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页岩油开发可能改变世界石油形势_罗承先

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页岩 开发 可能 改变 世界 石油 形势 罗承先
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1 前言不同类型油气资源的分布具有特定的规律[1],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 。 国外源岩层系 (区 )的煤层气 、页岩气 、页岩油已实现规模化开发 ;国内的煤层气开发也已取得进展 ,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 。 国外运移层系 (区 )的致密气和低渗油气已规模化开发 ; 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 )的油气资源 ,国内外均已大规模开发 。散失区的油砂 ,国内品质较差 ,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 。 2011 年 4 月中国工程院14 名院士联名上书国务院总理温家宝[2],建议国家重视非常规油气资源勘探开发 ,增强国家能源保障能力 。据悉 ,国务院总理温家宝 、副总理李克强均做出重要批示 ,支持非常规油气资源勘探开发 。目前 ,中国工程院已设立重大专项 ,为非常规油气资源勘探开发做政策研究 。在美国引发 “页岩气革命 ”,取得巨大成就 ,页岩气产量急剧上升 ,天然气价格大幅下降 ,目前正向全球扩展 。 美国页岩气开发公司已开始转向页岩油开发 ,并获得初步可喜成果 。 页岩油开发很可能改变世界石油形势 ,预示廉价石油时代可能即将到来 。2 页岩气开发取得巨大成就[3,4]进入 21 世纪 , 美国开始天然气 、 石油开发革命 。 与常规石油 、天然气不同种类的非常规页岩气 、煤层气 、致密气 、页岩油等产量惊人增加 。 页岩气是存在在称为页岩的沉积岩层中的天然气 ,煤层气是存在在煤炭层中的天然气 ,致密气是存在在渗透性低的硬质砂岩中的天然气 。 因生产成本极高 ,跨国石油公司最初没打算开发这些资源量庞大的非常规化石燃料 。 常规天然气存在岩盘构造中 ,用钻井的方式就可简单自喷 ,但非常规天然气就很难用钻井的方式抽出 。 页岩气的资源量极大 ,按国际能源机构 (010 年估算 ,以页岩气为首的非常规天然气可采储量为 921×1012相当于常规天然气的约 5 倍 。 2011 年 4 月美国能源信息署 (布的初步评估结果[5]显示 ,全球页岩气资源量为 716×1012术可采储量为 188×1012据 源统页岩油开发可能改变世界石油形势罗承先(原中国石化信息中心 ,北京 100011)摘 要 美国引发的 “页岩气革命 ”取得巨大成就 ,页岩气产量急剧上升 ,天然气价格大幅下降 ,天然气供需缓和 ,世界出现供应过剩 。 跨国石油公司纷纷进入页岩气开发领域 。 美国中小骨干石油企业不放弃页岩气开发 ,同时扩大页岩油开发 ,将页岩气生产技术用于页岩油领域 ,现已形成 个最大的页岩油生产区 。 2010 年仅 0×104d, 计划 2015 年增至 80×104d;岩油产量预计将从目前的 04015 年的 04d。 美国页岩油生产成本现已降至 20~30 美元 /据预测 2015 年产量将达到 200×104d,2020 年将达到 300×104d。 页岩油资源量极大 ,岩油资源量就达到 4000×108页岩油开发可能改变世界石油形势 ,美国可能再次成为世界最大的产油国 ,页岩油的开发预示着廉价原油时代可能即将到来 。关键词 页岩气 页岩油 开发 生产 成本 技术作者简介 :罗承先 ,高级工程师 ,1962 年毕业于四川大学化学系有机化学专业 ,曾在化工部吉化研究院 、化工部第二胶片厂 、中国石化信息研究所 (信息中心 )从事有机合成 、信息编译报道 、信息调研等工作 ,已发表论文多篇 。替代能源与新能源▲▲· 22 ·第 16 卷 第 12 期2011 年 12 月中 外 能 源2010 年末全球常规天然气可采储量为 187×1012 但是 , 之前多数能源专家认为页岩气生产成本在 200 美元 /100×104热单位 )以上 ,世界顶级跨国石油公司埃克森美孚也认为页岩气不是经济可行的能源 ,难以开发应用 。源 、源等为首的美国中小骨干石油企业 ,鉴于资金实力 、对外交涉能力 ,无法参与卡塔尔超大型液化天然气 (美国墨西哥湾深海油田等大型项目投资 ,所以采取了稳妥开发美国国内油气资源的经营战略 。 它们将过去油田开发培育的水平钻井 、水力压裂 、三维探查 、四维探查 、显微探查 (原有技术巧妙组合 ,戏剧性地将页岩气的生产成本成功压低至 元 /100×104右 。 2011 年最优良构造的生产成本甚至激减至 元 /100×1042005 年美国天然气储量已接近过去的最高水平 ,产量在降至谷底后急剧回升 。 跨国石油公司纷纷急速进入页岩气开发领域[6]。 2007 年壳牌参与 司页岩气项目投资 ,2010 年 5 月又以 47 亿美元收购 司的 岩区块 。 2008 年 购 、 参 与合资 源公司的页岩区块 。2010 年 11 月雪佛龙以 43 亿美元收购 源公司 的 岩 区 块 。 2010 年 1 月 道 达 尔 美元参与 源公司 岩区块的合资 。 尤其惊人的是 2009 年 12 月埃克森美孚以 410 亿美元巨资收购 源公司 。日本商社和亚洲大油气公司也纷纷进入北美页岩气开发领域[7],目的是获得不同于常规气田的开采技术 , 进而开发世界各地或本国的页岩气资源 。 2010 年 2 月三井物产以 140 亿美元 (包括将来的开发费用 )收购美国 司的 岩 区 块 ;8 月 三 菱 商 事 以 加元收购加拿大源公司的 岩区块 ;8 月住友商事以 美元收购美国 源公司的 岩区块 。2010 年 4 月 、6 月印度 司分别以 17 亿美元 、13 亿美元收购美国 源公司的 岩区块 、源公司的 岩区块 。 同年中国 韩国分别收购了加拿大 司的页岩区块 。 目前页岩气开发已在全世界范围内展开 。在页岩气开发中没有用任何新开发技术 ,技术人员只是将各种原有的技术进行组合 、磨合形成新的工艺 。 随着美国的天然气产量的激增 ,产量将持续下降的所谓天然气峰值论自然消失 。 美国天然气供需缓和 ,世界出现供应过剩 。 在页岩气供应急剧增加的同时天然气价格下跌 。 2008 年美国天然气 杆 价 为 12 美 元 /100 ×104 右 ,2009 年降至 4~元 /100×104使发达国家遭遇寒流的 2011 年 2 月 , 天然气价格也仅在 4 美元 /100×104右 ,目前仍稳定在低位 。 按热量换算 ,600×104然气相当于 1油 ,因此 ,按目前天然气价格折合 1油的价格仅为 27 美元左右 。 代表世界原油标杆价的 油期货价 ,2011年 1 月以后为 85~100 美元 /2008 年前天然气价格与原油几乎同价 ,而如今相差约 4 倍 。3 美国开始大力开发页岩油[3,4]之前 , 页岩油是指油页岩加工时其有机质 (主要是油母质 )受热分解 (也称为干馏 )生成的类似天然石油的产物 。 但这里指的页岩油与页岩气一样 ,是存在在页岩或坚硬岩盘中的液体状原油或凝析油 。 它不同于含在通常油田砂岩细砂中的原油 ,不可随地下压力自喷 。 当初 ,从经济层面考虑 ,不可能从坚硬岩盘中取出所含的石油 。 为此 ,埃克森美孚 、壳牌为首的跨国石油公司在非常规石油开发方面 ,也放弃了页岩油 。如上所述按热量换算 ,2008 年前天然气价格与原油几乎同价 , 而如今相差约 4 倍 。 于是 ,源 、源为首的美国中小骨干石油企业 ,在开发页岩气的同时 ,扩大原油和非常规页岩油开发 。 通过将页岩气生产积累的水平钻井 、水力压裂等技术组合 ,用于页岩油开发 ,增加原油产量 。美国原油产量自 1970 年出现高峰后 , 产量趋于下降 ,2008 年起美国本土 48 州原油产量开始增加 ,美国整体石油产量也从 2008 年见底后开始回升 。页岩油与页岩气一样含在页岩中 ,但分布地区不同 。 其密度 、黏度比页岩气高 ,基本上可用相同技术开采 。 至含页岩气 、页岩油的页岩层 (地下 1500~3000m 左右 ), 首先垂直钻井 , 再向页岩层水平钻井 ,通过管道注水 。 由管道开孔向岩层注入超高压水 ,岩层产生龟裂 ,用吸收器回收裂隙渗出的气或油 。 决定此开采方法成败的不是大规模的机器设备 ,而是开采压力 、适时注水以及操作人员的技能 。· 23 ·第 12 期 罗承先 . 页岩油开发可能改变世界石油形势这 些骨干石油开发企业的技术人员 ,经长年钻探开发 、提高技术 ,目前的开采成本已大幅下降 ,达到可盈利的水平 。 最近 ,1 个竖井与多个水平井组成的开采方式的单位面积开采量大幅增长 。源 、源等致力于页岩油开发生产的结果 , 使 2010 年原油产量增长了 30%~40%。 2010 年美国国内原油产量也增加了 50×104d,成为世界原油产量增加最多的产油国 。 今后 源对页岩油的投资还将大幅增加 ,其原油占销售额的比率 , 将从目前的 10%提高至2015 年的 30%;源将从 2007 年的 23%提高至 2011 年的 67%。 最近[8],美国 布的 《2011年版能源预测 》指出 ,由于水平钻井 、水力压裂技术的利用 ,页岩石油资源开发迅速扩大 。 上次预测的主要页岩油开发生产仅有 2 个地区 ,此次预测已增加至包括落基山脉 岩在内的5 个地区 ,美国预计石油产量将大幅增加 。4 岩油田和 岩油田开发由于美国已掌握从页岩层或其他致密地层开采石油和天然气的技术 ,众多石油生产商受此影响蜂拥而至 。 目前美国发现的最大的两个页岩区块 , 现已形成 50×104d 原油产能 ,预计将来产能还将大幅提高[9]。岩油田开发[3,4]目前 ,页岩油开发中心地带在美国中北部蒙大拿州 、北达科他州到加拿大萨斯喀彻温州 、马尼托巴州连片的 “岩层 ”。 位于北达科他州的岩主要为含油有利区带 。 岩油的产量快速增加 ,并富含伴生气 。 岩油产量 2006 年约为 10×104d,2008 年达 17×104d,2010年接近 40×104d, 计划 2015 年增加至 80×104d。 1995 年该地区可采储量 08010年末剧增至 08按日本石油天然气 、金属矿物资源机构 (资料[4],岩油田的勘探开发成本 ,2006 年为 元 /007 年为 元 /008 年达到 元 /009年又下降到 元 /司位于华盛顿州的 12×104d 厂 ,阿拉斯加原油可获量下降 ,该公司希望增加 (104~3×104d 岩油的供应[10]。 岩油可作为很好的石油替代原料 ,价格便宜且供应量大 ,2011 年 3 月 岩油的产量已超过 35×104d。将投资 美元将北达科他州 04d 的 厂扩能 1×104d,计划 2012 年 1 季度完成 。岩油田开发[11]区页岩地层从墨西哥边境延伸到得克萨斯州东部 ,穿过整个得克萨斯州南部 ,约 均厚度 250该地层位于垩岩和 岩间 , 深度 4000~12000区包括含油区域 、 湿气区域和干气区域 ,但目前基本所有勘探活动都集中在液体含量高的区域 。 由于生产 、运输 、加工和分馏服务准备就绪或已经计划好 , 该地区页岩油气产量将快速增长 。源公司认为 ,岩油气生产潜力巨大 ,容易进入油气市场 ,在美国多个非常规油气项目中是最好的 。 岩区北部的水平井压裂开采石油技术非常成功 , 预计 2015 年产量有望增加 5 倍 ,从目前的 04d 增加到 04d;部干气产量预计将从目前的14×108d 增加到 2014 年的 35×108d。 析师认为 , 到 2012 年底 ,区的气体集输能力将达到 24×108d、分馏能力 35×104d、石油管线输送能力 60×104d。得克萨斯州铁路委员会 2011 年 1~5 月已经为区页岩开采发放 933 个钻井许可证 ,而在 2010 年合计发放 1010 个许可证 、2009 年 94个 、2008 年仅 26 个 。 该委员会的统计显示 ,2010 年租赁的石油生产井为 72 口 、2009 年 40 口 ; 天然气生产井 2010 年 158 口 、2009 年为 67 口 。2011 年 1 季 度 , 源 公 司 在 区的石油产量达到 7500d、 天 然 气 液5900d、天然气 7600×104d。 该公司将通过优化设计继续提高油井产能 ,对提高产量贡献最大的技术是 司开发的油气流体通道水力压裂 技 术 。 源已经在得克萨斯州田运用该技术 。 结果显示 ,在相同井口压力下 ,用油气流体通道水力压裂技术的生产井与用降阻水页岩压裂技术或混合液压裂技术的生产井相比 ,初始产量增加 ,同时费用降低 10%、用水量减少 10%、 用砂量可减少 40%。 2011 年 美元用于 区的钻井和2011年 第 16 卷· 24 ·中 外 能 源 ,美元用于中游基础设施建设 。年前计划在 田启用 5 台钻机 , 在 区启用 9 台钻机 。 油公司对 同意斥资 35 亿美元 现 金 从 源控股公司手中购买 分页岩油气田的勘探 、开采权 。 通过该交易 ,油公司将获得 岩区主要在得 克 萨 斯 州 南 部 个地区的页岩油气开采权 。源公司位于得克萨斯州的 10×104厂 ,将加工 5×104d 岩油 ,比目前水平增加 04d[10]。 该炼厂 2010年底开始加工 岩油 ,页岩油产量增加可为炼厂提供更多这类原料 。 2011 年 5 月 岩油产量 10×104d,2012 年有望超过 20×104d,2016 年将达到 60×104d。5 页岩油开发可能改变世界石油形势[4,13]页岩油不同于以往的石油地质学常识 。 常规石油是积存在驼峰状的所谓背斜构造地层中的原油 。由于原油存在在砂岩细小砂粒间被称为储油岩的地层中 ,必然有防止石油 (易挥发成分 )蒸发的帽岩结构 ,形成帽岩下部石油 、天然气蕴藏构造 。 过去 ,油田勘探首先用三维 、四维探查找到背斜构造 。 若能从含油坚硬岩盘 (浮游生物尸体沉积构造 )中取出石油 ,就没有必要寻找背斜构造 ,于是在欧洲 、中国以及世界许多地方也有大量存在石油的可能性 。页岩油资源量极大 。 目前 ,美国正进行开发的 岩 油 田 , 作为单一矿区的资源量就达4000×108过沙特的原油储量 (2646×108 即使原油回收率为 10%,也可期待巨大产量 。 随着得克萨斯州 岩油田 、岩油田等的开发 ,资源量可望超过 1×1012还有报导称[12],美国未来新增石油产量不只来自得克萨斯陆上油田 , 仅美国西部 012油 ,这将是沙特探明储量的 6 倍 。 现在几乎还没有进行准确的页岩油地质调查 ,但在加拿大 、 美国得克萨斯州也发现了 岩油田级构造 。 随着今后不断地改进技术 ,美国地质调查所 (探发现的非常规石油储量将是常规石油的数 10 倍 ,石油的可采年数很可能超过 200 年 。据日本学者推测[13],2015 年美国页岩油产量将达 200×104d 左右 ,相当于美国原油产量的 1/4。另据 桥能源研究公司 (源研究小组预测[12],2020 年美国页岩油产量将达到 300×104d。 源 公 司 行 政 长 官 态度更为乐观 ,他告诉纽约时报 ,得克萨斯州新增石油将可能使美国不用再从国外进口石油 。 源公司表示[9],仅 2011 年各石油公司就已投入 250 亿美元用于 5000 口新井钻探 。 这一举动将在北达科他州的 得克萨斯州的区形成一轮石油竞赛 ,而 5 年前 ,这些地区的价值还不被大多数人认可 。 业内人士表示 ,这一轮投资热潮将直接或间接创造 200 万个新就业岗位 ,并节省美国的石油购买资金 。按现在的技术水平 ,页岩油的生产成本 ,即使包括探矿成本也远低于当初设想的 200 美元 /现已降到 20~30 美元 /低于墨西哥湾深海油田的 60 美元 /按 油价格现状 ,页岩油开发可获得丰厚利润 。今后 ,随着技术改进 ,页岩油田的勘探开发成本很可能进一步下降 。开发页岩油 、气的水平钻井 、注水压裂两大技术的压裂技术受到质疑和环保部门监控 ,有关部门正在研究开发安全 、环保的压裂技术 ,并已取得长足进展 。 页岩油开发已扩展到中国大庆油田的页岩油岩盘开发 、 法国为首的欧洲国家页岩油岩盘开发 。中国江汉的潜北地区 、松辽北部古龙地区 、柴达木盆地西部油泉子 、 南翼山等也发现了页岩油油藏 ,部分已经开发[1]。初步估计中国可采资源量超过100×108t。 世界勘探开发 、生产成本低廉的页岩油已势不可挡 。 经营变化快捷的跨国石油公司和日本综合商社正在积极参与页岩油开发 。 2010 年 10 月日本伊腾忠商事取得 司在 页岩油矿区 25%权益 ,该矿区可采页岩油 08]。2011 年 7 月 , 三 井 物 产 以 美 元 收 购 岩矿区部分权益 ,2017 年油气目标产量为16×104d。 丸红 、日挥也进入美国开发页岩油 。随着页岩油的开发 ,国际能源形势很可能发生大的逆转 。 常规石油储量的 2/3 集中在中东产油国 ,但存在必须通过霍尔木兹海峡的所谓地缘政治风险 ,由于页岩油的勘探开发 ,能源消费国美国 、欧洲 、中国可能增加大量石油储量 ,且可避免原油运输的地缘政治风险 。 现时原油产量仅为世界第 3 位· 25 ·第 12 期 罗承先 . 页岩油开发可能改变世界石油形势in s 00011)[by a on as is to in to to in 0100 ×104d is to 0 ×104d is to 04d 015 104in S $20 s is to 00×104d 015 00×104d of is as ,000×of in s s of of a 很可能再次成为世界最大的产油国 ,重新出现像 20 世纪前半期那样的美国石油产业兴旺时代 。页岩油开发对国际能源形势的冲击暂时还没有页岩气大 。目前可简单开发的陆上油田已经接近尾声 , 仅剩下生产成本高的深海油田和边缘 (区油田 ,即所谓的 “廉价原油时代已经终结 ”。 然而 ,页岩油的开发有可能打破这样的局面 ,将预示着廉价原油时代可能即将到来 。参考文献 :[1] 李玉喜 ,张金川 J]2011,19(3):613] 王秀强 谏开发非常规油气 [L][3] 南野 彰 もう古 い? 米 ベンチャ]0114] 岩間 剛一 に進 むシェJ]011,44(3):625] 伊原 賢 なガス资源 の開発 が世界 の天然 ガス市埸 を変 えた[J]01136] S ]010子版 ).[7] 市原 路子 の"シェ命 とその発展 [J]2010,57(13):338] 窪田 秀雄 る米国 のシェJ]011,44(3):589] S be s J]011子版 ).[10] to in ]011子版 ).[11] ] 011,109(27).[12] B/(2011[13] 岩間 剛一 イル革命 安 い原 油 の時 代 が开始 まる[J]0113编辑 周溪华 )2011年 第 16 卷·26·中 外 能 源
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