常規(guī)與非常規(guī)油氣并重的油氣資源潛力分析

0常規(guī)與非正式油氣并重隨著傳統(tǒng)油氣資源的快速消耗和新資源的開發(fā)，新資源的勘探和開發(fā)難度增加，世界油氣資源的勘探和開發(fā)從傳統(tǒng)的常規(guī)油氣轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)和不規(guī)則油氣。近年來,非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)勢頭強(qiáng)勁,呈現(xiàn)出巨大潛力。除深水等新領(lǐng)域外,加強(qiáng)非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)已成全球趨勢。非常規(guī)油氣資源主要包括頁巖油、頁巖氣、煤層氣和致密氣。1頁巖油資源構(gòu)成全球油頁巖蘊(yùn)藏的頁巖油資源量約3662×108t,比傳統(tǒng)石油資源量多50%以上。我國油頁巖資源約7199.37×108t,頁巖油資源約476.44×108t,可采出頁巖油資源約119.79×108t,居世界第4位,僅次于美國、巴西和愛沙尼亞。許多國家和能源企業(yè)致力于從事油頁巖加工技術(shù)的發(fā)展和研究,持續(xù)開展從油頁巖中生產(chǎn)石油技術(shù)的研發(fā)、測試和先導(dǎo)性試驗(yàn)。但由于常規(guī)石油資源的供需、價(jià)格波動(dòng)及油頁巖生產(chǎn)礦場設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)不確定性,至今還未大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)油頁巖[2~3]。1.1干餾技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展隨著油價(jià)高,對(duì)油頁巖的開發(fā)利用日益活躍。2005年美國通過了發(fā)展非常規(guī)能源的法案,掀起了油頁巖干餾煉油的研發(fā)高潮。美國現(xiàn)有29家公司正開展油頁巖加工利用研究,其中14家研發(fā)地下干餾,11家研發(fā)地上干餾,2家研究頁巖油加氫制取輕質(zhì)油品,大多正處于實(shí)驗(yàn)室、數(shù)學(xué)模擬或概念研究階段。另有幾家公司致力于干餾新技術(shù)的開發(fā),或籌劃開展實(shí)地試驗(yàn),僅殼牌公司正在進(jìn)行現(xiàn)場地下干餾的中試。油頁巖工業(yè)在中國已有80多年歷史,20世紀(jì)50年代中國油頁巖開發(fā)利用進(jìn)入繁榮時(shí)期,頁巖油占中國原油產(chǎn)量的50%。20世紀(jì)90年代以后,對(duì)石油需求的增長促使油頁巖工業(yè)復(fù)蘇并迅速發(fā)展。2004年,我國相繼投入開發(fā)了遼寧撫順、廣東茂名、吉林樺甸、山東龍口、羅子溝等油頁巖礦區(qū)。2008年,中國油頁巖年產(chǎn)量為4.0×105t,主要來自于撫順礦業(yè)集團(tuán),年產(chǎn)量達(dá)3.5×105t。多年來,我國在頁巖油加工方法和綜合利用研究方面經(jīng)歷了熱加工—酸堿精制、熱加工—加氫精制、全餾分固定床加氫精制和干餾分焦化—加氫精制等工藝流程。此外,廣東茂名在低熱值油頁巖的燃燒技術(shù)方面獲得了一定經(jīng)驗(yàn),但未能進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1.2頁巖油產(chǎn)量展望油頁巖工業(yè)發(fā)展主要受經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和資源三方面因素制約。2002年“全球油頁巖的利用與展望”會(huì)議的專家討論認(rèn)為,目前傳統(tǒng)油資源緊缺,當(dāng)污染小和效率更高的技術(shù)得到廣泛應(yīng)用后,頁巖油的開發(fā)利用前景大好。2020年后,頁巖油的產(chǎn)量會(huì)逐漸增大。a)影響油頁巖競爭力的關(guān)鍵因素是相關(guān)條例和政策。沸騰爐技術(shù)的采用將推動(dòng)愛沙尼亞400×104t規(guī)模油頁巖工廠建設(shè)規(guī)劃的實(shí)施,使頁巖油產(chǎn)量超過2100×104t。而ATP流程(AlbertaTaciukProcessor)的成功商業(yè)化,使澳大利亞頁巖油的年產(chǎn)量由2006年的55.6×104t增加到2010~2013年的717×104t,屆時(shí)年開采頁巖油約1.14×108t,預(yù)計(jì)到2020年世界頁巖油消費(fèi)量將達(dá)到1.3×108t。b)國際能源機(jī)構(gòu)在“2002年世界能源展望”會(huì)議中認(rèn)為,2020年以后,增加的非傳統(tǒng)來源的石油供應(yīng)量很可能由部分頁巖油來滿足,這部分增量約占世界石油需求總量的8%。2常規(guī)氣藏氣藏?zé)o產(chǎn)能頁巖氣是非常規(guī)天然氣資源中最重要的資源之一,即主體位于暗色或高碳泥頁巖中,以吸附或游離狀態(tài)存在的天然氣。頁巖是典型的自生自儲(chǔ)連續(xù)型氣藏,既是烴源巖又是儲(chǔ)層。頁巖氣儲(chǔ)層致密,突出特征是低孔、低滲,在開發(fā)上主要表現(xiàn)為常規(guī)試氣產(chǎn)能低或無產(chǎn)能。因此,常規(guī)氣藏的開發(fā)技術(shù)無法適應(yīng)其高效開發(fā)。我國頁巖氣資源潛力大且地質(zhì)條件優(yōu)越,總資源量達(dá)100×1012m3,相當(dāng)于常規(guī)天然氣量的2倍。但目前我國還處于頁巖氣勘探開發(fā)的前期探索階段,面臨資源狀況不詳,缺乏核心技術(shù)及政策支持,投資主體單一,管網(wǎng)設(shè)施不足等問題。鑒于我國含氣頁巖的特殊性,需著力解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題:客觀評(píng)價(jià)我國頁巖氣資源及其富集特點(diǎn);頁巖氣勘探開發(fā)評(píng)價(jià)及選區(qū)技術(shù);頁巖氣工業(yè)化勘探開發(fā)的經(jīng)濟(jì)界限問題;頁巖氣低成本開發(fā)技術(shù)等,大力推動(dòng)我國頁巖氣開發(fā)利用進(jìn)程[7~10]。2.1煤系油氣盆地從世界范圍看,頁巖氣主要分布在北美、中亞、中國、中東及北非等地,資源量巨大,約456×1012m3,相當(dāng)于常規(guī)天然氣的1.4倍,見表1。我國各地質(zhì)時(shí)期頁巖分布廣泛,頁巖氣資源十分豐富,可采資源量約為26×1012m3,經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn),我國頁巖氣成藏機(jī)理?xiàng)l件和地質(zhì)條件與美國相似,頁巖氣資源前景及開發(fā)潛力與美國大致相同。頁巖氣富集地質(zhì)條件優(yōu)越,除分布在四川、鄂爾多斯、渤海灣、松遼、江漢、吐哈、塔里木和準(zhǔn)噶爾等含油氣盆地外,在海相頁巖地層、海陸交互相頁巖地層及陸相煤系地層也有廣泛分布。我國頁巖氣勘探最有潛力的地區(qū)為海相的揚(yáng)子克拉通地區(qū),普遍發(fā)育黑色富含有機(jī)質(zhì)泥頁巖,有機(jī)碳含量最高達(dá)12%[12~13]。我國頁巖氣資源的勘探開發(fā)尚處于初級(jí)階段,距離頁巖氣資源的規(guī)模開發(fā)還需較長時(shí)間。我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)和美國相比存在以下差異:氣藏地表?xiàng)l件復(fù)雜,儲(chǔ)層埋藏深;管網(wǎng)設(shè)施不完善;開發(fā)技術(shù)不成熟,缺乏關(guān)鍵核心技術(shù);缺乏專門支持頁巖氣勘探開發(fā)的稅收優(yōu)惠和補(bǔ)貼等財(cái)政稅收政策。近年,我國在對(duì)外合作方面已取得一定成果。2007年10月,中國石油天然氣集團(tuán)公司與美國新田石油公司以四川省威遠(yuǎn)地區(qū)頁巖氣資源勘探開發(fā)前景綜合評(píng)價(jià)為研究內(nèi)容,簽署了“威遠(yuǎn)地區(qū)頁巖氣聯(lián)合研究”協(xié)議,成為我國頁巖氣開發(fā)對(duì)外合作簽署的首個(gè)協(xié)議。2008年11月26日中國石油勘探開發(fā)研究院在四川省宜賓市實(shí)施了我國首口頁巖氣200m淺井全井段完鉆取心,并全面分析了頁巖吸附氣含量等多項(xiàng)數(shù)據(jù)。2009年11月10日,隨著中國石油天然氣集團(tuán)公司與殼牌公司在京簽訂“四川盆地富順—永川區(qū)塊頁巖氣聯(lián)合評(píng)價(jià)協(xié)議”,標(biāo)志著我國首個(gè)頁巖氣合作開發(fā)項(xiàng)目正式進(jìn)入實(shí)施階段。我國頁巖氣資源豐富,頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)對(duì)中國未來的能源供應(yīng)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)和開發(fā)格局產(chǎn)生戰(zhàn)略性影響,能緩和中國對(duì)石油的急劇需求,減緩我國經(jīng)濟(jì)受全球高企油價(jià)的影響,同時(shí)減少煤炭的開采和燃燒,減少環(huán)境污染及其蔓延,能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)減輕交通運(yùn)輸壓力[15~16]。2.2促進(jìn)頁巖氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展根據(jù)國民經(jīng)濟(jì)中長期規(guī)劃和國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的要求,堅(jiān)持常規(guī)與非常規(guī)天然氣并重,加強(qiáng)宏觀協(xié)調(diào),統(tǒng)籌頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查、勘探開發(fā)和市場培育,積極采取措施給予產(chǎn)業(yè)引導(dǎo),促進(jìn)頁巖氣產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,使之成為可供長遠(yuǎn)利用的清潔能源[17~18]。在極富挑戰(zhàn)性的背景下,我國頁巖氣研究與勘探開發(fā)具有以下發(fā)展趨勢:a)未來一個(gè)時(shí)期的主要研究內(nèi)容將是頁巖氣地質(zhì)理論及資源評(píng)價(jià)理論和方法。b)頁巖氣地質(zhì)基礎(chǔ)研究工作受到重視。d)四川盆地具有成為中國第一個(gè)頁巖氣勘探開發(fā)先導(dǎo)性試驗(yàn)建設(shè)基地。e)爭取政策扶植和基金資助,開展多種合作,增進(jìn)學(xué)術(shù)交流,促進(jìn)人才培養(yǎng)。3游離氣體性質(zhì)煤層氣又稱煤層瓦斯,煤層甲烷,是成煤過程中經(jīng)過生物化學(xué)熱解作用以吸附或游離狀態(tài)賦存于煤層及固巖的自儲(chǔ)式天然氣體,屬于非常規(guī)天然氣,1m3純煤層氣的熱值相當(dāng)于1.13kg汽油、1.21kg標(biāo)準(zhǔn)煤,與天然氣相當(dāng),可與天然氣混輸混用,燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何廢氣,是優(yōu)質(zhì)的化工和能源原料。3.1煤氣運(yùn)移的發(fā)展時(shí)期煤層氣是煤層自生自儲(chǔ)式的非常規(guī)天然氣,全球有74個(gè)國家有煤層氣資源,埋深淺于2000m的約240×1012m3,是常規(guī)天然氣探明儲(chǔ)量的2倍多。世界主要產(chǎn)煤國都非常重視煤層氣開發(fā),英國、俄羅斯、美國等國的生產(chǎn)方式為煤炭開采前抽放或采空區(qū)封閉抽放方式,產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟。美國是目前世界上煤層氣商業(yè)化開發(fā)最成功的國家,20世紀(jì)80年代初煤層氣地面鉆井開采技術(shù)取得突破性進(jìn)展,將世界煤層氣開發(fā)帶入了新階段。中國煤層氣資源豐富,居世界第三位,我國埋深1500m以內(nèi)的煤層氣可采資源量約10.9×1012m3,2000m以內(nèi)的煤層氣地質(zhì)資源量約36.8×1012m3。全國95%的煤層氣資源分布在新疆、晉陜內(nèi)蒙古、云貴川渝和冀豫皖等四個(gè)含氣區(qū),其中晉陜內(nèi)蒙古含氣區(qū)煤層氣資源量最大,為17.25×1012m3,占我國煤層氣總資源量的50%左右。煤層氣的開發(fā)利用具有提高瓦斯事故防范水平、有效減排溫室氣體、提供商業(yè)化的高效和潔凈能源的功效,具有安全、環(huán)保和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。3.2井壓裂工藝將進(jìn)一步發(fā)展目前國外煤層氣的勘探開發(fā)具有以下發(fā)展趨勢:a)試驗(yàn)性、示范性和商業(yè)性的煤層氣勘探開發(fā)規(guī)模增大;甲烷的熟化特性隨煤層埋深的增加而更加優(yōu)越,煤層氣井深將隨之增加。b)不壓裂水平井單井產(chǎn)量比直井壓裂井高4倍。因此,煤層氣的水平鉆井井?dāng)?shù)將增加。c)煤層氣井壓裂工藝技術(shù)不斷進(jìn)步,例如美國能源部和礦業(yè)局研究、實(shí)施了一種名為“幻”的具有顯著增產(chǎn)效果的壓裂法。針對(duì)目前我國煤層氣開發(fā)利用中存在的科研投入和技術(shù)創(chuàng)新不足、煤炭與煤層氣礦業(yè)權(quán)重疊、相關(guān)政策落實(shí)不到位影響企業(yè)積極性、煤層氣抽采難度大、利用率偏低等現(xiàn)實(shí)問題,實(shí)行資源先行、上游開發(fā)與下游利用相結(jié)合,煤層氣開發(fā)利用與煤礦安全、環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,煤層氣開發(fā)利用與天然氣相結(jié)合,按照先淺后深、先富后貧的順序積極推進(jìn),把煤層氣開發(fā)利用打造成我國新的支柱產(chǎn)業(yè)。4致密氣對(duì)石油資源的認(rèn)識(shí)程度對(duì)致密氣的條件進(jìn)行確定的基礎(chǔ)目前,對(duì)致密氣藏?zé)o統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和界限,取決于每個(gè)國家的石油資源狀況和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件,隨著對(duì)致密氣認(rèn)識(shí)程度的提高而不斷發(fā)展完善。按照我國的標(biāo)準(zhǔn),有效滲透率≤0.1×10-3μm2、孔隙度≤10%的氣藏為致密氣藏。4.1美國加大加大致密氣藏和煤層甲烷開發(fā)致密氣藏最早被稱為隱蔽油氣藏,發(fā)現(xiàn)于1927年的美國圣胡安盆地,于20世紀(jì)50年代初投入工業(yè)開發(fā),是非常規(guī)天然氣資源中勘探開發(fā)最為成熟的氣源。由于致密氣藏和煤層甲烷的擴(kuò)大開發(fā),美國非常規(guī)天然氣產(chǎn)量由1970年的283×108m3增至1997年的1132×108m3。據(jù)估算,目前世界上尚未全面開發(fā)的非常規(guī)天然氣資源量有800×1012~1000×1012m3,其中致密氣藏資源量為75×1012~l00×1012m3,僅次于天然氣水合物。以現(xiàn)今技術(shù)可開采的非常規(guī)天然氣而論,則以致密氣藏居首,儲(chǔ)量為10.5×1012~24.0×1012m3。因此,致密氣藏是21世紀(jì)最現(xiàn)實(shí)的重要能源。4.2致密氣藏開發(fā)的技術(shù)建議致密氣藏的評(píng)估、開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)有40多年的發(fā)展歷史。我國致密氣藏資源豐富、潛力巨大,要實(shí)現(xiàn)致密氣藏資源向產(chǎn)量的轉(zhuǎn)化,緩解常規(guī)天然氣開發(fā)壓力,急需突破地質(zhì)認(rèn)識(shí)與工藝技術(shù)的瓶頸。目前部分致密氣藏正在作為低滲氣藏被勘探開發(fā),需開展致密氣藏資源潛力評(píng)價(jià),拓寬勘探領(lǐng)域,降低儲(chǔ)層下限,落實(shí)致密氣藏的儲(chǔ)量。致密氣藏具有不同于低滲氣藏的孔隙結(jié)構(gòu)、滲流特征等,應(yīng)深入研究其開發(fā)機(jī)理、井型井網(wǎng)優(yōu)化、合理的配產(chǎn)等開發(fā)技術(shù)政策,為致密氣藏規(guī)模有效開發(fā)做好技術(shù)儲(chǔ)備。致密氣藏開發(fā)的主體工藝技術(shù)包括直井分層壓裂(尤其是一次分壓10段以上的直井壓裂技術(shù))、大型壓裂、水平井分段壓裂技術(shù)等,需繼續(xù)強(qiáng)化工藝技術(shù)攻關(guān),盡快形成低成本的配套工藝技術(shù)[20~22]。5加大指引國內(nèi)加大開發(fā)力度,發(fā)展