俄烏戰(zhàn)爭爆發(fā)以后，歐洲被迫停止從俄羅斯進(jìn)口天然氣，價格暴漲……
另外，現(xiàn)在的美國已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立，其中的關(guān)鍵就是天然氣……原本，大家的關(guān)注點(diǎn)都在石油上，但是這次天然氣似乎成了很多人關(guān)注的焦點(diǎn)，有人在后臺留言，讓我科普下天然氣。從字面上理解，“天然氣”就是指天然存在的氣體，比如氧氣、二氧化碳、氮?dú)獾取５?，在石油地質(zhì)學(xué)中，所謂的“天然氣”通常指油田氣和氣田氣。我們普通人口中的“天然氣”其實(shí)就是家里煮飯、洗澡用的天然氣，其主要成分是甲烷。甲烷是非常常見的一種氣體，只不過我們大多數(shù)人沒有留意而已。
我們經(jīng)常看到，在沼澤地、污水溝或糞池里，有氣泡冒出來，拿著火柴就可把它點(diǎn)燃……由于這種氣體最先在沼澤里面發(fā)現(xiàn)的，所以被稱為“沼氣”。沼氣和天然氣的區(qū)別就在于甲烷含量的多少：沼氣中的甲烷比例在50-80%之間，天然氣中的甲烷比例在85%以上。
年紀(jì)稍微大點(diǎn)的朋友一定知道，以前的農(nóng)村非常流行建設(shè)沼氣池的：只要將糞便、雜草、污泥等垃圾倒進(jìn)一個密封的池子里面，要不了多久就能生成沼氣。因?yàn)檫@些物質(zhì)里面都含有有機(jī)質(zhì)。
“有機(jī)”的表面意思就是：有生機(jī)，有生命。
所謂的“有機(jī)質(zhì)”就是指：來源于有生命的物質(zhì)。生物就是指有生命的物種，包括動物、植物、細(xì)菌、真菌等。
有機(jī)質(zhì)主要是由有機(jī)化合物組成的。有機(jī)化合物主要是由碳元素、氫元素組成，所有的生命體都含有機(jī)化合物。甲烷就是由碳、氫元素組成的最簡單的有機(jī)化合物。動植物都是有機(jī)物，含有大量的碳?xì)湓兀阅惆鸭S便、雜草等放到密封的池子里面，通過一段時間與空氣隔絕，在適宜的溫度、PH值下，經(jīng)過微生物的發(fā)酵作用產(chǎn)生甲烷。上面說了這么多概念就是要告訴大家一點(diǎn)：無論是石油，還是天然氣，其實(shí)都是由大量動植物的“尸體”在一定溫度、壓力等條件下經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，最終才生成的。這時就出現(xiàn)一個問題：哪里含有大量動植物的尸體？
動植物死后就變成泥了，所以泥里面就含有大量的有機(jī)物。
比如，河里的淤泥里就含有大量的有機(jī)物，土壤里面也含有大量的有機(jī)物。
如果把粘土埋到地下幾百米、甚至幾千米的地方，經(jīng)過不斷的壓實(shí)，它就變成巖石了，這種巖石我們把它叫做“粘土巖”。說到這，我相信稍微聰明點(diǎn)的朋友就知道我們到正題了。這些年，美國石油和天然氣的產(chǎn)量不斷增加，主要就是發(fā)現(xiàn)了頁巖油和頁巖氣。頁巖就像書一樣，一頁一頁的——下面這張圖就是油頁巖。
泥巖和頁巖都是非常常見的，很多風(fēng)景區(qū)就有很多的頁巖。大家了解完泥巖和頁巖后，我們還要給大家普及一種巖石：砂巖。
所謂的砂巖其實(shí)就是砂石和一些亂七八糟的東西混合到一起，經(jīng)過不斷地壓實(shí)，發(fā)生物理、化學(xué)作用，最終形成的一種巖石。
比如，河里有沙子，那些沙子里面有泥和一些其它的物質(zhì)，把它們不斷地壓實(shí)，最后就成了砂巖。
因?yàn)楹?、海都比較深，河流會把泥帶到湖里和海里，一層一層沉積下來，越積越深，最后那些泥就成了泥巖和頁巖（海里就形成碳酸鹽巖）。
我們重點(diǎn)和大家說陸地河流和湖泊里面的泥巖和頁巖，海里碳酸鹽巖產(chǎn)生石油和天然氣的原理和陸地上河流湖泊是大同小異。
現(xiàn)在我們舉個例子：假設(shè)有一個非常深的湖，湖的四周有很多河流，夏天來臨了，高山上的積雪融化，洪水帶著沙、泥不斷涌入湖里……
大家看下面的圖：河水帶著沙泥流向湖里，比較粗的沙子水流帶不動，所以就靠近岸邊沉積下來了，然后是細(xì)砂、粉砂，最外面的就是泥了。現(xiàn)在，冬季來臨了，河水一下子就小了，這時一些沙子就無法被帶到湖里，只有泥比較輕，能被帶到湖里……這樣，泥就覆蓋在沙子上……就這樣，日復(fù)一日、年復(fù)一年，最終就會形成一層沙子、一層泥的結(jié)構(gòu)！
隨著壓力和溫度的不斷升高，在漫長的時間內(nèi)，泥巖里面的大量有機(jī)質(zhì)在復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)下，就慢慢地變成石油和天然氣了。
由于泥巖非常的致密，它是沒有辦法儲存油氣的，于是那些油氣就運(yùn)移到砂巖中……
下面圖中的生油巖就是泥巖、運(yùn)載巖就是砂巖。由于氣的密度比較小，所以它就聚集在砂巖孔隙的最上方，油在下方，水在最下方……
了解這些內(nèi)容后，大家就很容易理解了：如果你想要找油氣田，應(yīng)該到哪里找？
盆地的四周都是高山，在億萬年前，它們就可能是一個湖泊，里面就可能有大量的泥巖，就有生成石油和天然氣的可能。
比如，整個四川就是一個大盆地。四川就有很多的石油和天然氣。
目前，世界范圍內(nèi)的絕大多數(shù)油氣田都分布在盆地中。
我們上面說的這種模式是伴隨著油田的，既有石油，又有天然氣，這種模式叫做“油田氣”。
一般來說，這種模式下，天然氣的量是相對比較少的，以開發(fā)石油為主。
比如，大慶油田也有一些天然氣，但是那個氣量比較少，利用價值比較低——大慶油田由無數(shù)個小油田組成的，有些小油田的天然氣比較少，沒有收集價值，直接排放到空氣中會污染空氣，所以更多的時候就把它直接燒掉了。假設(shè)有一個油田，它埋在地下1000米的深度，里面都是石油。但是隨著時間的延長，油田上方還不斷有沉積，慢慢將這個油田壓到地下5000米，甚至10000米的深度……
在高溫、高壓下，石油就發(fā)生裂解，變成了天然氣——正常情況下，每向下100米，地層溫度上升到3-4°C，10000米的地方，溫度就是350°左右。
所以，一般情況下，氣田都比較深，因?yàn)樵缴畹牡胤綔囟群蛪毫驮礁?，就很難以石油的形式存在了。比如，我們在塔里木油田就發(fā)現(xiàn)了大量的氣田，它們的深度在8000米左右。
再比如，中東地區(qū)石油非常豐富，油田深度一般在1400米左右。但是，在波斯灣有個世界上最大的氣田——南帕爾斯天然氣田。南帕爾斯氣田是這個世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最大氣田，它歸伊朗和卡塔爾共有，深度在3000米左右。還有中國發(fā)現(xiàn)的最大規(guī)模海相整裝高含硫氣田就是四川的普光氣田，深度大概在5000米左右。上面說的這些油氣田中的石油和天然氣都是儲存在砂巖中的，還有另外一種油田氣。頁巖是粘土巖的一種，里面也含有大量的有機(jī)質(zhì)，也能生成石油和天然氣。
這時，我們要回到上面的一個圖：河流攜帶泥沙流入湖泊或大海，砂在靠近岸邊的地方沉積下來，泥比較輕，所以在比較遠(yuǎn)的地方沉積下來……
這時就會出現(xiàn)一種情況：在深湖區(qū)或深海區(qū)，根本就沒有砂巖，全部是泥。泥巖可以生成石油，但是它是無法儲存石油和天然氣的，所以它只能運(yùn)移到具備儲存能力的砂巖中。頁巖則不一樣，頁巖也可以生成石油和天然氣，而且它像書一樣，是一頁一頁的，在每頁之間就有了一定的孔隙或裂縫，那些孔隙和裂縫就可以儲存石油和天然氣，這就是所謂的“頁巖油”和“頁巖氣”。砂巖里面有孔隙，所以石油和天然氣能相對比較容易被開采出來。但是，泥巖和頁巖里面含有大量的束縛水，里面的石油和天然氣是很難被開采出來的。
一塊砂巖，里面有很多孔隙，那些孔隙里面儲存一些水，這些水是可以流動的，所以叫做“自由水”。但是，泥巖里面含有一些礦物質(zhì)，孔隙里面的水被束縛住了，無論如何它都是無法流動的，所以才叫做“束縛水”。
砂巖里面的水可以自由流動，所以我們可以注水開發(fā)，甚至注氣開發(fā)，但是頁巖就不一樣了，頁巖里面的束縛水把整個孔隙都堵死了，不能自由流動，所以你是很難注水開發(fā)的。頁巖比較致密，依靠常規(guī)開發(fā)能產(chǎn)出的石油或天然氣是非常少的，所以需要采取水平井和大型壓裂——把頁巖壓成無數(shù)條裂縫，彼此之間相互溝通，然后油氣才能出來。
另外，由于無法通過注水等方式補(bǔ)充能量，所以它的產(chǎn)量遞減速度非常快。正常的油氣田，通過補(bǔ)充能量開發(fā)，能開采五年、十年，甚至更久，但是頁巖油氣田可能只開發(fā)幾年就報廢了，大量的石油和天然氣無法被開采出來。
好的是，在短期內(nèi)開采出來大量的石油和天然氣；壞的是，由于目前的技術(shù)還不能滿足開發(fā)需求，等于是在破壞性開采。總之，現(xiàn)在頁巖油、頁巖氣的開發(fā)技術(shù)還不成熟，極容易造成大量的浪費(fèi)。根據(jù)2004-2006年中國油氣資源評價結(jié)果，中國頁巖氣資源7199.4億噸，可采資源2432.4億噸；頁巖油資源476.4億噸，可采資源159.7億噸。當(dāng)然了，這個數(shù)量只是根據(jù)泥巖、頁巖的面積和厚度估算出來，其數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)可能差異極大；另外，這些油氣資源到底分布在地下哪個位置也是不確定的，需要進(jìn)行不斷地勘探。但是，不管怎么說，這個數(shù)據(jù)還是非?？捎^的，就算按照估算打個半折，然后再打個半折，那也有500億噸以上——目前，中國每年消耗大概7億噸石油和1億噸天然氣。我們也在研究頁巖油、頁巖氣的開發(fā)，但是由于我頁巖油埋深在3000米左右，遠(yuǎn)深于美國的1000米左右，所以勘探、開發(fā)難度都比較大，開發(fā)成本比較高。所以，總體上有進(jìn)展，但是規(guī)模還不太大。我相信我們的科技人員一定能攻克這些難題的，一旦攻克了，將來我們就再也不怕石油和天然氣上再被人卡脖子了。全文到此為止，如果您覺得寫得不錯，記得轉(zhuǎn)發(fā)支持下哈。-----如果您想看到更多的文章，請點(diǎn)擊下面的公眾號名片，關(guān)注即可。
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