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页岩气开发现状及发展前景

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页岩 开发 现状 发展前景
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页岩 页岩气是泛指赋存于富含有机质的暗色页岩或高碳泥岩中,主要以吸附或游离状态存在的非常规天然气资源。 在埋藏温度升高或有细菌侵入时,暗色泥页岩中的有质,甚至包括已生成的液态烃,就裂解或降解成气态烃游离于基质孔隙和裂缝中,或吸附于有机质和豁土矿表面,在一定地质条件下就近聚集,形成页岩气藏。 与常规储层气藏不同,页岩既是天然气生成的源岩,是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此,有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。武汉理工大学一、 页岩 常规与常规天然气的定义不是按成因进行的分类,而主要是按天然气的赋存状态进行界定。常规天然气是指赋存在常规的构造、地层等圈闭类型中的气;其余赋存状态的天然气可通称为非常规天然气, 包括:煤层气(主要为煤层吸附储存)、深层气(位于当前勘探目的层以下,传统生气窗以下生烃)、致密砂岩气、页岩气、水溶气(天然气溶解在水中)、天然气水合物等;与常规天然气相比,页岩气开发具有资源潜力大、开采寿命长和生产周期长的优点,页岩气田开采寿命一般可达30— 50 年,甚至更长。但页岩气储集层渗透率低,开采难度较大。武汉理工大学一、 页岩 页岩 然气以多种状态存在于页岩中。少数为溶解状态天然气,大部分为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。吸附状天然气的赋存与有机质含量密切,它与游离状天然气含量之间呈彼消长关系,其中吸附状态天然气的含量变化于 20% ~85%之间。页岩自身的有效孔隙度很低,页岩气藏主要是由于大范围发育的区域性裂缝,或热裂解生气阶段产生异常高压在沿应力集中面、岩性接触过渡面或脆性薄弱面产生的裂缝提供成藏所需的最低限度的储集孔隙度和渗透率。武汉理工大学一、 页岩 得了四个方面的认识。① 页岩气成藏机理兼具煤层吸附气和常规圈闭气藏特征,体现出了复杂的多机理递变特点。② 在页岩气的成藏过程中,天然气的赋存方式和成藏类型逐渐改变,含气丰度和富集程度逐渐增加。③ 完整的页岩气成藏与演化可分为 3个主要的作用过程,自身构成了从吸附聚集、膨胀造隙富集到活塞式推进或置换式运移的机理序列。武汉理工大学一、 页岩 相应的成藏条件和成藏机理变化对页岩气的成藏与分布产生了控制和影响作用,岩性特征变化和裂缝发育状况对页岩气藏中天然气的赋存特征和分布规律具有控制作用。研究了我国的情况,认为我国的许多盆地存在工业性页岩气藏发育的基本地质条件,其中,吐哈盆地吐鲁番坳陷的水西沟群是页岩气发育的重要区域之一。武汉理工大学二、 页岩 气 从资源角度看,全球页岩气储量丰富,勘探和开发程度较低,发展潜力巨大。 据初步评估,全球页岩气资源量高达 456. 2 万亿立方米。其中,北美地区页岩气资源量达 108. 7 万亿立方米,占全球总资源量的 23. 8%; 中亚和中国为 99. 8 万亿立方米,占全球总资源量的21. 9%。 全球页岩气资源量相当于煤层气与致密砂岩气的总和,约占全球非常规天然气资源量的 50%,与常规天然气的资源量 472 万亿立方米相当。页岩 气 的储量与分布三、 页岩 气 界上页岩气资源勘探开发最早始于美国,早在1821 年美国就钻探了第一口商业性页岩气井。二战后,天然气成为重要能源,进一步推动了页岩气的勘探与开发。到 20 世纪 70 年代后期,美国页岩气开发步入规模化和商业化发展阶段,年产页岩气约20 亿立方米。1981 年,美国第一口页岩气井压裂成功,实现了页岩气开发的突破。1996 年,美国页岩气产量达到 85亿立方米,约占美国天然气产量的 武汉理工大学三、 页岩 气 入 21 世纪以来,随着需求增长、勘探开发力度加大,特别是水平井大规模压裂技术的成功应用,美国页岩气进入快速发展阶段。2001 年,新技术的应用及推广使得美国的页岩气产量迅速增加。 2005年美国成功开发了沃斯堡等 5 个盆地的页岩气田,产量以 100 亿立方米 /年的规模增长。2000- 2010年间,美国页岩气产量由 110 亿立方米提高至 1379亿立方米。美国能源信息署 《 2011 年能源展望 》 报告认为,美国目前拥有技术可采页岩气资源 至 2035 年,页岩气产量有望增加近 4 倍。武汉理工大学三、 页岩 气 国是目前世界上进行页岩气商业开采最为成功的国家。据统计, 2000 年全美页岩气井为 口,参加页岩气开发企业 10 余家 ; 2008 年页岩气井超过 4 万口,开发企业增加到 60 多家,包括壳牌、雪佛龙、康菲等石油公司都在进行页岩气的商业开采。美国有 48 个州拥有页岩气资源,主要集中在五大页岩气区,其中位于德州沃斯堡盆地的巴涅特页岩气区2008 年底完成页岩气生产井 11272 口,获得页岩气可采储量 亿立方米。1998- 2010 年间,巴涅特页岩气产量从 立方米增至 412 亿立方米,增长 40 倍。美国地质调查局数据显示,该气田开采寿命可达 80- 100 年。武汉理工大学三、 页岩 气 页岩 气 前,除美国和加拿大外,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。近年来,随着社会对清洁能源需求的不断扩大、天然气价格的不断上涨、 页岩气地质认识的不断提高、水平井与压裂技术水平的不断进步,页岩气勘探开发正由北美向全球扩展。武汉理工大学三、 页岩 气 的开发现状4. 我国的开发现状我国页岩气资源潜力大,但勘探开发处于“空白”状态。 我国页岩气富集地质条件优越,从现有资料看,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。据估算,我国页岩气可采资源量约为 26× 1012美国大致相当。武汉理工大学三、 页岩 气 的开发现状4. 我国的开发现状川南、川东、渝东南、黔北、鄂西等上扬子地区是我国页岩气主要远景区之一。以四川盆地为例, 仅评价的寒武系和志留系两套页岩,。 受国外成功实例的启发,且为了满足安全、环保、能源接替的需要,我国于 90 年代向页岩气开发领域进军。 但是由于受地质条件以及开发技术的限制,一直没有形成大的开发规模。武汉理工大学三、 页岩 气 的开发现状4. 我国的开发现状武汉理工大学四、 页岩气开发的影响页岩气开发对天然气市场的影响 美国是世界上天然气消费量最大的国家。据美国能源署资料, 2008年美国天然气消费量 6 581× 108量 5 825× 108进口主要来自加拿大。随着页岩气产量大幅上升,从 2007年开始,美国天然气净进口量降幅达 2%。 同时,还大大降低了美国本土天然气的边际供应成本,也使得中东 起了全球天然气价格变化。 由于美国天然气的价格降低,也使得欧洲制造业逐渐转向美国。武汉理工大学五、美国页岩分布地区地表条件优越,地势平坦。我国优质页岩多分布在崇山峻岭间,如蜀南、鄂西、贵州、重庆等地区。复杂的地表条件,给我国页岩气勘探开发带来极大的困难,增加了开发成本。武汉理工大学五、 美国早期开发的页岩气藏一般在 1 500 过近 20多年大规模开发,近期才开始开发 3 000  我国有利页岩气藏埋深大多分布在 3 000 汉理工大学五、美国本土天然气管网发达,长度达 49× 104产页岩气可方便进入管网销售我国目前天然气管线总长仅 104建成西气东输、陕京线等干线,与美国相比差距巨大武汉理工大学五、经过多年的研究和实践,美国已具有成熟的页岩气开发配套技术,主要包括水平井钻井技术、水平井分段压裂技术等我国已基本掌握水平井钻井技术,但页岩气钻探仍以直井为主,水平段压裂技术尚处于研究阶段武汉理工大学五、中美页岩气开发状况对比5. 财税政策 :美国能源部设立专门的非常规油气资源研究基金、得克萨斯州免征生产税等政策,对页岩气开发政府补贴 前我国对页岩气开发尚没有任何优惠政策武汉理工大学5. 财税政策 :中国页岩气要达到效益、规模开发,还需要在降低成本优惠政策及天然气价格等方面做大量的工作。目前进口天然气到岸价在 2元 /国内页岩气开发盈亏平衡气价约 此,如果国内气价逐步提高到盈亏平衡气价以上,则国内页岩气开发将会快速发展。武汉理工大学五、中美页岩气开发状况对比6. 总结 中国页岩气要达到效益、规模开发,还需要在降低成本优惠政策及天然气价格等方面做大量的工作。 目前进口天然气到岸价在 2元 /国内页岩气开发盈亏平衡气价约 此,如果国内气价逐步提高到盈亏平衡气价以上,则国内页岩气开发将会快速发展。 从美国页岩气的发展历程及影响来看,可以得到几点启示 :丰富的资源奠定了开发基础,市场需求激发了生产动力,技术创新降低了开发成本,优惠政策刺激了快速发展,规模开发满足了国内需求。武汉理工大学五、中美页岩气开发状况对比六、天然气市场前景广阔然气在我国一次能源消费结构中仅占 与世界 24%的平均水平相差甚远。 2009年中国生产天然气 830× 108观消费量为875× 108然气供需缺口超过 40× 108 国内有关机构预测,到 2015年,国内天然气需求为2600× 108二五期间年均增长 占一次能源消费比重达到 9%左右, 2020年国内天然气需求为 4 000× 108二五期间年均增长 9%,占一次能源消费比重达到 12%左右。武汉理工大学六、015年和 2020年国内天然气产量可望达到1500× 108 000× 108口分别1100× 108 000× 108需矛盾将日益突出。 总之,随着我国经济持续稳定增长以及低碳环保的要求,未来几十年内将是中国天然气产业发展的高峰期,而常规天然气的产量已不能满足国内需求。因此,具有雄厚资源基础的页岩气的勘探开发亟待实现跨越式发展。武汉理工大学六、措施及建议2. 措施及建议 开展资源评价,制定相关标准 研究表明,中国页岩气形成的地质背景比北美地区复杂,在页岩气形成条件上既具相似之处,又有明显的差异,这就决定了北美地区页岩气的评价标准、开发经验不完全适合中国页岩气的评价和勘探。 建议国家调拨专项资金,组织有关单位,研究并提出页岩气资源评价、储量计算等方法和标准 ;根据我国页岩的厚度及分布、有机地化特征、孔渗条件、裂缝发育程度、保存条件等因素,在全国范围内开展页岩气地质评价工作,落实有利目标区,并有针对性地部署实物工作量,进一步评价中国页岩气的资源潜力及经济技术开发界限,为未来页岩气开发提供可靠数据。武汉理工大学六、措施及建议2. 措施及建议 扩大对外合作,积极引进技术 由于页岩气开采特点和采气工艺与常规天然气差别较大,中国页岩气开发技术尚处于探索阶段,应积极扩大对外合作,选择有实力、有经验的国外公司开展合作。 一方面引进消化吸收先进成熟技术,缩短研究时间,加快国内页岩气开发步伐;另一方面可借鉴国外开发经验,降低成本,促进规模商业开发。武汉理工大学六、措施及建议2. 措施及建议 制定优惠政策,鼓励页岩气开发 美国页岩气快速发展,一方面是市场需求,另一方面离不开国家政策支持。正是由于美国政府的优惠政策,才使页岩气开发具有经济效益,这点在页岩气开发初期尤为重要。如无优惠政策,以目前国内天然气价格无法进行页岩气效益开发。 建议国家借鉴美国页岩气开发的成功经验,尽快制定页岩气开发有关的优惠政策,鼓励企业加大开发力度,促进中国页岩气产业早日进入商业和规模化开发阶段。武汉理工大学
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