中国天然气发展状况分析

中国天然气发展状况分析

长期以来，中国油气勘探经历了一些主要过程。在初期，主要表现为寻找结构封闭，然后逐步转向寻找不同类型的封闭，然后逐步转向寻找岩性和地层的封闭。近期,随着世界非常规天然气的快速发展,寻找大面积、全盆地、多种类型储层油气藏已经逐渐成为勘探的重要组成部分,以寻找圈闭为主的勘探思维势必难以完全指导油气勘探的进一步发展。面对油气勘探领域的深入和扩展,勘探家面临新的问题,提出油气勘探的新思维非常必要。1天然气成为中国石油工业发展的新亮点近年来,世界范围内天然气的快速发展带来了人类对能源生产和消费的一系列新认识。作为化石能源中比较清洁的能源,在一次能源消费中,天然气处于优先发展的战略地位,各国都将天然气的开发和利用作为实现能源转型的重要途径,天然气的大发展已经成为必然,已经成为中国石油工业的二次创业,也将成为21世纪较长时期世界能源发展的新亮点。1.1世界能源消费量预测世界一次能源消费比重除2009年金融危机造成下降外,近年来均呈上升趋势,统计表明,近10年总计上升了12.4%。据BP世界能源统计分析,2010年世界一次能源总消费达172×108t标煤当量,其中石油第一,消费量达58×108t标煤当量,占总消费量的33%;煤炭第二,消费量51×108t标煤当量,占总消费量的30%;天然气消费量达41×108t标煤当量,占总消费量的24%(图1)。从前景展望来看,到2030年左右,BP能源预测,世界一次能源消费将达231×108t标煤当量,而天然气快速增长,与石油、煤炭并驾齐驱,消费比重大体相当,分别占27%(天然气)、28%(石油)、27%(煤炭)。另外,Ronger对世界天然气资源量进行的评估表明,世界常规天然气资源量471×1012m3,非常规天然气总资源量达922×1012m3,是常规天然气资源量的2倍左右,同时若考虑天然气水合物资源量,世界天然气资源量将非常丰富,远超人们过去的想象。随着世界各国对利用清洁能源的呼声越来越高,世界能源消费将继续多元化发展,清洁能源的比重将持续增长。天然气资源雄厚,利用现实,成本低廉,比较清洁,将会被更加广泛利用。预计在2040—2050年间,天然气将持续发展,逐步超过石油、煤炭,成为全球第一大能源。1.2美国天然气生产概况20世纪50年代以来,美国天然气一直保持快速发展,并于1968年进入产量高峰平台,但进入80年代后,产量有下降趋势,由于非常规天然气的快速发展,不仅很快弥补了常规天然气下降的缺口,并使得美国天然气在高峰平台上长期稳定,长盛不衰。近年来,页岩气迅猛发展,使美国天然气年产量在2009年、2010年分别达到5828×108m3、6110×108m3,连续两年坐上世界天然气生产量头把交椅(图2)。从美国天然气产量的组成来看,以2010年为例,致密气产量1754×108m3、页岩气产量1378×108m3、煤层气产量近500×108m3,非常规气产量已经占美国天然气总产量的60%左右(图2)。乐观估计,美国非常规天然气在现行政策和技术条件下,如果气价适当,将会发展更快。美国天然气潜力委员会对美国天然气总技术可采资源量进行了评估,2008年认为可达到52×1012m3,2010年又增加到53.7×1012m3,且以非常规天然气资源量为主体。按照这一评估,如果以年产5000×108m3来计算,美国流行一种说法,即美国国内天然气资源可供使用100年,并且天然气能够充当化石能源向清洁能源过渡的桥梁。1.3天然气的形成与发展现状中国天然气的发展与美国相比,不仅起步较晚,在产量和消费量上均和美国存在很大差距。但中国天然气近期发展迅速,尤其是近10年来,中国天然气储量和产量快速增长,其中产量由2000年产272×108m3发展到2010年产968×108m3(图3),消费量在中国一次能源消费结构中从微不足道上升到4%左右。由于天然气自身的属性和人类对其认识程度的不断增强,自然界中天然气的来源要远大于石油。主要表现在,一是天然气的多源性,不仅存在有机成因,还具有无机成因。二是天然气形成的多阶段性,在有机质处于低成熟阶段、成熟阶段和过成熟阶段均有天然气的生成。三是天然气对储层的要求较石油低,有较多的机会储集在致密砂岩、煤层、页岩等储层中,形成大规模的气藏。此外,中国相当部分气田均成藏于古近纪、新近纪和第四纪,成藏期较晚,有利于气藏的保存。按照中国能源中长期发展的预测结果,中国石油产量将长期稳定在2×108t左右。如果中国天然气产量在2020年达到2000×108m3、2030年达到3000×108m3,在2030年前中国天然气产量将会十分顺利地超过石油。随着中国天然气产量的逐步增长,在中国一次能源消费中的比重也必将快速增长。2岩-优质碳酸盐岩储层勘探思维面临的挑战世界范围内天然气的大发展,使得勘探家不得不重新认识和评估所面对的勘探对象。长期以来,石油界坚持的生烃高峰期为主成藏期,以优质砂岩和优质碳酸盐岩储层为主要目的层,以寻找构造、岩性等各类圈闭为主的勘探思维受到了空前挑战。致密砂岩气渗透率达到0.001mD仍然具有开发价值、页岩气在Ro值达到3.0%以上仍然具备形成大规模气藏条件等现象,逐渐成为近年来勘探家探讨的热点,新的勘探思维正在逐步形成和不断扩展。毋庸讳言,非常规天然气的出现和大发展促进了勘探思维的大转变,勘探思维的转变必将促使勘探过程发生一系列变化。2.1烃源岩排烃效率和滞留烃传统研究表明,镜质体反射率Ro处于0.7%~1.3%时,为液态烃生烃高峰期;Ro处于1.0%~2.0%是干酪根生气的主要时期。页岩气的出现和大发展表明Ro处于1.35%~3.5%时,有机质仍能大量生烃,形成规模气藏。生烃高峰期烃源岩排烃效率差异也较大,有学者认为海相及湖相优质烃源岩,在开放条件下,高峰期排烃效率可高达85%,但煤系烃源岩和煤排烃范围可以拉得很长,在高成熟期仍然可大量排烃。一般烃源岩排烃效率在40%~60%。相应滞留烃含量也存在较大差异,范围可在15%~40%。不难发现,中外学者对烃源岩生烃的研究已经从过去的关注液态烃生烃高峰期和主生气期逐渐向更高的热演化程度扩展。而Ro>3.5%以后滞留烃含量多少以及能否形成规模气藏,尚需开展进一步研究工作。从烃源岩的低成熟阶段向高成熟和过成熟阶段演化的生烃全过程研究,也包括各类型生烃源岩排烃效率及滞留状况全过程研究,使得以往忽略不计的资源量成为有效资源量,必将带来资源量的大幅度增长。2.2储集层划分评价的目标勘探工作原来最重要的理念是,要想找到高产大油气田,发现优质储集层是重要的条件之一,这些优质储集层包括优质砂岩和优质碳酸盐岩,主要指标是高孔隙度和高渗透率。随着勘探家的大量实践,发现致密砂岩和致密碳酸盐岩也可以大面积饱含油气,勘探继续深入,发现火成岩及变质岩也可以饱含油气。最后,非常致密的页岩也可以饱含油气,因此,储集层扩展到地球所有岩类,储集层评价的目标不是孔隙度和渗透率的高低,而是储集层是否富含油气,只要有一定规模的油气,就可以用人工的方法改造成为商业化的储集层。例如页岩气的大发展,就是大规模采用水平井多段压裂方式对储层进行大规模的人工改造,成为商业化的储集层,并为开发各类致密储层提供了很好的借鉴。2.3局部圈闭、全盆地传统勘探寻找有利圈闭,圈闭是油气聚集和富集的最重要场所。由于重力作用,油气都向高处运移,而密度较大的水,一般都位于圈闭底部、边部而成为油气藏的边界。但随着勘探的不断深入,储集层致密化程度的不断增高,这些运聚规律有些部分改变甚至全部改变,使得油气呈大面积、连续性分布,而且不具备明显的边界。因此,勘探需要从局部圈闭向大面积、全盆地扩展。如鄂尔多斯盆地大面积、全盆地含油气(图4),美国页岩大面积含油气。按照这一理念将可以解放很多以往勘探的禁区,使勘探进入一个新的认识和发展阶段。3一些理解(1)天然气发展历程天然气相对石油成藏门槛较低,成因多样,类型丰富等因素,决定天然气在自然界中资源量远超过石油,可以充当化石能源向清洁能源过渡的桥梁。美国常规天然气进入高峰平台后产量逐渐下降,非常规天然气的迅速发展促使高峰期延续时间很长,年产量一直超过石油。世界各国石油天然气发展的历程应基本与此相似。中国天然气发展比石油大体滞后30年,目前正是大发展时期。今后20年内,中国天然气产量必将超过石油。(2)局部勘探阶段岩相开矿油气运移期岩类储层和区域圈闭期相非常规气尤其是页岩气的出现和大发展,使有机质生烃范围大大扩展,资源量大大增加,促使勘探进入一个新阶段。页岩气的发生和发展,使各种岩类均可能成为储层,储层下限大大扩展。非常规天然气以及非常规油使局部圈闭重要性发生改变,而要进行大面积、全盆地勘探。非常规天然气(以及非常规油)地位将会越来越重要,它们的资源量可能会超过常规油气,也必将成为今后勘探工作的重点。(3)基本成分地震地质在地质井水平井分段压裂及其相关配套技术所构成的核心技术是页岩气成功开发的关键,核心技术主要包括水平井分段压裂、人工微地震监测、高精度高分辨率三维地震、高精度岩性分析测试和工厂化运作模式等。核心技术的进步,使得各类致密储层得到开发,开阔了勘探的视野。(4)有机质生烃传统条件和保存条件将成为重要的地质评价重要的影响因素传统石油地质的评价方法包括对生油层、储集层、盖层、圈闭、运移和保存条件的评价。由于有机质生烃高峰期向生烃全过程的扩展,页岩气原地富集成藏、致密砂岩近源成藏,使得储层下限大大扩展,大面积全盆地富集成藏等新思维的出现,认识到储集层、圈闭和运移等条件成为不是特别重要的制约因素,生烃条件和保存条件将成为石油地质评价中最为重要的两个关键环节。(5)致密岩类的“甜点”常规油气聚集在局部圈闭里,找圈闭就是找“甜点”。非常规油气分布在大面积范围内,由于各种致密岩类很不均匀,也产生一批规模不等的“甜点”。以页岩气为例,黑色页岩可细分为炭质页岩、硅质页岩、黏土质页岩、混