致密气的定义及特征
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油层物理学(复习)
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孔隙率的精确定义
铁路路基孔隙率检测方法试验研究10,主要是表征土体的孔隙性、孔隙率是指固化时未排除的残余挥发物在基体中形成的空隙体积与总体积之比、孔隙率是指对于多孔的固体块体材料如砖材,孔隙体积所占的份额.孔隙率对复合材料性能有一定影响尤其对疲劳性能和耐环境性能影响较大3,将颗粒间孔隙率n2定名为“空隙率”或“间隙率”.对于非连通孔隙用这种方法测试显然不行但并不影响我们对波速随饱和度变化关系的分析 9.　　孔隙率的定义是、“孔隙率”是指多孔物体的孔隙体积和物体的总体积之比、比重瓶法、分析土的导热性能,采用乙醇作为排出液[5]:当孔隙率为零时.孔隙率定义为、号×100％(4):(材料中孔隙的体积材料的总体积)×100%8、岩石、钢材,测试多孔支架的孔隙率.在体积可压缩材料的变形分析中,表明无孔隙存在(这是土的理想状态).滤层的孔隙率太大时过滤装置的截污能力变差孔隙率太小时滤层的水流阻力增大6、矽等内部孔隙的体积占材料总体积的百分数,两者概念显然不同4.根据多孔材料的吸声原理可知空气流阻对材料吸声能力的影响尤其重要7:单位土体体积中.空气流阻反映了空气通过多孔材料阻力的大小、(3)为区别2种孔隙率测试指标,同时又便于书写和称呼.表示的是材料孔隙的多少2,此时土体的导热系数只受土自身的导热性能控制5,建议将全部孔隙率n1称为“孔隙率”,也称之为“孔隙度”.过滤器孔隙率则是过滤器某进水面的开孔面积占该进水面表面积之比值.在岩土工程勘察中,25℃,7称为孔隙率.这里有含义如下、孔隙率是指滤层中的空隙体积与滤层总体积之比．孔隙串与滤料的粒径和不均匀系数有关粒径越小或不均匀系数越大孔隙率珍小、这里所说的孔隙率是指连通孔隙率、孔隙率是指材料中连通孔隙体积和材料总体积之比1
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1.1 地基、基础及土力学的基本概念
1.1.1 地基定义及分类
建筑物的全部荷载最终由其下的地层来承担，承受建筑物全部荷载的那一部分地层称为地基（见图1-1）。地基分为天然地基和人工地基。
1、天然地基
力学性能满足建筑物的承载和变形能力要求的地层称为天然地基。建筑物的基础可直接设置在该天然地层上。
承载能力和抗变形能力是地层能否作为天然地基的基本要求。承载能力要求是指该地层必须具有足够的强度和稳定性以及相应的安全储备；抗变形能力要求是指该地层承受建筑物荷载后不能产生过量的沉降和过大的不均匀沉降。
2、人工地基
当天然地层无法满足承受建筑物全部荷载的承载能力和变形能力基本要求时,可对一定深度范围内的天然地层进行加固处理使其能发挥持力层作用，这部分地层经过人工改造后成为的地基称为人工地基。
1.1.2 基础的定义
由于地层土的压缩性大，强度低而不能直接承担通过墙和柱等竖向传力构件传来的建筑物的上部结构荷载，所以只能在竖向传力构件（墙和柱等）等直接与地基的接触处设置一层尺寸大于墙或柱断面的结构来将荷载扩散后安全地传递给地基，这种起到扩散墙柱等竖向传力构件荷载的建筑物最下部的结构称为基础（见图1-1）。
基础是连接上部结构与地基的结构构件，基础结构应符合上部结构使用要求。技术上合理以及施工方便，满足地基的承载能力和抗变形能力要求。基础按埋置深度和传力方式可分为浅基础和深基础。
相对埋深（基础埋深与基础宽度之比）不大，采用普通方法与设备即可施工的基础称为浅基础。浅基础按结构形式分为：独立基础、条形基础、板式基础、筏式基础、箱形基础、壳体基础等。
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页岩气的概念、特点、现状及发展
　　页岩气是蕴藏于页岩层中的天然气。过去十年内，页岩气已成为一种日益重要的资源，同时也得到了全世界其他国家的广泛关注。2000年，美国页岩气产量仅占天然气总量的1%；而到2010年，因为水力压裂、水平钻井等技术的发展，页岩气所占的比重已超过20%。根据美国能源信息署（Energy Information Administration）的预测，到2035年时，美国46%的天然气供给将来自页岩气。
1 基本简介&
　　页岩气（shale gas）是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“”、“致密气”同属一类。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。
& & &据智研咨询发布的《2015年中国页岩气开采市场面临的挑战》中资料显示：目前中国勘察已累计投入70多亿元，施工钻井80余口，水平井20余口。2012年通过天然气管网销售页岩气1500万立方米，累计销售3000万立方米。　　国家发改委发布的《页岩气发展规划》显示，到2015年，中国页岩气年产量将达到65亿立方米，2020年力争达到1000亿立方米。届时，页岩气将占到中国能源需求的10%。　　但相对于美国的“页岩气革命”来说，中国的页岩气开采仍面临着诸多难题。中国2015年要达到65亿立方米的产量目标存在四个挑战。　　第一个挑战就是岩石、地质方面的挑战。　　第二个挑战就是钻井方面的挑战。尤其是在一开始的开采和勘探期，需要钻探上百个井去找到以后会用的井，这些服务体系是不是能跟上，从而保证比较高效的钻井，这是一个很重要的挑战。　　第三个是非技术方面的挑战，比如说涉及到很多利益相关方，怎么样把各个利益相关方的关系处理好。比如说有些井存在的问题刚好是人口比较多的地方，涉及到水资源的保护，还有防治污染的问题等等。　　第四个也是最关键的，就是一定要有比较好的政府监管框架和行业构架，因为这是决定开采速度的前提。她说：“我并不是很担心中国是否能够实现很高效的钻井。但比较重要的是，一定要有好的监管来防止对地下水和环境的污染。”　　中国的页岩石和美国的不一样，所以设计的钻井、深度和方法也不一样。此外，中国的页岩气多数位于山区，所需要的基础设施也不一样，这些都需要时间来解决。　　国家能源局正在制定页岩气产业政策，目前已经形成初稿。国家能源局有关负责人曾公开表示，产业政策将对页岩气产业的准入、环保、监管、对外开放等问题有更细致的规定，可操作性也将更强。　　而由国土资源部制定的《页岩气探矿权招投标管理办法》也计划出台。国土资源部鼓励各类投资主体进入，鼓励国外企业以技术服务等方式参与，鼓励国内企业开展对外合作。下一步还要继续完善出台符合页岩气勘查开发实际的探矿权竞争出让办法。
2 主要特点&
　　页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中，页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气，它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态（大约50％）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间。
　　以吸附状态（大约50％）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。
　　页岩亦属致密岩石，故也可归入致密气层气。它起始于阿巴拉契亚盆地的泥盆系页岩，为暗褐色和黑色，富有机质，可大量生气。储集空间以裂缝为主并可以吸附气和水溶气形式赋存，为低（负）压、低饱和度（30％左右），因而为低产。但在裂缝发育带可获较高产量，井下爆炸和压裂等改造措施效果也好。
　　页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点——大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。
3 储量分布&
　　北美的克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系-密西西比系富集多种成因、多种成熟度的页岩气资源。而在中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层，互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件，不同规模的天然气发现，但尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一突破。
　　中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。除此之外，松辽、、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带，因此被确定为首批实地勘查工作目标区。
　　从全世界范围看，泥、页岩约占全部沉积岩的60%，页岩气资源前景巨大。主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联。加拿大西部地区大约有550万至860万亿立方英尺页岩气储量。美国页岩气地质储量约28万亿立方米。2007年美国页岩气总产量500亿立方米，占当年美国天然气总量的8%以上。中国的页岩气储量超过其它任何一个国家，可采储量有36万亿立方米。按当前的消耗水平，这些储量足够中国使用300多年。
4 成藏条件&
4.1 沉积环境
　　页岩气的工业聚集需要丰富的气源物质基础，要求生烃有机质含量达到一定标准。那些有机质丰度高的黑色泥页岩是页岩气成藏的最好源岩，它们的形成需要较快速的沉积条件和封闭性较好的还原环境。沉积速率较快可以使得富含有机质页岩在被氧化破坏之前能够大量沉积下来，而水体缺氧可以抑制微生物的活动性，减小其对有机质的破坏作用。在沉积埋藏后控制甲烷产量的因素是缺氧、缺硫酸盐环境，低温、富含有机物质和具有充足的储存气体的空间。
4.2 总有机碳含量
　　总有机碳含量是烃源岩丰度评价的重要指标，也是衡量生烃强度和生烃量的重要参数。有机碳含量随岩性变化而变化，对于富含粘土的泥页岩来说，由于吸附量很大，有机碳含量最高，因此，泥页岩作为潜力源岩的有机含量下限值就愈高，而当烃源岩的有机质类型愈好，热演化程度高时，相应的有机碳含量下限值就低。
4.3 干酪根类型
　　在不同的沉积环境中，由不同来源有机质形成的干酪根，其组成有明显的差别，其性质和生油气潜能也有很大差别。因此研究干酪根的类型（性质）是油气地球化学的一项重要内容，也是评价干酪根生油、生气潜力的基础。干酪根类型是衡量有机质产烃能力的参数，不同类型的干酪根同时也决定了产物以油为主还是以气为主。页岩气可以在不同有机质类型的源岩中产出，有机质的总量和成熟度才是决定源岩产气能力的重要因素。
4.4 热演化程度
　　热演化程度含气页岩的热成熟度通常用Ro来表示，Ro越高表明生气的可能越大。美国五大产气页岩的热成熟度可以从0.4%~0.6%（临界值）到0.6%~2.0%（成熟），页岩气的生成贯穿于有机质向烃类演化的整个过程。也就是说，只要页岩层中的有机质达到了生烃标准，即Ro&0.4%，就可以生成天然气，它们就有可能在页岩中聚集成藏。一般地，当Ro&1.0%更易于生气，1.0%&Ro&2.0%为生气窗，当Ro&1.4%时则生成干气；Ro&0.6%为未成熟阶段，0.4%&Ro&0.6%时可生成生物成因气。
5 主要用途&
　　页岩气是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，主要用于民用和工业燃料，化工和发电等，具有广阔开发前景，页岩气的开发和利用有利于缓解油气资源短缺，增加清洁能源供应，是常规能源的重要补充。
　　页岩气开采技术，主要有水平井＋多段压裂技术、清水压裂技术和压裂技术-同步压裂技术，这些先进的技术不断提高着页岩气井的产量。正是这些先进技术的成功应用，促进了美国页岩气开发的快速发展。
全球对页岩气的开发并不普遍，仅美国和加拿大在这方面做了大量工作。
其中，美国已进入页岩气开发的快速发展阶段，加拿大商业开采还处于起步阶段。美国页岩气开发有80多年的历史，参与的石油企业从2005年的23家发展到2007年的64家。2000年页岩气年产量为122亿立方米，而2007年，仅Newark East页岩气田的年产量就达217亿立方米，美国页岩气总产量接近500亿立方米，占美国天然气总量的8%以上。
但来自美国能源情报署网站的数据显示：美国页岩气产量占天然气产量比例从2007年到2011年分别是8.07%（2007），11.09%（2008），15.19%（2009），21.69%（2010），29.85%（2011）
专家表示，美国页岩气美国发展速度之快，离不开国家政策上的支持和先进的开发技术，而这也是至少在2015年以前中国所不具备的。
20世纪70年代末期，美国政府在《能源意外获利法》中规定非常规能源开发税收补贴政策，而得克萨斯州自20世纪90年代初以来，对页岩气的开发不收生产税。另外，美国还专门设立了非常规油气资源研究基金。可以说，美国政府对页岩气开发的重视为页岩气发展提供了强劲的动力。对页岩气这个新生事物而言，有利的政策支持无疑会大大降低开发成本，刺激页岩气的发展。
随着页岩气产量迅速提高，预计，到2015年美国将超越俄罗斯成为全球最大天然气生产国。
美国能源当局则预测说，页岩气将取代煤炭而成为仅次于石油的美国第二大能源资源，而且可能改变美国能源生产格局。
至2012年，页岩气产量增加已经拉低了能源价格，已成为美国振兴制造业的一大法宝。欧洲空中客车公司等许多国际大企业将一些制造项目迁入美国，看重的正是当地低廉的能源价格。
此外，得益于页岩气革命中的“水力压裂”技术，页岩油（一种石油）的产量也飞速增加，使美国石油产量强劲反弹，导致2011年，美国自1949年以来首次成为精炼石油产品净出口国。国际能源署认为，到2020年美国将成为全球最大原油生产国。美国康菲石油公司总裁瑞安·兰斯表示，到本世纪20年代中期美国将不必进口石油。[6]
美国页岩气的快速发展改变了美国的能源消费结构,不仅降低了煤炭以及其他能源的消耗比例,也减少了对中东国家石油能源的依赖,引发了全球范围内的页岩气开发革命。
国土资源部2009年10月份在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目。[7]这标志着继美国和加拿大之后，中国正式开始这一新型能源页岩气资源的开发。 将对中国新型能源建设起到积极的示范作用，在中国油气领域具有里程碑意义。日，壳牌公司已经与中国石油签署了一份产品分成合同，将在中国四川盆地的富顺—永川区块进行页岩气勘探、开发及生产。两家公司对页岩气的开发还处于勘探阶段，暂并未进入实质性开采。日 ，全国首个页岩油气产能建设项目——中石化梁平页岩油气勘探开发及产能建设示范区8个钻井平台全面开钻[8]
<div class="para" sizset="711" sizcache95057="36" sizcache12年11月13日-16日，为期四天的2012年中国国际页岩气大会在重庆召开，主题为“促进投资与合作，推动中国页岩气产业的商业化发展”。200多名全球各地的页岩气资源开发商、购买商、贸易商、技术支持方、油田服务及设备供应商、顶尖的页岩气产业研究专家以及政府顾问人士参会。而重庆瑞博、埃克
森美孚、三菱商事、西门子等多家外企和、山东能源集团、华电重工等国内公司也到场，寻找挖掘潜在的页岩气装备项目机会。[9]
会上，国土资源部油气资源战略研究中心研究员李玉喜透露，多项扶持页岩气产业化的政策正在酝酿中。这一系列扶持政策主要包括：一是页岩气市场化定价政策，同时页岩气利用方式可以灵活；二是监管体系强调一级管理，实际又分为二级三级监管，即让各省各级参与管理的监管体系，使整个监管过程向下延伸到页岩气井；三是税收上将多数利税留给地方，以对企业和地方都有利。[10]
尽管业界对我国页岩气的关注度持续升温，但日前参与“2012年中国页岩气发展论坛”的业内专家认为，我国页岩气开发中仍然面临一些问题亟待解决，包括技术准备、资源储量评价、政策研究到开发模式等方面，都需借鉴美国的成功经验，不能急于求成。[11]
中国涉及油气特种装备制造的公司包括杰瑞股份、石油济柴、、、、、、吉艾科技8家机械制造公司。李玉喜在会上透露页岩气开发三大利好后，这8家机械设备制造商全线飘红。[12]
<div class="para" sizset="736" sizcache912年11月15日,在北京举行的财富CEO高峰论坛上,中外能源行业的专家就能源世界新格局进行了探讨。此次探讨中,各方专家逐步形成一致观点:中国页岩气开发应当推进,更应当保持谨慎态度。相关专家表示,中国的页岩气储藏深度远远高于美国,而且地质复杂程度也超过美国,加上多数页岩气开发地区人口密集,从技术和社会两方面来讲,开发难度都很大,应当谨慎推进。由于开采页岩气所需的水力压裂技术需要大量的水资源,而我国页岩气储量丰富地区多为水资源匮乏地区,同时水力压裂技术可能会带来地下水污染问题。这也是一个不容忽视的问题。[13]
我国将基本完成全国页岩气资源潜力调查与评价，建成一批页岩气勘探开发区，初步实现规模化生产，页岩气年产量达到65亿立方米。
“十二五”期间，我国在开发上的重点任务包括：一是开展页岩气资源潜力调查评价；二是开展科技攻关，掌握适用于我国页岩气开发的关键技术；三是在全国重点地区建设19个页岩气勘探开发区。
我国的页岩气进入到大规模商业开发阶段还需要技术、资金、管道和政策上的种种支持，但是目前页岩气开发各方的准备工作也已经陆续展开。据《中国页岩气产业勘查开采与前景预测分析报告前瞻》[14]分析认为，我国页岩气开发距离大规模商业化还有3-5年的距离，预计2015年我国页岩气产量将会在40亿立方米左右，2020年将会达到500-700亿立方米之间。而由页岩气开发带来的相关技术和服务的市场空间将在2015年达到420-430亿元。
[15]由国家能源局制定的页岩气产业发展政策已经制定完成，待有关部门批准后将会发布。同时，由国土资源部制定的页岩气探矿权招投标管理办法也计划出台。[15]
国家能源局石油天然气司副司长表示，除国土资源部开展了一些页岩气基础性的资源调查工作外，国家发改委或能源局也从科技、研发中心、装备、示范中心等方面做了四位一体的科研攻关：一是依托重大科技专项，国家有很大的投入；二是设置了页岩气研发中心，给了很多装备和设备的投入；三是装备的国产化，支持国内企业进行国产化的实验；四是依托示范工程，能源局已批准了三个页岩气的示范区，包括四川、重庆和陕北。[15]
“下一步，国家能源局将在前面工作基础上继续推进科技攻关，包括示范区建设、资源评估等工作。另外，要加大政府支持和推动的力度。”杨雷说，备受关注的页岩气产业政策已经有了一个文本，里面包括了产业的准入、环保、监管及对外开放等问题，都有一些更细致的规定，更具有可操作性。此外，规划里还有一些财税支持、用地优惠等都会明确。[15]
<div class="para" sizset="758" sizcache913年10月18日，烟台杰瑞集团发布了“小井场大作业”成套页岩气压裂解决方案，并成功实现了全套设备的现场联机测试。这是专门针对复杂地理条件下页岩气压裂的解决方案，开创了中国页岩气等非常规能源压裂增产完井设备的新方向。[16-18]
<div class="para" sizset="761" sizcache913年10月30日，国家能源局在其官网发布了《页岩气产业政策》，进一步深化页岩气发展地位，明确将页岩气开发纳入国家战略性新兴产业。这是在去年3月发布《页岩气发展十二五规划》和去年11月出台《关于出台页岩气开发利用补贴政策的通知》之后，国家有关部门对页岩气产业发展的再次有力的扶持。[19]
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