頁巖氣的開采是全球能源史上里程碑式的進步。頁巖氣從1821年的發(fā)現(xiàn)、20世紀末勘探探索到商業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展過程表明，頁巖氣的成功來自地質(zhì)理論認識的創(chuàng)新、先進鉆完井技術(shù)的完美結(jié)合、市場的需求及政策的支持。美國頁巖氣革命的成功改變了全球油氣格局和政治格局，延緩了油氣產(chǎn)量逐漸遞減的趨勢，使大量清潔的天然氣資源流向市場，將美國從油氣進口國變?yōu)槌隹趪�。而且還帶來環(huán)境的改善、相關(guān)產(chǎn)業(yè)的繁榮，并重塑了國家經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。全球能源研究估計，超過常規(guī)天然氣資源量的非常規(guī)頁巖氣資源主要分布在北美、拉丁美洲和亞太地區(qū)。中國361012 m3可采頁巖氣資源量為全球之最，約占全球的20％。作為目前全球最大天然氣及頁巖氣生產(chǎn)國的美國擁有241012 m3可采頁巖氣資源量，約占全球的13％。典型的頁巖氣儲層具有有機質(zhì)含量高、連續(xù)分布、自生自儲、低孔、特低滲、脆性較高和需要壓裂開采才有經(jīng)濟效益等特性。頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長的優(yōu)點。工廠式水平井壓裂技術(shù)是最優(yōu)的開發(fā)增產(chǎn)技術(shù)。頁巖氣是近年來天然氣勘探和開發(fā)中增長最快的領(lǐng)域。美國頁巖氣產(chǎn)量由2000年的占天然氣總產(chǎn)量的１％左右到2016年占天然氣總產(chǎn)量的60％以上。中國在經(jīng)過短暫的學(xué)習(xí)期后成為繼美國和加拿大之外的世界上第三大頁巖氣生產(chǎn)國。隨著頁巖氣在全球各國能源結(jié)構(gòu)中重要性的增強，更加深入地研究頁巖地質(zhì)方面的特性和科學(xué)開采已成為一項必須開展的工作。不僅需要研究頁巖油氣盆地的頁巖氣地質(zhì)資源量和可采資源量，還需要對含氣頁巖資源的屬性進行更深入和全面的認識，這樣才能更好地就這些資源的開發(fā)作出科學(xué)決策。美國、加拿大、中國和阿根廷等國家大量頁巖屬性和成功或失敗開采案例分析表明，頁巖油氣的地質(zhì)、發(fā)現(xiàn)和開采各有特點，頁巖地質(zhì)的復(fù)雜性和頁巖氣分布的非均質(zhì)性十分嚴重，不同頁巖的勘探開發(fā)技術(shù)要求不同。美國頁巖氣成功的歷史、技術(shù)發(fā)展歷程、關(guān)鍵的勘探開發(fā)技術(shù)、政策和法律等系統(tǒng)的總結(jié)有利于將頁巖氣勘探開發(fā)的技術(shù)和相關(guān)政策等推廣到全球頁巖氣的成功開發(fā)進程中。加拿大和中國等雖然借鑒美國頁巖氣勘探開發(fā)經(jīng)驗取得了一定的突破，但突破的背景和過程以及未來發(fā)展的前景和瓶頸還有待進一步挖掘。頁巖氣勘探和開采需要對頁巖的地質(zhì)、構(gòu)造、地化、巖礦、巖石物理、富集機理、力學(xué)等屬性進行詳細表征，而且針對不同地質(zhì)背景的頁巖需要采用適合特定地質(zhì)屬性頁巖的先進性勘查、鉆井和水力壓裂開采技術(shù)。工程技術(shù)上的革新，包括滑溜水／清水壓裂、工廠式水平井多級壓裂、重復(fù)壓裂、同步和順序壓裂等，以及頁巖儲層改造中水力壓裂設(shè)計和壓裂液配方選擇等目前還處于不斷進步中。具體的地質(zhì)研究可以確定頁巖氣地質(zhì)上的甜點，進一步結(jié)合巖石物理、巖石力學(xué)、可壓裂性的研究，才能找到適合于頁巖氣開發(fā)首選的地質(zhì)和工程相疊合的甜點區(qū)。地質(zhì)和工程緊密結(jié)合是未來全球頁巖氣勘探和開發(fā)的趨勢。市場的需求和有利的政策等是促進頁巖氣快速商業(yè)化開發(fā)的重要因素。本書第一作者在美國和中國從事全球頁巖油氣勘探開發(fā)研究工作10多年，之前從事常規(guī)到深水油氣勘探以及非常規(guī)致密砂巖氣和煤層氣研究，通過回顧自己職業(yè)歷史和全球從常規(guī)到非常規(guī)頁巖氣的歷史，認為頁巖氣革命和前期大量的地質(zhì)理論的積累和科學(xué)技術(shù)的進步以及管理的創(chuàng)新是分不開的。盡管市場上有大量的頁巖氣地質(zhì)、工程和管理等書籍，但都是從個別領(lǐng)域剖析頁巖氣，而且由于作者地域和知識面的廣度，對歐美頁巖氣地質(zhì)、對應(yīng)不同地質(zhì)情況的開發(fā)技術(shù)以及對中外國情分析具有一定片面性。除此之外，當(dāng)前美國頁巖氣和頁巖油勘探開發(fā)熱情依然是重點，盡管近幾年全球油氣價格低迷對美國投資和生產(chǎn)有一定影響，但相對深水勘探而言，非常規(guī)頁巖油氣勘探開發(fā)技術(shù)一直在進步，新盆地和新層位不斷突破，頁巖油氣產(chǎn)量一直在增加。但中國反而相對發(fā)展緩慢，當(dāng)前僅四川盆地是重點。因此，有必要根據(jù)自己對國內(nèi)外國情、全球頁巖氣地質(zhì)、勘探、開發(fā)和管理等了解和研究經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，聯(lián)合在中國率先從事頁巖氣研究的張金川教授等總結(jié)頁巖氣發(fā)展模式和啟示，可為科研人員、工程師、管理人員、監(jiān)管人員及政策制定者提供全面和客觀的信息來源及專業(yè)參考。該書總體從美國頁巖氣的發(fā)現(xiàn)、頁巖氣之父喬治?米歇爾初期在頁巖氣方面的探索及美國頁巖氣地質(zhì)評價、勘探和開發(fā)的進程、相關(guān)的法律及政策等出發(fā)，通過典型案例系統(tǒng)地介紹美國頁巖氣的成功經(jīng)驗，歸納頁巖氣資源分布特點與開發(fā)條件，分析近年來成功的頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)及技術(shù)經(jīng)濟對地質(zhì)條件的有效性，最后總結(jié)頁巖氣勘探開發(fā)的模式、啟示和未來展望。全書共九章，蔣恕和張金川執(zhí)筆第1章頁巖氣的起源和第2章全球頁巖氣資源概況；蔣恕執(zhí)筆第3章美國頁巖氣地質(zhì)條件及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、第4章加拿大頁巖氣地質(zhì)條件及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和第6章其他國家和地區(qū)頁巖氣資源及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；張金川、黨偉和蔣恕執(zhí)筆第5章中國頁巖氣地質(zhì)條件及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；黨偉、蔣恕和毛俊莉執(zhí)筆第7章頁巖氣經(jīng)濟有效性評價及發(fā)展政策；蔣恕、張金川和黨偉執(zhí)筆第8章頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式；蔣恕和唐相路執(zhí)筆第9章頁巖氣發(fā)展模式與展望。本書是對中外學(xué)者和全球30多家石油公司、50多個大學(xué)及政府密切合作成果的總結(jié)。本書的完成得到國家自然科學(xué)基金海外合作基金(41728004)、美國自然科學(xué)基金(1661733)、國家自然科學(xué)基金(40672087和41802153)、中國石化頁巖油氣勘探開發(fā)重點實驗室和頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室開放基金、國土資源部頁巖氣資源戰(zhàn)略評價重點實驗室、歐美30多家全球石油公司聯(lián)合資助猶他大學(xué)的頁巖油氣研究項目、中海油非常規(guī)公司項目、十三五國家科技重大專項(2016ZX05034、2016ZX05061和2017ZX05063)等資助。在撰寫過程中，得到了伍岳、張鈺瑩、李雅君、陳爽、唐穎、劉珠江、甘華軍、趙文光等大力幫助。國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心、中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心、中石化勘探開發(fā)研究院、中石化勘探分公司、中石油勘探開發(fā)研究院、中石化華東石油局、中國海洋石油總公司、重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院、中海油上海公司、中國石油大學(xué)(華東)、中國石油大學(xué)(北京)、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、美國猶他大學(xué)等在資料收集和研究上都給予了大力支持，在此一并致謝!因編者水平有限，書中難免存在疏漏和不足之處，敬請讀者批評指正。蔣恕2017年9月頁巖氣的開采是全球能源史上里程碑式的進步。頁巖氣從1821年的發(fā)現(xiàn)、20世紀末勘探探索到商業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展過程表明，頁巖氣的成功來自地質(zhì)理論認識的創(chuàng)新、先進鉆完井技術(shù)的完美結(jié)合、市場的需求及政策的支持。美國頁巖氣革命的成功改變了全球油氣格局和政治格局，延緩了油氣產(chǎn)量逐漸遞減的趨勢，使大量清潔的天然氣資源流向市場，將美國從油氣進口國變?yōu)槌隹趪�。而且還帶來環(huán)境的改善、相關(guān)產(chǎn)業(yè)的繁榮，并重塑了國家經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。全球能源研究估計，超過常規(guī)天然氣資源量的非常規(guī)頁巖氣資源主要分布在北美、拉丁美洲和亞太地區(qū)。中國361012 m3可采頁巖氣資源量為全球之最，約占全球的20％。作為目前全球最大天然氣及頁巖氣生產(chǎn)國的美國擁有241012 m3可采頁巖氣資源量，約占全球的13％。典型的頁巖氣儲層具有有機質(zhì)含量高、連續(xù)分布、自生自儲、低孔、特低滲、脆性較高和需要壓裂開采才有經(jīng)濟效益等特性。頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長的優(yōu)點。工廠式水平井壓裂技術(shù)是最優(yōu)的開發(fā)增產(chǎn)技術(shù)。頁巖氣是近年來天然氣勘探和開發(fā)中增長最快的領(lǐng)域。美國頁巖氣產(chǎn)量由2000年的占天然氣總產(chǎn)量的１％左右到2016年占天然氣總產(chǎn)量的60％以上。中國在經(jīng)過短暫的學(xué)習(xí)期后成為繼美國和加拿大之外的世界上第三大頁巖氣生產(chǎn)國。隨著頁巖氣在全球各國能源結(jié)構(gòu)中重要性的增強，更加深入地研究頁巖地質(zhì)方面的特性和科學(xué)開采已成為一項必須開展的工作。不僅需要研究頁巖油氣盆地的頁巖氣地質(zhì)資源量和可采資源量，還需要對含氣頁巖資源的屬性進行更深入和全面的認識，這樣才能更好地就這些資源的開發(fā)作出科學(xué)決策。美國、加拿大、中國和阿根廷等國家大量頁巖屬性和成功或失敗開采案例分析表明，頁巖油氣的地質(zhì)、發(fā)現(xiàn)和開采各有特點，頁巖地質(zhì)的復(fù)雜性和頁巖氣分布的非均質(zhì)性十分嚴重，不同頁巖的勘探開發(fā)技術(shù)要求不同。美國頁巖氣成功的歷史、技術(shù)發(fā)展歷程、關(guān)鍵的勘探開發(fā)技術(shù)、政策和法律等系統(tǒng)的總結(jié)有利于將頁巖氣勘探開發(fā)的技術(shù)和相關(guān)政策等推廣到全球頁巖氣的成功開發(fā)進程中。加拿大和中國等雖然借鑒美國頁巖氣勘探開發(fā)經(jīng)驗取得了一定的突破，但突破的背景和過程以及未來發(fā)展的前景和瓶頸還有待進一步挖掘。頁巖氣勘探和開采需要對頁巖的地質(zhì)、構(gòu)造、地化、巖礦、巖石物理、富集機理、力學(xué)等屬性進行詳細表征，而且針對不同地質(zhì)背景的頁巖需要采用適合特定地質(zhì)屬性頁巖的先進性勘查、鉆井和水力壓裂開采技術(shù)。工程技術(shù)上的革新，包括滑溜水／清水壓裂、工廠式水平井多級壓裂、重復(fù)壓裂、同步和順序壓裂等，以及頁巖儲層改造中水力壓裂設(shè)計和壓裂液配方選擇等目前還處于不斷進步中。具體的地質(zhì)研究可以確定頁巖氣地質(zhì)上的甜點，進一步結(jié)合巖石物理、巖石力學(xué)、可壓裂性的研究，才能找到適合于頁巖氣開發(fā)首選的地質(zhì)和工程相疊合的甜點區(qū)。地質(zhì)和工程緊密結(jié)合是未來全球頁巖氣勘探和開發(fā)的趨勢。市場的需求和有利的政策等是促進頁巖氣快速商業(yè)化開發(fā)的重要因素。本書第一作者在美國和中國從事全球頁巖油氣勘探開發(fā)研究工作10多年，之前從事常規(guī)到深水油氣勘探以及非常規(guī)致密砂巖氣和煤層氣研究，通過回顧自己職業(yè)歷史和全球從常規(guī)到非常規(guī)頁巖氣的歷史，認為頁巖氣革命和前期大量的地質(zhì)理論的積累和科學(xué)技術(shù)的進步以及管理的創(chuàng)新是分不開的。盡管市場上有大量的頁巖氣地質(zhì)、工程和管理等書籍，但都是從個別領(lǐng)域剖析頁巖氣，而且由于作者地域和知識面的廣度，對歐美頁巖氣地質(zhì)、對應(yīng)不同地質(zhì)情況的開發(fā)技術(shù)以及對中外國情分析具有一定片面性。除此之外，當(dāng)前美國頁巖氣和頁巖油勘探開發(fā)熱情依然是重點，盡管近幾年全球油氣價格低迷對美國投資和生產(chǎn)有一定影響，但相對深水勘探而言，非常規(guī)頁巖油氣勘探開發(fā)技術(shù)一直在進步，新盆地和新層位不斷突破，頁巖油氣產(chǎn)量一直在增加。但中國反而相對發(fā)展緩慢，當(dāng)前僅四川盆地是重點。因此，有必要根據(jù)自己對國內(nèi)外國情、全球頁巖氣地質(zhì)、勘探、開發(fā)和管理等了解和研究經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，聯(lián)合在中國率先從事頁巖氣研究的張金川教授等總結(jié)頁巖氣發(fā)展模式和啟示，可為科研人員、工程師、管理人員、監(jiān)管人員及政策制定者提供全面和客觀的信息來源及專業(yè)參考。該書總體從美國頁巖氣的發(fā)現(xiàn)、頁巖氣之父喬治?米歇爾初期在頁巖氣方面的探索及美國頁巖氣地質(zhì)評價、勘探和開發(fā)的進程、相關(guān)的法律及政策等出發(fā)，通過典型案例系統(tǒng)地介紹美國頁巖氣的成功經(jīng)驗，歸納頁巖氣資源分布特點與開發(fā)條件，分析近年來成功的頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)及技術(shù)經(jīng)濟對地質(zhì)條件的有效性，最后總結(jié)頁巖氣勘探開發(fā)的模式、啟示和未來展望。全書共九章，蔣恕和張金川執(zhí)筆第1章頁巖氣的起源和第2章全球頁巖氣資源概況；蔣恕執(zhí)筆第3章美國頁巖氣地質(zhì)條件及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、第4章加拿大頁巖氣地質(zhì)條件及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和第6章其他國家和地區(qū)頁巖氣資源及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；張金川、黨偉和蔣恕執(zhí)筆第5章中國頁巖氣地質(zhì)條件及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；黨偉、蔣恕和毛俊莉執(zhí)筆第7章頁巖氣經(jīng)濟有效性評價及發(fā)展政策；蔣恕、張金川和黨偉執(zhí)筆第8章頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式；蔣恕和唐相路執(zhí)筆第9章頁巖氣發(fā)展模式與展望。本書是對中外學(xué)者和全球30多家石油公司、50多個大學(xué)及政府密切合作成果的總結(jié)。本書的完成得到國家自然科學(xué)基金海外合作基金(41728004)、美國自然科學(xué)基金(1661733)、國家自然科學(xué)基金(40672087和41802153)、中國石化頁巖油氣勘探開發(fā)重點實驗室和頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室開放基金、國土資源部頁巖氣資源戰(zhàn)略評價重點實驗室、歐美30多家全球石油公司聯(lián)合資助猶他大學(xué)的頁巖油氣研究項目、中海油非常規(guī)公司項目、十三五國家科技重大專項(2016ZX05034、2016ZX05061和2017ZX05063)等資助。在撰寫過程中，得到了伍岳、張鈺瑩、李雅君、陳爽、唐穎、劉珠江、甘華軍、趙文光等大力幫助。國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心、中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心、中石化勘探開發(fā)研究院、中石化勘探分公司、中石油勘探開發(fā)研究院、中石化華東石油局、中國海洋石油總公司、重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院、中海油上海公司、中國石油大學(xué)(華東)、中國石油大學(xué)(北京)、中國地質(zhì)大學(xué)(北京)、中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)、美國猶他大學(xué)等在資料收集和研究上都給予了大力支持，在此一并致謝!因編者水平有限，書中難免存在疏漏和不足之處，敬請讀者批評指正。蔣恕2017年9月