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我国非常规油气资源类型和潜力姓名：刘文俊学号：200804010403指导老师：徐国盛我国非常规油气资源类型和潜力摘 要 常规、非常规油气资源具有成因联系和共生特征。油气资源的空间分布规律性很强。源岩层系（区）内主要富集有页岩气、页岩油、煤层气和油页岩，其中前三者在国外已实现规模化开发，国内的煤层气开发已经取得进展，页岩气开发正在起步，页岩油开发还在探索，油页岩规模化开发面临较大的环境问题，应关注开发新技术研究。运移层系（区）内主要聚集致密油气、水溶气和部分低渗油气，致密气和低渗油气在国外已规模化开发，国内在鄂尔多斯、四川等几个盆地已大规模开发。圈闭层系（区）主要聚集常规油气、重油和低渗油气，这些油气资源均已大规模开发。散失区为油砂的主要发育区，国内油砂品质较差，开发有一定难度。继常规油气、致密气和煤层气资源之后，页岩气、页岩油是我国最现实的待开发非常规油气资源。我国非常规天然气资源潜力远大于常规天然气，国家应制定长期发展规划，加强探索性研究和技术准备，这是我国非常规油气资源发展和提高油气资源自给能力的关键。关键词 非常规油气 源岩层系（区） 运移层系（区） 煤层气 页岩气 页岩油 致密气 致密油 生物气 油砂我国盆地众多，类型多样，各种油气资源丰富，特别是在低勘探程度盆地区，目前仍存在潜在的油气资源有待研究和发现；非常规领域目前处于起步阶段，多种类型的油气资源有待评价和发现。在国土资源部、国家发改委、财政部组织实施的“新一轮全国油气资源评价”国家专项中，首次将煤层气、油页岩、油砂三种非常规油气资源列入国家评价体系，对我国陆域47个含煤盆地、80个油页岩矿区以及24个含油砂盆地的106个油砂矿带进行了评价。近年的“全国油气资源战略选区调查与评价”国家专项的阶段成果也显示，我国非常规油气资源丰富。加快非常规油气资源的开发利用，对提高我国近期和中长期油气资源保障具有重要的现实意义和战略意义。一、油气资源分布规律研究表明，一个盆地内可以发育多种油气资源，一个目标层系内也经常发育多种油气资源。同时，常规、非常规油气资源具有成因联系和共生特征，加强对同一盆地中的多种油气资源的综合勘查，可以系统查明该盆地内的油气资源类型，并以最低的勘探成本获得最大程度的油气发现。已开发的油气资源初步可归纳为石油和天然气，重、稠油，低渗油、气，煤层气，致密油、气，页岩油、气，生物气，油砂，油页岩，水溶气等。石油、天然气和低渗油气一般被称为常规油气，其余一般被称为非常规油气。为进一步分析各种油气资源间的相互关系，本文将盆地划分为源岩层系（区）、运移层系（区）、圈闭层系（区）、散失区，将以上各种油气资源按其在盆地内的分布层系（区）进行归类。从归类结果看，油气资源的空间分布的规律性很强。其中源岩层系（区）内主要有煤层气、页岩气、页岩油和油页岩；运移层系（区）内主要有致密油、致密气、水溶气和部分低渗油气；圈闭层系（区）内为常规油气和重稠油；散失区为油砂的主要发育区。按热演化程度（Ro）看，在纵向上对各种油气资源形成的温度区间进行划分。其中，油页岩主要分布于盆地热演化程度较低的层系和地区内，随着热演化程度增加，其中的有机质不断转化为石油和天然气，有机质含量不断降低；生物气的形成温度不能超过100度，否则微生物活力下降或难以成活；石油主要形成于Ro在0.5%1.3%之间；天然气形成的温度范围较宽，Ro在2.0%以上还有天然气形成。根据“新一轮全国油气资源评价”结果，按每1115立方米天然气折合1吨油当量，我国常规石油可采资源量为212亿吨，常规天然气可采资源量为22万亿立方米，相当于197亿吨油当量，二者基本相当。如果考虑已经成功开发的煤层气和部分致密气，天然气的资源潜力就超过了石油。对比石油和天然气的形成条件和总体开发情况，天然气的资源前景要远优于石油（见表1）。二、我国非常规油气资源潜力新一轮全国油气资源评价对煤层气、油砂和油页岩的资源潜力进行了系统评价，对致密气没有进行专门评价。1. 煤层气埋深1500米以浅的煤层气可采资源量11万亿立方米，主要分布在煤矿矿权区和煤矿规划区之外，以及煤炭开采深度范围之下。另外，从煤层气形成机理和煤矿瓦斯抽放实践两方面看，在整个煤系地层中，可采煤层、非可采煤层和煤层之间的夹层是普遍含气的，这意味着我国煤层气资源量还会增加。我国煤层气开发处于早期阶段，目前沁南潘庄、沁南潘河示范项目、沁南枣园和阜新等多个项目已经进入煤层气商业化生产，2010年估算年产能达到20亿立方米。目前我国煤层气开发主要关注的是可采煤层，这也引起了煤炭和煤层气开发之间的矛盾。就单独的煤层气藏开发而言，应当关注煤炭矿权区和规划区以外的煤层气，并将可采煤层、非可采煤层和煤层之间的夹层系统开发。煤矿矿权区和规划区内的煤层气，要从安全、环保和资源综合利用角度，按有关政策要求主动开发。2. 致密气致密气是一种储层致密、构造简单、分布广泛、储量巨大的非常规天然气。这类气常分布于传统的天然气地质理论认为不可能形成天然气聚集的向斜或凹陷低洼地带。这类气藏储量巨大，具有现实的和潜在的经济价值，是勘探目标之一。致密气藏储层孔渗性差、倾角平缓，含气范围不受构造控制，主要受储层物性和岩性控制。有关专家对我国深盆气资源（致密储层中与源岩相连的有根状气水倒置关系的气藏）潜力进行初步预测，认为我国深盆气资源量在55.77万亿83.46万亿立方米。我国是一个煤系地层十分发育的国家，致密储层分布广泛，在构造变动相对稳定的地区有利于致密气藏的发育。东部含油气盆地的深层，鄂尔多斯盆地古生界，四川盆地、准噶尔盆地、沁水盆地和吐哈盆地等都是开展致密气勘探的最有利领域。3. 油砂新一轮油气资源资评中所评价的油砂，其含义较一般的油砂定义范围广，岩石类型包括碳酸盐岩油砂、固结沙砾岩油砂、半固结和未固结砂岩油砂；石油类型包括重油、稠油油砂、轻质油油砂（露头油藏）和干沥青。经评价，我国油砂可采资源量为23亿吨，且油砂资源品质较差，开发有一定难度。近几年，在高油价的刺激下，石油公司、民间机构、部分科研院所开始把目光瞄准油砂，纷纷成立有关油砂开采的科研机构。中国石油开始对矿权区内油砂进行系统研究，确定了针对不同性质油砂的开采方法，包括冷水洗法、热化学水洗法、干馏分离法，建立了相应的工艺流程。4. 油页岩油页岩为富含有机质泥页岩，有机质含量很高，一般在6%以上，主要由低等生物形成。油页岩除含有丰富的有机质外，还含有大量的高岭土等黏土土矿物、颗粒十分细小的二氧化硅，以及钛、锗、铀等贵重金属和稀土元素，不同产地的油页岩所含的金属和稀土元素差别较大。我国油页岩资源储量丰富，已发现的油页岩主要分布在47个盆地、80个含矿区。这80个含矿区1000米以浅的油页岩的技术可采资源量为2432.36亿吨，这些油页岩可回收资源量为120亿吨。松辽盆地、鄂尔多斯盆地和准噶尔盆地及其南部山区油页岩资源最为丰富。油页岩干馏生产页岩油最主要的问题是环境问题。2007年抚顺生产页岩油35万吨，动用油页岩1000万吨。要形成百万吨以上规模的页岩油产量，油页岩的采掘量非常巨大。干馏过程中还需要大量的水，并产生废气、污水和废渣，其中废渣中的重金属在低温干馏过程中活化，溶于水，会造成地表和地下水的重金属污染。对这些环境代价都需要认真评估。未来需要研发出经济环保的油页岩开发技术，否则油页岩难以实现大规模商业性开发。5. 页岩气页岩气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的天然气聚集。在主要成分上，页岩气与常规天然气差别不大，以甲烷为主，含有一定量的乙烷等多碳烃。页岩气藏的形成是天然气在源岩层系中大规模滞留的结果，天然气在泥页岩中以吸附、游离为主，以多种相态存在。（1）开发现状美国的页岩气开发已经有180多年的历史，美国也是页岩气开发最成功的国家。美国页岩气主要产自古生界和中生界页岩中，5个主要产气的页岩层分别是Antrim页岩、Ohio页岩、NewAlbany页岩、Barnett页岩和Lewis页岩。不包括Lewis页岩，其他4个产气页岩层的页岩气地质资源量为14万亿22万亿立方米，其中俄亥俄（Ohio）页岩的地质和可采页岩气资源量最大，Barnett页岩勘探开发和研究程度较高。西加拿大盆地的页岩气已经进入开发阶段；欧洲的页岩气研究也较深入。我国对页岩气的研究刚刚起步，主要集中在成藏机理和赋存规律研究方面，全国页岩气资源潜力尚不清楚。（2）富集特点页岩气在分布上与页岩的分布基本一致，富含有机质的泥页岩同时是天然气的气源层、储集层和盖层，具有自生、自储、自保的特点。产气的泥页岩有机质含量较高，一般含有4%30%的有机质，其中有机碳含量一般大于2%，镜质体反射率一般在0.4%以上；泥页岩本身总孔隙小，有效孔隙度所占比例较低，渗透率主要受裂缝的发育程度控制；单井日产量从2020000立方米不等，总体为低产气；页岩气的采收率较低，在20%60%；页岩气原生的地层压力为高异常；埋藏深度差别较大，从近地表到3000米以上都有页岩气存在；有一定埋深的页岩气资源丰度较高，但埋藏过深会增加开发难度和开发成本，埋藏过浅，单井产量偏低，经济效益不好。美国投入开发的页岩气，埋深多数在1804000米，埋深最浅的只有8.2米，泥页岩累计厚度在30米以上。页岩气与天然气、煤层气对比的异同点见表2。（3）我国页岩气研究现状我国页岩气研究主要集中在页岩气聚集条件、资源潜力和有利区评价方面。由于直接的页岩气井筒资料较少，目前多数研究主要借用常规油气勘探资料数据、煤层气和固体矿产勘探资料数据，页岩样品主要采自地表和近地表。由于缺少第一手资料，通过借鉴美国等国外资料开展类比研究的较多。在页岩气成藏条件研究方面，我国对页岩本身的特点（例如厚度、矿物组成、孔隙度、渗透率、裂缝发育程度等）、页岩成烃能力（例如有机质类型及含量、成熟度等）、页岩聚烃能力（例如吸附能力及影响因素等）开展了实验和类比研究。在资源潜力研究方面，目前还处于大区域估计阶段。“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区优选”国家专项2010年的初步研究成果认为，我国页岩气可采资源潜力在25万亿35万亿立方米。在有利区优选方面，目前多数研究者主要依据页岩层厚度、埋深、有机质含量（TOC）和热演化程度优选有利区，部分研究者获取了等温吸附能力参数，丰富了有利目标区优选参数，但含气量等直接参数还很少。从这点看，我国页岩气有利区优选还处于富含有机质泥页岩优选阶段，优选出的主要是页岩发育远景区，主体还没有进入页岩气富集有利区优选阶段。因此，充分利用以往地质资料，通过少量关键参数，优选具备形成页岩气富集条件的富含有机质泥页岩发育区作为页岩气勘探有利目标区，为进一步开展页岩气勘探提供依据，这是我国页岩气勘探开发起步必定要经过的一个阶段。（4）我国页岩气资源富集领域按形成环境，可将富含有机质泥页岩划分为海相厚层富含有机质泥页岩，海陆交互相、陆相煤系地层富含有机质泥页岩，大型湖盆相富含有机质泥页岩三种类型。我国海相富含有机质页岩主要发育于下古生界的下寒武统和下志留统上奥陶统顶部，以扬子克拉通地区最为典型。晚古生代克拉通海陆交互相煤系富含有机质泥页岩在华北、华南和准噶尔地区分布广泛。中新生代陆相煤系地层富含有机质泥页岩主要在两类盆地发育：一类是大型坳陷，例如鄂尔多斯和准噶尔盆地侏罗系，以及四川盆地上三叠统；另一类是断陷，东北地区的含煤盆地多为断陷。我国的准噶尔二叠纪坳陷，松辽、鄂尔多斯等中新生代坳陷，渤海湾等新生代断陷，都沉积了厚层富含有机质泥岩，这些富含有机质泥岩构成了这些盆地的主力烃源岩。6. 页岩油页岩油为一类以泥页岩为石油储层的油藏，储层的孔隙和裂缝为储集空间。泥页岩通常也是生油岩层，有“自生自储”的成油特点。页岩油作为烃源岩中残留的已生成的石油资源，也值得重视，国外的勘探开发经验值得借鉴。相对页岩气而言，页岩油的研究还在发展之中。目前国内外发现的绝大多数烃源岩油气都富集在优质烃源岩中。烃源岩的矿物成分及结构多种多样，常富含有机质、钙质或硅质矿物。有机碳一般大于1.0%，高者可达20%。有机质类型从型到型，类型多样。烃源岩的演化程度Ro在0.5%以上，其中Ro在0.5%1.3%的主要富集原油，Ro在1.5%3.0%的主要富集页岩气，Ro在1.0%1.5%会同时富集原油和天然气。近年来，国外在页岩油开发上进步很快，产量明显上升，其中美国威灵斯顿盆地Barken页岩层系中页岩油的开发取得明显进展，产量大幅度上升，已经达到美国石油产量的1.7%。我国在江汉的潜北地区、松辽北部古龙地区、柴达木盆地西部油泉子、南翼山等地区也发现了页岩油油藏，部分已经开发。根据页岩油主要形成于烃源岩层系的特点分析，这类油藏资源潜力与烃源岩热演化程度和分布有关，初步估计其可采资源量在100亿吨以上。但到目前，我国对页岩油资源还没有进行系统研究，也没有进行专门的资源潜力分析。7. 生物气生物气是指在微生物作用下生成的天然气，主要包括原生生物气和表生菌解气。原生生物气是沉积有机质经过一系列微生物作用过程并最终在甲烷菌作用下生成的天然气；表生菌解气是浅层油气藏或煤层在还原条件下由厌氧细菌降解生成的天然气，也有人称之为再生型生物气。目前，在俄罗斯、美国、加拿大、德国、意大利和日本等数十个国家都发现了具有商业价值的生物气藏，这些生物气都分布在第四系白垩系地层中，普遍出现在浅部。俄罗斯西西伯利亚地区已经探明了13万亿立方米的生物气储量，其中乌连戈伊气田生物气储量达5万亿立方米。我国已发现约30个有商业价值的生物气藏，主要分布在大中型含油气盆地。柴达木、松辽、渤海湾、莺歌海、琼东南、准噶尔、苏北、南襄、江汉等大中型含油气盆地在油气勘探中均发现了储量不等的生物气。典型的生物气田为柴达木盆地东部三湖地区的涩北1号、2号和台南等天然气田。多数含油气盆地中的生物气聚集规模较小，产量较低，在石油天然气钻探过程中很容易遗漏，生物气的勘探技术方法也发展缓慢；但生物气埋藏浅、可预测、易开发，具有较好的社会和经济效益。因此，战略选区工作中，应将生物气作为选区的工作内容之一。目前，我国生物气研究需要加强以下几方面工作。（1）生物气形成机理、富集规律和分布研究选择典型地区，开展原生生物气、石油菌解气、煤层菌解气形成机理和富集规律研究，建立不同成因生物气成藏模式和气源评价方法，并进行全国生物气分布规律与资源前景分析评价。（2）生物气资源富集规模与利用方向研究生物气形成范围广，聚集规模差别大，更多的是中小规模聚集，有些不适合商业开发。对于这种规模小、分布广泛的生物气，要考虑就近利用。因此，建议在生物气资源潜力分析基础上，研究不同盆地、地区生物气可能的聚集规模，对于可形成工业规模的生物气藏，纳入区域天然气发展规划；对于大量的小规模生物气聚集，研究考虑面对乡村用户，利用国家财政资金进行开发，并以乡村可接受的价格销售。（3）生物气可再生化长期发展研究人工培育产甲烷微生物并接种到相应的地层中，使目的层中的有机质在微生物作用下快速生成甲烷等生物气，并形成商业产能；或利用农业生产的植物废料结合微生物技术工业化生产生物气等，在技术上已经具备可行性。生物气的可再生化意义重大，如果取得成功，将极大地拓展天然气来源，彻底改变天然气供应状态。建议政府承担研究风险，系统研究2000米以浅微生物活动带内生物气的形成机理和过程；产甲烷微生物群落类型、特点和繁殖条件；生物气生成过程和控制因素；模拟地下环境的生物气增产试验；实际地层条件下的生物气增产试验研究；并进行大规模应用的可行性评估。三、结论与建议不同类型油气资源的分布具有特定的规律。其中源岩层系（区）内主要有煤层气、页岩气、页岩油和油页岩，运移层系（区）内主要有致密油、致密气、水溶气和部分低渗油气，圈闭层系（区）内为常规油气和重稠油，散失区主要有油砂。我国油气资源类型多样，勘探开发利用程度差异较大。对煤层气的认识程度逐步提高，开发进展加快；致密气在我国拥有较大的潜力，且已经成功开发，需要进一步扩大开发领域；页岩气资源潜力大，是在近期就可进行勘探开发的天然气资源；页岩油应纳入石油的勘探开发视野，加强开发技术研究，争取早日取得突破；人们对生物气资源潜力和分布规律的认识还很模糊，需要加大基础研究力度，即为寻找生物气提供指导，也为开展生物气田耕作提供基础支撑；油页岩的认识还要做更多的工作。我国非常规天然气资源潜力远大于常规天然气。常规天然气可采资源量22万亿立方米；1500米以浅的煤层气可采资源量11万亿立方米，页岩气可采资源潜力25万亿35万亿立方米，仅这两项资源潜力就达到36万亿47万亿立方米，是常规天然气的两倍；如果考虑已经投入开发的致密气、生物气、水溶气等非常规天然气，资源潜力也很大。因此，加快非常规天然气的勘探开发对提高我国天然气资源供应能力具有重要的现实意义。在国际上，继常规天然气规模化开发之后，开始规模开发的相继是致密储层气、煤层气和页岩气；在常规石油资源之后，油砂资源也开始商业化开发。我国在继常规油气资源、致密气和煤层气资源之后，页岩气、页岩油是最现实的待开发非常规油气资源。从资源综合勘查角度，在我国的上古生界海陆交互相煤系地层沉积区内开展致密气、煤层气、页岩气综合勘查，在中新生代陆相大中型含油气盆地内开展页岩油、页岩气综合勘查具有现实意义。从长期研究和技术准备方面来看，国家应制定长期发展规划，加强非常规油气资源的探索性研究和技术准备，这是我国非常规油气资源发展和提高油气资源自给能力的关键。参考文献：1 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