中国非常规天然气现状与问题及解决方案

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　　中国非常规天然气 资源、现状、问题及解决方案 ? 陕西省处在国家西部和鄂尔多斯盆地腹部，非 常规天然气（致密气、煤层气、页岩气）十分 丰富，开发非常规天然气陕西省得天独厚 ? 开发鄂尔多斯盆地常规、非常规天然气，替代 高碳能源资源，本身就是一种更高效更安全的 能源利用方式 ? 鄂尔多斯盆地非常规天然气开发走在了全国的 前列，称之为“非常规天然气开发之父”，并 在全球产生了十分重要的影响 ? 中国非常规天然气开发总体上尚处于研究、试 采、规模开发初期阶段 资源、现状与问题 1、非常规天然气定义 所谓非常规天然气资源，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规 模开发利用的一类天然气资源。非常规天然气在 中国属于新能源的范畴。 新能源定义： 所谓新能源，是指相对于传统能源之外的各种能源形 式，包括目前正在开发利用或积极研究、有待推广的能源，称之为新能源。 主要包括非常规油气、可再生能源，以及核能、煤制气等14种能源。 2、非常规天然气的概念 ? 致密气：是指比较常规储层更致密的砂岩（碳酸盐、火山 岩）中聚集的天然气。单井一般没有自然产能或自然产能低 于工业气流下限一类天然气资源。（以前称低渗透特低渗透或超 低渗透天然气）。 ? 煤层气：是指主要以吸附方式存（少量游离在煤层裂隙中） 在于煤表面和微裂隙中的 天然气，俗称瓦斯气。 ? 页岩气：是指以游离和吸附方式存在于页岩内部微小 孔隙、裂缝和矿物、有机物表面的天然气。 ? 可燃冰：是指天然气与水在低温高压条件下形成的固 态结晶物，又称天然气水合物。 非常规天然气成藏机理 类型 致密气 储层 致密砂岩 源储关系 近源 成因 生物成因 热成因 热成因 生物成因 热成因 运聚机理 活塞式 运移 吸附 吸附 活塞式运移 成藏机理 活塞式气 水推进 吸附与解吸平衡 吸附与复杂 渗流共存 赋存状态 以游离态为主 煤层气 煤层 源内 吸附态为主 页岩气 页岩 源内 吸附与游离共存 3、常规与非常规油气源储关系 80% 源内 非常 规油 气资 源 油 气 资 源 源外 自生自储 源内聚集 页岩油(砂页泥岩互层) 页岩气（砂岩、碳酸盐等） 油母页岩（露头、浅层） 煤层气 常规 油气 资源 非常 规油 气资 源 石油 天然气 致密气(砂岩、碳酸盐、火山 岩) 20% 二次运移 或近源成 藏（短距离） 常规 与非 常规 油气 资源 可燃冰，是个例外，可能是化学生成。 致密油（同上） 油砂（疏松） 油砂岩（致密） 4、中国非常规天然气资源量 ? ? ? ? 致密砂岩气：100万亿立方米（社会机构评估） 煤层气：36.8万亿立方米（国家三轮资源评估） 页岩气：134万亿立方米（国家国土资源部评估 可燃冰：206万亿立方米（中国工程院研究成果） ）（海相300，海陆过渡200，陆相290） 常规天然气：56万亿立方米。 非常规天然气资源476.8亿立方米。 注：美国机构评估136万亿立方米，中国石油评估100万亿立方米（2005年）。 中国非常规天然气可采资源量 （落实资源量） ? 致密气 9-13万亿立方米（中值11万亿立方米，已探明4万多亿立方米） ? 煤层气 11万亿立方米 ? 页岩气 10-13万亿立方米（中值11.5万亿立方米） （美国能源署36万亿立方米，美国能源信息署26万亿立方米，中国有关机构评估45万亿立方米） 5、中国非常规天然气开发现状（2011） 致密气：271亿立方米（256亿立方米。仅次于美国） 煤层气：115（23+92）亿立方米（106.1亿立方米。世界第二） 页岩气：0.3亿立方米（主要为试采产量。2012.6.累计70口井，成功率70%） 可燃冰：研究阶段 常规天然气：1004亿立方米(包括非常规天然气，可能未包括煤层气) 中国代表性的页岩气发现井， （中国石油）川南长宁，威201-H1井, 日产13万立方米 （中石油、壳牌）富顺-永川，阳201井，日产43万立方米 （中国石化）涪陵元坝元21井，日产50，7万立方米 6、中国非常规天然气发展规划 致密气：预测2015年致密气产量550亿立方米，2020年 800亿立方米，2030年1000亿立方米。（规划年探明储量5000亿立方米。 目前探明储量接近4万亿立方米）。 煤层气：2010年煤层气产量100亿立方米（其中地面开采50亿立方米、 井下巷道抽排50亿立方米）； 2020年产量300亿立方米；2030年产量 500亿立方米。 页岩气：2015年页岩气产量65亿立方米，2020年产量为 600-1000亿立方米。（规划探明地质储量6000亿立方米，可采储量2000亿立方米）。 可燃冰：2015年前勘探评价，2020年试验性开采，2030 年商业性开发。 常规气、煤层气、致密气、页岩气，2015年，1000、300、500、40； 2020年,1300、500、800、200；2030年，1500、900、1000、600。 7、非常规天然气资源属于清洁能源 （1）可持续（还在生成）； （2）高效、低耗； （3）绿色、低碳； （4）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。新能源，将创造一个人 与自然和谐的社会。 8、非常规天然气资源属于低碳资源 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实现低碳社会的最佳选择！ 9、非常规天然气资源的本质性特征 非常规天然气，属于“边缘资源”、“边 际资源”，是彻头彻尾的低品位“贫矿”。 “低渗透、低孔隙、低丰度”，致密砂岩气还 存在“低压”，是最基本的地质特征。 “四低”的必然，一是“多井低产”；二是技 术难度大；三是开发建设投资大，生产运行成本 高。 如何开发此类资源？怎样开发此类资源？ 是摆在工程师和决策者面前不可逾越的问题。 10、非常规天然气开发是一个过程性概念 非常规天然气开发是一个“过程性概念”， 特 别是开发技术的成熟、价格的合理等，非常规天然 气资源，可转化为“常规资源”开发。转化的主要 条件是： 1、主体开发技术达到成熟程度； 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、常规油气资源勘探难度增大和开采量的 减少。 可能的解决方案 首先，是理念问题（低品位资源开发工程观） 针对本质性特征：低品位，贫矿，边际、边缘 树立“从简、从省、适用新技术”。 “一切注重实际效果” 。 “低成本开发”（为开发降低每一分钱而努力）。 科学 技术 以科学的态度。 科学是什么？ 是发现。 探索低品位资 源开发的规律。 工程 运用工程的集成和 造物，改变资源开 发的形成方式。 工程是什么？ 是造物、是集成。 是一种人造物活动。 造物是什么？ 造物是改变事物性 状的集成性活动。 适用的技术手段。 技术是什么？ 是发明，是改造 环境以实现某种 特定目标的特定 的方法。 其次、建立资源开发的高端模型 国内外成功经验是：“非常规资源开发，必 须走一条非常规开发之路”，坚定不移的“技术为先， 致力于低成本开发”。 1、识别资源（识别上的差距，在与参数测定，而参数测定在于识别的技术和手段；具体包 括岩性、物性、含油性、电性、源岩特性和脆性页岩气Ro、TOC、P、H等） 2、预测资源的寿命周期（认识与机会-探索与发展-评价与开发-生产-衰竭；最 佳生命周期或全生命周期，使资源价值最大化和最优化） 3、贝叶斯信念网络评估（基于概率推理的图形化网络，直观描述事物之间的因果关系） 4、从烃源岩到天然气储藏（原生原储，即原地论） 5、层序地层学的作用（揭露泥岩储油气岩特性及对其应用复杂控制中的作用） 6、致力于低成本技术开发（从“研究、应用、培训”三个环节，到“鉴别机会、评价、 商业应用”三个步骤） 7、定义“甜点”及可能的富集区（康玉柱院士7条件：孔渗、裂隙、层理、脆性、薄夹 层、压力大小） 8、使天然气资源开发发挥到物理极限（储层厚度与有效厚度；多段改造；最终的采收率） 第三、二元论（鄂尔多斯盆地致密油气开发实践获得的成功做法） “二元论”，即“技术创新与管理创新”结合， 集中配置人力、物力、投资、组织等要素，通过集 成与集约，以较低的成本实现开发目标。 集约化 技术创新 基础研究认识 研发核心技术 集成配套技术 建立技术体系 ? ? ? ? 二元 论 组织重组、流程再造 简化优化、成本控制 数字化、市场化、机制、 激励、共进退 管理创新 低成本 指导安塞特低渗透油田攻关，建成我国首个大型特低渗透油田（1997年突破100万吨，2011年突破300万吨）。 指导苏里格致密气田开发，建成我国产气量最高的气田（规划300亿立方米，2011年160亿立方米）。 创建了著名的“安塞油田开发模式”（1989—1995）和“苏里格气田开发模式”（2001—2007）。 创新发展后，引导长庆油田油气产量快速增长。目前，已成为我国第一大油气田，2013年将建成“西部大庆”。 第四，可复制苏里格致密气开发模式 苏里格（探索）致密气开发模式的核心，是“低 成本技术体系”和“低成本管理体系”。而且“可复 制、可推广”，其原因“存在地质上相同性”。 主体思路：面对现实，依靠科技，创新机制，简化开采，走低成本开发的路子。 技术攻关：借鉴安塞模式，“技术与管理二元攻关”方法。 开发体制：5+1体制，“六统一、三共享、一集中”的管理体系。 建设模式：设计标准化，建设模块化，管理数字化 ，服务市场化。 总体目标：创新建设苏里格现代化大气田。 经济模板：亿立方米建设投资不超过3亿人民币 苏里格气田，是我国最大的天然气气田，探明储量约3万亿立方米，最终探明预测约6万亿立方米，是我国唯一 和大庆能媲美的气田，规划建设300亿l立方米，长远可建设600亿立方米。苏里格是中国非常规天然气开发的鼻祖或 之父。苏里格曲线就代表了其开发的世界性水平 实际案例：可参考的苏里格曲线 开发试采阶段 （常规技术） (也可称之为成功者的曲线) 技术攻关阶段 （适用新技术） 水平井 丛式井组 丛式井 商业开发阶段 （适用高新技术） 水平井组 单井 产量 钻井 口数 成本 大位移井 直井 产量持续上升，成本持续下降，钻井数上升转而下降，一切都是技术进步的结果。 实际案例： 苏里格致密气田勘探开发 概念表述：用系统论的思想和方法， “技术创新与管理创新”结合，集中配置人力、物力、投资、组织等要素， 通过集成与集约，以较低的成本实现开发目标。 逻辑起点：工程实践、开采现象、技术攻关试验。 哲学思考：重新认识鄂尔多斯盆地；重新认识低渗透；重新认识自己。 基本理念：一切注重世界效果。最大限度获取地下资源（价值观）。 文化内涵：优秀传统、企业文化、行业特色。 开发对象：边际、边缘、非常规（低渗透、特低渗透、超低渗透）致密天然气资源。 技术路线：从简、从省、从快、适用新技术。24项核心、关键、配套技术。 核心技术：油藏工程研究、压裂改造技术、超前注水技术、丛式钻井、水平井技术、单短简小串地面工艺技术。 管理创新重点：管理以人为中心，组织以事为中心，三个转变 常规到非常规；多井低产到少井高产；点到面。 四级到二级、5+1、设计标准 化、建设模块化、管理数字化、服务市场化，经济规模有效。 关 键 词：致密天然气、适用技术、低成本、集约、集成、规模化。 基本情况：苏里格地区，面积 4万平方公里，三次评价资源量4万亿立方米（低了） 为 中国大庆式大气田。 ，1999年发现，2001年试验 性开发，2005年规模化开发，探明3万多亿立方米储量，规划300亿立方米，建成180亿立方米能力， 第五、基本经验与技术路线 起步阶段，先把常规技术做精做细，发挥效果； 具备一定规模后，在基本认识清楚了，再提升新技 术水平和产量，规模开发，集中施工，摊薄成本。 称之为“先退再进”（鄂尔多斯盆地做法）。不看好一开始就上超前的新 技术，作为试验是可以的。 ? ? ? ? ? ? 地质选区与识别资源（选区指标需要统一） 岩石、流体测试技术（具备基本的岩石、流体测试技术，但差距恒大） 储层识别技术（对常规储层的识别技术在探索） 水平井钻完井（降低成本和提高单井产量） 水平井分段压裂改造（国内水平井分压段数最多8段） 经济评价技术（相关的经济技术评价指标体系没有建立） 第六、科学的基础研究（渗流低速、纳米孔隙、煤粉与裂缝） 龙马溪组有机质内部孔隙非常发育（通过氩离子 表面抛光和扫描电镜观察）。页岩储层，纳米级孔隙发育， 孔隙特征复杂，孔隙尺度多样。 龙马溪组海相页岩储层有机质纳米孔隙 孔径为0-100纳米的孔隙面积，占到总孔隙面积的74%，海相页岩 储层有机质内孔隙，以纳米级微孔隙为主。 实际案例：储层压力系数对产能有重大影响 最重要的还是储层压力系数要大于1，即超压储层。 ? 稳定型：处于构造稳定区，储 层压力系数大于1，如：四川盆地 南部的长宁地区。 ? 改造型：处于构造活动区，保 存条件差，储层压力系数小于1。 如：云南昭通地区。 ? 过渡型：处于构造活动区中的 相对稳定区，断裂不发育，保存条 件相对较好，储层压力系数在1左 右。如：重庆东南地区。 重点需要寻找超压富集区 实例：压力系数 2，Q 13万方（威201—H1）；压力系数1.5，Q 3.6万方（宁 201）；压力系数 1.0 ，Q 1.2万方（昭104）；压力系数0.8，Q 微气（昭101）。 在页岩含气量指标上（游离气+吸附气），有利区要求含气量大于1m3/t，核心区则要求含气量大于3m3/t。 实际案例：致密气地质特征 致密气最大的本质性特征是： 资源的低品位（贫矿） 人们从致密气储层的物性特征，称之为“四低”， ? ? ? ? 低渗透。渗透率0.5毫达西以下，大部分0.1毫达西以下 低压。地层压力系数0.65—0.8 低产。苏里格直井日产量1.2万立方米，水平井5万立方米 底丰度度。每平方千米1.2—1.4亿立方米 “四低”造就了开发的“多井低产” 和开发建设投资，开发运行成本高。 26 实际案例：实测煤粉赋存产状（煤粉主要来自煤层顺缝） 近竖直方向发育的煤粉主要发育在断层的断裂带内。 实地观察时：单独观察时煤粉的个体可看到呈颗粒状，但煤粉整体聚集呈 层状，某些部位软煤形成的煤层有褶皱发育，可清晰的看到层面间有因摩擦挤 压产生的光亮带，有许多因挤压摩擦形成的片状煤粉集合体。 第七、推崇“小公司决策方式” （美国非常规天然气开发的一条重要的成功做法） 世界上，只有美国实现了非常规天然气的成 功的开发，目前还没有第二个国家能和美国相比。 美国成功，一是机制，二是技术，三是低成 本。这些完全学不来的。可以复制，但不能简单的复制，更 不可能把技术无偿的提供，加之地质条件的不同。 但是，不看好、不期望中国各类小公司在非常规天然气开发中能有所作为， 煤层气、煤炭、稀土开采就是深刻的教训。正确的做法是建立新型的开发商业营 运模式（投资者、矿权拥有者、民企、外企与技术服务公司参与，合作开发）。 为此，必须走自己的路，走协同创新的路， 走合作开发的路。即“中国式的非常规资源开发之 路”。 实际问题：值得注意的实际现象 1、成功可以复制，但不能简单的复制；可以和美国对比，但 对比的目的是想法子开发，而不是开倒车。因为，自然界没有相同 的同一片叶子。美国、苏里格的做法，绝对不能简单复制和对比。 2、不看好民企仅靠灵活的机制和体制，就能使页岩气、煤层 气实现快速发展。民企不可能把钱投资于未知的领域。煤层气开发、 煤炭开采、稀土开采就是最有说服力的案例。 3、不看好一开始就推行高新技术的应用，过程不到很难很快 见效，为什么美国、安塞、苏里格从开始都以常规技术为主体，并 持续相当长的一段时间。 4、不相信地方的热情就能推动煤层气等非常规资源的快速开 发，没有成熟的领袖式的大企业的参与和主导，不可能就靠地方政 府推动就能实现规模有效开发，除非开发成为老百姓式的常规。 5、改革开放以来，中国还没有政府主导（举国体制）开发非 常规油气资源成功的先例。某些成功大多都是在不引起人们注意的 情况下实现的，如鄂尔多斯盆地非常规油气资源开发。 第八、主要建议。 非常规天然气开发，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。 （1）从战略高度，倡导非常规天然气开发和利用（美国国务院2010年9月在华盛顿）。 （2）依据是级差地租理论，从国家层面主要是制定扶持政策。 （3）“小公司决策方式”是开发非常规天然气的一条重要途径（美国成功的做法）。 （4）大公司以“小公司决策方式”开发低品位资源，做到优势互补。 （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、韩城做法） （6）按“二八效应”，组织关键技术攻关（主体攻关，跟进）。 （7）业主与工程服务商遵循“共进退”原则（稳定的战略同盟关系。埃克森的成功做 法）。 。 （8）颠覆传统规则（挪威国家石油公司），制定非常规天然气勘探开发新规则。 （9）“鲶鱼效应”，完全的、真正意义上的市场化运作。 谢谢批评指导！