石油天然氣工業(yè)形勢概論

1、第一講 石油天然氣工業(yè)形勢概論1主講：李士倫（教授）2004年3月石油天然氣工業(yè)2主要內(nèi)容1 石油天然氣工業(yè)形勢3 發(fā)展注氣提高采收率配套 技術(shù)開發(fā)低滲透油藏2 未來能源與天然氣3第一部分石油天然氣工業(yè)形勢4一、54年油氣勘探成果石油方面： 發(fā)現(xiàn)576個油田 勘探石油地質(zhì)儲量：225.6108t 可采儲量：63.4108t5天然氣方面： 發(fā)現(xiàn)193個氣田 探明天然氣地質(zhì)儲量：4.49371012m3 其中氣層氣：3.37271012m3 溶解氣：1.1211012m3 天然氣可采儲量：2.57041012m3 其中氣層氣：2.20021012m3 溶解氣：3702108m36 2000年三大公

2、司上游利潤：1148億元占全國國有企業(yè)、國家控股企業(yè)利潤45% 71、剩余可采儲量資源量 150108t 人均資料12t/人，世界68t/人2、人均探明地質(zhì)儲量 4.8t/人，世界的1/10 人均可采儲量 1.9t/人，世界的1/12二、面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)83、全國油田總體上進入高含水期 平均含水率84.2%，大慶油田5000萬噸以上產(chǎn)量穩(wěn)定了27年，今年起開始遞減，今后每年降150200104t4、1993年起石油進口量出口量 2002年進口量7185104t，已占全國消費量30%，花費外匯142108美元 95、按GDP與石油消費量比例 2020年石油消費量達8108t，大力提倡節(jié)油，力求控制

3、在44.3108t，使上勁，國內(nèi)僅能產(chǎn)1.82.0108t，僅能達到50%自給程度。 6、天然氣產(chǎn)量達到1200108m3 石油安全問題更加突出10三、發(fā)展戰(zhàn)略1、發(fā)揮國內(nèi)油氣資源基礎(chǔ)性保障作用 “調(diào)整東部，發(fā)展西部，加快海上”2、樹立石油安全全球觀 國外油氣資源利用，獲取經(jīng)濟穩(wěn)定油氣資源，兩種資源 兩種市場113、節(jié)約用油要成為基本國策4、技術(shù)創(chuàng)新5、戰(zhàn)略儲備，商業(yè)儲備6、環(huán)境保護12四、發(fā)展任務(wù)1、大力開拓新勘探新領(lǐng)域2、提高石油采收率 1）改善水驅(qū) 提高波及體積，再提高35%采收率 2）發(fā)展多種提高石油采收率（EOR或IOR）技術(shù)133）加強已探明的難動用儲量開發(fā) 全國低滲透油田儲量63

4、108t，僅動用了31108t，已動用的提高效益，降低成本，未動用的32108t，依靠科技進步，改進經(jīng)營管理體制與機制，使能很好地開發(fā)出來。 14第二部分未來能源與天然氣15廿一世紀(jì) 天然氣世紀(jì)天然氣世界能源市場上的首選燃料16一、尋找未來新能源二、世界天然氣開發(fā)和利用三、石油天然氣工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略四、天然氣工業(yè)科技發(fā)展戰(zhàn)略主要內(nèi)容17一、尋找未來新能源（一）能源問題事關(guān)重大（二）超前思維，尋找未來新能源（三）天然氣將是繼薪柴、煤炭和石油之后第四個能源時代18（一）能源問題事關(guān)重大能源是人類生存、繁衍的基本條件和生物進化的關(guān)鍵因素。天然氣將是繼薪柴、煤炭和石油之后第四個能源時代。19科技發(fā)展提出了

5、能源優(yōu)質(zhì)化要求，為能源低碳化創(chuàng)造前提日益高漲的環(huán)保浪潮是能源優(yōu)質(zhì)化的強大推動力量可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)推動了天然氣和不含碳的H2等可再生能源走上能源歷史舞臺中國是一個人均能源不足的國家，能源問題的現(xiàn)狀和未來應(yīng)該引起高層領(lǐng)導(dǎo)的更大關(guān)注20（二）超前思維，尋找未來新能源 1、太陽能太陽是地球能量的源泉太陽能利用方式之一：發(fā)電英國BP和殼牌石油公司投資近10億美元，用于太陽能開發(fā)利用中國投資8000萬美元建20萬個太陽能房頂計劃太陽能利用方式之二：風(fēng)能利用德國 世界第一 28.74108W中國名列第八212、海洋能3、核能 核電在未來可能擔(dān)當(dāng)可持續(xù)發(fā)展能源的主角，除發(fā)電外還可城市供熱224、水力發(fā)電全球水資

6、源 39784.51012Wh經(jīng)濟可開發(fā)資源 964.11012Wh中國水電設(shè)備總?cè)萘?65.07109W (GW) 占總電量23.55、煤煤的深度加工、液化、氣化潔凈燃燒技術(shù)23 新能源前景可觀，需加大投入和研究，但2020年前仍以石油為主。24（三）天然氣將是繼薪柴、煤炭和石油之后第四個能源時代 天然氣熱效率高，環(huán)境效益好，發(fā)展利用天然氣成為當(dāng)今世界能源發(fā)展的潮流。最終將進一步降低能源含碳量，即可再生的太陽能、H2能源取代現(xiàn)有大部分礦物能源，成為最重要的能源。25二、世界天然氣開發(fā)和利用（一）世界天然氣資源（二）天然氣市場（三）天然氣輸送（四）天然氣應(yīng)用26（一）世界天然氣資源世界天然氣探

7、明和未探明的資源量 4001012m3美國產(chǎn)氣量最大 5556 108m3 占世界總產(chǎn)量 22.9%俄羅斯探明儲量最大 48.14 1012m3 占世界總儲量32.1%世界2000年總產(chǎn)氣量 2.4223 1012m3世界2001年總儲量 150.19 1012m3美國探明儲量雖僅 4.74 1012m3 ，但有超過10 1012m3 非常規(guī)氣源（低滲砂巖、頁巖和煤層中的氣）27全球煤層氣可能超過210 1012m3有一種潛在的天然氣資源水合甲烷 （Methane hydrates）最近公布數(shù)字相差幅度縮小， 在3000 101230000 1012m3之間美國擁此資源量9000 1012m3

8、 ，主要在阿拉斯加海上。28（二）世界天然氣市場10 108人口生活在工業(yè)發(fā)達地區(qū)消耗了世界60%能源，北美占總消耗量31%獨聯(lián)體國家占27%歐洲占20%氣代煤、氣代油成為趨勢。2020年達4.59 1012m3南北美洲主要在地區(qū)內(nèi)平衡。俄羅斯主要提供歐洲，非洲產(chǎn)氣國主要有阿爾及利亞、尼日利亞、埃及和利比亞，這些國家有管道通歐洲。亞洲產(chǎn)氣國主要有印度尼西亞、馬來西亞、文萊，還有澳大利亞，出口對象：日本、韓國和臺灣地區(qū)，主要以LNG形式。29（三）天然氣的輸送大致有管道輸送；LNG；以電輸送；氣體轉(zhuǎn)化液體。較多的是采用管道輸送甲烷在-162下液化成LNG，用絕熱油槽運到用戶處港口，重新氣化。在產(chǎn)

9、地發(fā)電，將電輸給用戶。把氣體轉(zhuǎn)化成液體，輸送液體產(chǎn)品。30（四）天然氣應(yīng)用 1、發(fā)電天然氣用量最大的領(lǐng)域發(fā)電、高能耗工業(yè)（鋼鐵、玻璃工業(yè)等）、取暖和家用燃料。隨著“聯(lián)合循環(huán)氣體透平”（CCGT）技術(shù)發(fā)展，用天然氣發(fā)電增長速度很快。31 2、合成氣（GTP, Gas to Products）天然氣制H2合成氣生產(chǎn)化肥（合成氨）尿素合成氣生產(chǎn)甲醇，生產(chǎn)許多高價值化工產(chǎn)品，如甲醛、甲酸，DME（二甲基醚） DME 很有潛力的化工產(chǎn)品，將來很可能會替代一般柴油燃料32 3、GTL ( Gas to Liquid ) 到2020年 將會有20套GTL工業(yè)裝置，生產(chǎn)約50Mt/a的油品。 以現(xiàn)有的技術(shù)，投

10、入很大，建一套2.0Mt/a 裝置要投入10億美元。33三、2020年中國GDP翻兩番目標(biāo)下石油天然氣工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略（一）2020年中國經(jīng)濟發(fā)展與能源需求（二）石油天然氣在未來中國一次能源的地位（三）石油天然氣發(fā)展戰(zhàn)略34（一）2020年中國經(jīng)濟發(fā)展與能源需求 1、經(jīng)濟發(fā)展與能源消費主要指標(biāo)對比 到2020年，國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）要翻兩番，將達到4萬億美元。 中國2020年經(jīng)濟和一次能源需求預(yù)計結(jié)果見表。 世界經(jīng)濟發(fā)展與能源消費主要指標(biāo)見表。35表1-1 2020年中國經(jīng)濟發(fā)展與能源消費主要指標(biāo)36表1-2 2020年世界經(jīng)濟發(fā)展與能源消費主要指標(biāo)年份人口(106)GDP(萬億美元)人均GDP

11、(美元)能耗(億toe)人均能耗(toe)單位GDP能耗(億toe/106美元)2000605731.49517090.961.502.892010684541.146.26010674996.5108.31.411.582.352020775155.365.271338408117.3138.21.511.782.12372. 未來能源消費演化趨勢1)石油在能源消費結(jié)構(gòu)中比重下降2)天然氣在能源消費結(jié)構(gòu)中比重穩(wěn)步上升3)煤炭在能源消費結(jié)構(gòu)中比重仍穩(wěn)步下降383. 未來石油天然氣可供性分析1）世界石油生產(chǎn)前景預(yù)計世界最終石油資源量4000億噸（賈文瑞等估計38404700億噸）目前探明率60%

12、世界石油最高年產(chǎn)量40億噸左右2010年 36.5億噸2020年 39.6億噸392）世界天然氣生產(chǎn)前景預(yù)計世界常規(guī)天然氣資源量400-550萬億m3（賈文瑞等估計360440萬億m3)最高年產(chǎn)量 3.3萬億m32010年 2.812.96萬億m32020年 2.933.19萬億m3非常規(guī)天然氣：煤層氣 1801012 m3水合物 300030000 1012 m3有可能成為21世紀(jì)主要能源。403）中國石油生產(chǎn)前景預(yù)計全國石油資源量 940108噸 當(dāng)前已超過 1000 108噸 石油可采資源量 大致都在 110140 108噸2000年底中國已探明石油可采儲量 60.95 108噸 已累計

13、采出 36.44 108噸2000年全國原油產(chǎn)量 1.65 108噸2010年年產(chǎn)量 1.75 108噸2020年 1.60 108噸414）中國天然氣生產(chǎn)前景預(yù)計常規(guī)天然氣可采資源量 1014.71012 m32000年已探明可采儲量 1.61012 m32000年全國天然氣產(chǎn)量 262 108 m3今后天然氣將進入高速發(fā)展期最高年產(chǎn)量將達到 12001400 108 m32010年 年產(chǎn)量 800 108 m32020年 1200 108 m3中國煤層氣儲量也較豐富。天然氣水合物和其它形式非常規(guī)天然氣尚未評價。42（二）石油天然氣在未來中國一次能源中的地位1、中國能源發(fā)展模式中國能源發(fā)展受

14、兩個條件制約：一是資源條件制約二是環(huán)境制約所以只能走 以煤為主，能源多元化，以清潔可再生能源為主的發(fā)展路線。43 2、能源發(fā)展思路和石油天然氣在一次能源中的地位能源發(fā)展方針引導(dǎo)和適當(dāng)控制石油消費，積極發(fā)展新能源、可再生能源和熱電聯(lián)產(chǎn)，大力開發(fā)煤炭凈化和高效利用技術(shù)，將節(jié)能作為長期國策。能源發(fā)展方案設(shè)想2020年油氣在能源消費結(jié)構(gòu)中比重達到35左右。石油大體控制在44.5 108噸，天然氣30003500 108 m344（三）石油天然氣發(fā)展戰(zhàn)略1、一個目標(biāo)2、兩個立足點3、三方面調(diào)整4、四項基本政策措施451、一個目標(biāo) 利用全球經(jīng)濟一體化，積極發(fā)展石油天然氣生產(chǎn)和貿(mào)易，力爭2020年石油天然氣

15、在能源消費結(jié)構(gòu)中占35左右。462、兩個立足點立足于國內(nèi)和國際兩個市場，兩個油氣資源。2020年國內(nèi)石油自給率不足402020年天然氣自給率 45力爭20012020年新增可采儲量3035億噸利用國際資源重點：中東和周邊國家（中東、中亞、俄羅斯等油氣資源占國際總資源70）473、三方面調(diào)整布局調(diào)整（1）東部地區(qū)原油產(chǎn)量將呈下降趨勢（2）西部地區(qū)和海域?qū)⒊史€(wěn)步上升趨勢（3）天然氣以西部和海洋為主，2020年天然氣產(chǎn)量1000億m3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整管理方式調(diào)整 在油氣行業(yè)中公有制、非公有制經(jīng)濟成分并存。484、四項基本政策措施積極促進國際能源與經(jīng)濟合作，建立中亞、俄羅斯和東亞的能源合作體系。充分利用和

16、適當(dāng)保護國內(nèi)油氣資源，建立以企業(yè)為主體的石油商業(yè)儲備制度。積極開展煤層氣、天然氣水合物等新礦物能源研究。積極鼓勵和支援國內(nèi)石油、非石油企業(yè)參與國際石油市場投資。49四、天然氣工業(yè)科技發(fā)展戰(zhàn)略（一）我國天然氣工業(yè)新形勢（二）天然氣工業(yè)科技概況50（一）我國天然氣工業(yè)新形勢天然氣資源量巨大，但探明程度低，僅67新探明儲量多屬于難采儲量天然氣供需失衡問題突出51（二）天然氣工業(yè)科技概況起步晚，直到20世紀(jì)80年代才開始重視天然氣開發(fā)和利用。以引進為主，自己開發(fā)創(chuàng)新少。全面落后510年。氣藏開發(fā)方面，國外的巨型壓裂、凝析氣藏循環(huán)注氣等技術(shù)已相當(dāng)成熟，致密氣藏開發(fā)技術(shù)也得到全面應(yīng)用，我國除排水采氣方面取

17、得優(yōu)勢外，其余技術(shù)均較落后。我國氣藏開發(fā)所需技術(shù)見表52表1-3 我國氣藏開發(fā)所需技術(shù)氣藏類型典型氣田儲量比例氣藏特點所需技術(shù)水驅(qū)氣藏威遠氣田35邊水指進、底水錐進和縱竄排水采氣、地質(zhì)認識、水平井采氣淺層氣藏澀北1號氣田14出砂流固耦合滲流理論、出砂控制異常高壓克拉2氣田18.5易進噴、氣體流速高、溫度壓力高井控、采氣設(shè)備與控制、高溫高壓測試含硫氣田渡口河氣田10硫的泄漏、硫?qū)υO(shè)備的腐蝕防腐和密封技術(shù)、凈化技術(shù)凝析氣藏板橋氣田21.5提高凝析油采收率、氣液兩相滲流循環(huán)注氣技術(shù)、氣液兩相滲流理論低滲氣藏長慶氣田31.5非均質(zhì)、低滲透、低產(chǎn)能、低效益改造、氣層識別、儲層橫向預(yù)測、水平井深層氣藏克拉

18、2氣田48氣藏難識別、壓力敏感變形介質(zhì)滲流理論53優(yōu)先發(fā)展比較基礎(chǔ)的、具有廣泛影響的科技領(lǐng)域，全面提高科技發(fā)展水平。低滲氣田應(yīng)作為天然氣科技發(fā)展戰(zhàn)略的重點。對儲層的橫向預(yù)測和氣層識別技術(shù)也應(yīng)引起足夠重視。復(fù)雜氣藏（低滲氣藏、異常高壓氣藏和凝析氣藏等）滲流理論也應(yīng)該是研究重點。對氣藏認識的科技比較重視，對改造技術(shù)相對關(guān)注較少，“工欲善其事，必先利其器”。54第三部分發(fā)展注氣提高采收率配套技術(shù)開發(fā)低滲透油藏55一、低滲透油藏的地質(zhì)特征和開發(fā)特征低滲油層：K 5010-3m21. 構(gòu)造特征低滲斷塊油藏：面積小物性差產(chǎn)能小儲量低56透鏡體在低滲砂巖儲油層中占相當(dāng)大的比重，其大小、形態(tài)、方位和分布是能否

19、成功地開發(fā)這類油藏的關(guān)鍵。儲層滲透能力很低，只要能與裂縫搭配，就能相對高產(chǎn)；對裂縫系統(tǒng)的研究是開發(fā)好這類油藏的重要課題。單井產(chǎn)量低，且遞減快，穩(wěn)產(chǎn)條件差。572. 儲層特征非均質(zhì)性強低孔低滲高含水飽和度各向異性非常明顯，厚度和巖性都不穩(wěn)定孔隙結(jié)構(gòu)主要特征是孔隙類型多樣，孔喉半徑小和泥質(zhì)成分多。粒間孔隙愈少，微孔隙比例愈大，滲透率就愈低。58孔隙連通但喉道細小。泥質(zhì)含量高。含水飽和度高，一般30%70%。北美172個低滲砂巖油藏，一般 K 30% PV；（2）儲層為砂巖或碳酸鹽巖；（3）厚度薄有利；（4）滲透率無限制；（5）深度大于1371.6m（4500ft）；（6）地層溫度無限制82（7）陡

20、峭的傾斜油藏；（8）原油相對密度35API ）；（9）原油粘度 10mPa.s ；（10）原油組成富含C1C7?？煞艑挼剑?原油相對密度35 API ）； 地層溫度100； 埋藏深度1500m。83特別推薦幾種N2驅(qū)類型：（1）注N2推動易混相氣體段塞的混相驅(qū) 注N2混相驅(qū)要求的條件較高，混相壓力高，要求原油中間烴含量高，實施難度較大，適用范圍較窄?？赏ㄟ^注N2和烴類氣體段塞混相驅(qū)來提高采收率。如果易混相氣體段塞的尺寸選擇合理，則比連續(xù)注N2經(jīng)濟效益更好。84 2000年SPE62547文章介紹一個塊狀裂縫性碳酸鹽巖水驅(qū)揮發(fā)性油藏注N2推動富含C2C6產(chǎn)出氣段塞高壓混相驅(qū)先導(dǎo)試驗的成功做法。

21、石油地質(zhì)儲量19.08108m3，一次采油僅采出了原油1.908108m3 ，產(chǎn)出氣中富含C2 C6，初始含量0.28390.5679m3/m3。1994年著手先導(dǎo)試驗3年。在注N2前注10%PV富含C2C6的產(chǎn)出氣段塞，混相壓力降到22.048MPa。85（2）重力穩(wěn)定驅(qū)對傾斜的、垂向滲透率較高的地層，在含油氣構(gòu)造頂部注氣。重力穩(wěn)定驅(qū)必須要求油層具有足夠高的垂向滲透率，且注入速度小于臨界速度。（3）保持地層壓力注N2的目的是使油氣藏的壓力保持在露點或泡點壓力之上。862、單井CO2吞吐采油（1）CO2基本性質(zhì)和增產(chǎn)原理1） CO2易溶于油，可以：增大原油體積；降低原油粘度；改善毛細管滲吸作用

22、。2） CO2溶于水，可以：提高水的粘度；CO2水溶液與碳酸鹽巖石起反應(yīng)，提高儲層的滲透性能；降低油水界面張力。3） 萃取原油中C2C30烴類。874） 改善油水相對滲透率，降低最終殘余油飽和度。5） CO2具有與原油混相的能力。6） 注入碳酸水，可使含水帶前緣形成和保持CO2游離氣帶。7） CO2密度為空氣的1.53倍。壓力 2.017 Mpa，溫度低于 17時以液態(tài)存在。 CO2臨界溫度 31，臨界壓力7.399MPa。 CO2的偏差系數(shù)受壓力和溫度影響較大。 CO2局部溶于水，易溶于原油。88CO2吞吐又稱循環(huán)注CO2 或CO2增產(chǎn)措施。它起源于注蒸汽單井吞吐。開采機理主要是：1）降粘，如果原油粘度降低50%，產(chǎn)量約提高一倍； 2）膨脹，CO2 注入油后體積可增加0.50.7倍，增加儲集空間含油飽和度； 3）解堵，CO2溶于水產(chǎn)生H2CO3，溶解某些膠結(jié)物； 4）降低界面張力； 5）輕質(zhì)油藏CO2汽化中間烴和C7+組分，在近混相過程中完成吞吐過程。89（2）備選油藏的篩選和油藏參數(shù)的作用1）影響CO2吞吐過程