速度較快的欠平衡旋衝法，可有效減小對地層的破壞；在鑽進1000~2500米的深井時，則採用輕質鑽井液液隨隨鑽常規旋轉鑽井法。 ^[14] 

2、水平井技術

隨着2002年美國德克薩斯州Fort Worth盆地Barnett頁岩產層7口水平試驗井取得巨大成功，水平井得以在業內大力推廣，迅速成為頁岩氣開採的主要鑽井方式。 ^[14] 

水平井提高了與頁岩層中裂縫接觸的可能性，增大了與儲層中氣體的接觸面積，同時，水平井減少了地面設施，開採延伸範圍大，避免了地面不利條件的干擾，產量是直井的3~5倍。 ^[13] 

目前國內的水平井鑽井技術主要有控制壓力鑽井、低壓欠平衡空氣鑽井和旋轉導向鑽井等技術。控制壓力鑽井技術能夠很好地克服井壁坍塌問題；低壓欠平衡空氣鑽井技術應用較成熟，旋轉導向鑽井技術，井眼淨化效果好、井身軌跡控制精度高、位移延伸能力強，是水平鑽井技術發展的重要方向。國內頁岩氣水平井完井技術得到了一定的發展，主要的完井技術有：水力噴射射孔完井、組合式橋塞完井、機械式組合完井技術。組合式橋塞完井是頁岩氣完井最常用也是最耗時的完井方法，在套管井中，用組合式橋塞分割各段，分別進行射孔和壓裂；如水力噴射射孔完井是以高速噴出的流體射穿套管和岩石，不用下封隔器和橋塞，可以縮短完井時間；機械式組合完井採用特殊的滑套機構和膨脹封隔器，適用於水平裸眼井段限流壓裂，一趟管柱即可完成固井和分段壓裂施工。 ^[9] 

與垂直井相比，水平井雖然建設成本較高，但由於其能顯著地增大與頁岩層中裂縫的接觸面積，有效改善儲層中頁岩氣體的流動狀態，提高出氣率，故水平井在初始開採速率、控制儲量和最終評價可採儲量方面比垂直井要高2~3倍。 ^[14] 

3、壓裂增產技術

由於頁岩氣藏超低滲透率和低孔隙度，水平井需經過多級大規模水力壓裂處理，才能保證頁岩氣藏經濟生產。壓裂增產技術是頁岩氣成功開發的核心技術之一。 ^[13] 

按照壓裂介質，可分為泡沫壓裂和水力壓裂。

1、泡沫壓裂。以液氮或二氧化碳泡沫作為壓裂劑的壓裂手段，一般用於埋深較淺、地層壓力較低的頁岩儲層，具有造縫效率高、低濾失性、攜砂和返排能力強，摩阻係數低，對儲層傷害小的優點，但對注入壓力要求較高，產生裂縫形式簡單，難以為氣體運移提供更多通道，且成本不菲。 ^[14] 

2、水力壓裂。以清水為壓裂劑，常用於埋深較大、地層壓力較高的儲層，對支撐劑的需求較少，無須表面活性劑和穩定劑，且很少需要泵來增壓，故成本較低。水力壓裂是清潔壓裂技術，能夠清洗裂縫，可在一定程度上額外提高儲層的滲透率。 ^[14] 

按照壓裂方式，可分為以下幾種。

1、水平井分段壓裂。即在比較長的水平井段上進行多階段壓裂作業，形成多條水力裂縫，有效增加裂縫網絡，以提高產氣量。分段壓裂可以有效減少成本，尤其是與前置液鑽井相結合，能最大限度地節約動員、解散、材料處理的時間和成本，縮短準備時間以及每次泵送作業之間的停機時間。 ^[14] 

2、重複壓裂。隨着時間的推移和壓力的釋放，初次壓裂形成的由支撐劑維持的裂縫將逐漸閉合，造成頁岩氣產量嚴重降低。為恢復產能而對頁岩儲層進行的再次壓裂，即為重複壓裂。 ^[14] 

3、同步壓裂。同步壓裂一般由兩口及以上的井同時或交互作業，是利用高壓下壓裂液與支撐劑在兩口井之間運移距離最短的原理，來增大壓裂裂縫密度和麪積，從而達到增產的目的。 ^[14] 

我國在常規油氣領域幾十年積累的水平井開發經驗同樣加速了目前國內頁岩氣的技術開發進程。水平井水力壓裂技術在國內常規油氣開發中應用廣泛，尤其是多級壓裂技術、重複壓裂技術、清水壓裂技術，有較多成功應用的實例。 ^[13] 

在水平井分段壓裂技術方面，我國已經取得一定突破，形成了低滲透油氣田水平井雙封單卡分段壓裂、水力噴砂分段壓裂、封隔器滑套分段壓裂等3大技術，完善了碳酸鹽巖儲層自轉向高效酸化/酸壓、化學暫堵膠塞分段壓裂、水力裂縫監測與評價和水平井修井作業等4項配套工藝，建立了一套壓裂裂縫與井網優化設計方法。我國已經在長慶實現了7段水平井分段壓裂技術，並在四川蜀南地區引進並吸收10段及以上的長井段水平井分段壓裂技術。 ^[13] 

雖然有吸附與遊離相天然氣的同時存在，但頁岩氣的開發並不需要排水降壓。由於頁岩中游離相天然氣的採出，能夠自然達到壓力降低的目的，從而導吸附相及少量溶解相天然氣的遊離化，達到進一步提高天然氣產能並實現長期穩產之目的。由於孔隙度和滲透率較低天然氣的生產率和採收率也較低，因此巖氣的最終採收率依賴於有效的壓裂措施，壓裂技術和開採工藝均直接影響着頁岩氣井的經濟效益。 ^[15] 

有專家提到根緣氣，J.A.Masters（1979）提出了深盆氣（Deepbagas）思想，建立了氣水倒置的模式，描述了天然氣勘探開發的廣闊前景。由於識別難度大，P.R.Rose等（1986）提出了盆地中心氣（Basin-centergas），B.E.Law等人研究思路將該類氣藏的識別方法從“區域氣水倒置”改進為“沒有邊水”，從而簡化了繁瑣的識別過程並在很大程度上提前了對該類氣藏的識別時間。由於對“無邊底水的確定仍然較多的鑽井地質資料故仍然不是最佳的解決方案。 ^[15] 

經過實驗研究，將根緣氣確定為緻密砂岩中與氣源巖直接相連的天然氣聚集，並強調其中的砂岩底部含氣特點。由於緊鄰氣源巖（根）天然氣與地層水在運移動力上形成直接傳遞的連續介質，故被視之為根緣氣。該類氣藏主體形成於砂岩普遍緻密化後，大致對應於煤系及暗色泥岩的熱解及石油的裂解生氣階段，故一般的埋藏深度相對較大。 ^[15] 

根緣氣研究方法基於天然氣成藏動力學原理，將氣藏識別技術推進到單井剖面即是否出現併發育砂岩底部含氣特徵（與常規圈閉中的砂岩頂部含氣模式和特點完全不同），在野貓井（而不是預探井甚至開發井）上即可對氣藏類型進行最早期的快速識別。只砂岩底部含氣就能夠説明，天然氣在成藏動力上的連續性，並進一步闡述天然氣成藏的機理特點，從而確定天然氣的聚集機理類型，即深盆氣、盆地中心氣、緣氣甚至向斜含氣或滿盆氣等的存在，確定天然氣的成藏、富集及分佈特點。 ^[15] 

1、國外開發現狀

世界上的頁岩氣研究和勘探開發最早始於美國，目前美國和加拿大是頁岩氣規模開發的 2 個主要國家。 ^[3] 

頁岩氣分佈北美克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系，密西西比系富集多種成因、多種成熟度頁岩氣資源。 ^[7]  在世界其他國家，隨着頁岩氣勘探開發的深入，北美區頁岩氣勘探開發深度已達2000～4000米，最大接近6000米。目前，除美國和加拿大外，澳大利亞、德國、法國、瑞典、波蘭等國家也開始了頁岩氣的研究和勘探開發。許多國家的大型油氣公司都在世界範圍內尋找頁岩氣，比如澳大利亞、中國、南非和歐洲。歐洲現在約有30～50台陸上鑽塔，而美國至少有1500台。鑽塔數量上的差距會在開採過程中產生質的差別，因為頁岩氣一旦開採就需要連續性地保持產量。頁岩氣井開採初期的產氣量會很高，如果不抓緊時間開採，就會流失產量的70%～90%。 ^[3] 

美國已進入頁岩氣規模化生產階段，頁岩氣資產交易異常活躍。2009年1月—2010年4月，美國與頁岩氣相關的併購交易總額高達500.33億美元。 ^[3] 

發展狀況(5張)

美國隨着相關政策的傾斜，參與頁岩氣勘探開發的企業也分別從2005年、2007年的23家、64家增加到2009年的100多家。產量從2007年的340億立方米增加到2009年的950億立方米，超過我國常規天然氣的年產量（830億立方米）。2009年，美國在天然氣開採量上首次超過俄羅斯，位居世界第一，原因就是其頁岩氣開採在天然氣開採總量中上升10%。國際能源署在其2009年度《世界能源展望》報告中稱，美國預計到2020年頁岩氣產量佔其國內天然氣總產量的比例會增加到20%。美國政府對頁岩氣開發的重視為頁岩氣發展提供了強勁的動力。除了在國家政策上的支持外，美國政府還提供了大量資金來鼓勵開展非常規天然氣研究和開發工作，包括撥款、貸款和貸款擔保、培訓資助、科研資助和勘探直接投入。2004年美國能源法案規定10年內每年投資4500萬美元用於非常規天然氣研究。據美國能源信息署（EIA）預測，未來20多年，頁岩氣產量還會大幅上升，到2030年頁岩氣產量將佔到美國天然氣總產量的24.3%。 ^[3] 

本世紀初，美國公司將水平井、斷層技術相結合，粉碎了堅硬的岩石層，提取了頁岩氣，大舉突破頁岩氣的技術難關。美國石油企業競爭激烈，這迫使一些創新型、小型的能源公司向高技術邁進，它們的技術又被大型石油公司所購買，因而頁岩氣實現了真正的商業化開採，目前國際上頁岩氣開採技術最先進的是美國。 ^[3] 

美國的頁岩氣開發大致過程：取得礦業權→獲得許可證→鑽探→水力壓裂→建設→生產→提高回收修理技術→氣井廢棄和復墾。 ^[3] 

北美非常規氣快速發展主要得益於技術突破，水平鑽井、水力壓裂技術進步提高了儲層接觸，裝備技術進步降低了單位生產成本，尤其是低成本的淺層井進展為頁岩氣商業化開採做出了重要貢獻。美國和加拿大頁岩氣技術已趨成熟，並進入規模化生產階段。 ^[3] 

2、國內開發現狀

國土資源部2009年10月份在重慶市綦江啓動了中國首個頁岩氣資源勘查項目。這標誌着繼美國和加拿大之後，中國正式開始這一新型能源頁岩氣資源的勘探開發。將對中國新型能源建設起到積極的示範作用，在中國油氣領域具有里程碑意義。2012年3月20日，殼牌公司已經與中國石油簽署了一份產品分成合同，將在中國四川盆地的富順—永川區塊進行頁岩氣勘探、開發及生產。兩家公司對頁岩氣的開發還處於勘探階段，暫並未進入實質性開採。2012年9月24日，全國首個頁岩油氣產能建設項目——中石化梁平頁岩油氣勘探開發及產能建設示範區8個鑽井平台全面開鑽。 ^[4] 

2012年11月13日-16日，為期四天的2012年中國國際頁岩氣大會在重慶召開，主題為“促進投資與合作，推動中國頁岩氣產業的商業化發展”。200多名全球各地的頁岩氣資源開發商、購買商、貿易商、技術支持方、油田服務及設備供應商、頂尖的頁岩氣產業研究專家以及政府顧問人士參會。會上，國土資源部油氣資源戰略研究中心研究員李玉喜透露，多項扶持頁岩氣產業化的政策正在醖釀中。這一系列扶持政策主要包括：一是頁岩氣市場化定價政策，同時頁岩氣利用方式可以靈活；二是監管體系強調一級管理，實際又分為二級三級監管，即讓各省各級參與管理的監管體系，使整個監管過程向下延伸到頁岩氣井；三是税收上將多數利税留給地方，以對企業和地方都有利。 ^[16] 

儘管業界對我國頁岩氣的關注度持續升温，但參與“2012年中國頁岩氣發展論壇”的業內專家認為，我國頁岩氣開發中仍然面臨一些問題亟待解決，包括技術準備、資源儲量評價、政策研究到開發模式等方面，都需借鑑美國的成功經驗，不能急於求成。 ^[16] 

中國地質調查局副局長王研當日在“2019年全國地質調查工作會議”上指出，去年，長江中游宜昌鄂陽頁2井獲高產工業氣流，實現了中國頁岩氣勘查開發從長江上游到中游的戰略性拓展。 ^[17] 

據中國地質調查局介紹，鄂西地區在震旦系、寒武系、志留系三個地質層系均獲高產頁岩氣流。一是下部震旦系鄂陽頁2井獲產量5.53萬立方米/日、無阻流量19.82萬立方米/日的高產工業氣流，是迄今全球最古老頁岩氣藏，為中國頁岩氣勘查向深部進軍提供了一套新的層系。二是中部寒武系鄂宜頁1井獲產量6.02萬立方米/日、無阻流量12.38萬立方米/日的高產工業氣流，鄂陽頁1井獲產量7.83萬立方米/日、無阻流量28.85萬立方米/日的高產工業氣流，是四川盆地以外首次在該層係獲得工業氣流，開闢了勘查新區。三是上部志留系鄂宜頁2井500米水平井段獲產量3.15萬立方米/日、無阻流量5.76萬立方米/日的工業氣流，實現了當前中國頁岩氣主力開發層系由長江上游向中游的拓展。 ^[17] 

中國地質調查局指出，鄂西地區頁岩氣調查攻堅創新了頁岩氣成藏理論和勘查技術。針對地層時代老、儲層改造難、地層壓力低、採氣難度大等世界級難題，創新形成選區評價、鑽探工程和壓裂試氣三大技術體系。其中，複雜區選區評價、儲層壓裂改造和壓裂試氣3項技術達到國際領先水平。 ^[17] 

頁岩氣資源潛力評價顯示，中國鄂西地區頁岩氣地質資源量達11.68萬億立方米，具有建成年產能100億立方米的資源基礎。中國工程院院士康玉柱等11位專家認為，鄂西頁岩氣調查取得的成果是戰略性突破，具有里程碑式的引領作用，成果總體達到國際先進水平，部分達到國際領先水平。

國家能源局對外發布的《頁岩氣發展規劃（2016－2020年）》提出，創新體制機制，吸引社會各類資本，擴大頁岩氣投資。通過技術攻關、政策扶持和市場競爭，大幅度提高頁岩氣產量，把頁岩氣打造成我國天然氣供應的重要組成部分。 ^[18] 

規劃指出，隨着我國經濟增速換擋，以及石油、煤炭等傳統化石能源價格深度下跌，天然氣競爭力下降，消費增速明顯放緩。而國內天然氣產量穩步增長，中俄等一系列天然氣長期進口協議陸續簽訂，未來天然氣供應能力大幅提高。按目前能源消費結構，“十三五”期間天然氣供應總體上較為充足。頁岩氣比常規天然氣開發成本高，市場開拓難度更大。 ^[18] 

在發展目標方面，規劃明確，完善成熟3500米以淺海相頁岩氣勘探開發技術，突破3500米以深海相頁岩氣、陸相和海陸過渡相頁岩氣勘探開發技術；在政策支持到位和市場開拓順利情況下，2020年力爭實現頁岩氣產量300億立方米。 ^[18] 

規劃還對2030年發展目標進行了展望：“十四五”及“十五五”期間，我國頁岩氣產業加快發展，新發現一批大型頁岩氣田，並實現規模有效開發，2030年實現頁岩氣產量800億到1000億立方米。 ^[18] 

規劃明確，鼓勵自主開發與對外合作相結合，積極引進先進適用技術，支持多種投資主體合資合作開發，努力擴大勘探開發投入。同時，完善頁岩氣區塊准入和退出機制，增加投資主體，強化市場競爭，促進工程技術升級換代，加快成本降低，提高頁岩氣開發的經濟性。此外，針對頁岩氣發展初級階段工程技術不成熟、勘探開發成本高、經濟效益低等問題，完善相關扶持政策，保障行業可持續發展。 ^[18] 

2022年10月，中國石化西南石油局在四川盆地部署的金石103HF探井獲高產穩產工業氣流，日產天然氣25.86萬立方米，評價落實地質資源量3878億立方米。這是我國首次在寒武系筇竹寺組地層取得頁岩氣勘探的重大突破，開闢了頁岩氣規模增儲新陣地 ^[24]  。

2022年11月，從中國石化新聞辦獲悉，位於四川盆地的綦江頁岩氣田勘探開發獲得重大突破，由中國石化勘探分公司、西南石油局提交的綦江頁岩氣田首期探明地質儲量1459.68億立方米，這一儲量通過自然資源部專家組審定，標誌着中國又一個超千億立方米的大型整裝頁岩氣田誕生。其中，貴州省習水縣境內新增探明含氣面積35.50平方千米，新增探明地質儲量330.48億立方米。 ^[27] 

一是編制我國頁岩氣資源戰略調查和勘探開發中長期發展規劃。在認真分析世界頁岩氣勘探開發的態勢和我國現狀的基礎上，科學評價和分析我國頁岩氣資源潛力，進行頁岩氣探明儲量趨勢預測研究，對我國頁岩氣資源戰略調查和勘探開發目標、重點和發展階段作出科學規劃，明確發展定位，編制頁岩氣資源戰略調查和勘探開發中長期發展規劃。 ^[19] 

二是制定鼓勵頁岩氣資源戰略調查和勘探開發政策。在對美國等國家頁岩氣發展中給予的優惠政策研究基礎上，結合我國實際，參照國內煤層氣勘探開發的優惠政策，給予頁岩氣勘探開發的優惠政策。國家財政加大對頁岩氣資源戰略調查的投入，鼓勵社會資金投入頁岩氣；減免頁岩氣探礦權和採礦權使用費；對頁岩氣開採企業增值税實行先徵後退政策，企業所得税實行優惠；頁岩氣開發關鍵設備免徵進口環節增值税和關税；對頁岩氣開採給予定額補貼；對關鍵技術研發和推廣應用給予優惠等，引導和推動頁岩氣產業化發展。 ^[19] 

三是完善和創新頁岩氣礦業權管理制度。根據頁岩氣分佈廣、勘探開發靈活性強的特點，深入研究我國頁岩氣礦業權設置制度。借鑑煤層氣礦業權管理經驗，設立專門的頁岩氣區塊登記制度，實行國家一級管理。允許具備資質的地方企業、民營資本等，通過合資、入股等多種方式參與頁岩氣的勘探開發，也可獨立投資，直接從事頁岩氣勘探開發。 ^[19] 

四是加快制定頁岩氣技術標準和規範。加強政府引導，依託頁岩氣資源戰略調查重大項目和勘探開發先導試驗區的實施，加快頁岩氣資源戰略調查和勘探開發技術標準和規範體系建設，促進信息資料共享和規範管理。 ^[19] 

此外，要密切關注世界頁岩氣發展動向，建立和完善頁岩氣國際合作交流機制。加強與國外有實力公司的合作開發，引進先進理念與開發技術，通過引進和消化頁岩氣開發技術，探索和創新適合我國頁岩氣開發的核心技術，為我國頁岩氣大規模開發奠定技術基礎。 ^[19] 

1、頁岩氣是一種清潔高效能源

隨着社會經濟的發展，節能減排成為全球共同關心的問題，這就需要加大清潔高效能源的利用力度。頁岩氣是以甲烷為主要成分、非常規天然氣形式存在的天然氣，是一種清潔、高效的能源資源和化工原料，可被用於居民燃氣、供熱、發電、汽車燃料和化工生產等領域，應用範圍廣泛。 ^[5] 

2、頁岩氣的儲藏量特別豐富

儲藏量尤其豐富是頁岩氣利用、開發被看好的重要原因之一。我國頁岩氣資源十分豐富，資源量居於世界前列，經濟價值巨大，資源前景廣闊（如圖）。

我國的頁岩氣勘查開發整體處於初級階段。但隨着開採技術的進一步成熟，頁岩氣將會在我國的能源供應結構中佔有極為重要的地位。 ^[5] 

3、有助於改善我國的能源消費結構

長期以來，我國一直以煤炭為主要能源。天然氣在一次能源中所佔比例仍然過低，如今大力發展天然氣，是我國保障能源供應和發展低碳經濟的必然選擇。 ^[5] 

據測算，隨着我國能源結構及利用方式的一些調整，2020年天然氣在我國能源消費結構中的比重將提升至10%以上。相對於煤炭而言，天然氣更為清潔，因此未來國家還將進一步推動天然氣的利用。然而，常規天然氣的增長潛力始終是有限的，這就需要加大頁岩氣等非常規天然氣的勘查開發。 ^[5] 

加快頁岩氣勘探開發和利用具有多方面的價值。不管是在滿足社會經濟發展對清潔能源的巨大需求，還是在控制温室氣體排放，構建資源節約、環境友好的生產方式和消費模式上都具有重要作用，其對改善居民用能環境，提高生態文明水平也具有重要的現實意義。 ^[5] 

4、為保障國家能源安全增加籌碼

近年來，我國能源消費需求不斷增大，原油對外依存度逐年上升。當前和今後較長的一段時期內，我國經濟發展對能源資源的需求將日益增加，同時國內已經面臨的能源供求緊張和環境惡化的壓力會越來越大。為保障我國的能源安全，緩解天然氣供應壓力，大力發展頁岩氣是一種比較理想且十分現實的途徑，在國家能源佈局上有着重要的戰略意義。 ^[5] 

近年來，國內天然氣消費需求的增長速度已超過煤炭和石油，對外依存度快速上升，供需缺口也越來越大（如圖），尤其是短期供需不平衡矛盾，已影響了城市供氣安全和人民生活環境的改善。而僅僅依靠常規天然氣的增產不能有效緩解供需矛盾，迫切需要加大頁岩氣的勘探和開採力度，增加我國頁岩氣產量，對常規天然氣形成有效的補充。 ^[5] 

頁岩氣的開發不僅是將天然氣從頁岩層中採出，還包括在作業區開採的同時，保持與周圍的環境、設施等資源的協調發展。頁岩氣開發是一項系統工程，每一項技術都很重要。國內頁岩氣開發由於起步晚，經驗不足，故面臨着諸多問題。 ^[7] 

1、理論及開發技術問題

首先，中國在頁岩氣基礎理論和實驗研究方面還很薄弱，尤其是開採前期的實驗測試、選區評價等技術。國內很多研究僅侷限於中美典型頁岩盆地地化、地質資料的宏觀對比上，而對頁岩氣微觀成藏機理及頁岩的岩石特性還未進行過模擬實驗和深入研究。同時，頁岩的非均質性和各向異性比砂岩強很多，因此適合國內資源量評價的方法還在不斷地探索中。 ^[7] 

其次，頁岩氣藏物性差，滲透率極低，後期開發技術要求非常高。美國的勘探實踐表明，開發技術的突破，如：水平井鑽井、水力多段壓裂、重複壓裂、同步壓裂以及裂縫綜合監測等技術對頁岩氣產業的迅猛發展起着極為重要的作用。而且，中國頁岩氣埋藏普遍較深，這種情況進一步加劇了其開發難度。如：四川盆地下寒武統頁岩氣層普遍埋深2~3.5千米，而美國五大頁岩系統埋深在0.8~2.6千米。因此，國內面臨着深層頁岩氣開發的難題。 ^[7] 

2、風險及經濟效益問題

頁岩氣屬於非常規低品位天然氣，其開發週期長，投資大，風險也大。非常規的頁岩氣在短期常規煤層氣正處於蓬勃發展期。因此，國內目前進行大規模頁岩氣開發投入的可能性不大，頁岩氣距離快速發展還有較長的路要走。 ^[7] 

3、資源及環境保護問題

儘管頁岩氣的開採帶來了巨大的經濟效益，但其潛在的環境影響更讓人們擔憂。一方面是頁岩氣的開採需要消耗大量的淡水資源，可能威脅到當地和區域的水資源可持續利用；另一方面是頁岩氣開採過程中產生噪聲、含有害化學物質的廢水、廢氣等引起的環境污染，以及其開採事故帶來的重大損失；同時，頁岩氣開發還需要相關的基礎設施，如水利、道路等，這些不利因素都制約着頁岩氣的快速發展。 ^[7] 

美國由於發現和開採頁岩氣最早，其基礎研究工作相對比較完善，今後的重點會集中在頁岩氣開發技術領域，即增加產能方面。而國內正處於起步—發展階段的頁岩氣面臨着諸多挑戰，例如：理論研究和勘探調查程度低、開發技術瓶頸未突破、前期風險投入高、收益見效慢等，在這種背景下，總體上會有如下發展趨勢。 ^[7] 

1、頁岩氣地質理論及其資源評價體系是中國今後的重點研究內容。中國目前的研究主要集中在闡述頁岩氣藏地質特徵，對比中美頁岩氣盆地地質條件，並預測中國頁岩氣資源有利區分佈方面。隨着頁岩氣前期探井的陸續完鑽，將會獲取大量的第一手資料，如何利用好這些資料正確地評價研究區頁岩氣勘探潛力將是亟待解決的難題。鑑於目前的研究倚重於有機地化、巖礦物性等資料，缺乏實驗測試和微觀機理的研究，因此，今後一段時期內，國內各研究機構將會逐漸關注並解決這些問題，為頁岩氣的後期開發奠定基礎。 ^[7] 

2、頁岩氣的相關開發技術是中國必須突破的瓶頸。美國的勘探實踐證明，技術進步是頁岩氣成功開發的關鍵。雖然中國具備頁岩氣開採的關鍵技術，如水平井技術和水力壓裂技術，但由於缺乏對頁岩氣岩石力學特性的深入瞭解，在產能模擬、壓裂等增產開發措施上與美國尚有差距。因此，隨着研究的深入，需要技術手段的不斷進步才能成功地開採頁岩氣資源。 ^[7] 

3、在中外合作的大背景下，結合實際、堅持創新將是未來發展的必然趨勢。目前，國內的相關研究還很薄弱，若要儘早地開發利用頁岩氣資源，就必須與理論成熟、經驗豐富、技術先進的外國公司合作，共同開發頁岩氣資源。與此同時還必須結合國內沉積地層和構造特徵的實際情況，形成一套適合於中國地質特點的勘探開發技術，以促進中國頁岩氣發展進程。 ^[7] 

4、經過7年的勘測調查和反覆研究，範圍涉及滇、黔、桂、湘、鄂、川、渝、陝等省區，最終將優勢區域鎖定在重慶東南部，並確定了一條以綦江為起點，經萬盛、南川、武隆、彭水、黔江、酉陽、秀山的開發路線；也就是説，中國頁岩氣開發將會從綦江起步，走向全國。 ^[7] 

5、鑑於頁岩氣資源潛力巨大，在非常規能源中佔有重要的戰略地位，國家將會逐漸加大對其扶持的力度。美國頁岩氣的成功開採在緩解其國內能源緊張局勢中發揮的重要作用讓中國看到了資源接替的新曙光。而中國的頁岩氣資源豐富，前景廣闊，一旦形成產能，勢必會緩解國內能源壓力。 ^[7]