石碳能源页岩气，近几年来受到人们重视，欧美发达国家已进入成熟开采期，特别是美国页岩气的大力开采被视为能源里的一次革命。下面我们综合多方面的资料，向大家介绍页岩气的有关知识。让大家关注页岩气，为将来我们身边的页岩气能源走进我们视野，走向人们生活，有更深的认识。
一、地层
地层是指在某一地质年代因沉积作用以及岩浆喷出活动形成的地层的总称。地层是由一层层坚硬的岩石构成的。土，是地层岩石风化后的产物，再混合一些有机物、水、空气等就变成了土壤。
图1 地层剖面图
二、页岩
页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄片层状的节理，主要是由粘土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。
图2 典型的页岩地层
粘土砖：一般是直接把土切成方块然后烧制而成。这种土比较软。
页岩砖：利用页岩和煤矸石为原料进行高温烧制的砖块。页岩和煤矸石需要被粉碎。
至于为什么可以用土和页岩来烧砖，主要是因为高温作用使得粘土矿物晶体发生变化，你可查阅相关资料以探究竟。
我们现在说的“页岩气”中的页岩和烧砖用的页岩为同一物。
图3是我们在重庆石柱县采集页岩露头时的照片。从图上可以看出页岩明显的层理结构。
图3 石柱龙马溪组页岩露头
关于页岩地层，有的埋藏在地下几千米，有的则出露在地面，这主要是由于地壳运动引起的。
图4 井下页岩岩心
图4是利用取心钻头，从地下几千米深度取出来的页岩岩心。
三、天然气与页岩气
狭义的天然气实际上指的是一种多组分的混合气态化石燃料，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。很多地层岩石中都含有天然气，比如砂岩、碳酸盐岩（灰岩和白云岩）、煤岩、页岩等。
天然气在岩石中的存在形态有哪些呢？我们首先来看一下岩石的结构。岩石中含有孔和裂缝，统称孔隙。即使再致密的岩石，比如页岩，也是含有孔隙的，只是我们肉眼看不出来而已。单位体积岩石中含有孔隙的体积叫做岩石的孔隙度。常规天然气埋藏的地层岩石，比如砂岩，其孔隙度可以达到20%。不知您是否听说过“泡砂石”，就是一摸就掉渣那种石头，也是砂岩的一种，其孔隙度甚至可以达到30%。而页岩呢，其孔隙度最高可以达到6-7%，低者仅有1-2%。
岩石孔隙中含有天然气，这种形式就像房间里含有空气一样，这种气体存在形式属于游离态。天然气还可以溶解于水或者石油中，这部分气叫做溶解气，还有一部分气体可以吸附在岩石颗粒表面，这部分气叫做吸附气。常规天然气一般是游离气，而页岩中的天然气，其吸附气的含量从20%-80%不等。页岩气的开采情况表明，页岩中的天然气绝大部分是吸附气。天然气不仅可以吸附在页岩的孔隙中，还可以吸附在页岩的有机质（可查阅相关资料）中。图5所示为页岩的扫描电镜图片，这是放大了几千倍甚至上万倍的图片，从图中可以清晰地看到有机质中的孔隙，不过这个孔隙的大小仅能用纳米级来表示。您可能会问，页岩中的孔隙空间如此之小，那能够开采出来多少天然气？实际上，可以经济开发的页岩地层一般厚度大于30m，然后分布范围可以超过几十平方公里，你再去计算一下这里面有好多气量。一般来说，每吨页岩中含有1-2方气体，再加上页岩的厚度和分布面积足够，是能够开发出大量的页岩气的。页岩气的丰都是非常低的，但是我们为什么要开发它呢？主要是现在国家的能源对外依存度高，我们迫切需要提高油气产量。页岩气被称为非常规气，它的开发难度很大，成本很高。常规气开发完了，没得办法，就只有开发页岩气了。同时也是看到了美国开发页岩气的成功，所以国家想花大力气来开发页岩气。
图5 页岩中的有机质
为了区分页岩中的天然气和常规天然气的不同，同时也可能是因为这两种天然气生成条件的一些差异，以及一些其他因素，所以把从页岩气开采出来的天然气叫做页岩气。页岩气也是天然气中的一种。它的甲烷含量更高，并且可能含有较少的硫。
四、页岩气的开发技术
水平钻井和大型水力压裂是页岩气成功开发的两大关键技术。
图6 直井开发示意图 图7 水平井开发示意图
假设页岩层厚度30米，如果采用直井开发，能够采气的面积就是30米长的井筒，如果采用水平井开发（国内现在的水平井段长度一般都在1000米左右），能够采气的面积就是1000米长的井筒。压裂的作用实际上就是在井筒周围形成裂缝，这样气体就能更多更快地流到井筒中来。
图8 水平井压裂增加泄气面积
五、重庆地质矿产研究院页岩气勘查开发现状
目前国内实现页岩气成功开发的单位主要是中石油和中石化。中石油在四川威远地区的页岩气示范区已累计对外供气1000余万立方米。据2013年3月份统计，中石油长宁-威远国家级页岩气示范区完钻16口井，完成压裂试气12口井，直井日产量0.2万立方米至3.3万立方米，水平井日产量1万立方米至16万立方米。云南昭通国家级页岩气示范区完钻7口井，完成压裂试气2口井，直井日产0.25万立方米，水平井日产1.5万立方米至3.6万立方米。中石化的重庆涪陵大安寨页岩气项目区块未来将建成11亿立方米的产能区块。预计2014年产量能达3亿立方米，十二五期间可达10亿立方米。
重庆地质矿产研究院应该是除了中石油和中石化之外，页岩气工作开展比较靠前的单位。目前拥有“国土资源部页岩气资源勘查重点实验室”和“油气资源与探测国家重点实验室重庆页岩气研究中心”，相关资料可以在网上查阅。组建了页岩气研究队伍。同时还联合河南煤层气公司、华能国际电力开发公司、重庆市能源投资集团有限公司、国家开发投资公司及全世界最大的油田技术服务商—斯伦贝谢公司组建了页岩气开发或技术服务公司。目前拥有四个页岩气区块。现阶段主要工作是页岩气资源量的调查和落实。（刘洪、黄昌银综合整理）
编辑：黄昌银 何西 责任编辑：刘洋
