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中国非常规天然气资源开发与利用

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-01-10 12:13:48    来源:中国天然气网    作者:中国天然气网    浏览次数:1084    评论:0
导读

全球范围内,非常规天然气资源丰富,开发利用技术日趋成熟,是常规天然气最现实的接替资源,在世界能源结构中扮演着重要的角色

全球范围内,非常规天然气资源丰富,开发利用技术日趋成熟,是常规天然气最现实的接替资源,在世界能源结构中扮演着重要的角色。 中国非常规天然气资源十分丰富,随着技术的进步,中国非常规天然气资源有着巨大的发展潜力。 中国非常规天然气资源开发利用,目前正处于快速发展阶段。转变认识,研发低成本配套技术,推进开发利用,是一项重大战略选择。 一、什么是非常规天然气资源 1、新能源概念 新能源,主要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。 传统能源对人类社会文明的贡献: (1)木材,原始社会,造就了农耕文明。 (2)煤炭,1757年,工业革命(蒸汽机),造就了工业文明。 (3)石油、常规天然气,1895年,造就了现代文明。 人类社会的进步,是逐步由高碳(煤炭)、中碳(石油)到低碳(天然气),再到无碳(氢气)的过程。 2、新能源四大特征 (1)可持续、可再生。 (2)高效、低耗。 (3)低碳、绿色。 (4)低污染、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。 4、非常规天然气资源的定义 非常规天然气资源,是指尚未充分认识、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、火山岩气、碳酸盐岩气)。 煤层气(瓦斯)。 页(泥)岩气。 天然气水合物(可燃冰)。 水溶气。 无机气以及盆地中心气、浅层生物气等。 7、非常规天然气开发转化过程 非常规天然气开发是一个“过程性概念”,在“四种情况”下任意一种,均可实现转换。特别是当技术成熟后,“非常规天然气资源”可转化为“常规资源”开发。 1、主体开发技术达到常规程度。 2、开发方式具备规模化、集约化特性。 3、油价稳定在60-80美元之间。 4、“后石油时代”,石油资源量开采的减少。 8、非常规天然气属低碳资源 如果说煤炭是高碳,石油是中碳,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,80%-99%是甲烷气体。 热值高,每立方米甲烷气体的热值是50200千焦。 低碳,减少了高碳排放的机会。 低污染或无污染。 开发非常规天然气是利用低碳资源的最佳选择。 二、全球非常规天然气资源开发利用现状 1、一位哲人的预言 “人类将首先进入天然气时代”。(罗伯特就此专题在美国国会作了18次报告) 美国学者罗伯特说:全球天然气时代仅仅处在萌芽时期,开发利用类似“香水”。石油已进入了后石油时代。全球能源以煤炭和石油为主,将转变为更清洁、更环保、分子结构更简单的天然气时代。 从盘古开天地,固体燃料(木柴、煤炭)延绵几千年,液体燃料(石油)使人类过渡到“现代社会”,天然气燃料(包括氢气)将把人类带进“能源气体”时代。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、“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,有煤炭的地方有天然气,有石油的地方也有天然气,而有天然气的地方不一定有煤炭和石油。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。目前发现和估计的天然气储量是石油的5倍多。(美国国会听证资料) (4)研究证明,天然气不一定完全是生物起源,也可能是无机生成,可以再生。在预见的将来,天然气将供应全球的80%的能源。(美国国会资料) (5)宇宙物质,以固、液、气三态形式存在。地球里面的水和石油全部抽出来,与气体比只是一个液滴。而巨大的地球(固体)里被气(天然气)充满。地球外被氢气环绕,氢气在空气中占90%,在水中和石油中占70%。 3、现代社会能源发展的主要问题 (1)全球变暖,环境污染,主要是二氧化碳排放造成,而排放的主体是煤炭和石油,其主角又是发电厂和汽车。 (2)煤炭的开发利用,在全球就技术而言,基本停留在19世纪水平。其污染给社会造成了沉重负担,使社会、环境和经济成本上升。估计其影响,不亚于两次世界大战和美国大衰退。 (3)全球石油储量自然递减,需求连续10年增长,从而导致价格不断上升,加剧了地缘政治的冲突,促使经济收缩,造成社会不稳定。 (4)能源对经济的影响不是中性的。中国重新“和平崛起”的关键和成败,取决于新能源的有效替代和转换。 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,权威估算世界非常规天然气资源量,约为常规天然气资源量的4.56倍。 目前,全球非常规天然气产量迅速上升到3242亿立方米/年。非常规天然气已经成为一支不容忽视的能源新力量。 5、全球非常规天然气与常规油气的比例 全球非常规天然气资源量,约为常规石油、天然气资源的1.65倍,其中天然气水合物所占比例最大。 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。 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,首次超过俄罗斯,达到6240亿立方米,成为全球第一大产气国,其主要贡献是非常规天然气(年产量已达到2917亿立方米)。 (2)近七年来,中国天然气每年以两位数增长,2009年全国天然气年产量已达830亿立方米(与2002年比较,增长了2.76倍)。两线建设能力400亿立方米 (3)2006年以前,非常规天然气开发利用,主要方式是小公司决策。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)EXXon公司购买Moile花了80亿,近期,又花了430亿购买XTO(美国最大的非常规天然气公司)。中国石油购买澳大利亚煤层气公司。 7、全球煤层气的开发与利用 全球煤层气资源量为256.3万亿立方米,是常规天然气资源量的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煤层气的商业化开发。 世界主要国家煤层气资源储量 8、全球页岩气总资源量 全球页岩气资源量约456万亿立方米,相当于煤层气和致密气的总和,主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非以及拉美等地区。页岩气特点: 分布范围广,主要分布在海相地层。 沉积厚度大,一般300~500m左右,单层厚度大于50m。 有机质含量普遍在2%以上,成熟度(Ro)1.4~3.0区间。 开采寿命长,一般30~50年,有些可达80~100年。 美国是目前唯一实现页岩气商业开采的国家。 2008年页岩气总产量600亿立方米,预计2015年页岩气年产量将达到2800亿立方米。 9、全球致密气(砂岩、火山岩、碳酸盐岩)资源量 所谓致密气,一般是指渗透率小于0.5毫达西的天然气资源,包括致密砂岩气、火山岩气、碳酸盐岩气。 全球致密气资源量约为209.72万亿立方米。目前,世界上技术可开采的致密气储量,约为10.5~24万亿立方米。全球已发现有致密气的盆地70个,世界各大洲均有分布。 全球致密气开发最成功的国家是美国,其次是中国。2008年,美国年产量为1757亿立方米,约占其天然气总产量的30%。2009年,中国年产量约150亿立方米(主要是近年发展较快)。 10、全球天然气水合物的开发与利用 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,因其外观象冰一样,而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”、“固体瓦斯”、“气冰”。主要成分为甲烷。 据美国和前苏联研究结果,世界陆地天然气水合物资源为2.83千万亿立方米,海洋为8.5万万亿立方米,相当于已探明化石燃料总含碳量的两倍多,资源巨大,储采比至少是1000年。(美国、俄罗斯等在秘密研究) 天然气水合物的主要特点是能量密度高。单位体积的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,是煤碳的10倍。 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,经过近30年的不断探索,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)。 成功的关键词:低成本技术体系;低成本管理体系。 三、中国非常规天然气资源开发利用进展 1、中国非常规天然气资源总量 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)资源量是常规天然气资源量的5.01倍。 致密砂岩气已经进入规模开发阶段,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。 2、中国非常规天然气资源分布与特点 中国非常规天然气资源量与产量统计表 中国非常规天然气资源的地质特点:(1)南北中广泛分布。(2)深中浅层系复合。(3)海陆相沉积兼有。(4)储层物性复杂。(5)一般与常规油气共生共存。 3、中国致密气总资源量及分布 中国致密砂岩气资源量约为12万亿立方米(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,其中鄂尔多斯和四川盆地最为丰富。 4、鄂尔多斯盆地致密砂岩气探明储量 鄂尔多斯盆地致密砂岩气资源量约10万亿立方米,号称“满盆气”。 苏里格2.2万亿立方米(基本探明)。 大牛地气田3522亿立方米 榆林气田1807.5亿立方米(50%) 乌审旗气田1012亿立方米 神木气田940亿立方米 米脂气田358.48亿立方米 目前,这些气田正在扩大勘探。 5、鄂尔多斯盆地致密砂岩气产量 2009年鄂尔多斯盆地致密砂岩气总产量133.82亿立方米(不包括榆林27亿立方米的常规砂岩气)。其中: 苏里格80亿立方米。 大牛地气田19.6亿立方米 榆林气田54.59亿立方米(致密气占50%) 乌审旗气田1.6亿立方米 米脂气田5.02亿立方米 神木气田目前正在试采 6、苏里格为我国最大的天然气田 2009年,基本探明储量2.2万亿立方米,2010年,储量将达到2.7万亿立方米,是中国名副其实的世界级的特大型气田。 2009年,苏里格气田天然气产量达到80亿立方米,2010年产量将突破100亿立方米,规划到2015年建成250亿立方米的生产能力。 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30~50年。 7、四川盆地致密砂岩气开发 四川盆地,致密砂岩气勘探开发潜力大。最新评价结果,川西侏罗系与上三叠统天然气资源量为1.8~2.5万亿立方米,而目前的探明储量约为2200亿立方米,仅占资源量的10%左右。2009年,川中地区须家河组致密砂岩气产量约20亿立方米。 8、中国煤层气的资源量与分布 地质资源量资源量 东部地区: 11.32万亿立方米,30.8% 中部地区: 10.47万亿立方米,28.4% 西部地区: 10.36万亿立方米,28.1% 南方地区: 4.66万亿立方米,12.3% 埋深2000米内资源量:36.8万亿立方米。1500米内可采资源量:10.9万亿立方米 9、中国煤层气开发利用成果与规划 2009年底,中国累计探明煤层气储量1700亿立方米,资源探明率仅为3.2‰,主要分布于鄂尔多斯盆地东部和山西沁水盆地。 2009年,全国总计钻煤层气井3600口(探井540口,开发井3060口),羽状水平井85口,煤层气产量达到25亿立方米(包括瓦斯抽排)。 初步形成了低成本的技术体系,包括煤层地球物理识别技术、羽状水平井技术、排水采气技术、低压集输工艺技术等。 规划2010年煤层气产量100亿立方米,其中地面抽采50亿立方米;2020年产量300亿立方米;2030年产量500亿立方米。 10、中国页岩气资源量 中国页岩气资源广泛分布于海相、陆上海相盆地,在全国范围内各地质历史时期都存在页岩气资源。 中国海相地层沉积面积达300万平方公里,其中陆上海相沉积达280万平方公里。 2006年中国石油研究,中国页岩气资源量100万亿立方米。 近期有利地区页岩气资源量在30万亿立方米左右(中国石油勘探开发研究院廊坊分院,2008.09)。 11、中国页岩气有利区资源分布 12、中国页岩气成藏与基本地质特点 中国多个含油气盆地发现页岩气资源。凡是有天然气生成的盆地,理论上讲都应该存在页岩气。严格意义上讲,是页岩中生成后未运移出去和残留于页岩层的天然气。 中国各地质历史时期页岩地层发育、分布广泛,与美国相比,具有以下四个基本相似的地质特点: (1)分布面积大,近国土面积的四分之一(主要在南方); (2)储层厚度大,单层厚度20-500米(100-850米); (3)成熟度高,Ro一般大于1.0%; (4)有机质丰度高,有机碳含量一般大于2%。 13、中国页岩气的开发与利用 目前,中国石油决策:“大力推进页岩气勘探开发”,其下属的西南油气田公司、浙江油田公司和煤层气公司已投身页岩气的勘探评价,并与壳牌、康菲、挪威国家石油公司等广泛开展合作研究及试采开发。 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即《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、云贵地区开辟两个页岩气开发试采示范区。 14、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,主要分布在南海、东海、青藏高原、东北冻土带,其中以南海海域资源潜力最大。 据国土资源部专家初步估算,我国天然气水合物资源量为700亿吨油当量;“在我国南海至少有450亿吨油当量”(张洪涛)。 实际中国天然气水合物调查只有几年,仅投入很少的工作,但在台湾东南和西南近海海底、西沙海槽、青藏高原发现天然气水合物,显示天然气水合物资源的良好前景。 天然气水合物是我国天然气的后备超级资源库,将对我国未来能源产生重大的影响。 15、中国其他非常规天然气资源 中国水溶气广泛分布于中、新生代地层中。预测我国水溶气资源量约为45万亿立方米(关德师),其中东部水溶性天然气远景储量为19万亿立方米。四川、松辽、渤海湾、琼东南、鄂尔多斯等盆地,均具有勘探水溶气的良好前景。 中国松辽、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。其中万金塔、黄桥等气田已开发,并已取得显著效果。同时,在松辽盆地三肇凹陷、渤海黄骅凹陷151气藏及东海天外天构造中发现了无机成因甲烷气。 四、中国非常规天然气资源的技术与对策 1、中国非常规天然气发展的条件 从1907年以来,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,完全可以创新、复制应用到非常规天然气资源勘探开发利用上。 近年,国家大力支持非常规天然气开发利用,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,为非常规天然气发展创造了条件。 加之,借鉴国际石油公司先进的技术,同时合作开发积累的认识、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。 2、中国非常规天然气开发理论认识 经过多年的不懈探索,中国非常规天然气在勘探、地质、开发等方面形成了一系列理论认识。 1)致密气(砂岩、火山岩、碳酸盐岩)理论认识 超高建设型大型河流三角洲、低速变形流动、三个重新认识、二元攻关 理论、超浅层侵入相火山岩、海相碳酸盐岩层系多期聚散成藏理论 (2)煤层气开采机理及理论认识 排采“双驼峰”曲线理论、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 (3)页岩气形成机理及理论认识 泥岩裂缝孔渗形成概念、泥页岩裂缝性成藏认识、游离方式赋存说、 海相优于陆相的认识、生物和热成因认识 3、中国非常规天然气开发技术体系 经过多年的不懈努力,中国非常规天然气开发初步探索形成了一系列关键技术,有些技术已达到世界先进水平。 煤层地球物理识别技术(国内先进) 煤层钻完井技术(国内先进) 羽状多分枝钻井技术(低成本新技术、世界先进) 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、吉林正在攻关试验) 排水采气技术低压集输处理工艺技术等 4、中国非常规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) 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、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) 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: (1)与常规天然气虽有差异,但在成藏、开采机理上基本相似。 (2)与常规天然气的开发技术接近,可以移植、复制并改造。 (3)可以直接利用现有的常规天然气管道、销售网络基础设施。 (4)国家大力支持,已出台并将继续出台多项优惠政策。 (5)国外非常规天然气开发利用已形成了多项低成本技术,可借鉴。 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,中国还在谋划和起步阶段。根据国际成功的经验和中国近些年积累的实践经验,为实现中国非常规天然气资源的长远开发大计,主要对策如下: (1)制定国家发展规划战略。 (2)国家层面主要是制定扶持政策。其依据是级差地租理论。 (3)小公司决策方式是一条重要途径。 (4)大公司以小公司决策方式开发低品位资源也是一种方式,优势互补。 (5)低成本技术体系和低成本管理体系是唯一选择。(苏里格、沁水、韩城) (6)关键技术攻关必不可少。 (7)颠覆传统规则,制定非常规天然气勘探开发新规则。 (8)完全的、真正意义上的市场化运作。 2020年,我国天然气发展规划目标:预测产量将达到1800~2200亿立方米,在能源结构中的比例由目前的3%将上升到8%~12%,届时,中国将进入天然气生产大国行列,非常规天然气将是主要贡献者。 以苏里格大型气田为代表的致密砂岩气已经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起步。 中国石油、中国石化和众多的民营企业、合资企业成为角逐中国非常规天然气开发的主角。 如果说传统能源,曾经改变了人类的生活方式,那么非常规天然气将创造一个全新的可持续发展的低碳社会。 非常规天然气开发,虽然是个难题,但是,已经成为主战场,成为全球绿色经济发展的主流趋势!
 
(文/中国天然气网)
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