全球页岩气资源开发现状

全球页岩气开发现状分析1页岩气概述页岩气的概念中国地质大学张金川认为：页岩气是以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集，是典型的“原地”成藏模式。从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果,由于储集条件特殊,天然气在其中以多种相态存在。页岩气成藏机理页岩在地层组成上,多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。在页岩中,天然气的赋存状态多种多样。除极少量的溶解状态天然气以外,大部分均以吸附状态赋存于岩石颗粒和有机质表面,或以游离状态赋存于孔隙和裂缝之中。由于页岩气在主体上表现为吸附态与游离态天然气之间的递变过渡,体现为成藏过程中的无运移或极短距离的有限运移。因此,页岩既是烃源岩又是储层,具有典型的过渡性成藏机理及“自生、自储、自封闭”的成藏模式。页岩气的基本特征1.3.1页岩气源岩特征页岩气源岩类型多样,可包括富含有机质的暗色-黑色泥页岩、高炭泥页岩及富含沥青质泥页岩等。源岩组成一般为30%-50%的黏土矿物、15%-25%的粉砂质(石英颗粒)和1%-20%的有机质,多为暗色泥岩与浅色粉砂岩的薄互层。1.3.2储集层特征页岩气藏储层具有低孔隙度低渗透率的特点，页岩储集层孔隙度一般小于10%，而含气的有效孔隙度一般只有1%-5%，渗透率则随裂缝发育程度的不同而有较大变化，一般渗透率小于0.001×10-3um2左右。与常规天然气藏相比，页岩气的开发是否具有商业价值，很大程度上依赖裂缝的发育情况。1.3.3分布特征页岩气的分布特征具有多样性和隐蔽性的特点。与常规油气藏不同,页岩气成藏不需要在构造高部位,页岩气藏的分布与有效烃源岩分布范围相当,呈区域性分布。其分布特点受构造背景和沉积条件、有机质类型、丰度、成熟度及裂缝、断裂等多种因素的影响,这些因素决定了其是否具有工业勘探开发价值。1.3.4开发特征页岩气藏是一种典型的连续型油气藏。所谓连续型油气藏尤其是连续型气藏指的是持续产气、持续供气,产量低、产能稳,资源量大,但采收率较低,需要人工改造增产。但稳产后的递减速度较慢,一般为2%-3%,生产周期比较长,开采寿命可达30-50年。美国地质调查局(USGS)2008年最新数据显示FortWorth盆地Barnett页岩气田开采寿命甚至能达80年。开采寿命长,就意味着可开发利用的价值大,这也决定了其发展潜力。全球页岩气储量与主要分布区域从全世界范围看，泥、页岩约占全部沉积岩的60％，页岩气资源前景巨大。全球页岩气资源量为456.24X1012，甚至更多。主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东和北非、前苏联（如图一所示）。图一——世界主要页岩气分布区域单位10单位1012m3资料来源：EIA世界能源现状能源定义《能源百科全书》：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。能源的重要性物质、能量和信息是构成自然社会的基本要素。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家的高度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在近三十多年里，在稳定能源供应的支持下，世界经济规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。世界能源消费结构和剩余开采年份据美国能源信息署最新预测：2010年世界能源需求量将达105.99亿吨油当量，2020年达128.89亿吨油当量，2025年达136.50亿吨油当量，年均增长率为1.2%，人类面临着巨大的能源需求和压力。石油、煤炭、天然气、核能和水电依然是能源供应的主要来源，风能、太阳能和地热贡献了1.7%的全球发电量，占一次全球传统能源供应的0.7%。虽然有很大的进步，但从总量上来看是非常小的。图二——世界能源消费结构资料来源：EIA煤炭、石油、天然气虽然是世界主要的能源，但在不远的将来将会枯竭（图三）。如果再计算上逐年增长能源的消费需求，那么时间又将会大大缩短。替代能源寻找和发展已经成为迫在眉睫的问题，就目前来看，真正形成规模的新能源是核能和水电，已为世界贡献了11.8%的能源消耗量。根据BP能源专家鲁尔的介绍，水电的增长差不多到了顶峰，世界上已经没有太多的地方还能建大水坝了。核能目前发展的问题主是建设周期太长的问题，并且建设的风险相当的大，在日本核电站泄露之后，世界对核电建设的态度更加谨慎。图三——煤炭、石油、天然气的可开采年份资料来源；EIA全球开发页岩气的必要性开发页岩气是解决能源枯竭问题的必然要求在当今的世界能源结构中，人类所利用的能源主要是石油、天然气和煤炭化石能源。然而由上面的分析可以看出，煤炭、石油和常规天然气已经面临着枯竭的危险。随着经济的发展、人口的增加、社会生活的提高，预计未来世界能源消费量将以每年2.7%的速度增长，到2020年世界的能源消费总量将达到195亿吨。人类开发利用能源的历史长河中，以石油、天然气和煤炭等化石能源为主的时期，仅是一个不太长的阶段，它们终将走向枯竭，而被新能源所取代。人类必须未雨绸缪，及早寻求新的替代能源。页岩气就是人类要寻找的替代能源之一，与普通天然气相比，页岩气分布范围广泛，埋藏浅，目前探明的最浅仅8米，开采周期较长，可开采30年到50年，甚至时间更长。目前，页岩气在美国、加拿大等地已是重要的替代能源，正广泛应用于燃气化工，汽车燃料方便。页岩气清洁干净、污染物排放很少化石能源的大量开发和利用，是造成大气和其他类型环境污染与生态破坏的主要原因之一。如何在开发和使用能源的同时，保护好人类赖以生存的地球生态环境，已经成为一个全球性的重大问题。目前，世界各国都在纷纷采取提高能源效率和改善能源结构的措施，以解决这一与能源消费密切相关的重大环境问题。即所谓的能源效率革命和清洁能源革命，也就是我们通常所说的节约能源和发展清洁干净的新能源和可再生能源。全球气候变化是当前国际社会普遍关注的重大全球环境问题，它主要是发达国家在其工业化过程中燃烧大量化石燃料产生的CO2等温室气体的排放所造成的。因此，限制和减少化石燃料燃烧产生的CO2等温室气体的排放，已成为国际社会减缓全球气候变化的重要组成部分。天然气被人类成为最清洁的能源之一，页岩气是非常规天然气，其碳排放量仅为化石能源的50%，甚至更低。大力开发和使用页岩气，能减轻人类面临的环保压力。全球页岩气开发历程美国是页岩气开发的先行者，对世界页岩气事业的发展做出了非常伟大的贡献。早在1821年就成功钻探了第一口页岩气井。但美国页岩气事业的发展一直进展缓慢，从20世纪70年代开始，美国政府大力支持页岩气事业的发展，使页岩气事业取得长足的进步。但直到近几年美国页岩气才得以大规模商业化开采，2009年美国超过俄罗斯成为世界上天然气产量最大的国家，最主要的原因就是其页岩气的开采量大幅度增加。美国在页岩气产业中取得的进步，引起了世界的广泛注意。面对世界的能源现状，加拿大、中国、俄罗斯、英国、法国、印度、德国、波兰、匈牙利、土耳其等越来越多的国家都表示会大力支持本国页岩气事业的发展。目前，加拿大的页岩气也开始了商业化的开采，中国也加快开采的步伐，紧锣密鼓的进行着各项准备。主要国家页岩气开发现状及分析北美是全球目前唯一实现页岩气商业化开采的地区。美国页岩气开采最早可追溯到1821年，但当时由于产量较小没有得到重视，直到加世纪80年代中期，由于水平钻完井技术和水力压裂技术的进步，使得页岩气的生产进入大规模发展阶段。截至2008年底，美国已完钻页岩气井约42000口，产量首次超过煤层气，达到507×108m3，占美国天然气总产量的10％，预计2015年页岩气产量可达2800×108m3。目前，在全球页岩气领域，美国绝对处于霸主地位，无论在技术还是在产量上，没有国家能与之匹敌。如图四所示，美国页岩气的产量，占到全球产量的90%以上。图四——美国和全球页岩气产量资料来源：EIA加拿大的石油产量居世界第四，但是其页岩气的产量却位居世界第二。目前加拿大的页岩气产量占全球总产量的3%左右，在2010年达到174bcf，虽然从2006年，其常规天然气的产量开始下降，但是页岩气的产量却以每年143%的速度增加，加拿大政府表示会大力支持页岩气产业的发展业来弥补传统能源资源产量的下降。中国页岩气资源潜力大且地质条件优越，据估算，页岩气可采资源量约为26万亿立方米，与美国大致相当。从现有资料分析，除分布在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木和准噶尔等含油气盆地外，在我国广泛分布的海相页岩地层、海陆交互相页岩地层及陆相煤系地层也都有分布。2004年，国土资源部油气中心与中国地质大学(北京)开始调研我国页岩气资源状况，2009年在全国油气资源战略选区专项中，实施了“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区带优选”项目。并在重庆市彭水县连湖乡实施了我国第一口页岩气战略调查井，见到了良好的页岩气显示，标志着继美国和加拿大之后。中国正式开始这一新型能源页岩气资源的勘探开发。目前，除美国、加拿大和中国外，印度、澳大利亚、德国、法国、瑞典、波兰等国家也开始了页岩气的研究和勘探开发．页岩气勘探开发正由北美向全球扩展。2009年12月，石油巨头埃克森美孚石油公司以3lO亿美元巨资收购非传统天然气公司XTO能源公司．这是迄今为止最大金额的页岩气合同；法国道达尔石油公司2010年1月以8亿美元的价格获得切萨皮克石油公司位于得克萨斯州的Barnett页岩气项目的25％股权。页岩气已成为全球油气资源勘探开发的新亮点．必将改变世界油气资源勘探开发的格局。6全球页岩气开发评价6.1全球页岩气开发——势在必行却不会一帆风顺随着中海油高调收购美国切萨皮克能源公司位于得克萨斯南部的鹰滩页岩油气项目1/3权益，国内能源业关于投资非常规油气资源的呼声再次高涨。而在国外，开发页岩气的脚步也在不断加快。印度石油部近日宣布将在2011年底前，启动国内页岩气勘探国际招标活动。而在率先进行页岩气商业开发的美国，人们相信随着页岩气勘探与开发的深入，美国有可能在不久的将来成为页岩气出口国。页岩气的开发越来越受到各国的重视，全球页岩气的开发可谓是势在必行，然而投资页岩气既是机遇也有挑战。开发页岩气是人类解决能源枯竭，减轻环境污染的重要举措，是各国维护经济独立和促进可持续发展的必然选择。但开发的过程不会是一帆风顺。6.2技术——为极少数发达国家垄断页岩气开发相对常规天然气来说。因页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，通常孔隙度最高仅为4％一5％，渗透率小于1×10-3um。气流的阻力比常规天然大，需实施储层液压破碎才能开采。目前页岩气的开采技术主要有水平井加多段压裂技术、清水压裂技术和近期出现的最新压裂技术——同步压裂技术，创新的水平井钻井和完井技术是保证生产成功的关键。采用水力压裂和水平井技术、微地震裂缝成像技术，能直接监测水力裂缝网络的扩展动态，可极大地提高页岩储层中页岩气的开采量。正是这些先进技术的加速研发和成功应用。促进了美国页岩气开发的快速发展。但这些技术目前只有美国等少数发达国家掌握着，为了技术保密，美国甚至不把这些技术申请专利，所以，全球页岩气的开发如果要有突破，首先必须在技术上有所突破，打破美国的垄断。6.3环境——页岩气开发的同时可能伴随着污染页岩气本身是一种洁净能源，燃烧产生的二氧化碳仅为煤的50％，但由于目前开发主要采用的压裂法，每次液压破碎需要200万--400万吨水．而且在注入的压裂液中会加入化学物质。这些化学物质可能会对地下产生污染。类似于现在国家大力推广的太阳能发电。太阳能本身是一种低碳环保的新型能源．但其使用的多晶硅则是一种高耗能高污染的材料。2010年4月20日英国石油公司(BP)在墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台爆炸所造成的生态灾难至今仍未控制。油气开采环节的环境灾难是油气行业不可回避的一个严重问题，需要高度重视对页岩气开采中潜在污染的评估。否则页岩气的开发就有可能得不偿失。从这种意义上来说，那些开发页岩气比较晚的国家，有更多的机会去认识页岩气开发对环境造成的影响，因为很多环境问题具有滞后性，要等数年之后，其负面性才能表露出来。页岩气的开采的初衷一方面是解决能源危机，一方面是减轻环境压力。目前生态保护组织反对增加开采页岩气活动，他们认为试剂可能会渗入到附近城市的饮用水中，美国一些州的行政当局已禁止在靠近城市的水域钻探页岩气。6.4产量——将来一定会呈直线上升目前，世界上只有美国和加拿大成功进行了页岩气的商业开采。而页岩气产量占北美天然气产量的比重，已从2006年的1％升至现在的17％，预计到2030年这一比重将升至50％。近几年，美国页岩气产量以超过两位数的速度激增，从2006年的283亿立方米增至2008年的572.6亿立方米和2009年的680亿立方米。尽管如此，相对于如此庞大的页岩气储量，世界范围内页岩气的开采量只不过是苍穹中的一点繁星。从目前来看，制约页岩气产量的主要因素是;技术，开采的经济性和对环境的影响。但根本上来说，制约页岩气产量的主要因素是技术。即水平钻井技术和压裂技术。虽然目前这一技术还被美国等极少数发达国家垄断，但相信在不久的将来，越来越多的国家，如中国，俄罗斯，欧洲一些国家也会掌握这种技术，或者类似的技术，一旦技术被突破，世界页岩气的产量会呈现直线上