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胡文瑞谈页岩气

2011-12-19 11:15:42 中国能源网

页岩气(shale gas),是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式聚集的天然气,是一种重要的新能源,也被称特定条件下常规天然气资源。页岩气的主要成分是甲烷,燃烧后具有较低的碳排放量,清洁环保,且开发过程中亦不需要坑道掘进,不需要进行大规模的排水处理,也产出较少的杂质物,其开发利用所带来的负面环境影响是各种化石燃料能源中最小的。  

页岩气在全球分布广泛,资源量约456万亿立方米,相当于煤层气和致密砂岩气的总和,主要分布在北美、中亚、中国和拉美等地区。较常规天然气相比,页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点。大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,使得页岩气井能够长期稳定地产气。页岩气田开采寿命一般可达30~50年,甚至更长。

目前,全球对页岩气的开发并不普遍,仅美国和加拿大在这方面做了大量工作。近年来美国页岩气开发进展迅速,页岩气产量快速增长,页岩气工业处在高速发展阶段,使得美国计划中进口的LNG项目停建或缓建。美国非常规油气开发的成功将引领美国走向能源独立的未来,新能源将再一次成为美国成功的象征。

相对常规天然气而言,页岩气是一个新的领域。我国目前乃至未来对天然气需求旺盛,而进口中亚天然气以及东南沿海的LNG项目,其到岸价据测算不会低于每平方米2元,更重要的是国家能源安全的独立性大大受制于他人。而我国页岩气资源非常丰富,开发页岩气将面临一次历史性的机遇和选择。

一、美国页岩气发展基本情况

美国是目前唯一实现页岩气商业开采的国家,截至2008年底累计生产页岩气3316亿立方米。

美国的页岩气资源量达16.9万亿立方米,可开采资源量7.47万亿立方米。至上世纪90年代末,美国页岩气产量徘徊在30-50亿立方米/年;2000年新技术的应用及推广,使得页岩气产量迅速增长;2005年进入大规模勘探开发,已成功开发了沃思堡等5个盆地的页岩气田,其中以BARNETT页岩层为主。产量以100亿立方米/年做有规模增长,2008年底产量已经达到600亿立方米(相当于中国石油2008年天然气总产量),占美国天然气总产量的8%。预计2015年美国页岩气产量将达到2800亿立方米。

二、国际石油公司纷纷介入页岩气勘探开发

在美国参与页岩气开发的石油公司,从2005年的23家发展到2008年的60多家,如壳牌、雪佛龙、BP、康菲和挪威国家石油公司等都在进行页岩气的商业开采。

2008年11月11日,挪威国家石油公司向美国CHESAPEAKE公司支付33.8亿美元,其中12.5亿美元用于购买该公司在美国东北部页岩气区块的32.5%股份,21.3亿美元用于今后10年内75%的钻井作业。

2008年7月18日和9月11日,BP石油公司分两次共投资36.5 亿美元,购买美国ARKOMA盆地的63万英亩(2549.6平方公里)的页岩气全部权益。

三、美国页岩气快速发展的三条重要原因

一是国家政策的大力扶持。20世纪70年代末期,美国政府在《新能源获利法》中规定了开发非常规能源的税收补贴政策。得克萨斯州20世纪90年代初,制定了对页岩气开发不收生产税的政策。另外,美国设立了非常规油气资源研究基金。有力地支持和扶持了美国页岩气业务的发展。

二是技术突破和规模推广应用。利用油气开发积累的技术和经验,经过多年攻关,探索出了一套先进的、低成本的页岩气开采技术,主要有水平井+多段连续压裂改造技术、清水压裂技术、同步压裂技术、及储层优选评价、钻完井技术、排采增产技术等。这些先进实用技术的成功应用大幅度提高了页岩气单井产量。 

三是依托现有四通八达的天然气管网和城市供气网络,大大减少了页岩气在末端的前期投入,迅速实现了商品市场化。

四、美国页岩气开发具有三个重要特点

一是采收率变化较大(5%-60%),钻井的产气量相对较低,美国40000多口页岩气井,即所谓的“地毯式钻井”,单井平均日产量约1000立方米,是真正意义上的“多井低产”、“多井低成本”。其中页岩气主产区单井日产量介于2800-33000立方米之间。

二是生产周期长,页岩气田开采寿命一般可达30-50年,甚至更长。美国联邦地质调查局最新数据显示,美国沃思堡盆地BARNETT页岩气田开采寿命可达80-100年。开采寿命长,就意味着可开发利用的价值大,这也决定了它的发展潜力。

三是页岩气在成藏、开采机理上与煤层气具有相似性,页岩在地层层序上,多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。页岩气在页岩中除极少量的溶解状态天然气以外,大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面,或以游离状态赋存于空隙和裂缝之中,吸附状态天然气的含量变化于20%-85%之间。页岩气介于煤层吸附气(吸附气含量在85%以上)和常规天然气(吸附气含量通常忽略为零)之间。开采方式上,与煤层气类似需要排水降压采气。

我国已具备开发页岩气资源的基本条件

一、我国页岩气资源十分丰富

我国页岩气资源非常丰富,广泛分布于海相、陆相盆地,在全国范围内各地质历史时期都存在页岩气资源。通过与美国页岩气类比初步估计,中国海相地层沉积广泛,分布面积达300万平方公里,其中陆上海相沉积面积约280万平方公里。初步评价表明,我国页岩气资源量高达100万亿立方米,约为我国常规天然气资源量的两倍,与美国的页岩气资源量大体相当。其中我国3000m以浅的范围内页岩气资源在30.7万亿立方米左右(中国石油廊坊分院,2008.09)。主要含气页岩层系均为良好的烃源岩,且演化程度普遍较高,具备页岩气成藏的地质条件。另外在我国陆上天然气产区,以原油生产为主的勘探成熟区块,仍然有可能发现丰富的页岩气资源。

二、中国页岩气勘探开发前景良好

中国在近60年的常规油气勘探开发历程中,多个含有气盆地在页岩段见到页岩气显示,例如松辽古龙、柴达木、花海-金塔、渤海湾歧口(翟光明语)、四川等地区。其中在四川盆地的威远、阳高寺和九奎山等地区钻探常规天然气的158口井,均发现有页岩气显示。有些地区在页岩段气测异常高达80%。1996年完钻的威5井,钻遇九老洞组页岩段发生气浸与井喷,裸眼测试日产气量达到24600立方米。

中国地质大学(北京)能源学院张金川教授认为,根据页岩气成藏机理条件和中美页岩气地质条件的相似性对比,中国具有与美国大致相同的页岩气资源前景及开发潜力。我国南方海相地层发育区具有优越的页岩气成藏地质条件,是我国页岩气勘探开发的有利首选区域,也有望成为我国油气资源的重要战略接替领域。其中,四川盆地具有与美国东部地区典型盆地相似的地质条件和构造演化特点,均属于古生代发育的海相沉积盆地,具有较大的页岩气勘探开发前景。

三、中国页岩气开发条件基本成熟

中国石油一直在跟踪国外页岩气勘探开发进展。通过资源评价、盆地研究、区带优选,已初步确定了页岩气有利范围(l四川、鄂尔多斯和中下扬子地区页岩地质条件最好;l准噶尔、松辽、吐哈等盆地页岩气基本地质条件较好l)。同时,页岩气的水平井钻井技术、压裂改造技术、排水采气技术基本成熟。其主体技术与煤层气、天然气开采基本相似。

国土资源部高度关注页岩气资源开发利用。2004年,国土资源部油气资源战略研究中心、中国地质大学(北京)即开始了页岩气资源的研究工作。经过比对湖南、四川等8省市成矿条件后,认为重庆市渝南、东南地区广为分布下寒武、下志留、中二叠三套地层,不少地方有形成大规模页岩气的可能。其中重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带,因此被确定为首批实地勘查工作目标区。

2009年8月17日,国土资源部油气资源战略研究中心在重庆市綦江县启动了中国首个页岩气资源勘查项目。这标志着继美国和加拿大之后,中国正式开始这一新型能源页岩气资源的勘探开发。

2009年11月27日,中国石油与壳牌合作开发的中国首个页岩气合作项目,即《富顺-永川区块页岩气项目》在成都启动,双方联合对区块志留系、寒武系页岩气的勘探开发潜力评价研究。区块合作面积3818平方公里。

中国页岩气富集地质条件优越,具有与美国大致相同的页岩气资源前景及开发潜力。但中国含气页岩在地质上有一定的特殊性,国外先进方法和技术的简单应用难以全面解决我国的页岩气勘探开发问题。我国的页岩气开发利用程度和水平较低,尚处于起步阶段。如果以美国页岩气产量大幅提升的1985年做对比参照的话,我国落后约25年。目前正处于我国页岩气勘探开发快速起步的关键时期,一系列地质理论与关键技术的配套解决将有利于加速我国页岩气的快速发展,从而最大限度地缩小与美国的差距。

四、我国页岩气勘探开发的意义   

页岩气打破了油气勘探的传统认识领域,它不仅富集于目前保存条件良好的盆地内,而且赋存于后期构造变动复杂的沉积残留区,存在于常规油气不宜发育、勘探难度较大的地层中,极大地拓展了天然气的分布及勘探空间。

页岩气是对常规气勘探开发的重要补充,尤其在地质过程比较复杂、抬升及剥蚀严重的地区同样具有页岩气。页岩气将会成为中国能源的热点和重要的补充领域,成为中国开发的绿色能源新宠,从而成为缓解油气产量不足的重要途径。

页岩气勘探开发的快速起步和稳定发展对于缓解油气能源的需求压力具有明显意义,有利于加快我国油气勘探开发事业的发展。页岩气勘探开发有利于改善我国的能源构成从而进一步保证国家的能源安全,也会对能源供需结构的改善产生积极影响。页岩气产量的上升,必将有利于改善特殊情况下的“气荒”现象,缓解天然气供需矛盾,进一步增强我国应对冰雪灾害的恶劣天气的能力。

五、几点建议

页岩气是我国油气资源的重要组成部分,为实现我国页岩气资源的开发和利用,建议如下:

1.政府制定页岩气开发的扶持政策。

参照国家扶持煤层气开发的政策,在充分调研的基础上,制定页岩气勘探开发的扶持政策。

2.组织页岩气前瞻性的规划研究。

页岩气的勘探开发应纳入到国家新能源规则之中,给予页岩气与水力发电、风能、太阳能、地热同等地位,制定我国页岩气发展的规则。

3.坚持以我为主的勘探开发原则。

汲取中国海域和煤层气勘探开发以外包为主的利弊,借鉴我国积累的天然气和煤层气开发的技术和经验,页岩气勘探开发应坚持“自我为主”的原则。

4.积极推进全国页岩气资源勘查。

由国家行业主管部门牵头,组织有实力的石油公司和科研院所,对全国页岩气资源开展进一步勘查。

5.建立页岩气开发的先导性示范区。

依据页岩气资源评价的成果,近期选择1-2个有利地区开展老井复查和页岩气开发的先导性实验,积累页岩气开发的经验和技术,为规模开发准备条件。

6.开展页岩气开采技术联合攻关。

设立国家级科研课题,由有实力的能源公司牵头,组织大专院校、科研实体,对页岩气勘探开发的低成本主体技术进行联合攻关。

综上所诉,我国基本掌握了页岩气勘探开发技术,部分技术尚需完善,具备了勘探开发页岩气的基本条件,应尽快开展工作、形成突破、规模开发,以实现我国页岩气的快速发展。




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责任编辑: 中国能源网

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