中國非常規(guī)天然氣資源潛力分析

中國非常規(guī)天然氣資源潛力分析

正常水域天然氣主要包括致密砂巖氣（以下簡(jiǎn)稱致密氣）、煤層和黃巖氣。近年來,以致密氣、煤層氣和頁巖氣為代表的非常規(guī)天然氣快速發(fā)展引起了世界的關(guān)注,特別是美國非常規(guī)天然氣的迅速發(fā)展使天然氣工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化。作為發(fā)展中的大國,中國正處于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,急需要大量的優(yōu)質(zhì)、清潔能源。從能源利用效率和CO2排放特征來看,天然氣無疑是當(dāng)前一個(gè)時(shí)期較為理想的清潔能源。非常規(guī)天然氣作為天然氣家族中較年輕的成員,在中國天然氣發(fā)展中占據(jù)舉足輕重的戰(zhàn)略地位,因此,充分剖析美國非常規(guī)天然氣發(fā)展,發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢(shì),定位好、發(fā)展好、利用好中國非常規(guī)天然氣資源對(duì)中國天然氣工業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)社會(huì)運(yùn)行具有重大戰(zhàn)略意義。1美國的大型天然氣工業(yè)令人驚訝1.1美國天然氣生產(chǎn)概況按照5000×108m3作為天然氣年產(chǎn)量高峰平臺(tái)計(jì)算,從1968年開始,美國天然氣即進(jìn)入了穩(wěn)定發(fā)展的時(shí)期,40多年來持續(xù)在高峰平臺(tái)上運(yùn)行,長(zhǎng)盛不衰。2010年天然氣年總產(chǎn)量達(dá)6110×108m3,天然氣在美國一次能源消費(fèi)中的比重占27%。其中致密氣1754×108m3,頁巖氣1378×108m3,煤層氣484×108m3,非常規(guī)天然氣總量達(dá)到3616×108m3,占美國天然氣年總產(chǎn)量的近60%(圖1)。美國天然氣在高峰平臺(tái)上運(yùn)行40多年,并成為世界成功利用天然氣的先驅(qū),主要得益于非常規(guī)天然氣的發(fā)展。20世紀(jì)80年代中期美國天然氣產(chǎn)量曾出現(xiàn)下滑現(xiàn)象,非常規(guī)天然氣的快速崛起,很快彌補(bǔ)了常規(guī)天然氣產(chǎn)量下滑的缺口,并且持續(xù)發(fā)展(圖1),最近兩年使美國成為全球第一大產(chǎn)氣國,使美國天然氣進(jìn)口量大幅度減少,并使國際天然氣貿(mào)易價(jià)格整體偏低。1.2美國加大加大消費(fèi)力度,產(chǎn)美國非常規(guī)天然氣快速發(fā)展的主要原因是:(1)外部條件良好,美國對(duì)天然氣的需求量巨大,20世紀(jì)末通過頒布能源意外獲利法等法律,采用稅收、補(bǔ)貼等政策來降低油氣企業(yè)開發(fā)非常規(guī)天然氣的風(fēng)險(xiǎn),鼓勵(lì)非常規(guī)天然氣的開發(fā),促使油氣公司開發(fā)非常規(guī)天然氣的積極性高漲;(2)技術(shù)進(jìn)步解決了非常規(guī)天然氣開發(fā)面臨的一系列難題,尤其是水平井加分段壓裂及其系列配套技術(shù)使本來難以開發(fā)和動(dòng)用的非常規(guī)天然氣儲(chǔ)量得以動(dòng)用,單位成本大幅降低,形成規(guī)模效益,油氣公司利潤(rùn)顯著增加;(3)美國非常規(guī)天然氣資源雄厚,統(tǒng)計(jì)表明,美國天然氣總剩余技術(shù)可采資源量達(dá)到52×1012m3,其中非常規(guī)天然氣資源技術(shù)可采資源量達(dá)到45×1012m3,是常規(guī)天然氣剩余技術(shù)可采資源量的6倍左右。此外,美國大部分非常規(guī)油氣區(qū)位于平原地區(qū),具有便利的交通、平緩的地形以及豐富的水源,對(duì)實(shí)施非常規(guī)天然氣大規(guī)模開發(fā)非常有利。美國非常規(guī)天然氣快速發(fā)展,主要取決于自身天然氣需求的驅(qū)使,得益于政策大力扶持、技術(shù)進(jìn)步保障、地理?xiàng)l件優(yōu)越、油氣企業(yè)受利益驅(qū)使經(jīng)營(yíng)積極性高漲等因素,可謂占盡了天時(shí)、地利、人和。2中國的常規(guī)天然氣生產(chǎn)需要快速發(fā)展2.1天然氣、電能與常規(guī)和規(guī)劃設(shè)計(jì)的關(guān)系中國一次能源結(jié)構(gòu)中煤炭長(zhǎng)期居高不下,石油比重較低,天然氣更是微不足道。2010年中國一次能源消費(fèi)總量達(dá)35×108t標(biāo)煤當(dāng)量(圖2),中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)為煤炭占70%、石油占18%、天然氣占4%,其他占8%?？傮w上中國能源消費(fèi)的現(xiàn)狀是過于重煤、高耗能、高排放。改善中國能源結(jié)構(gòu),首要任務(wù)是降低煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中的比重,增加天然氣、核能和其他可再生能源的比重。據(jù)中國工程院對(duì)中國能源中長(zhǎng)期發(fā)展的預(yù)測(cè),我國石油年產(chǎn)量將長(zhǎng)期保持在2×108t左右。石油進(jìn)口量受各種因素特別是安全因素的影響,必須設(shè)置石油消費(fèi)量的上限。據(jù)估計(jì),中國石油消費(fèi)量的上限在8×108t/a左右。因此,中國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重任就落在了天然氣的發(fā)展上,這既是中國天然氣發(fā)展的機(jī)遇,也是天然氣工業(yè)必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。盡管最近10年中國天然氣產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速,從2000年的272×108m3到2010年的968×108m3,產(chǎn)量增加了2倍多(圖3),天然氣探明儲(chǔ)量也大幅度增長(zhǎng),但相對(duì)于中國能源消費(fèi)量的增長(zhǎng),天然氣在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例增長(zhǎng)并不明顯。目前,中國常規(guī)天然氣仍處于高速發(fā)展時(shí)期,離進(jìn)入高峰期還為時(shí)尚早,但由于中國能源結(jié)構(gòu)過于畸形,不能走先發(fā)展常規(guī)天然氣,再發(fā)展非常規(guī)天然氣的老路,而應(yīng)竭盡全力促使常規(guī)和非常規(guī)天然氣并重加快發(fā)展。同時(shí),席卷全球的非常規(guī)天然氣的大發(fā)展為中國非常規(guī)天然氣發(fā)展增添了新的動(dòng)力。中國能源結(jié)構(gòu)的狀況和非常規(guī)天然氣的全球效應(yīng)決定了中國天然氣發(fā)展的理念應(yīng)為常規(guī)和非常規(guī)天然氣整體發(fā)展,共同推進(jìn)中國天然氣的發(fā)展速度。2.2煤氣、頁巖氣技術(shù)可采資源量中國非常規(guī)天然氣資源極其豐富,可采資源量遠(yuǎn)大于常規(guī)天然氣資源量。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國致密氣技術(shù)可采資源量為11×1012m3,煤層氣技術(shù)可采資源量為12×1012m3,頁巖氣技術(shù)可采資源量為11×1012m3。中國常規(guī)天然氣技術(shù)可采資源量為22×1012m3(包括致密氣3×1012m3)。非常規(guī)天然氣技術(shù)可采資源量合計(jì)為34×1012m3,接近常規(guī)天然氣技術(shù)可采資源量19×1012m3的2倍,具備加快發(fā)展的條件。3中國非常規(guī)定天然氣發(fā)展戰(zhàn)略3.1致密氣勘探開發(fā)的重要性中國各大型沉積盆地內(nèi)普遍發(fā)育豐富的致密氣,有的盆地已經(jīng)進(jìn)行商業(yè)化規(guī)模開采,如鄂爾多斯盆地、四川盆地等。2010年鄂爾多斯盆地中國石油長(zhǎng)慶油田公司年產(chǎn)天然氣211×108m3,其中蘇里格氣田年產(chǎn)致密氣105×108m3。另外,塔里木、準(zhǔn)噶爾、吐哈、松遼、渤海灣和柴達(dá)木等盆地均發(fā)現(xiàn)致密氣商業(yè)化氣流,部分盆地已獲得規(guī)模儲(chǔ)量。因此,致密氣是當(dāng)前最為現(xiàn)實(shí)和可靠的非常規(guī)天然氣資源。中國天然氣資源品位不斷變差,致密氣儲(chǔ)量將會(huì)增加更多,已有的開發(fā)成果表明,中國致密氣已經(jīng)形成了規(guī)模建產(chǎn)的配套技術(shù),并且具有一大批從事致密氣勘探開發(fā)的一線隊(duì)伍和人才,具備加快發(fā)展的條件。如果政策支持,還可以使當(dāng)前非經(jīng)濟(jì)性的、更加致密的致密氣通過技術(shù)攻關(guān)被源源采出,資源、技術(shù)和政策將助推致密氣成為中國非常規(guī)天然氣發(fā)展的領(lǐng)頭羊。3.2中階煤煤氣產(chǎn)能中國煤層氣資源十分豐富且分布廣泛。經(jīng)過多年準(zhǔn)備,煤層氣已具有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)儲(chǔ)備,某些生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)已探明1000×108m3規(guī)模的儲(chǔ)量并已形成規(guī)模產(chǎn)能。與美國煤層氣的發(fā)展主要是低階煤煤層氣相比,中國目前主要獲得高中階煤煤層氣產(chǎn)能。如中國石油天然氣股份有限公司山西沁水盆地樊莊區(qū)塊為高階煤煤層氣,經(jīng)過兩年排采,可實(shí)現(xiàn)單井日均產(chǎn)氣1780m3,已建成6×108m3的年產(chǎn)能。鄂東韓城區(qū)塊主要為中階煤煤層氣,經(jīng)過兩年排采后,可實(shí)現(xiàn)單井日均產(chǎn)氣1500~2000m3,已建成5×108m3的年產(chǎn)能。中國低階煤煤層氣的成功開發(fā)目前較為少見,但低階煤煤層氣具有很大資源潛力,主要分布在西北和東北,資源量占全國的40%左右(圖4),若能順利開采這部分資源,中國煤層氣產(chǎn)量將會(huì)攀上新臺(tái)階?？傮w上,煤層氣已經(jīng)具備加快發(fā)展的條件,應(yīng)加快煤層氣示范區(qū)的建設(shè),完善相關(guān)技術(shù),加快勘探開發(fā)進(jìn)程,盡快建立適應(yīng)不同煤階的開發(fā)技術(shù),實(shí)現(xiàn)煤層氣的大規(guī)模上產(chǎn)。3.3中國頁巖氣開發(fā)前景及潛力頁巖氣為一種自生、自儲(chǔ)式非常規(guī)天然氣資源類型。美國最早在1821年就發(fā)現(xiàn)了頁巖氣,但由于長(zhǎng)期受技術(shù)瓶頸的影響,沒有很好的經(jīng)濟(jì)性,發(fā)展緩慢。20世紀(jì)90年代末,隨著頁巖評(píng)價(jià)技術(shù)、水平井加分段壓裂技術(shù)、人工微地震監(jiān)測(cè)等核心配套技術(shù)的突破,開發(fā)頁巖氣的經(jīng)濟(jì)性才得到認(rèn)可,最近幾年在美國進(jìn)入大發(fā)展階段。2010年美國頁巖氣產(chǎn)量為1378×108m3,占全年該國天然氣總產(chǎn)量的20%以上(圖1)。中國頁巖氣開發(fā)剛剛起步,對(duì)有利區(qū)頁巖評(píng)價(jià)技術(shù)、鉆水平井及分段壓裂改造技術(shù)都亟須進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),若攻關(guān)順利,將在“十二五”末形成系列配套技術(shù),有望在2020年左右形成規(guī)模產(chǎn)能,并在2025年前后實(shí)現(xiàn)大發(fā)展。根據(jù)較少的技術(shù)資料,筆者對(duì)頁巖氣進(jìn)行了初步的整體評(píng)估。據(jù)估計(jì),中國有頁巖氣資源潛力的暗色頁巖主要分海相、陸相和海陸過渡相3種類型,其中海相頁巖又分為穩(wěn)定區(qū)海相頁巖和改造破碎區(qū)海相頁巖。據(jù)評(píng)價(jià),穩(wěn)定區(qū)海相頁巖是最為有利的頁巖氣資源潛力區(qū)。據(jù)初步評(píng)估,中國穩(wěn)定區(qū)海相頁巖資源量達(dá)到7.5×1012m3。可初步與美國海相頁巖氣進(jìn)行類比,盡管精度較差,但仍能初步判斷中國頁巖氣潛力很大,但需要扎實(shí)工作。當(dāng)務(wù)之急是在有利地區(qū)再增加一批先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū),加大先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)的力度,對(duì)頁巖氣勘探、評(píng)價(jià)、開采、管理進(jìn)行全過程的攻關(guān)試驗(yàn),包括高精度三維地震采集、處理和解釋,海相頁巖全方位的地質(zhì)評(píng)價(jià),鉆水平井及精細(xì)分段壓裂,對(duì)各井段壓裂效果的微地震監(jiān)測(cè),對(duì)試驗(yàn)區(qū)各井組鉆完井、壓裂、排液及試采的工廠化營(yíng)運(yùn),各井組長(zhǎng)期試采產(chǎn)量遞減規(guī)律的研究等,逐步獲得經(jīng)濟(jì)有效的運(yùn)行模式,再逐步推廣。4中國天然氣快速發(fā)展的概念4.1致密氣的開采從資源可靠性、技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益來看,中國發(fā)展非常規(guī)天然氣應(yīng)首推致密氣,可優(yōu)先加快發(fā)展。致密氣資源可靠,并有迅速擴(kuò)大的趨勢(shì),運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù),可以采出相當(dāng)部分的致密氣,并在政府政策支持下,通過繼續(xù)技術(shù)攻關(guān),擴(kuò)大致密氣的開采范圍和深度,經(jīng)濟(jì)性尚可。其次是煤層氣,可擴(kuò)大發(fā)展。煤層氣資源也很可靠。經(jīng)過多年的試驗(yàn),技術(shù)基本過關(guān),但還有很多工作需要進(jìn)行試驗(yàn)。煤層氣單井產(chǎn)量低,排采時(shí)間長(zhǎng),盈利水平較低。再次是頁巖氣,頁巖氣必須進(jìn)行先導(dǎo)試驗(yàn),加強(qiáng)攻關(guān),弄清經(jīng)濟(jì)效益狀況,預(yù)計(jì)用10年時(shí)間,在攻關(guān)基礎(chǔ)上形成較少的產(chǎn)量,并逐步加快發(fā)展。4.2天然氣常規(guī)產(chǎn)量中國天然氣產(chǎn)量發(fā)展將和美國一樣,非常規(guī)天然氣發(fā)展迅速,并很快占據(jù)天然氣總產(chǎn)量的一半,繼續(xù)發(fā)展將逐步超過常規(guī)天然氣的產(chǎn)量。美國用了20年時(shí)間,2010年非常規(guī)天然氣占當(dāng)年產(chǎn)量近60%。中國非常規(guī)天然氣資源豐富,若攻關(guān)順利,也可以用20年的時(shí)間,使非常規(guī)天然氣產(chǎn)量占到天然氣總產(chǎn)量的“半壁江山”。預(yù)計(jì)到2020年,中國天然氣產(chǎn)量將達(dá)2000×108m3,其中常規(guī)天然氣1300×108m3,非常規(guī)天然氣700×108m3(其中致密砂巖氣500×108m3、煤層氣150×108m3、頁巖氣50×108m3);2030年中國天然氣總產(chǎn)量達(dá)到3500×108m3,其中常規(guī)天然氣1500×108m3,非常規(guī)天然氣2000×108m3(其中致密砂巖氣1000×108m3,煤層氣500×108m3,頁巖氣500×108m3),非常規(guī)天然氣將占中國天然氣總產(chǎn)量的近60%。4.3天然氣在一次能源消費(fèi)中的比重較高中國一次能源消費(fèi)長(zhǎng)期以來以煤為主,2010年中國一次能源消費(fèi)量為35×108t標(biāo)煤當(dāng)量,其中煤炭消費(fèi)量為26×108t標(biāo)煤當(dāng)量,占總消費(fèi)量的70%;天然氣總消費(fèi)量折合1×108t標(biāo)煤當(dāng)量,占總消費(fèi)量的4%。若按照中國2020年一次能源消費(fèi)量為43×108t標(biāo)煤當(dāng)量、中國天然氣產(chǎn)量在2020年達(dá)到2000×108m3計(jì)算,再加上進(jìn)口天然氣,中國天然氣在一次能源消費(fèi)中的比重有望超過10%。按照中國2030年一次能源消費(fèi)量為52×108t標(biāo)煤當(dāng)量計(jì)算,預(yù)計(jì)中國天然氣產(chǎn)量在2030年為3500×108m3,加上進(jìn)口天然氣,中國天然氣在一次能源消費(fèi)中的比重有望突破15%。若保持石油消費(fèi)量比重基本不變,加上其他清潔能源的發(fā)展,中國煤炭在一次能源消費(fèi)中比重有望下降到50%左右,能源結(jié)構(gòu)得到改善。此外,中國自身天然氣的快速發(fā)展,將促使中國在進(jìn)口天然氣、能源安全、應(yīng)對(duì)碳排放談判等方面掌握主動(dòng)