根据资源、技术和现状全面分析了我国致密气和页岩气发展的关键因素。从资源品质、类型和政策等出发，提出我国致密气和页岩气发展路线和三步走的发展前景。系统论述了我国致密气和页岩气发展对于改善能源结构和保障国家能源安全具有重要战略意义。
致密砂岩气已成为全球非常规天然气勘探的重点领域。中国致密砂岩气分布范围广，目前已在鄂尔多斯、四川等盆地实现了规模开发；美国落基山地区是致密砂岩气十分发育和勘探相对成熟的地区。对比研究中美致密砂岩气的形成条件和成藏特征是加快中国致密气开发利用与开拓勘探思路的有效途径。中国与美国致密气藏对比研究表明，中美致密砂岩气具有以煤系地层为主要烃源岩、储层致密、存在异常地层压力、源储紧邻与气藏大面积分布等共性特征；差异性主要体现在致密气源岩沉积环境与热演化程度，储层非均质性及其致密化因素，气藏纵向和平面分布特征等方面；控制中美致密砂岩气成藏条件和特征差异性的主要因素是沉积盆地性质、沉积环境和后期构造作用。针对中国致密砂岩气的特殊性，加强储层非均质性、优质储层预测、气藏的分布规律的研究以及加强工程技术攻关提高单井累计产量是致密砂岩气勘探开发工作的重点。
据估计，我国的页岩气可采储量高达20万亿～36万亿m3，虽然我国页岩气储量评估处于初级阶段，但仍然可以肯定我国是页岩气资源丰富的国家之一，如果都能开发，按当前的天然气年产量计算，可以开发200多年。目前国内外多家企业聚焦中国，逐鹿页岩气，页岩气有望成为我国常规能源替代品，页岩气的勘探开发必将对我国乃至世界能源格局产生重大影响。但是由于页岩气储层致密，渗透率低至纳达西级，若不采取特殊的增产措施难以实现商业开发。美国是目前唯一实现页岩气商业开采的国家，技术和商业模式都相当成熟，中海石油斥资10多亿美元收购了美国页岩气主产区Eagle Ford 33.3 %的股份，该地区页岩气地质储量高达6 000亿m3，开发前景广阔。为提升我国页岩气总体水平，笔者率领技术专家深入考察了美国Eagle Ford页岩气项目，增进了对水平钻井与分段压裂等关键技术的了解，同时分析了相应扶持政策，对中国页岩气的勘探开发具有重要的参考价值。
中国石油化工集团有限公司（简称中国石化）矿权区内拥有较为丰富的非常规油气资源，煤层气可勘探面积为10.19万km2，煤层埋深小于2 000 m的煤层气地质资源量为11.02万亿m3。页岩气可供勘探面积为17.5万km2，初步估算页岩气地质资源量为15.9万亿m3。页岩油勘探面积为11.76万km2，具有较大的资源基础及潜力。中国石化自2004年开始关注非常规油气资源，先后启动了页岩油气、煤层气等非常规油气资源的研究和勘探工作。目前在泌阳凹陷页岩油勘探泌页HF-1水平井分段压裂后获日产油23.6 m3；元坝地区多口陆相钻井测试获得高产气流，建南地区建页HF-1井日产气12 300 m3；延川南区块煤层气已探明地质储量为106.47亿m3，多口井排采获工业气流，初步形成了中国石化非常规油气资源多类型、多阶段的勘探开发格局。
低孔渗储层天然气资源是目前和未来一段时间我国天然气勘探和开发的主体，具有大型化成藏的特点。集中讨论了这类天然气资源大型化成藏的特征和分布规律，认识到成藏要素具有大型化发育与规模变化的特征，是天然气大型化成藏的基础；薄饼式、集群式成藏是天然气大型化成藏的主要样式；气源灶埋藏期规模“蓄能”和抬升期规模排气是大型化成藏重要气源输入；体积流和扩散流充注是天然气大型化成藏的主要运聚方式。低孔渗储层天然气藏的成藏分布具有近源性，成藏组合以大面积和大范围两种类型为主，成藏类型以地层—岩性圈闭为主，主要分布在海相克拉通盆地古隆起围斜区、陆内坳陷盆地广大斜坡区和向斜区以及前陆盆地缓翼斜坡等地区。低孔渗储层天然气资源大型化成藏认识的提出，提升了我国天然气资源发现潜力，扩展了勘探范围，为客观评价我国天然气主体资源总量和分布、推动有效发现大气田提供了理论基础。
通过大量地震、钻井、测井、矿物、地球化学、物性资料分析，认为济阳坳陷渤南洼陷古近系沙一段、沙三下和沙四上亚段页岩分布面积广，有机质丰度高，有机质类型以I—II型为主，有机质成熟度分布范围宽，具备形成大量页岩油气的物质基础，三套泥页岩全岩矿物组成中粘土矿物含量低，脆性矿物含量高，以碳酸盐含量为主，利于页岩油气的开采。页岩中压力系数高，各类微孔隙、微裂缝发育，从而容易形成网状的油气储存体系，利于页岩油气的保存。含油、水饱和度分析资料显示，渤南洼陷沙三下亚段12上—13上层组页岩中具有较高的单位岩石含油气量，是页岩油气勘探的有利层段，其中的纹层状泥质灰岩是最有利的岩石类型，具有较好的页岩油气勘探前景。
美国页岩气大多为海相热成因型，产气页岩主要分布在前陆和克拉通盆地的泥盆—石炭系，埋藏深度一般为1 500~3 500 m。我国页岩分为海相、海陆过渡相与煤系、湖相三类，其中海相页岩主要发育在坳拉槽和克拉通盆地的下古生界，富有机质集中段分布稳定，热成熟度偏高，有较高的含气量，勘探前景最好；海陆过渡相与煤系页岩主要发育在大型坳陷和前陆盆地，层系以石炭系—侏罗系为主，没有明显的富有机质集中段，含气量差别较大，勘探潜力有待落实；湖相页岩主要发育在中、新生代陆相盆地，富有机质集中段厚度大，成熟度较高的凹陷中心区可能具有一定资源前景。预测我国页岩气勘探将经历较长的探索期，未来年产量可达500亿～600亿m3规模。
致密气已成为全球非常规天然气勘探开发的重要领域之一，特别是美国致密气大规模开发利用，推动了许多国家进行致密气勘探开发的进程。从全球致密气勘探开发进展情况入手，对我国致密气的勘探开发历程、主要致密气田勘探开发成效、发展趋势及对策建议进行了系统研究。研究表明，我国致密气大致经历了三大发展阶段，目前已进入快速发展阶段。近年来在鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地须家河组、塔里木盆地库车深层发现了一批大型致密气田，致密气储量、产量均呈现出快速增长趋势，2011年致密气产量占我国天然气总产量的1/4左右，预计2020年致密气产量比例将进一步提升到1/3左右，成为支撑我国天然气工业快速、健康、稳定发展的生力军。
中国页岩气勘探开发已开展了大量露头地质调研、前期研究与勘探开发先导试验等工作，尤其是在中国南方海相页岩气区，完钻了页岩气井40余口，获气10余口，多口井经压裂初期日产量超过了1万m3。实践表明，中国页岩气资源发展前景较好，但也具有明显的特殊性，许多地质与开发难题亟待解决，随着页岩气勘探开发理论与关键技术的突破、经济条件的改善和国家政策的支持，未来中国页岩气资源发展前景广阔。
中国沉积盆地内主要发育石炭—二叠系、侏罗—白垩系和古近—新近系3套火山岩，火山岩大面积分布，烃源岩与火山岩伴生，形成良好的生储盖组合。东部盆地以中酸性岩为主，主要发育原生型火山岩储层；西部盆地以中基性岩为主，主要发育风化壳型储层，火山岩风化壳储层物性好于原生型储层物性，各种岩性、岩相均能形成有效储层。东部盆地主要发育岩性、断层—岩性油气藏；西部盆地主要发育地层型、构造—地层型、构造—岩性—地层复合型油气藏。松辽盆地深层持续沉降型断陷控制天然气区域分布，生烃断槽控制断陷内天然气分布，近邻生烃断槽的断裂构造带是天然气富集区带，优质火山岩储层控制天然气富集；新疆北部石炭系残留生烃凹陷控制油气平面分布，风化壳规模控制油气富集程度和规模，风化壳地层型有效圈闭控制油气成藏，正向构造背景控制油气运聚。指出中国火山岩有利勘探面积36万km2，预测火山岩中总资源量60亿t油当量以上，勘探潜力大。
系统分析了我国鄂尔多斯、四川和塔里木等主要盆地致密砂岩气成藏条件和主控因素，提出斜坡岩性型和深层构造型是两种最重要的致密砂岩气藏。采用多因素叠合法预测有利含气范围，并通过对已知重点致密砂岩气田的解剖研究，刻度出储量丰度、含气面积系数等关键参数，采用类比法来计算主要盆地的致密砂岩气资源量。研究表明，我国致密砂岩气技术可采资源量为9.2万亿～13.4万亿m3，主要分布于含煤系地层的盆地中；致密砂岩气资源开发利用现实性最好，在国家政策扶持和工程技术进步的推动下，再经过10～20年的发展，有望成为我国天然气开发利用的主导资源之一。
影响页岩气规模开发的因素很多，最核心的因素是首先要通过建立地质评价标准，选出页岩气核心区。核心区的确定关系到在页岩气勘探初期，是否能找准页岩气最富集的目标，选择最有利地区进行勘探，突破出气关，进而实现大规模经济开发。从页岩气成藏特征、页岩气富集因素分析入手，重点探讨我国富有机质页岩的丰度、成熟度、脆性矿物含量、含气性以及盖层等关键参数及其作用。借鉴北美页岩气勘探开发和研究成果，结合我国页岩气勘探开发和研究新进展，初步建立我国页岩气核心区地质评价标准，并优选出我国南方海相页岩气的核心区，指出四川盆地南部是我国最现实的页岩气开发区。
中国南方广泛发育下寒武统、下志留统、上二叠统三套海相区域性富有机质泥页岩，同时在四川盆地、江汉盆地和苏北盆地发育陆相富有机质泥页岩，具备形成页岩气的地质条件。但是，与美国页岩气相比，南方海相页岩气具有多期构造运动叠加改造、热演化程度高、保存条件复杂的特点，而陆相泥页岩有机碳含量、孔隙度相对较低，因此南方页岩气勘探面临诸多挑战，不能盲目乐观。笔者等对比研究认为，四川盆地海相、陆相是实现页岩气规模勘探开发的现实领域，江汉盆地、苏北盆地陆相可作为南方页岩气勘探的后备领域。
页岩储层压裂技术是页岩油气高效勘探开发的关键技术和核心技术。与常规低渗油气储层压裂单一长缝改善压裂效果不同，低孔极低渗的页岩压裂主要目标是形成具有有效导流能力的网络裂缝，确保压裂改造体积足够大，且经济有效。提出了页岩网络压裂有效改造体积（ESRV）的概念。在借鉴北美页岩气压裂的经验和前期国内页岩气压裂实践的基础上，针对我国页岩储层的具体特点，在压前进行评价方法、射孔参数优化、诱导复合测试压裂、网络压裂对策和排采技术等方面进行了探索性的研究，初步形成了页岩网络压裂技术，现场试验效果明显，解决了裂缝性脆性页岩压裂易砂堵、成功率低的难题。