下面幾個(gè)因素驅(qū)動(dòng)了美國(guó)頁(yè)巖氣的蓬勃發(fā)展：天然氣價(jià)格的快速增長(zhǎng);渴望擺脫對(duì)進(jìn)口石油和天然氣的依賴;BP石油公司漏油事件后，對(duì)海底石油開(kāi)采風(fēng)險(xiǎn)的清醒認(rèn)識(shí);近年來(lái)陸地上發(fā)現(xiàn)的非傳統(tǒng)能源，其中包括頁(yè)巖氣;認(rèn)為頁(yè)巖氣是一種比煤炭更清潔的燃料。但是新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，尤其是先進(jìn)的水平鉆孔和水力壓裂(有時(shí)稱為壓裂或激勵(lì))技術(shù)的應(yīng)用，才是美國(guó)天然氣工業(yè)繁榮最重要的因素。新技術(shù)的提出開(kāi)啟了致密氣和頁(yè)巖氣儲(chǔ)藏的大門，這些氣體雖然早已發(fā)現(xiàn)，但由于開(kāi)采成本高、不經(jīng)濟(jì)而一直被擱置至今。隨著天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)在美國(guó)一半的天然氣產(chǎn)量來(lái)自煤層氣、致密氣和頁(yè)巖氣，其中頁(yè)巖氣增長(zhǎng)最快，2004年到2008年之間，產(chǎn)量估計(jì)增長(zhǎng)了三倍。美國(guó)頁(yè)巖氣的儲(chǔ)量估計(jì)為616萬(wàn)億立方英尺(tcf)，占其未開(kāi)發(fā)天然氣資源總量的三分之一。

頁(yè)巖氣的開(kāi)采至今差不多已有幾十年了，但由于過(guò)去石油價(jià)格低，一直都沒(méi)有引起人們太多的關(guān)注。自從20世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)一直采用水平鉆孔和水力壓裂法從得克薩斯州的巴涅特(Barnett)頁(yè)巖中開(kāi)采頁(yè)巖氣，目前這個(gè)地方已成為該國(guó)最大的頁(yè)巖氣產(chǎn)區(qū)，日產(chǎn)氣量達(dá)40億立方英尺。戴文能源公司和切薩皮克能源公司就是當(dāng)?shù)亻_(kāi)采頁(yè)巖氣的兩個(gè)公司(見(jiàn)表1)。2006年切薩皮克能源公司開(kāi)始勘探路易斯安那州北部的Haynesville頁(yè)巖，在那里，頁(yè)巖氣貯藏于地下10000英尺或更深的地層，氣體高溫高壓，利用傳統(tǒng)鉆探技術(shù)開(kāi)采并不可行。

迄今為止， 美國(guó)最大的頁(yè)巖層馬塞盧斯(Marcellus)頁(yè)巖位于其東北部，天然氣儲(chǔ)量達(dá)

1300萬(wàn)億立方英尺。目前這里還未開(kāi)發(fā)，但鉆探發(fā)展很快(速度約40%，僅在2009年最后一個(gè)季度)。橫跨美國(guó)和加拿大邊境的Bakken頁(yè)巖層，從美國(guó)的北達(dá)科他州起穿過(guò)蒙大拿州一直延伸到加拿大的薩斯喀徹溫省和阿爾伯塔省。加拿大境內(nèi)其他幾個(gè)值得關(guān)注的頁(yè)巖層分別位于霍恩河、魁北克省和安大略省。

美國(guó)的頁(yè)巖氣革命很快傳到了法國(guó)和歐洲的其他國(guó)家，同時(shí)也傳到了世界的其他地區(qū)。2009年中國(guó)南部首次發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣，儲(chǔ)量估計(jì)在900萬(wàn)億立方英尺，中石油與荷蘭殼牌公司簽訂了合作開(kāi)發(fā)協(xié)議。

歐洲開(kāi)始頁(yè)巖氣勘探也僅僅幾年時(shí)間，這個(gè)地區(qū)由于能源貧乏而過(guò)分依賴俄羅斯，頁(yè)巖氣業(yè)發(fā)展的范圍相當(dāng)大。迄今為止波蘭是最受關(guān)注的國(guó)家，另外丹麥、瑞典、英國(guó)、法國(guó)、荷蘭、德國(guó)和奧地利也發(fā)現(xiàn)了有頁(yè)巖氣。但是目前該行業(yè)在歐洲的發(fā)展僅僅處在勘探階段。除歐洲和中國(guó)以外，印度是最具潛力的國(guó)家，盡管它的發(fā)展水平落后于中國(guó)。

頁(yè)巖氣的儲(chǔ)層通常位于地下10000至25000英尺之間，遠(yuǎn)深于常規(guī)天然氣埋層。與常規(guī)天然氣儲(chǔ)層的多孔隙性相比，頁(yè)巖氣儲(chǔ)層致密、不可滲透，因此難以開(kāi)采。除非壓裂巖層，打通氣體通向氣井的通路。與豎井相比，水平鉆井能增加儲(chǔ)氣層的裸露。開(kāi)采頁(yè)巖氣的井筒垂直段鉆成后，先進(jìn)行加固，之后繼續(xù)鉆井，一直到水平段上方500英尺處，開(kāi)始鉆斜井段。專用井下動(dòng)力鉆具在向下鉆井過(guò)程中，形成一定的斜角。斜井段 (“狗腿”) 完成后，開(kāi)始鉆水平井，隨后插入生產(chǎn)套管并灌入水泥。然后再通過(guò)套管把射孔槍伸到斜井段最底處(“腳趾”)。接通電流后，射孔槍開(kāi)始等距離地在套管上打眼，把頁(yè)巖分成一小段距離，以便實(shí)施壓裂。隨后水、砂子和化學(xué)制劑(增稠劑，溶解巖的酸、減阻劑，阻蝕劑等)的混合物以非常高的壓力被泵入套管，并經(jīng)孔眼進(jìn)入周圍巖石，引發(fā)頁(yè)巖破裂，并在頁(yè)巖上產(chǎn)生裂縫，通過(guò)這些裂縫，頁(yè)巖氣進(jìn)入套管。壓裂液中的砂粒則留在巖石裂縫中，把裂縫撐開(kāi)，因此也把這些砂子叫作支撐劑。井筒的第一段先堵住，然后在下一段管道上重復(fù)進(jìn)行“鑿孔”和“壓裂”。這個(gè)過(guò)程在井筒的水平段全線要重復(fù)幾次。最后堵塞物被鉆出，頁(yè)巖氣便涌向井眼。

頁(yè)巖氣鉆井開(kāi)采也會(huì)導(dǎo)致環(huán)境破壞，頁(yè)巖氣井也會(huì)發(fā)生爆炸事故，例如2010年6月3日在美國(guó)賓夕法尼亞州的克利爾菲爾德縣就發(fā)生一起這樣的事故。另外如何處理壓裂廢液也是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。返排后的壓裂液含有大量的鹽、金屬和放射性物質(zhì)。目前對(duì)這種廢液的處理技術(shù)還處于初級(jí)階段，處理方法主要是：再循環(huán)、稀釋、泵入地下或運(yùn)到污水處理廠。砌襯的坑是這種廢液最好的存儲(chǔ)器，但那需要高額的場(chǎng)地費(fèi)用和使用不銹鋼儲(chǔ)罐。壓裂返排液處理的整個(gè)工藝周期為不銹鋼供應(yīng)商提供了商機(jī)。在大量開(kāi)發(fā)含氣頁(yè)巖的過(guò)程中，顯然也會(huì)產(chǎn)生一些差錯(cuò)。人們需要更多地了解其中的風(fēng)險(xiǎn)及其規(guī)避的措施。美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局正在起草關(guān)于水力壓裂方面的報(bào)告，該報(bào)告可能于2012年公布�？紤]到頁(yè)巖氣鉆井開(kāi)采對(duì)水資源的影響，紐約州暫時(shí)禁止采用水力壓裂法開(kāi)采頁(yè)巖氣。

除了上面提到的不銹鋼儲(chǔ)罐外，目前這個(gè)領(lǐng)域不銹鋼應(yīng)用得還非常少，在其他天然氣的鉆井開(kāi)采中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)使用。斯倫貝爾公司已申請(qǐng)專利的不銹鋼支撐架可能是一個(gè)例外，這種支撐架主要由一些細(xì)長(zhǎng)的板狀物組成，它們由不銹鋼或具有耐腐蝕涂層的碳鋼制成。在特定的壓力下，這種支撐架與砂子一起使用，能提高地層裂紋的滲透性。測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，302不銹鋼絲(硬)的使用性能要優(yōu)于碳素鋼絲(軟)。斯倫貝爾公司說(shuō)，支撐架的任何一個(gè)發(fā)展都可能遠(yuǎn)離商業(yè)應(yīng)用。除此之外，支撐架材料的選擇主要是由頁(yè)巖氣的化學(xué)成分決定的，而不是由它所處的位置決定的，也許這個(gè)結(jié)論下得過(guò)早，頁(yè)巖氣的化學(xué)成分變化很大，即使在同一地層中也不一樣。根據(jù)一份報(bào)告，酸性氣體不成問(wèn)題，符合這個(gè)結(jié)論。但也有人指出含有高濃度的二氧化碳、二氧化硫、氮?dú)夂鸵彝榈捻?yè)巖氣不符合這個(gè)結(jié)論。隨著美國(guó)頁(yè)巖氣業(yè)的興起，鋼管銷售量有望大幅提升，不銹鋼銷售也將從中獲利。由于頁(yè)巖氣的酸性特質(zhì)，不銹鋼被廣泛應(yīng)用在鉆井過(guò)程中。鎳合金和鈦合金大量用來(lái)制造完井管線配件、閥門和壓力容器，而雙相不銹鋼還用于儀表和完井管柱中壓裂液注入管的制造。鉆柱部件不僅可以采用鎳合金，也可選用Datalloy合金和Staballoy合金，鉆頭則由碳化鎢硬質(zhì)合金制成。頁(yè)巖氣的蓬勃發(fā)展導(dǎo)致了美國(guó)一些大型天然氣處理廠的建設(shè)。通過(guò)低溫處理工藝，冷卻頁(yè)巖氣，并脫除其中的水、酸性氣體、汞和氮，這種處理工藝與常規(guī)天然氣的處理是一樣的。在這個(gè)過(guò)程的幾個(gè)階段，都會(huì)用到不銹鋼。