开发非常规天然气是利用低碳资源的现实最佳选择

第30卷第9期 本 期 视 点

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开发非常规天然气是利用低碳资源的现实最佳选择*

胡文瑞

中国石油天然气股份有限公司

胡文瑞.开发非常规天然气是利用低碳资源的现实最佳选择.天然气工业,2010,30(9):1 8.

摘 要 非常规天然气资源因其具有 低碳、洁净、高效、低污染 的特性,故而从严格意义上讲,也属于新能源的范畴。非常规天然气资源的埋藏、赋存状态与常规天然气资源既有相似之处,又有较大的差别,其主要的差别在于资源的 低品位 。权威专家估算的全球非常规天然气资源量为2338.2#1012m3,约为世界常规天然气资源量(512.6#1012m3)的4.56倍,约为常规石油、天然气资源量的1.65倍。全球非常规天然气资源主要分布在加拿大、俄罗斯、美国、中国、拉美等国家和地区。以美国为代表的非常规天然气开采实践,经过近30年的不断探索,已经逐步形成了适用于非常规天然气开发的技术体系,中国在致密气开发方面也走在了世界前列。我国的非常规天然气(仅包含致密砂岩气、煤层气、页岩气和天然气水合物)资源量为280.6#1012m3,是常规天然气资源量(56#1012m3)的5.01倍。目前,中国的致密砂岩气已进入规模开发阶段,煤层气、页岩气的开发利用正在起步;天然气水合物等资源的基础研究工作也正逐步展开。中国非常规天然气的地质特点包括: 南北中广泛分布;%深中浅层系复合;&海陆相沉积兼有; 储层物性复杂;(一般与常规油气共生共存。总体来看,非常规天然气开发利用要取得成功,其关键是拥有低成本的技术体系和低成本的管理体系。结论认为:开发非常规天然气是利用低碳资源的现实最佳选择。

关键词 非常规天然气 新能源 资源量 分布 致密砂岩气 煤层气 页岩气 天然气水合物 技术体系 管理体系

DOI:10.3787/j.issn.1000 0976.2010.09.001

1 什么是非常规天然气资源

1.1 新能源的概念

所谓新能源,是指相对于传统能源之外的各种能源形式,目前正在开发利用或积极研究、有待推广的能源。非常规天然气,从严格意义上讲,也属于新能源的范畴。

在大力开发新能源的同时,不能忘记传统能源对人类社会文明的重大贡献,在可预见的50年之内,传统能源仍将继续发挥主导作用: 原始社会主要使用柴薪,由此造就了农耕文明;%1757年以来,大量使用煤炭促成工业革命(蒸汽机),造就了工业文明;&1895年以后,石油、常规天然气成为主要能源,进而造就了现代文明。

人类社会的进步,就是逐步由使用高碳(煤炭)、中碳(石油)到低碳(天然气)资源,再到无碳(氢气)资源

的过程。

1.2 新能源的四大特征

作为新能源,一般具有以下特征: 可持续、可再

生;%高效、低耗;&绿色、低碳; 低污染或无污染,有利于环境保护。

新能源,是理想社会的特征,也是人类社会发展的理想目标。新能源,将成为一个国家再次成功的象征。1.3 新能源的类型

新能源的类型如图1所示。

其中,非常规天然气资源因其 低碳、洁净、高效、低污染 的特性,已成为当今全球能源发展的重要方向。1.4 非常规天然气资源的定义

所谓非常规天然气资源,是指尚未被充分认识、还没有可以借鉴的成熟技术和经验进行开发的一类天然气资源。主要包括: 致密气(致密砂岩气藏、火山岩气藏、碳酸盐岩气藏);%煤层气(瓦斯);&页(泥)岩

*本文由 2010年非常规天然气勘探开发技术研讨会 上题为!中国非常规天然气资源开发与利用 的大会主报告整理而成。 作者简介:胡文瑞,教授级高级工程师,国家有突出贡献专家,本刊第六届编委会名誉主任;历任中国石油长庆油田公司总经理、中国石油勘探与生产分公司总经理、中国石油天然气股份有限公司副总裁。地址:(100007)北京市东城区东直门北大街9号。

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天 然 气 工 业 2010年9月

图1 新能源的类型示意图

气; 天然气水合物(俗称可燃冰);(水溶气; 无机气以及盆地中心气、浅层生物气等。

1.5 非常规天然气资源的成藏特征

非常规天然气资源的成藏特征如图2

所示。

图2 非常规天然气资源的成藏特征示意图(据RichardM.Pollastro等,2007)

非常规天然气资源的埋藏、赋存状态与常规天然气资源既有相似之处,又有较大的差别,其主要的差别在于资源的 低品位 。

1.6 非常规天然气资源的开发特点

非常规天然气资源的开发特点如图3所示。1.7 非常规天然气开发转化条件

非常规天然气开发是一个 过程性概念 ,一旦处于开发技术成熟、价格合理等条件下,非常规天然气资源就可以转化为 常规资源 开发。实现转化的主要条件是: 主体开发技术达到成熟程度;%开发方式具备规模化、集约化特性;&油价稳定在60~80美元之间; 进入 后石油时代 之后,石油资源的开采量减少。1.8 非常规天然气属于低碳资源

如果说煤炭是高碳资源,石油是中碳资源,那么非

常规天然气就是最现实的低碳资源。其特性如下: 分子结构简单,组成中80%~99%的是甲烷气体;%热值高,甲烷气体的热值是50200kJ/m3;&低碳,

图3 非常规天然气资源的开发特点示意图

第30卷第9期 本 期 视 点

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减少了高碳排放的机会; 低污染或无污染。 综上所述,笔者认为:开发非常规天然气是利用低碳资源的现实最佳选择。

2)煤炭的开发利用,在全球就技术水平而言,基本仍停留在19世纪的水平上。其污染给社会造成了沉重的负担,使社会、环境和经济成本上升。估计其负面影响,不亚于两次世界大战和经济大衰退。

3)全球石油储量自然递减,需求量连续10年增长,从而导致价格不断上升,加剧了地缘政治的冲突,致使经济收缩和社会不稳定现象增多。

4)能源对经济的影响不是中性的。中国 和平崛起 的关键与成败都将取决于新能源的有效替代和转换。

2.4 全球非常规天然气资源十分丰富

据中国首次非常规油气资源国际研讨会资料,权威专家估算的全球非常规天然气资源量为2338.2#10m,约为世界常规天然气资源量(512.6#10

312

3

12

2 全球非常规天然气资源开发利用现状

2.1 一位哲人的预言

人类将进入天然气时代 +++美国学者罗伯特就此专题在美国国会先后作过18次报告。他说:全球天然气时代仅仅处在萌芽时期,开发利用类似珍贵的 香水 。能源供给已进入了后石油时代,全球能源将由以煤炭和石油为主,转变为更清洁、更环保、分子结构更简单的天然气,从而进入天然气时代。 从盘古开天地,固体燃料(木柴、煤炭)连续使用了几千年;液体燃料(石油)使人类过渡到 现代社会 ;而天然气燃料(包括氢气)将把人类带进 能源气体 时代。罗伯特认为: 天然气有可能首次将人类文明过渡到未来数千年完全可持续发展的状态 。

2.2 天然气时代 的论点

1)人类记载天然气的历史已有3000多年(公元前11世纪+711年,西周时期的!易经 )。天然气在地球上已自然冒了800多年。

2)自然现象观察结果表明:有煤炭的地方有天然气,有石油的地方也有天然气,而有天然气的地方则不一定有煤炭和石油。由此推断,天然气比煤炭和石油加起来的总和还要多。

3)近10年来,全球找到了37个大气田,是找到大油田的3倍多。据美国国会听证资料,目前发现和估计的天然气储量是石油的5倍多。

4)研究证明,天然气不一定完全是生物成因的,也有可能是无机生成的,可以再生。据美国国会的资料,在可以预见的将来,天然气将供应全球的80%的能源。 5)宇宙物质以固态、液态、气态三种形式存在。即便是把地球里面的水和石油全部抽出来,与所存在的气体相比也只是一颗 液滴 。而巨大的地球(固体)被气体(天然气)所充满,地球外则被氢气所环绕,氢气在空气中占90%,在水中和石油中占70%。

数量如此巨大的天然气,给天然气时代的到来与存续提供了充分必要条件。2.3 现代社会能源发展的主要问题

化石能源在促进人类文明的同时,也给人类带来了沉重的负担。

1)全球变暖和环境污染,主要是由于二氧化碳排放所造成的,而排放的主体就是煤炭和石油,其主角又m)的4.56倍。

据2010年3月在美国休斯敦召开的非常规能源研讨会资料,目前,全球非常规天然气产量已迅速攀升到了3242#108m3/a。非常规天然气已经成为一支不容忽视和小视的能源 新力量 。2.5 全球非常规天然气与常规油气的比例

全球非常规天然气总资源量,约为常规石油、天然气资源量的1.65倍。其中天然气水合物所占比例最大,达37%(表1)。

表1 全球非常规天然气与常规油气的比例表

资源类别

煤层气

非常规天然气(总和为62%)常规油气

页岩气致密气天然气水合物

比例7%12%6%37%38%

全球非常规天然气资源主要分布在加拿大、俄罗斯、美国、中国、拉美等国家和地区。

2.6 全球非常规天然气发展趋势

1)美国是全球非常规天然气开发利用的领军国家。2009年,美国天然气产量首次超过俄罗斯,达到6240#108m3,成为全球第一大产气国,其主要贡献者之一就是非常规天然气(年产量已达到2917#108m3)。 2)近7年来,中国天然气储量和产量每年均以两位数增长,2009年全国天然气年产量已达830#10

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m(与2002年比较,增长了2.76倍),其中非常规天然气也占到了较大比例。

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式是小公司决策。之后,国际各大油公司(埃克森美孚、壳牌、雪佛兰、康菲、BP等)通过直接投资、收购、合作等方式介入非常规天然气的勘探开发,并已经成为开发的主角。

4)埃克森公司购买美孚公司花了80亿美元,今年初,又花了430亿美元购买XTO公司+++美国最大的非常规天然气公司。近期,中国石油天然气股份有限公司(以下简称中国石油)也购买了澳大利亚煤层气公司。2.7 全球煤层气资源量和产量

全球煤层气总资源量为256.3#1012m3,是常规天然气总资源量的50%。主要分布在北美、俄罗斯、中国、澳大利亚和中亚等国家和地区。美国、加拿大和澳大利亚已经实现了煤层气的商业化开发。 世界主要国家煤层气资源量和产量情况如表2所示。

表2 世界主要国家的煤层气资源量和产量表资源量

排位12345

108m3。

全球致密气资源量约为209.72#1012m3。目前,世界上技术可开采的致密气储量介于10.5#1012~24#1012m3。全球已发现致密气的盆地有70个,在世界各大洲均有分布。

致密气开发最成功的国家仍然是美国,其次是中国。2008年,美国致密气年产量为1757#10m,约占其天然气总产量的30%。2009年,中国致密气年产量约150#108m3+++主要是近几年发展较快。2.10 全球天然气水合物资源量

天然气水合物是在一定条件下,由水和天然气形成的类似冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物,因其外观像冰一样,而且遇火即可燃烧,所以又被称作 可燃冰 、 固体瓦斯 或 气冰 。其主要成分为甲烷。 据美国、俄罗斯、日本等的研究结果,全球陆地天然气水合物总资源量为2.83#1015m3,海洋为8.5#1016m3,相当于已探明化石燃料总含碳量的2倍多,资源量巨大,储采期至少是1000a。

天然气水合物的主要特点是能量密度高:单位体积的天然气水合物分解至少可释放160个单位体积的甲烷气体,其能量密度是常规天然气的2~5倍,是煤炭的10倍。目前全球有30多个国家都在研究天然气水合物的开采和利用等相关问题。2.11 全球非常规天然气开发技术体系

以美国为代表的非常规天然气开采实践,经过近30年的不断探索,已经逐步形成了适用于非常规天然气开发的技术体系。中国在致密气开发方面也走在了世界前列。其关键主体技术包括: 非常规天然气成藏基础理论研究(有机质、孔隙、渗流等);%致密砂岩气藏精细描述技术;&非常规天然气地震勘探开发技术; 丛式井、水平井、羽状水平井钻井工艺技术;(多井、多层压裂改造增产工艺技术(批量化施工)。 总体来看,非常规天然气开发利用要取得成功,其关键是:低成本技术体系和低成本管理体系。

8

3

国家俄罗斯美国中国加拿大澳大利亚

煤层气资源量/

1012m3

66.7248.8736.82014.16

2009年产量/108m3研发/试验60010+61.71)

10060

注:1)其中地面开发产量为10#108m3,井下抽采产量为61.7#

2.8 全球页岩气资源量

全球页岩气资源量约为456#1012m3,相当于煤层气和致密气资源量的总和。主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非以及拉美等国家和地区。据2010年3月在美国休斯敦召开的非常规能源研讨会资料,页岩气的特点应该包括: 分布范围广,主要分布在海相地层;%沉积厚度大,一般厚度介于300~500m,单层厚度大于50m;&有机质含量普遍在2%以上,成熟度(Ro)处于1.4%~3.0%区间; 开采寿命长,一般为30~50a,预测有些最高可达100a。

美国是目前世界上唯一实现页岩气商业开采的国家,2008年其页岩气产量达600#10m,预计到2015年,美国的页岩气年产量将达到2800#108m3。2.9 全球致密气资源量

所谓致密气,一般是指渗透率小于0.3mD的天然气资源,包括致密砂岩气藏、火山岩气藏、碳酸盐岩8

3

3 中国非常规天然气资源开发利用进展

3.1 中国非常规天然气资源总量

我国的非常规天然气(仅包含致密砂岩气、煤层气、页岩气和天然气水合物)资源量为280.6#10

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m,是常规天然气资源量(56#10m)的5.01倍。 目前,致密砂岩气已进入规模开发阶段,煤层气、页岩气的开发利用正在起步;天然气水合物等资源的

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)5)

3.2 中国非常规天然气开发状况与特点

中国非常规天然气资源量与产量统计结果如表3所示。

表3 中国非常规天然气资源量与产量统计结果表

类别煤层气页岩气致密气天然气水合物

资源量/1012m3年产量/108m3

36.8100.012.0131.8

主要产区或富集区

3.3.2 苏里格为我国最大的致密砂岩气田

截至2009年底,苏里格气田基本探明天然气储量超过2#1012m3,是中国第一个特大型天然气气田,也是目前最大的气田。

2009年,苏里格气田的天然气产量达到80#10

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3

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m,2010年产量将突破100#10m,规划到2015年可能建成300#108m3的生产能力,就单个气田而言也将是我国最大的气田。

苏里格大气田,是京津地区天然气供应的主力气源,可以稳定供气30~50a,甚至更长时间。

3.3.3 四川盆地致密砂岩气开发

四川盆地致密砂岩气的勘探开发潜力同样巨大。最新评价结果表明,川西侏罗系与上三叠统天然气资源量为1.8#1012~2.5#1012m3,而目前的探明储量仅占上述资源量的10%左右。2009年,川中地区须家河组致密砂岩气的产量约为20#108m3。3.4 中国煤层气资源量及其分布

中国煤层气的地质资源量分布情况如表4所示。其中,埋深2000m以内的煤层气资源量为36.8#10m;埋深1500m以内的可采资源量为10.9#10m。

表4 中国煤层气的地质资源量分布情况表地区东部地区中部地区西部地区南方地区总计

地质资源量/1012m3

11.3210.4710.364.6636.81

所占比例30.8%28.4%28.1%12.3%

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3

71.7(2009年)鄂尔多斯、沁水盆地等

0.3150(2009年)

重庆、四川、云贵等地区鄂尔多斯、四川盆地等南中国海、青藏高原

中国非常规天然气的地质特点: 南北中广泛分布;%深中浅层系复合;&海陆相沉积兼有; 储层物性复杂;(一般与常规油气共生共存。3.3 中国致密气资源量及其分布

中国致密气的总资源量约为12#1012m3(部分与常规气在资源量上存在着交叉),广泛分布于鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾、柴达木、塔里木及准噶尔等10余个盆地,其中鄂尔多斯盆地和四川盆地资源量最为丰富(图4)。

3.4.1 中国煤层气开发利用成果与规划

截至2009年底,全国地面煤层气钻井总数达3972口(探井675口、开发井3297口),其中羽状水平

井85口,主要分布在鄂尔多斯盆地东部和山西沁水盆

图4 中国致密气富集与分布示意图

地;目前的资源探明率仅5.0,。2009年,煤层气年产量为71.7#108m3。

2010年,国家规划煤层气产量为100#108m3,其中地面开采50#108m3(完成难度很大)、井下巷道抽排50#10m(可以超额完成);2020年煤层气年产量将达到300#10m;2030年产量将达500#10m。3.4.2 全国煤炭安全、环保形势依然严峻

2009年,全国煤炭产量为30#108t,井下瓦斯抽10838

3

8

3

8

3

3.3.1 鄂尔多斯盆地致密砂岩气探明储量和产量 鄂尔多斯盆地致密砂岩气总资源量约10#1012m,其中探明约3#10

3

12

m。主要包括: 苏里格气

3

田;%大牛地气田;&榆林气田; 乌审旗气田;(神木气田; 米脂气田。目前,上述气田正在扩大勘探。 2009年,鄂尔多斯盆地致密砂岩气总产量达到了83

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0.987人,首次降到1以下;但瓦斯利用率还很低,安全、环保形势依然严峻,煤层气开发任务艰巨,任重而道远。3.5 中国页岩气资源量及其分布

页岩气资源广泛分布于海相(主要)、陆相沉积盆地内,在全国范围内,各地质历史时期都存在页岩气资源。中国主要盆地页岩分布如图5

所示。

总面积的三分之一(主要在南方);%储层厚度大,单层厚度介于20~500m(累计厚度介于100~850m);&成熟度高,Ro一般大于1.0%; 有机质丰富,有机碳含量一般大于2%。

3.5.3 中国页岩气的开发与利用

大力推进页岩气勘探开发 在中国已经基本达成共识。中国石油西南油气田公司、浙江油田公司和煤层气有限责任公司,已投身页岩气的勘探评价工作,并与壳牌、康菲、挪威国家石油等公司广泛开展了合作研究及试采开发。目前,已显露出良好的发展前景: 2009年8月,国土资源部天然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;%2009年11月,中国石油与壳牌合作开发的中国首个页岩气合作项目+++ 富顺+永川区块页岩气项目 在成都启动;&2010年,在四川盆地川东地区、云贵地区开辟2个页岩气开发试采示范区。3.6 天然气水合物仍处于研究阶段

天然气水合物资源潜力大,前景广阔,主要分布在我国南海、东海、青藏高原、东北冻土带,其中以南海海

图5 中国主要盆地页岩分布图(图中绿色区块表示盆地)

4

2

域资源潜力为最大。

据国土资源部专家的初步估算,我国天然气水合物资源量为700#10t油当量;据张洪涛估算: 在我国南海至少有450#108t油当量 。

中国天然气水合物调查工作开展时间只有几年,仅投入了很少的工作量,但在台湾东南和西南近海海底、西沙海槽、青藏高原已经发现了天然气水合物,显示出这一资源的良好前景。

天然气水合物是我国天然气的后备超级资源库,将对我国未来能源构成产生重大的影响,但目前还暂时无法展望其开发利用的前景。3.7 中国其他非常规天然气资源

水溶气广泛分布于我国的中、新生代地层中,据关德师预测:全国水溶气资源总量约为45#1012m3,其

8

中国海相地层沉积面积达300#10km,其中陆上海相沉积达280#104km2。据2006年中国石油的研究成果,中国页岩气资源量为100#10m;近期有利地区页岩气资源量在30#10m左右(表5)。3.5.1 中国页岩气有利区资源分布

中国页岩气有利区及资源量分布情况如表5所示。3.5.2 中国页岩气成藏与基本地质特点

全国在多个含油气盆地都发现了页岩气资源。凡是有天然气生成的盆地,理论上讲都应该存在页岩气,特别是在海相地层中。严格意义上讲,页岩气是页岩中生成后未运移出去和残留于页岩层内的天然气。中国页岩气的主要地质特点包括: 分布面积约占国土

12

3

12

3

表5 中国页岩气有利区及其资源量分布情况表

盆地和地区南方扬子地区华北地区西部陆相盆地东部盆地合计

盆地类型克拉通克拉通前陆盆地坳陷盆地

盆地面积/104km2

90607050270

储层时代志留系、寒武系石炭系、二叠系二叠系、侏罗系白垩系、新近系+古近系

总资源量/1012m3

13.505.405.836.0030.73

资源丰度/108m3)km-2

1.500.900.831.20

注:资料来源自中国石油勘探开发研究院廊坊分院,2008年。

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中我国东部远景资源量为19#1012m3。四川、松辽、渤海湾、琼东南、鄂尔多斯等盆地,均具有较好的水溶气勘探前景,但目前基本上还没有真正的投入开发。 在松辽、渤海湾、苏北、东海、珠江口、莺歌海等盆地,共发现28个无机成因的二氧化碳气田,从成因上将其称为无机气,其中万金塔、黄桥等气田已开发,并已取得效果。同时,在松辽盆地三肇凹陷、渤海湾盆地黄骅凹陷、东海盆地天外天构造,也发现了无机成因的甲烷天然气。

步探索形成了一系列关键技术,其中有些技术已达到世界先进水平: 煤层气地球物理识别技术(国内先进);%煤层气钻完井技术(国内先进);&羽状多分支钻井技术(低成本新技术、世界先进); 煤层气排水采气技术(沁水盆地,成熟技术);(水平井钻井技术(成熟技术); 水平井分段压裂改造技术(大庆、长庆、吉林油田正在攻关试验); 致密气排水采气技术;.低压集输处理工艺技术等。

4.4 中国致密(低渗透)天然气开发技术体系 探索形成了一套致密砂岩气田有效开发主体技术、特色技术和适用的配套技术体系。主要有: 高精度二维地震技术(集成创新);%富集区优选、井位优选技术(集成创新);&快速钻井及小井眼钻井技术(集成创新); 适度规模压裂技术(国内首创);(井下节流技术(国内原创); 排水采气技术(吸收引进再创新); 分压合采技术(集成创新);.地面不加热、低压集气、混相计量技术(国内首创)等。4.5 中国非常规天然气开发管理模式

中国非常规天然气勘探开发已经探索形成了一些典型的开发模式或示范区,其核心是低成本技术体系和低成本管理体系,主要包括: 苏里格模式(致密气,低成本、集约化、标准化、数字化、市场化);%苏南合作模式(致密气,低成本、程序化、高效率);&沁水模式(煤层气,低成本、数字化、经济有效、规模开发); 韩城模式(煤层气,低成本、成组水平井、丛式井、节能);(云贵示范区(页岩气,低成本技术、管理示范); 川南示范区(页岩气,低成本技术、经验示范)等。4.6 中国非常规天然气勘探开发的基础条件 中国非常规天然气勘探开发利用的基础条件已经趋于成熟,理由如下: 与常规天然气虽有差异,但在成藏、开采机理上基本相似;%与常规天然气的开发技术接近,可以移植、复制并改造;&可以直接利用现有的常规天然气管道、销售网络基础设施; 国家大力支持,已出台并将继续出台多项优惠政策;(国外已形成了多项低成本技术,可借鉴。

目前以苏里格大型气田为代表的致密砂岩气已进入规模化快速发展阶段,沁水、渭北、三交等煤层气田已进入规模建设期,四川、云贵等南方地区的页岩气开发已开始示范性起步。

4.7 中国非常规天然气开发对策

非常规天然气勘探开发,就总体而言,中国还处于4 中国开发非常规天然气资源的条件与问题

4.1 中国开发非常规天然气资源的条件

中国常规油气勘探开发,经历了百年的历史,积累了丰富的勘探开发认识、技术和经验,完全可以复制或创新应用到非常规天然气资源的勘探开发工作中来。近年来,国家大力支持非常规天然气的开发利用,中国石油等企业初步形成了非常规天然气勘探开发的理论、技术、模式、管理经验以及成功的对策,为非常规天然气开发创造了条件。加之,借鉴知名国际石油公司先进的技术,同时总结合作开发过程中所积累的认识、技术和管理经验,中国石油在某些领域已形成了具有世界先进水平的技术,如致密气开发在世界上就有很大的影响力。

4.2 中国非常规天然气开发理论与认识

经过多年的不懈探索,中国非常规天然气在勘探、地质、开发等方面已形成了一系列理论与认识。4.2.1 致密气(致密砂岩、火山岩、碳酸盐岩)理论认识

已形成了超高建设型大型河流三角洲、低速变形流动、三个重新、二元攻关、超浅层侵入相火山岩、海相碳酸盐岩层系多期聚散成藏等理论与认识。4.2.2 煤层气开采机理及理论认识

已形成了排采 双驼峰 曲线、物理吸附说、面积降压平稳排采认识、等温吸附模型、低煤阶煤层气分形吸附模型、 五段两点法 管理等理论与经验。4.2.3 页岩气形成机理及理论认识

已形成了泥岩裂缝孔渗形成概念、泥页岩裂缝性成藏、游离方式赋存说、海相优于陆相、生物和热成因等机理与认识。

4.3 中国非常规天然气开发技术体系

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天 然 气 工 业 2010年9月

所积累的实践认识,为实现中国非常规天然气资源的长远开发大计,现提出如下对策: 制定国家发展规划战略;%国家层面主要致力于制定扶持政策,其依据是级差地租理论;&小公司决策方式是一条重要途径; 大公司以小公司决策方式开发低品位资源也是一种方式,可实现优势互补;(低成本技术体系和低成本管理体系是唯一选择; 关键技术攻关必不可少; 颠覆传统规则,制定非常规天然气勘探开发新规则;.完全的、真正意义上的市场化运作。

4.8 中国天然气(包括非常规)发展的主要问题 1)天然气在人类生活中是一种奢侈品,使用天然气是富人的标志。因而全球天然气消费主要集中在北美、欧洲和日本等发达国家和地区,发展中国家消费量所占的比例很小。中国经济状况目前还达不到广泛使用天然气的条件。

2)新能源是个相对概念,在中国,非常规天然气也属于新能源了,而在北美、欧洲就已经不是新能源。既然是新能源,其发展就毫不例外的要经历一个相当长的过程,不可能凭借发现几个大气田就能实现天然气的广泛覆盖消费。

3)天然气规模化消费的基础条件是管网的高覆盖,美国天然气管网总长度达50#10km,覆盖到了乡村,而中国目前只有3.8#104km。中国要达到美国目前的条件,需要几十年的努力,仅靠几个公司解决不了广泛覆盖的问题,而且资源也有限。

4)天然气消费的调峰是一大难题,如北京冬季日用气量是5000#104m3,而夏季则只有300#104m3,平衡巨大的峰谷差要依赖巨大的储气库。天津大港地区约30#108m3规模的储气库,远远解决不了调峰问题,况且储气库不可能盈利,至少目前不可能盈利,而美国有400余座大中型储气库保证其天然气均衡消费。

5)中国气价混乱:上海天然气有5种价格,西气东输有3种价格在一条管道运行,国内气价远低于国际

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气价。管道输送企业基本上都是微利,类似慈善事业;而国内老百姓则对天然气寄予厚望且希望天然气价格越低越好,认为资源属于国家所有。

6)非常规天然气开发,在中国可能要经历一个较长的时期。低碳能源在中国还是一个理想状态。据权威机构预测,2050年全球能源结构中的80%还是化石能源,新能源只占10%左右。我国的情况更不能例外,中国以煤炭为主的能源结构不可能在短时期内发生改变。

7)中国天然气消费国际化是个大趋势,正建和筹建的引进管道包括:中土线(最终年输气量将达400#10m)、中缅线(年输气量100#10m)、中俄3条线(气量不详)、伊朗+巴基斯坦+中国线(筹划)。我国已在沿海规划有10座LNG接收站,有的已建成投产有的正建和待建,总进口气量超过3000#104t(相当于天然气近400#10m),主要由中海油(约2000#104t)、中石油(约900#104t)、中石化(约300#104t)等公司承建。上述能源供应结构的政治、经济风险极大。

4.9 中国天然气(包括非常规)发展规划目标 2020年,我国天然气发展规划目标:预测天然气年产量将达到1800#10~2200#10m,其在我国能源结构中的比例由目前的近4%将上升到8%~12%。届时,中国将进入天然气生产大国行列,非常规天然气将是重要的贡献者。

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5 结束语

总体来看,开发非常规天然气是利用低碳资源的现实最佳选择;非常规天然气开发利用要取得成功,其关键是:拥有低成本技术体系和低成本管理体系;非常规天然气开发是个难题,可能要经历较长的过程,但是,非常规天然气已成为全球低碳经济发展的新趋势!

(收稿日期 2010 08 25 编辑 居维清)

NaturalGasIndustry,Vol.30,Issue9,2010)117)

ABSTRACTSANDAUTHORS

Developmentofunconventionalnaturalgas:Thebestapproachtolow carboneconomyandresourceefficiencyHuWenrui

(PetroChinaCo.,Ltd.,Beijing100007,China)

NATUR.GASIND.VOLUME30,ISSUE9,pp.1 8,9/25/2010.(ISSN1000 0976;InChinese)

Abstract:Unconventionalnaturalgasbelongsto,inthestrictsense,akindofnewenergyresourcesduetoitsadvantagesoflowcar bonandlowpollution.Althoughsomesimilaritiesbetweenconventionalandunconventionalnaturalgasaretheburialhistoryandoc currencestate,abigdifferenceexistsbetweenthem,unlikeconventionalnaturalgas,unconventionalnaturalgasisusuallyclassifiedasakindoflow graderesources.Accordingtotheauthorities,theglobalunconventionalnaturalgas,mainlydistributedinCanada,Russia,theUSA,China,LatinAmerica,etc.,isestimatedtobe2338.2bcm,beingapproximately4.56timesoftheworld'stotalconventionalgasresources(512.6bcm)and1.65timesoftheworld'soilandgasresources.After30yearsofunconventionalgasex ploitationpracticesrepresentedbytheUSA,acompletetechnicalsystemhasgraduallycomeintobeing.Chinahasleapedintothefrontranksoftheworldintightsandstonegasrecovery.TheunconventionalgasresourcesinChinawhichonlyincludestightsand stonegas,coalbedmethane,andnaturalgashydratehasavolumeof208.6bcm,beingabout5.01timesofthedomesticconvention algasresources(56bcm).Atpresent,Chinahasstartedthescalecommercialdevelopmentoftightsandstonegas,whiletherecov eryofcoalbedmethaneandshalegasisstillattheinitialstage,andfundamentalstudiesofothernewenergyresourceslikenaturalgashydrateisgraduallybeingdeveloped.Furthermore,thegeologicalfeaturesofunconventionalnaturalgasresourcesinChinaaresummarizedasfollows: theyarewidelydistributedinthenorth,southandmiddleofChina;%theyarediscoveredinthosecom poundstratawithdeep,medium,orshallowlayers;&theyarefoundtobeaccumulatedinbothcontinentalandmarinedeposit; thepetrophysicalpropertiesoftheirreservoirsarecomplex;(theyarecommonlyoriginatedandco existwithconventionaloilandgas.Ingeneral,thekeytoachievementsindevelopingtheunconventionalnaturalgasresourcesreliesonalowcosttechnicalsystemandmanagementsystem.Thispaperconcludesthatthedevelopmentofunconventionalnaturalgasresourcesisthebestapproachtolowcarboneconomyandresourceefficiency.

Keywords:unconventionalnaturalgas,newenergy,resourcesvolume,distribution,tightsandstonegas,coalbedmethane,shalegas,naturalgashydrate,technicalsystem,managementsystemDOI:10.3787/j.issn.1000 0976.2010.09.001

HuWenrui,professorofseniorengineer,isoneofdistinguishedscholarsinChina.Heisalsooneofhonourdirectorsatthe6thEdi torialCommitteeofNGI.

Add:No.9,NorthDongzhimenAvenue,DongchengDistrict,Beijing100007,P.R.China

ContinuousanddiscontinuousaccumulationsinhydrocarbonpoolinganddistributionsequenceNieHaikuan,ZhangJinchuan,XueHui,LongPengyu,WangGuangyuan

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(1.Exploration&ProductionResearchInstitute,Sinopec,Beijing100083,China;2.KeyLaboratoryforMarineReservoirEvolution&HydrocarbonEnrichmentMechanism,MinistryofEducation,ChinaUniversi tyofGeosciences,Beijing100083,China)

NATUR.GASIND.VOLUME30,ISSUE9,pp.9 14,9/25/2010.(ISSN1000 0976;InChinese)

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