2015年9月4日

解放囚固在孔隙中的天然氣 頁岩氣大革命

作者/王珮玲(臺大地質科學所碩士及加拿大維多利亞大學地球與海洋科學碩士。專長為地下水監測分析、斷層活動模擬及科普文章撰寫)、胡植慶(臺大地質科學系教授。法國巴黎第六大學地體構造學系博士。專長為活動構造監測、電腦數值模擬及衛星遙測影像應用)

頁岩氣身世之謎
頁岩是一種沉積岩,是沉積物層層疊加之後,經過膠結形成堅硬的岩石。相較同屬於沉積岩家族但顆粒較大的砂岩(0.06~2 mm)和礫岩(> 2 mm),頁岩的顆粒通常小於0.06 mm。因為極細,摸起來感覺不到顆粒,外觀看起來為青灰色至黑色(圖一)。
圖一:鑽井岩心中的砂岩及頁岩交界。(作者提供)

頁岩的沉積最初發生在平靜的水域、潮間帶或海底盆地,並參雜有海藻、植物或是動物等有機物。這些沉積物歷經長時間的深埋、加溫的過程,會將有機物質轉化為甲烷氣和其他氣體。如果最後岩層的氣體中有90%以上是甲烷氣,又因為無處逃逸而被囚固在頁岩的孔隙之中,就是我們說的頁岩氣。

傳統與非傳統儲層
在頁岩氣層中,天然氣從地層中產生後,被油母質吸收、有機質吸附或被岩層中的孔隙或裂隙困住,因此仍停留在相同的地層之中。這些儲層通常分布較廣且連續,又稱為「連續的資源」(continuous resources),如頁岩氣、頁岩油、緻密天然氣(tight gas)、緻密油(tight oil)皆屬此類。所以頁岩不但產生天然氣,亦儲存天然氣,我們稱之為「非傳統儲層」。因為在過去,這類的天然氣資源難以開採,且不符經濟效益。

有些氣體在產生之後成功逃脫母岩,並遷移到其他孔隙較多的岩層(如砂岩)後被困住,我們稱困住它的岩層為「傳統儲層」。之所以稱為「傳統」,是由於早期的天然氣開採通常是以這類型的儲層為目標。傳統儲層孔隙較大也容易開採,而非傳統儲層中的孔隙大小可能只有傳統儲層的千分之一,因此必須仰賴特殊的完井技術、刺激方法和開採技術來取得。......【更多內容請閱讀科學月刊第549期】

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