中国非常规油气开发的多元化思考

[加入收藏][字号: ] [时间:2013-10-29  来源:中国矿业报  关注度:0]
摘要:   在中国油气发展战略上,常规和非常规应该并重。在非常规油气中,最现实的主攻方向是致密油气、页岩油气和煤层气,业内对此似乎无大争议,但非常规油气三者中孰先孰后却分歧不小。把问题敞开来分析,这实质上是对中国煤层气、页岩油气的前景怎么评价...

  在中国油气发展战略上,常规和非常规应该并重。在非常规油气中,最现实的主攻方向是致密油气、页岩油气和煤层气,业内对此似乎无大争议,但非常规油气三者中孰先孰后却分歧不小。把问题敞开来分析,这实质上是对中国煤层气、页岩油气的前景怎么评价,对中国油气形势的严峻性以及中国油气发展战略的争论。

 

  中国已克服“压裂难关”

 

  从石油地质的术语上说,凡是赋存油气的地层,由于成岩程度高等原因致使孔隙度、渗透性很低者(即物性差)的皆可归为致密层。他们中的油气必须以特殊的新技术开采才能获得经济效益(这就是广义的致密油气概念),因而属非常规油气。

 

  在实际生产过程中,这类致密地层中的油气有着更细的分类并形成专用的名称。作为致密岩含油气的主体类型——致密砂岩油气多被商业界略去砂岩二字简称为致密油气(这就是狭义的致密油气概念)。

 

  随着勘探开发程度的加深,人们将储产量持续增长的希望主要寄托于难发现、难探明、难开发的油气田(藏)类型上。物性差的致密储层占的地位逐步提高。为了鼓励低品位低产油气田的开发,美国对单井产量低或需特殊技术开发的油气予以优惠待遇。对致密油气、页岩油气、煤层气的储量产量有系统的统计数据。

 

  进入21世纪以来,中国在非常规油气勘探开发的主体技术水平井和压裂等技术开发方面有了长足进步,致密油气产量增长很快。这种向低孔渗层开拓的过程是渐进的,业界并没有统一的对常规和致密砂岩界限的明确规定,且缺乏权威的致密油气储产量数据。

 

  综合多数人的意见和统计,笔者认为,致密油、气的产量至少分别占全国的1/4和2/5左右。与这种致密油气大规模开发相对应,水平井和压裂不仅各自形成了完整的技求系列,而且与钻井、完井固井、测试、微地震监测、含油气性预测等配套,构成了庞大的技术链。虽然在某些核心技术上我国仍有落后,但整体上可以说达到了国际先进水平。以压裂为例,中国不仅已成批生产达到国际先进水平的2500压裂车并使其配套化和车载化,而且已完成最先进的3000压裂车的制造和生产测试,达到国际领先水平。

 

  技术进步消融环保阻力

 

  致密油气、煤层气、页岩油气都面临着共同的技术难题:改造储层以使原来流不出或流得太慢的油气较顺利地进入井筒而被经济开采。美国正是在攻克致密(砂岩)油气经济开发难题的基础上,针对煤层、页岩层系的特点实施水平井和压裂而陆续成功开拓了煤层气和页岩油气新领域。

 

  中国已掌握的致密油气成套技术也为煤层气和页岩油气的发展奠定了相当雄厚的技术基础。因而,从战略上看,可以说技术不是阻碍中国各类非常规油气的关键性障碍。诚然,无论在美国还是中国,这种技术应用绝不是简单的移植,而必须针对煤层、页岩的不同特点进行创新,有时还要经过艰苦曲折的探索。

 

  换言之,从战术上看,把中国己广泛应用于致密砂岩的水平井、压裂等技术系列成功地用于页岩油气、煤层气,还需要一个适应、创新的过程。地质工作者深知地下情况的复杂性,即使仅对页岩类地层来说,不同盆地、不同时代地层、不同岩相岩性、甚至不同埋深所造成的含油气性,都需要以不同的方法、工艺去对待,而这些都是经过探索、甚至失败才能掌握的。

 

  正因为技术方法上有相当大的共性,所以在环境问题上也有相近的问题。其中最突出的是大量使用的钻井液,特别是压裂液会不会污染环境,影响地下水质量。客观地说,人类对自然的大规模利用和改造,都会给环境带来不同程度、不同性质的负面影响。这在其发展的初期阶段往往出现的较多。但人类的发展和需求本身又是环保最强大的动力,总能找到减弱、消除这些负面影响的办法。

 

  以大型加砂水力压裂为例,现发展到“万方级液千方级砂”的规模,一方面要寻找水的代用品,另一方面要加大重复使用率和无害化处理。这在大规模生产,特别是非常规油气开发的“工厂化”作业中易于实现并成为有效降低成本的措施之一。良好的完井固井和合适的压裂工艺完全可以保障其不与人类饮用的地表水及浅层地下水相混。

 

  “美国式经验”

 

  中国油气发展史上曾有过思路单一、仅强调某一类资源的教训。在上世纪六七十年代曾有过重油轻气,甚至要油不要气的倾向。如在常规石油勘探开发难度很大而天然气相当丰沛的四川盆地,一再强调要石油,不要油气,甚至组织“找油大会战”。结果是事倍功半甚至是劳而无功。

 

  上世纪80年代开始,我国组织了持续近20年的全国性的跨部门天然气联合攻关科研,认识了中国天然气特点并初步认识了其赋存规律,使油气并举成为各生产、科研单位都接受的指导思想,迎来了天然气持续快速增长的大好局面。在全球非常规油气取得重大进展的推动下,中国石油界较快地接受了常规油气和非常规油气并举的指导思想,较早、较主动地开展了向重(稠)油、致密油气、甚至煤层气的开拓。其中重油、致密油的产量成为中国石油能在2亿吨左右相对稳产的重要保障之一。而中国天然气得以在本世纪快速增长却在更大程度上依靠致密气的开发。

 

  美国的发展历程给人以更深刻的启迪。美国近年来扭转了油气产量长期下降、进口量攀升的趋势,一举成为油气产量上升最快的国家。正是得益于其广开思路,不局限于某些己知领域、已知油气类型,多元化开拓的指导思想。在产区上强调老油区稳产与新产区开拓并举,近年特别重视墨西哥湾深水区。在领域上强调常规和非常规油气并举,近年来特别在非常规的页岩油气领域取得震动全球油气界的进展。在非常规油气上三类油气间的发展速度对比更耐人关注。

 

  美国首先在致密油气领域取得进展,继而依靠在水平井和压裂等方面积累的主体技术,使得煤层气成为新的生长点。进而在经过艰苦努力使这些技术适应页岩层系后、在21世纪第一个十年的后期,页岩气继之是页岩油得以急剧增长。在同一发展思路上,起步最晚的页岩油气,反而发展最快,成为非常规气之首并有可能超过有百年发展史的常规气。其原因何在,令人深思。

 

  多元化背后:一个都不能少

 

  从生产成本、经营成熟方面看页岩油气似乎难超越常规油气。从水平井钻井完井及压裂等主体工艺的难度上他又比致密(砂岩)大,但它却获得超常的发展。笔者认为,在很大程度上决定于其形成、赋存机理的特性。

 

  页岩油气“原生态”的大面积赋存在较好和好的生烃岩系中,它较大的吸附能力使易保留大量烃而不被扩散,发育的纳米级孔缝又使其游离烃不易运移排出。这种机理使之优于必须从外来的烃源中获取并保存烃的致密砂岩。

 

  目前,对以上三类非常规油气的比较研究深度还很不够,难以得出被广泛接受的理性认识。但至少可以说,没有任何理由足以说明美国的页岩油气增长速度快于致密(砂岩)油气和煤层气是个别现象、是所谓不可复制的特例。倒是有许多理由启发我们:中国页岩油气一旦突破发展环境上的桎梏,在经历了发展初期技术上的适应、配套而走向成熟时,有可能取得相当快的发展,成为中国油气产量增加的重要力量。迫切期望举国上下对此种可能性予以高度关注。

 

  如今,“油气并举、有油要油、有气要气”的指导思想己发展为“广开思路、因地制宜、向一切可贡献油气的领域开拓”。对此,可按几个层次理解:

 

  首先,常规和非常规并举。对已有150年勘探史的常规油气也要继续向新区新领域新类型新深度发展,如:中国大陆架油气勘探开发要向还未出油气的黄海新区、深埋于陆相新生界之下的海相中生界新领域开拓。老油气田提高采收率的潜力仍很大并可成为增加效益的举措。特别要指出的是,中国还有相当多已投入大量资金探明而尚示动用(开发)的油气储量。它大部分属非常规,是现实的增产指向。

 

  其次,在非常规油气中比较成熟的是重(稠)油、沥青砂岩、致密油气、页岩油气、煤层气等。他们已在北美洲得到很好的体现。对中国来说重(稠)油和致密油气开发已有了相当大的进展。煤层气开发虽动手不算晚,技术上已有相当的积累,产量也有所上升,但主要受管理体制影响,进展很不理想。

 

  页岩油气在中国才仅迈出一小步,只有在对不同时代、不同类型的页岩油气进行一轮勘探开发实践后,才能初步认识到中国页岩油气的特点,更充分的暴露并逐步攻克技术上的难点。这时中国才能像2005年后的美国那样,具备快速发展页岩油气的基础。至少要在几个典型实验区完成勘探开发的各个程序,进行初步的工业性规模开发,才能真正评价出中国页岩油气的成本和经济效益。

 

  再次,技术的发展已把人造油气的问题再度提到日程上。油页岩(但并不包括石油)炼油、发电及其综合利用一直为业界关注,在某些地区还可成为重要能源。属于人造气的煤制气在条件适合地区不仅能获得经济效益且可成为天然气供应的重要补充。焦炉气和煤焦油的综合利用和化害为利产生巨大效益也定是不争的事实。煤制油是科技界一个有相当历史的研究课题,近年在南非和中国已得到相当程度的发展。业内关注的是其下游产业链的发展和综合经济效益、环境效应。至于生物制气、制油的技术也有了相当大的进展,它不仅可以生产油气代用品(如甲醇、乙醇、二甲醚、沼气发电等),而且可生产生物柴油、从地沟油等废料中提炼航空煤油等。

 

  最后,正确对待当前利润和持续发展的关系。国家有关部门特别是公司一定要首先关注己经成熟的油气领域,以保证油气目前的供应和经济效益,但同时也应当关注正在走向成熟和在不算久远的未来即将成熟的领域。

 

  对国家来说,这关乎到能源和经济的可持续发展,对公司来说,这是为未来的发展、为占领技术制高点作必要的准备。具体到中国的非常规油气来说,继续发展致密油气近乎于“轻车熟路”。但在前面提到的其与常规油气相加仍远不能满足需要时,就应特别关注已展现出清晰发展前景的页岩油气和煤层气。而其关键在于从国家和公司两个层面加大对其生产实践和科研的投入。

 

  对规模生产的前景暂时还不明朗的领域,如非常规气中的天然气水合物也要给予一定的关注,与其他国家一起促进其走向成熟并防止其产生灾害等负面影响。对前面提到的多种人造油气和油气代用品的问题,也应依此观点区别对待,重视培育其经济生存能力,但绝不能在问题尚未解决时拔苗助长、一哄而上。这里重要的思想方法和工作路线就是因地制宜。如果把这个词作广义的理解,还包括因时制宜、因工作主体(如不同公司)而制宜的含义。

 

  关于不同类油气孰先孰后、孰重孰轻的问题,答案是明确的:对于迫切需要油气快速增长的中国来说,应统筹兼顾、因地制宜、“一个也不能少”。



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