隨著目前能源資源的日益緊張，越來越多的國家意識(shí)到非常規(guī)天然氣已成為當(dāng)今新能源發(fā)展的重要方向，降低技術(shù)成本和管理成本是非常規(guī)天然氣開發(fā)利用的關(guān)鍵。目前，美國的非常規(guī)天然氣開采已經(jīng)形成了完整、成熟的技術(shù)體系，擁有多項(xiàng)低成本技術(shù)。我國已經(jīng)初步形成了煤層氣勘探開發(fā)配套技術(shù)，近一兩年可能將實(shí)現(xiàn)重大突破。數(shù)據(jù)顯示，世界非常規(guī)天然氣資源量約為常規(guī)天然氣資源量的4.56倍；我國非常規(guī)天然氣資源總量是常規(guī)天然氣資源量的5.01倍，主要為致密砂巖氣。目前非常規(guī)天然氣資源產(chǎn)量已經(jīng)迅速上升到3,242億立方米，成為一支不容忽視的能源力量。非常規(guī)能源作為zui現(xiàn)實(shí)的低碳資源。技術(shù)成熟后，非常規(guī)能源可以轉(zhuǎn)化為常規(guī)能源開發(fā)。

如果說煤炭是高碳資源、石油是中碳資源，非常規(guī)能源就是zui現(xiàn)實(shí)的低碳資源。因其具有低碳、潔凈、綠色、低污染的特性，開發(fā)技術(shù)日益成熟，已成為當(dāng)今新能源發(fā)展的重要方向。1.煤層氣“煤層氣屬于非常規(guī)天然氣。”中國地質(zhì)大學(xué)的楊起院士這樣說：“首先，煤礦中的這種氣體，即“煤礦瓦斯”容易爆炸，嚴(yán)重威脅礦井工作人員的安全；其次，這種氣體可以作為新的接替能源加以開發(fā)利用；再次，采煤產(chǎn)生的煤層氣甲烷排放到大氣中引起溫室效應(yīng)，污染環(huán)境。開發(fā)利用煤層氣具有社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保方面極其重要的意義。如果在采煤之前先采出煤層氣回收利用，不僅增加新的能源，而且煤礦生產(chǎn)中的瓦斯將大大降低，減少瓦斯爆炸事故的發(fā)生，有效地改善煤礦安全，改善環(huán)境，降低采煤的成本。”煤層氣主要成分（通常占90%以上）是甲烷（CH?）。在常溫下其熱值為34—37兆焦/每立方米（MJ/M?）與天然氣的熱值相當(dāng)，，是一種很好的清潔氣體燃料。甲烷是造成環(huán)境溫室效應(yīng)的三種主要?dú)怏w（甲烷、二氧化碳和氟利昂）之一，其溫室效應(yīng)很強(qiáng)，比二氧化碳作用大20倍（另一說法為10倍）。甲烷排入大氣，不僅因其溫室效應(yīng)將引起氣候異常，而且還消耗大氣平流層的臭氧，它對(duì)臭氧層的破壞能力是二氧化碳的７倍，削弱了地球?qū)μ栕贤饩€侵襲的防護(hù)作用，危害人類健康。我國每年因采煤向大氣排放的甲烷量占世界采煤排放甲烷總量的三分之一，引起了世界的普遍關(guān)注。《京都議定書》中規(guī)定了各國的溫室氣體減排量，應(yīng)該說我國對(duì)煤炭生產(chǎn)進(jìn)行治理迫在眉睫。長期以來，為了避免瓦斯爆炸事故而采取的zui主要方法是“通風(fēng)”，即向礦井內(nèi)鼓入大量空氣，把礦井中的煤層氣排出放空。現(xiàn)在我國已有一些煤礦企業(yè)將抽放出的煤礦瓦斯作為能源利用，是變害為利的重要措施。我國煤層氣儲(chǔ)量和開發(fā)利用現(xiàn)狀是怎樣的呢？截止目前我國已探明煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量1023.08×108m，其中以地面開發(fā)為主探明儲(chǔ)量754.44×108m，礦井抽放為主探明儲(chǔ)量268.64×108m。

我國煤層氣開發(fā)利用起步較晚，其發(fā)展大體可分為三個(gè)階段：

*階段（20世紀(jì)50-70年代末）：為減少煤礦礦井瓦斯災(zāi)害的井下抽放與利用階段，這一階段所抽放的瓦斯基本上都被排到大氣中，很少對(duì)其進(jìn)行利用。
第二階段（20世紀(jì)70年代末-90年代初）：為煤層氣勘探開發(fā)試驗(yàn)初期和煤層氣井下抽放利用階段。我國先后在撫順龍鳳礦、陽泉礦、焦作中馬村礦、湖南里王廟礦等礦區(qū)地面鉆孔40余個(gè)，并且進(jìn)行了水力壓裂試驗(yàn)和研究。同時(shí)，大量的煤層氣井下抽放和利用項(xiàng)目進(jìn)一步展開。至1993年，井下抽放系統(tǒng)年抽放量達(dá)4×108m，部分地區(qū)已開始將其用于工業(yè)和民用取暖。

第三階段（20世紀(jì)90年代初開始至今）為煤層氣勘探開采試驗(yàn)全面展開和井下規(guī)模抽放利用階段。這一階段開始引進(jìn)國外煤層氣開發(fā)技術(shù)，開展了煤層氣的勘探試驗(yàn)，取得了實(shí)質(zhì)性突破。煤炭、地礦、石油系統(tǒng)和部分地方政府積極參與此項(xiàng)工作，許多國外公司如美國Texaco、Arco、Phillips、Greka石油公司及澳大利亞的Lowell石油公司等也積極投資在中國進(jìn)行煤層氣勘探試驗(yàn)。中國煤層氣地面勘探工作開始于1989年，到目前為止已在12個(gè)省、自治區(qū)登記了64個(gè)煤層氣勘探區(qū)塊，勘探區(qū)塊總面積為81810.3km。其中，具有煤層氣商業(yè)化開發(fā)前景的重要勘探區(qū)塊是沁水盆地南部、沁水盆地北部、大寧-吉縣區(qū)塊、陜西韓城區(qū)塊、神府-保德區(qū)塊、阜新盆地、寧武盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、恩洪-老廠區(qū)塊及沈北-鐵法地區(qū)。在我國未來幾十年內(nèi)天然氣將獲得飛速的發(fā)展。西氣東輸是煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一次難得的歷史機(jī)遇，根據(jù)“西氣東輸”工程的供氣能力和設(shè)計(jì)年限估算，需要1萬億立方米的天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量作保證，但目前常規(guī)天然氣地質(zhì)探明儲(chǔ)量僅7000億立方米左右，急需補(bǔ)充氣源，煤層氣作為非常規(guī)天然氣，其成分95%以上是甲烷，*可以與天然氣混輸、混用。同時(shí)“西氣東輸”管線經(jīng)過的地區(qū)也是煤層氣資源富集的地區(qū)，塔北、鄂爾多斯盆地、沁水盆地、太行山東、豫西、徐淮和淮南等煤層氣富集帶，總資源量近14萬億立方米，而且管線經(jīng)過的沁水大型煤層氣田，已經(jīng)獲得煤層氣探明儲(chǔ)量，在短期內(nèi)優(yōu)先開發(fā)這些地區(qū)的煤層氣資源有現(xiàn)實(shí)性和可行性。煤層氣產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，建設(shè)一個(gè)煤層氣生產(chǎn)基地，除了帶動(dòng)運(yùn)輸、鋼鐵、水泥、化工、電力、生活服務(wù)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展外，也將帶動(dòng)下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如煤層氣的管道運(yùn)輸、家用煤層氣的供應(yīng)、氣體燃料汽車和化工產(chǎn)品的開發(fā)等，還能推動(dòng)本行業(yè)的相關(guān)技術(shù)、科研等產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，如鉆機(jī)、煤層氣抽采及輸送設(shè)備、監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備、煤層氣發(fā)電設(shè)備、利用煤層氣生產(chǎn)化工原料設(shè)備等產(chǎn)業(yè)。據(jù)此，我國煤層氣產(chǎn)業(yè)一旦形成和發(fā)展起來，將給相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來巨大的發(fā)展機(jī)會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

頁巖氣，是從頁巖層中開采出來的天然氣，是一種重要的非常規(guī)天然氣資源。頁巖氣的形成和富集有著自身*的特點(diǎn)，往往分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。較常規(guī)天然氣相比，頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點(diǎn)，大部分產(chǎn)氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣。

頁巖氣是從頁巖層中開采出來的天然氣，主體位于暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，頁巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣，它可以生成于有機(jī)成因的各種階段天然氣主體上以游離相態(tài)（大約50％）存在于裂縫、孔隙及其它儲(chǔ)集空間，以吸附狀態(tài)（大約50％）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態(tài)儲(chǔ)存于干酪根、瀝青質(zhì)及石油中天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、甚至砂巖地層中為天然氣生成之后，在源巖層內(nèi)的就近聚集表現(xiàn)為典型的原地成藏模式，與油頁巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規(guī)儲(chǔ)層氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲(chǔ)層和蓋層。因此，有機(jī)質(zhì)含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是的頁巖氣發(fā)育條件。頁巖氣發(fā)育具有廣泛的地質(zhì)意義，存在于幾乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含氣飽和度等差別較大分別具有不同的工業(yè)價(jià)值。

中國傳統(tǒng)意義上的泥頁巖裂隙氣、泥頁巖油氣藏、泥巖裂縫油氣藏、裂縫性油氣藏等大致與此相當(dāng)，但其中沒有考慮吸附作用機(jī)理也不考慮其中天然氣的原生屬性，并在主體上理解為聚集于泥頁巖裂縫中的游離相油氣。因此屬于不完整意義上的頁巖氣。因此，中國的泥頁巖裂縫性油氣藏概念與美國現(xiàn)今的頁巖氣內(nèi)涵并不*相同，分別在烴類的物質(zhì)內(nèi)容、儲(chǔ)存相態(tài)、來源特點(diǎn)及成分組成等方面存在較大差異。中國主要盆地和地區(qū)頁巖氣資源量約為15萬億－30萬億立方米，與美國28．3萬億立方米大致相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。另一方面，生產(chǎn)周期長也是頁巖氣的顯著特點(diǎn)。頁巖氣田開采壽命一般可達(dá)30～50年，甚至更長。美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，美國沃思堡盆地Barnett頁巖氣田開采壽命可達(dá)80~100年。開采壽命長，就意味著可開發(fā)利用的價(jià)值大，這也決定了它的發(fā)展?jié)摿Α?/span>

中國許多盆地發(fā)育有多套煤系及暗色泥、頁巖地層，互層分布大套的致密砂巖存在根緣氣、頁巖氣發(fā)育有利條件，不同規(guī)模的天然氣發(fā)現(xiàn)，但目前尚未在大面積區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)天然氣勘探的進(jìn)一突破。資料顯示，中國南方海相頁巖地層可能是頁巖氣的主要富集地區(qū)。除此之外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、準(zhǔn)噶爾等陸相沉積盆地的頁巖地層也有頁巖氣富集的基礎(chǔ)和條件。重慶綦江、萬盛、南川、武隆、彭水、酉陽、秀山和巫溪等區(qū)縣是頁巖氣資源zui有利的成礦區(qū)帶，因此被確定為*實(shí)地勘查工作目標(biāo)區(qū)。頁巖氣藏的儲(chǔ)層一般呈低孔、低滲透率的物性特征，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，所有的井都需要實(shí)施儲(chǔ)層壓裂改造才能開采出來，開采難度很大。較為*的有空氣鉆機(jī)技術(shù)。

天然氣水合物因其外觀像冰一樣而且遇火即可燃燒，所以又被稱作“可燃冰”或者“固體瓦斯”和“氣冰”。它自然界廣泛分布在大陸、島嶼的斜坡地帶、活動(dòng)和被動(dòng)大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內(nèi)陸湖的深水環(huán)境。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1單位體積的天然氣水合物分解zui多可產(chǎn)生164單位體積的甲烷氣體，因而其是一種重要的潛在未來資源。
19世紀(jì)30年代初，人們開始注意到天然氣輸氣管線中形成的天然氣水合物。因?yàn)樗衔镌斐傻奶烊粴廨敋夤艿蓝氯麊栴}給天然氣工業(yè)帶來許多麻煩。1934年，前蘇聯(lián)在西伯利亞地區(qū)被堵塞的天然氣輸氣管道里首先發(fā)現(xiàn)了天然氣水合物。同年，美國學(xué)者Hammerschmidt發(fā)表了水合物造成天然氣輸氣管線堵塞的有關(guān)數(shù)據(jù)，人們開始更加詳細(xì)地研究天然氣水合物和它的性質(zhì)。可燃冰由海洋板塊活動(dòng)而成。當(dāng)海洋板塊下沉?xí)r，較古老的海底地殼會(huì)下沉到地球內(nèi)部，海底石油和天然氣便隨板塊的邊緣涌上表面。當(dāng)接觸到冰冷的海水和在深海壓力下，天然氣與海水產(chǎn)生化學(xué)作用，就形成水合物。科學(xué)家估計(jì)，海底可燃冰分布的范圍約占海洋總面積的10%，相當(dāng)于4000萬平方公里，是迄今為止海*值的礦產(chǎn)資源，足夠人類使用1000年。“可燃冰”的形成有三個(gè)基本條件：首先溫度不能太高，在零度以上可以生成，0－10℃為宜，zui高限是20℃左右，過高會(huì)引起分解。第二要有足夠壓力，但不能太大，0℃時(shí)，30個(gè)大氣壓以上它就可能生成。第三，地底要有氣源。因?yàn)椋陉懙刂挥形鞑麃喌?凍土層才具備形成條件和使之保持穩(wěn)定的固態(tài)，而海洋深層300－500米的沉積物中都可能具備這樣的低溫高壓條件。因此，其分布的陸海比例為1∶100。有天然氣的地方不一定都有“可燃冰”，因?yàn)樗男纬沙藟毫χ饕€在于低溫，所以一般在冰土帶的地方較多。長期以來，有人認(rèn)為我國的海域緯度較低，不可能存在“可燃冰”，而實(shí)際上我國東海、南海都具備生成條件。我國東海，南海天然氣水合物資源量極為豐富。

我國南海天然氣水合物的資源量為700億噸油當(dāng)量，約相當(dāng)我國目前陸上石油、天然氣資源量總數(shù)的二分之一。東海盆地面積達(dá)25萬平方公里。經(jīng)20年勘測(cè)，該盆地已獲得1484億立方米天然氣探明加控制儲(chǔ)量。中國工程院院士、海洋專家金翔龍帶領(lǐng)的課題組根據(jù)天然氣水化物存在的*條件，在東海找出了“可燃冰”存在的溫度和壓力范圍，并根據(jù)地溫梯度、結(jié)合東海地質(zhì)條件，勾畫出“可燃冰”的分布區(qū)域，計(jì)算出它的穩(wěn)定帶的厚度，對(duì)資源量做了初步評(píng)估，得出“蘊(yùn)藏量很可觀”結(jié)論。這為周邊地區(qū)在新世紀(jì)使用新能源開辟了更廣闊的前景。據(jù)了解，天然氣水合物的儲(chǔ)量是現(xiàn)有天然氣、石油儲(chǔ)量的兩倍。