中国非常规天然气现状与问题及解决方案.ppt

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 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 1 非常规天然气定义 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 3 常规与非常规油气源储关系 油气资源 源内 源外 非常规油气资源 常规与非常规油气资源 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 致密油 同上 油砂 疏松 油砂岩 致密 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 自生自储源内聚集 二次运移或近源成藏 短距离 80 20 可燃冰 是个例外 可能是化学生成 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 海相300 海陆过渡200 陆相290 可燃冰 206万亿立方米 中国工程院研究成果 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 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 7 非常规天然气资源属于清洁能源 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 8 非常规天然气资源属于低碳资源 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 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 10 非常规天然气开发是一个过程性概念 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 科学技术工程 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 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 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 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 其次 建立资源开发的高端模型 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 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 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 经济模板 亿立方米建设投资不超过3亿人民币 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 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 也可称之为成功者的曲线 成本 钻井口数 单井产量 开发试采阶段 技术攻关阶段 商业开发阶段 常规技术 适用新技术 适用高新技术 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 直井 丛式井 水平井 丛式井组 水平井组 大位移井 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 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 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 为中国大庆式大气田 第五 基本经验与技术路线 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 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 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 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 第六 科学的基础研究 渗流低速 纳米孔隙 煤粉与裂缝 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 Q13万方 威201 H1 压力系数1 5 Q3 6万方 宁201 压力系数1 0 Q1 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 26 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 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 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 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 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