頁巖氣：“沉睡”的能源，未來的“明星”

蘇更林

同學們聽說過天然氣，也可能聽說過可燃冰，那頁巖氣呢？是不是有點陌生？今天我們就來了解一下吧！

中國最大的頁巖氣田

重慶涪陵頁巖氣田是我國第一個投入大規(guī)模商業(yè)開發(fā)的頁巖氣田，也是我國最大的頁巖氣田。重慶涪陵頁巖氣田的商業(yè)開發(fā)，標志著我國頁巖氣進入規(guī)?；?、工業(yè)化開發(fā)階段。從2015年開始，重慶涪陵頁巖氣通過“川氣東送”管道輸送到華中、華東等地，為長江經濟帶發(fā)展提供了寶貴的清潔能源。

頁巖氣是種什么氣？

今年4月，我國首個百億方頁巖氣產能基地揭牌，標志著我國首個大型頁巖氣田的建成投產，這個百億方頁巖氣產能基地就是重慶涪陵頁巖氣田。重慶涪陵頁巖氣田是我國第一大頁巖氣田，截至今年6月，探明含氣面積575.92平方千米，地質儲量達到6 008.14億立方米，是全球除北美之外最大的頁巖氣田。

借著“西氣東輸”工程的輻射作用，天然氣已經悄然走進了我們的生活。所謂天然氣，是指存在于地下自然生成的—種以碳氫化合物為主的可燃性氣體，其主要成分為甲烷。

如今，頁巖氣又來了！那么，頁巖氣又是一種什么氣呢？頁巖氣是一種蘊藏在頁巖層中的氣體，其主要成分也是甲烷。

既然頁巖氣和天然氣都是以甲烷為主要成分的可燃性氣體，那么頁巖氣是不是也屬于天然氣呢？從本質上來說，頁巖氣屬于天然氣，也是古老生物遺體埋藏于沉積地層中通過地質作用而形成的化石燃料。然而，由于頁巖氣和天然氣在分布方式和開采方式上的不同，因此在利用的難易程度上也存在很大的差異。人們通常把天然氣稱為常規(guī)天然氣，而把頁巖氣等稱為非常規(guī)天然氣。

常規(guī)天然氣分布在地下多孔隙巖層中，主要存在于油田和天然氣田中，也有少量存在于煤田中。常規(guī)天然氣開采起來一般比較容易，有的甚至可以采用自噴方式進行采氣。而頁巖氣作為一種非常規(guī)天然氣，主要是蘊藏在頁巖層之中，開采的難度自然非常之大。

頁巖氣的“大本營”

頁巖氣之所以開采難度大，是因為它的蘊藏方式非常特殊。頁巖氣分布在頁巖層之中，頁巖層是頁巖氣的“大本營”。頁巖是一種層狀的松脆沉積巖，而且厚度只有幾毫米，很容易分裂成薄片。在頁巖的形成過程中，在地理催化的作用下，天然氣作為主要成分就產生了，并且成為了頁巖氣。

在頁巖的極小空隙中，儲藏著大量的天然氣及原油。盡管我們把頁巖氣的藏身之地叫作“大本營”，然而“大本營”的空間并不大，甚至小到納米的量級，以至于我們用肉眼根本無法觀察到。

在如此微型的“大本營”中，頁巖氣的滲透性自然變得非常差，這就決定了頁巖氣不能夠采用常規(guī)的方法進行開采，看來把頁巖氣稱為“非常規(guī)天然氣”是有道理的。

知識鏈接

天然氣有哪些特性？

天然氣具有易擴散性、易燃燒性和易爆炸性等特性。天然氣比空氣輕，泄漏后非常易于擴散；天然氣最小點火能很低，火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?；天然氣與空氣混合后占有5%一15%的體積時，遇到火種（包括明火或靜電火花）就會發(fā)生爆炸。 相對于那些只要從地面上向氣層鉆井就會自動噴出的常規(guī)天然氣來說，分布廣泛卻稀薄的頁巖氣則必須采取特殊的挖掘工藝才能開采出來。

頁巖氣能干什么？

頁巖氣在本質上為天然氣，其用途與其他天然氣是相同的。除用于民用燃料外，還可應用于燃氣發(fā)電、工業(yè)燃料、化工原料、汽車燃料等。

與煤炭、石油相比，使用天然氣更為價廉一些。同等熱值的天然氣價格要比原油低，并且比煤氣或液化石油氣的火焰更加穩(wěn)定，所以天然氣是一種很受歡迎的能源。并且，天然氣在燃燒過程中產生的二氧化碳僅為煤的40%左右，產生的二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳等污染物也比煤、油要少。

喚醒“沉睡”的能源

據(jù)估算，全球常規(guī)天然氣資源量大約為378萬億立方米，而非常規(guī)天然氣資源量大約為923萬億立方米，其中頁巖氣資源量大約為456萬億立方米。

對于頁巖氣等非常規(guī)天然氣資源來說，目前的開采量極其有限，因此它們仍然是“沉睡”在地下的寶貴資源。由于頁巖氣儲層具有低孔隙率和低滲透率的特點，因此開采頁巖氣具有很高的難度。有科學家這樣形容，開發(fā)傳統(tǒng)天然氣就好比是在“靜脈中抽血”，而開采頁巖氣則如同在“微血管抽血”。可見開采頁巖氣有多么困難，但這并不等于說無法開采！

看來，開采頁巖氣需要采用高超的技術！目前，開采頁巖氣多采用水平鉆井技術和水力壓裂技術。水平鉆井是頁巖氣開采中的一項核心技術，其鉆頭可以“聞著”氣藏的“味道”前進。水力壓裂是指利用水力作用使頁巖層形成裂縫，從而把頁巖氣從巖層里“擠”出來。

未來，我國將加大頁巖氣的開采力度，并在技術和產能方面取得新突破。2020年，力爭在西南地區(qū)建成首個百億方頁巖氣田；2025年，頁巖氣產量要達到200億立方米以上；2035年，頁巖氣產量要達到400億立方米以上。