[科普中國]-非常規(guī)天然氣

分類

1.天然氣水合物

天然氣水合物形成的最佳場所是海洋。只要氣水足夠充足、低溫高壓且具有一定孔隙空間，天然氣水合物的成藏既有簡單圈閉也有復(fù)合圈閉。簡單圈閉主要出現(xiàn)在永久凍土區(qū)或被動大陸邊緣的陸坡和陸隆或三角洲前緣的增生棱柱體中。

活動大陸邊緣（特別是匯聚板塊邊緣）為適合復(fù)合圈閉發(fā)育的環(huán)境，鹽丘底劈形成的圈閉也能形成復(fù)合圈閉。而陸地上適合天然氣水合物形成的溫度和壓力條件的地理環(huán)境是高緯度永久凍結(jié)層(包括永凍區(qū)淺海地帶)，在冰點溫度以上的永凍層也存在天然氣水合物，如中國青藏高原地帶。

2.煤層氣、頁巖氣和致密砂巖氣

中國的煤層氣、頁巖氣和致密砂巖氣在成藏機(jī)理上具有一定的相似性，它們都直接或間接來源于煤層、泥巖或頁巖，儲集空間類型相近，在成藏和分布上有一定的特征顯示。

3.水溶氣

水溶氣藏是溶于水中的可燃?xì)怏w一般處于未飽和狀態(tài)。氣源有無機(jī)的（含氦氣），也有有機(jī)的（生物氣、深層裂解氣)，可以是單一氣源成藏，也可以是不同程度的混源成藏。當(dāng)高溫高壓地層水中溶解的天然氣量足夠大時，便形成了可供工業(yè)性開采或可以綜合利用的水溶氣藏。水溶氣藏的形成受孔縫洞、底水活躍程度及連通性等較多因素的影響。

水溶氣藏成藏的條件在于：地層水相對靜止，存在儲水層，無構(gòu)造和物性限制，當(dāng)以構(gòu)造成藏時可出現(xiàn)含游離氣的氣頂，易于被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以非構(gòu)造成藏時則難于被發(fā)現(xiàn)。對于異常高溫高壓氣藏，氣水比相對較高，常溫常壓氣藏的氣水比則相對較低，僅為前者的1/6—1/5。而甲烷氣的含量隨著地層水礦化度的增加而降低，但隨溫度、壓力的變化呈現(xiàn)無規(guī)則變化。

非常規(guī)天然氣成因多樣，成藏機(jī)理復(fù)雜，但在空間分布上有機(jī)組合，為天然氣的立體勘探創(chuàng)造了條件。1

特點與常規(guī)天然氣相比，包括頁巖氣等在內(nèi)的非常規(guī)天然氣資源儲量更高，非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)潛力無限。在當(dāng)前能源需求不斷高漲的情況下，天然氣成為了一種相對清潔的燃料，其中非常規(guī)天然氣占據(jù)重要地位。它同時由于分布較廣和儲量大而有利于所在國家的開采和資源安全。非常規(guī)天然氣資源具有低碳、潔凈、綠色、低污染的特性，開發(fā)利用技術(shù)也日趨成熟，是我國新能源發(fā)展的重要方向。1

分布情況全球非常規(guī)天然氣資源豐富，達(dá)4000萬億立方米，是常規(guī)天然氣資源的4.56倍，主要分布在加拿大、俄羅斯、美國、中國、拉美等地區(qū)。而我國非常規(guī)天然氣資源總量是常規(guī)天然氣資源量的5.01倍，主要為致密砂巖氣，分布在鄂爾多斯、四川、松遼、渤海灣、柴達(dá)木及準(zhǔn)格爾等10余個盆地。

我國非常規(guī)天然氣總資源量達(dá)190萬億立方米，其中煤層氣37萬億立方米，位居世界第三，已探明儲量2800多億立方米；頁巖氣資源量達(dá)100萬億立方米，其中可采儲量26萬億立方米，與美國相當(dāng)。致密氣資源量約為12萬億立方米。更加難得的是，產(chǎn)區(qū)距離市場近，這些能源在中部盆地以及包括珠三角、長三角在內(nèi)的南方區(qū)域均有分布。1

勘探開發(fā)狀況基本現(xiàn)狀盡管我國開發(fā)利用天然氣的歷史較悠久，但對非常規(guī)天然氣的大規(guī)模勘探開則是近20年才興起的。截至目前，致密砂巖氣、煤層氣的勘探開發(fā)形成了工業(yè)規(guī)模的產(chǎn)能，而對其他非常規(guī)氣，尚處于調(diào)查、研究和小規(guī)模開發(fā)階段。

1、致密砂巖氣

20世紀(jì)70年代以來，以四川、鄂爾多斯等盆地為主戰(zhàn)場，致密砂巖氣勘探經(jīng)歷了從構(gòu)造氣藏到巖性氣藏的發(fā)展，相繼發(fā)現(xiàn)了一批大型、超大型致密砂巖氣田，并擴(kuò)展到松遼盆地深層等領(lǐng)域。截至2008年底，累計探明致密砂巖氣地質(zhì)儲量1.66萬億立方米，發(fā)現(xiàn)了蘇里格、子洲—米脂、廣安、合川及徐深等儲量超過千億立方米的大型氣田，已建成年近200萬億立方米的產(chǎn)能。2008年，全國致密砂巖氣產(chǎn)量約200億立方米，占全國天然氣總產(chǎn)量的23%。其中，僅蘇里格氣田，2009年產(chǎn)能達(dá)到100億立方米，年產(chǎn)量近80億立方米。

2、煤層氣

煤層氣勘探開發(fā)始于20世紀(jì)80年代初，主要在沁水盆地南部、鄂爾多斯盆地東緣等地區(qū)獲得工業(yè)產(chǎn)量。截至2009年底，全國累計探明煤層氣地質(zhì)儲量近1800億立方米。2005年以來，沁水盆地南部、鄂爾多斯東緣韓城區(qū)塊、遼寧阜新、鐵法等煤層氣田陸續(xù)投入商業(yè)性開發(fā)，產(chǎn)量不斷增加。截至2008年底，全國共鉆各類煤層氣井約3400口，已建成煤層氣產(chǎn)能20億立方米，2009年產(chǎn)能建設(shè)達(dá)到40億立方米，年產(chǎn)量約10立方米，約占全國煤層氣產(chǎn)量的17%。

3、淺層生物氣

我國迄今發(fā)現(xiàn)的生物氣主要分布于上第三系和第四系的砂巖、粉砂巖，埋深30～1500m。青海柴達(dá)木盆地東部已發(fā)現(xiàn)了5個規(guī)模較大的生物氣氣田，即鹽湖、臺南、駝峰山、澀北一號、澀北二號氣田，探明儲量2771億立方米。渤海灣盆地的勝利油區(qū)和遼河油區(qū)、松遼盆地的吉林油區(qū)以及杭州灣等地區(qū)發(fā)現(xiàn)了淺層生物氣氣藏。“八五”，云南第三系中、小盆地淺層生物氣勘探也獲得了重要進(jìn)展，先后在楊林、陸良、保山等盆地鉆獲商業(yè)氣流，并獲得了一定的儲量，現(xiàn)已進(jìn)入盆地的滾動勘探開發(fā)階段。

4、頁巖氣

美國頁巖氣開發(fā)發(fā)展迅速，年產(chǎn)量近千億立方米，我國頁巖氣開發(fā)剛剛開始，尚停留于前期的地質(zhì)和基礎(chǔ)研究工作，主要針對南方地區(qū)古生界海相頁巖，完成了少量地質(zhì)淺井和參數(shù)井，取得了部分巖和測試資料、數(shù)據(jù)。對北方湖相暗色泥頁巖，尚未開展相應(yīng)的工作?？傮w上，我國頁巖氣勘探開發(fā)處探索階段。

5、水溶氣

近年來，中石油、中石化及專家學(xué)者開展了水溶氣的探索性研究工作，認(rèn)為我國水溶氣主要分布于中新生代地層，四川、鄂爾多斯、瓊南等主要含氣盆地是水溶氣勘探開發(fā)的主戰(zhàn)場。 中，中石化對全國水溶氣遠(yuǎn)景資源量進(jìn)行了初步評價，中石油在柴達(dá)木盆地開展了水溶氣研究和勘探開發(fā)工作，認(rèn)為盆地南側(cè)和來自深部的生物成因氣溶解在地層水中，以水溶相由南向北側(cè)向運移，當(dāng)?shù)竭_(dá)北側(cè)時，地層水礦化度變高，天然氣從地層水中析出，以游離相形式垂向運移成藏。

6、天然氣水合物

20世紀(jì)90年代，我國開始關(guān)注天然氣水合物，在南海等海域及陸地永久凍土區(qū)開展了專項調(diào)查與研究，完成了大量的地震勘查工作，在沖繩海槽的邊坡、南海的北部陸坡、西沙海槽和西沙群島南坡等處發(fā)現(xiàn)了海底天然氣水合物存在的似海底地震反射層(BSR)標(biāo)志，并在南海北陸坡取得了天然氣水合物樣品。2008年11月，在青海木里地區(qū)完鉆了第一口陸上永久凍土帶天然氣水合物科探井DK1，獲取了水合物樣品。對老油田剩余油生物降解氣的開發(fā)利用，國內(nèi)尚處于試驗研究階段。1

中國非常規(guī)天然氣的前景應(yīng)用我國的非常規(guī)天然氣資源儲量豐富，如果能夠得到合理有效地開發(fā)，那么非常規(guī)天然氣我國國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供非常穩(wěn)定的能源保障。本文主要研究了我國非常規(guī)天然氣資的潛力，探討了目前的開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀，并在最后展望了未來非常規(guī)天然氣的勘探技術(shù)與應(yīng)用。 近年來，我國天然氣工業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段，市場需求強(qiáng)勁，天然氣供求矛盾日益突出。據(jù)預(yù)測，2020年我國天然氣需求缺口可能達(dá)到1000億m，這為我國非常規(guī)天然氣開發(fā)提供了強(qiáng)勁的市場驅(qū)動和機(jī)遇。而且，開發(fā)非常規(guī)天然氣是對氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略選擇。國家高度重視非常規(guī)天然氣開發(fā)利用，相繼出臺了進(jìn)了煤層氣開發(fā)利用的政策，目前正研究制定頁巖氣開發(fā)政策。技術(shù)水平相對落后盡管在煤氣、致密砂巖氣等開發(fā)方面，積累了一些相對有效的技術(shù)工藝，比如羽狀水平井、叢式井等鉆井技術(shù)，但總體上現(xiàn)有技術(shù)、工藝水平難以適應(yīng)非常規(guī)天然氣開發(fā)需要，與世界先進(jìn)水平相比尚有較大差距，缺乏多段同步壓裂、長距離水平井、環(huán)保型壓裂液等頁巖氣開發(fā)技術(shù)。

初步統(tǒng)計顯示，我國非常規(guī)天然氣分布廣，層系多，埋深范圍大，開發(fā)利用程度低，資源潛力大，僅致密砂巖氣、煤層氣、頁巖氣的資源量就達(dá)50萬億～70萬億立方米。

據(jù)新一輪全國油氣資源評價，我國低滲透致密砂巖氣地質(zhì)資源8.37萬億立方米，主要分布在四川盆地、鄂爾多斯盆地、準(zhǔn)噶爾盆地南部和東部松遼盆地深層。據(jù)中石油不完全評價，全國致密砂巖氣地質(zhì)資源量超過11.95萬億立方米。其中，四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組致密砂巖氣資源量超過3.0萬億立方米，鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣資源量超過8.0萬億立方米，僅蘇里格氣田致密巖氣資源量近4.0萬億立方米。截至2008年底，全國累計探明致密砂巖氣地質(zhì)儲量約1.8萬億立方米，待探明約6.6萬億立方米，探明率21.5%，技術(shù)采收率僅50%左右，比全國常規(guī)天然氣儲量平均采收率低10%～15%，開發(fā)利用程度較低，尚處于勘探開發(fā)早期階段。

全國2000m以淺的煤層氣地質(zhì)資源量36.8萬億立方米，主要分布鄂爾多斯、沁水、準(zhǔn)噶爾、二連、滇黔桂、吐哈、伊犁、海拉爾等8個盆地的石炭系、二疊系、侏羅系煤層。其中，埋藏深度小于1000m的地質(zhì)資源量達(dá)14.27萬億立方米，是目前煤層氣開發(fā)主要對象。截至2009年底，全國煤層氣勘探開發(fā)程度更低，1000m以淺煤層氣探明率不足2%，尚處于初期發(fā)展階段。據(jù)初步估算，全國頁巖氣地質(zhì)資源量約31萬億立方米，主要分布在南方古生界海相地層和北方湖相、過渡相地層。其中，以上揚子、下?lián)P子地區(qū)的古生界海相泥頁巖為主。

非常規(guī)油氣資源的成功開發(fā)與利用，可彌補(bǔ)未來很長一個時期常規(guī)油氣資源的不足，為中國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供能源保障。中國近期能夠?qū)崿F(xiàn)開發(fā)的非常規(guī)油氣資源包括煤層氣、致密砂巖氣、無機(jī)氣和淺層生物氣。對此，中國應(yīng)當(dāng)加大基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)的研究力度，制定相關(guān)的優(yōu)惠政策，為非常規(guī)油氣資源的充分利用創(chuàng)造條件。 根據(jù)中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)條件、勘探開發(fā)技術(shù)水平和發(fā)展趨勢，借鑒國外非常規(guī)天然氣預(yù)測理論及其勘探開發(fā)經(jīng)驗，預(yù)測了中國未來非常規(guī)天然氣產(chǎn)量。結(jié)果表明：常規(guī)天然氣的產(chǎn)量大致在2040年后達(dá)到高峰，產(chǎn)量超過3500×108立方米;煤層氣、致密砂巖氣、生物氣和無機(jī)氣的產(chǎn)量大致在2070年后達(dá)到高峰，產(chǎn)量可能接近3000×l08次方立方米;頁巖氣和水溶氣的大規(guī)模開發(fā)將在2070年之后;天然氣水合物的規(guī)模開采則大致在2080年以后;頁巖氣、水溶氣和天然氣水合物的產(chǎn)量大致在未來一段時間內(nèi)呈逐漸上升的趨勢，并會持續(xù)較長時間。1