中國頁巖氣勘探開發(fā)面臨的問題及應(yīng)對措施

中國頁巖氣勘探開發(fā)面臨的問題及應(yīng)對措施

中國巖漿巖氣的開發(fā)處于起步階段。由于中國現(xiàn)有天然氣產(chǎn)量難以持續(xù)滿足中國國民經(jīng)濟(jì)和社會高速發(fā)展的需求,也由于北美頁巖氣勘探開發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn),所以中國頁巖氣的發(fā)展引起政府、企業(yè)和民眾的高度關(guān)注。如何加快頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐,成為各界討論的熱點(diǎn)。為此,探討了中國頁巖氣勘探開發(fā)面臨的問題,并提出相應(yīng)的應(yīng)對措施,供有關(guān)方面參考。1油氣勘探開發(fā)需要解決的問題中國地質(zhì)條件比北美復(fù)雜,頁巖氣勘探開發(fā)僅處于起步階段,還有許多技術(shù)和政策問題需要探索。從北美的經(jīng)驗(yàn)看,頁巖氣的勘探開發(fā)具有“高技術(shù)、高投入、低成本、長周期”的特點(diǎn)。頁巖氣能否成為中國天然氣勘探開發(fā)的后備領(lǐng)域,能否形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模并為調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、緩減天然氣供需矛盾作出貢獻(xiàn),至少需要解決以下4個問題:①中國是否存在頁巖氣,即“有無”問題;②頁巖氣的單井產(chǎn)量有多高,即“多少”問題;③頁巖氣藏的規(guī)模有多大,即“大小”問題;④開采頁巖氣的成本是否劃算,即“高低”問題(圖1)。四川盆地長寧、威遠(yuǎn)地區(qū)已鉆井壓裂后均獲氣,表明四川盆地長寧和威遠(yuǎn)地區(qū)存在豐富的頁巖氣,初步回答了四川盆地有無頁巖氣的問題。但是資源前景、單井產(chǎn)量、氣藏規(guī)模、投資效益等問題仍需艱苦探索。而要解決這些問題,則面臨著資源、環(huán)境、技術(shù)、成本和政策等5個方面的挑戰(zhàn)(圖2)。1.1中國南方頁巖氣藏成藏條件比美國更盡管四川盆地具有形成頁巖氣藏的諸多有利地質(zhì)條件,但與北美傳統(tǒng)頁巖氣有利區(qū)域相比,前者的地質(zhì)背景、整體認(rèn)識和技術(shù)水平還有差距,還需要進(jìn)行大量艱苦細(xì)致的技術(shù)攻關(guān)和勘探開發(fā)政策研究。當(dāng)前國內(nèi)外不少研究者用中國頁巖的一些參數(shù)與北美相比,得出中國頁巖氣資源非常豐富的認(rèn)識,這無疑是有積極意義的。但是,任何類比都存在風(fēng)險,北美不同地區(qū)、不同時代的頁巖都各具特色,更何況目前所用的對比參數(shù)基本上都是基礎(chǔ)資料有限的靜態(tài)參數(shù)。實(shí)際上,目前認(rèn)為最具前景的中國南方揚(yáng)子地臺寒武系和志留系海相頁巖與北美地臺石炭系和泥盆系海相頁巖相比,至少存在4個不利因素:①揚(yáng)子地臺經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動次數(shù)多而且劇烈,所以頁巖氣藏經(jīng)歷的改造歷史和保存條件顯然不同于北美地臺。②中國頁巖氣有利區(qū)有機(jī)質(zhì)演化程度處于高—過成熟階段,而美國頁巖氣則低于高成熟階段。隨著成熟度增加,頁巖氣藏的成藏條件會有哪些變化目前還不十分清楚。從理論上看,成熟度越高,頁巖礦物和有機(jī)質(zhì)對天然氣的吸附能力就越差,所以吸附氣的含量就會越少。③中國頁巖氣藏埋深小于3000m的范圍相對較少,部分頁巖儲層埋深可超過5000m,而美國泥盆系、密西西比系頁巖埋深范圍介于1000~3500m。④中國南方頁巖氣有利區(qū)多處于丘陵—低山地區(qū),地表?xiàng)l件比美國復(fù)雜得多。由于中國現(xiàn)在僅有幾口頁巖氣井,還沒有一個投入開發(fā)的頁巖氣藏,所以對于頁巖氣資源量、儲量、產(chǎn)量如何預(yù)測,都沒有可以遵循的規(guī)范,而北美的地質(zhì)背景與中國的地質(zhì)背景差別較大,也不能簡單地照搬,況且北美頁巖氣勘探開發(fā)的程序也與中國常規(guī)天然氣勘探開發(fā)的程序不同,所以需要探索適合中國地質(zhì)情況和工藝技術(shù)的頁巖氣資源評價、儲量計算和產(chǎn)能預(yù)測方法。1.2中國南沿邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低,資源量大,能源交通關(guān)鍵與美國相比,中國頁巖氣勘探開發(fā)受地表環(huán)境影響較大。北美人少地多,開發(fā)頁巖氣的地區(qū)以平原為主,水源豐富,交通便利,鉆前工程量小,費(fèi)用也低。而中國南方頁巖氣有利區(qū)多位于像長寧、威遠(yuǎn)這樣的丘陵—低山地區(qū),耕地肥沃但面積不多,交通和水源受限,且人口相對稠密,所以不僅井場選擇受限,鉆前工程量大,費(fèi)用也高,而且受環(huán)境因素制約多。中國是一個人口眾多、耕地有限、能源緊缺的發(fā)展中大國,我們不能也沒有必要重復(fù)發(fā)達(dá)國家先污染再治理的老路。所以中國頁巖氣勘探開發(fā)中的安全、環(huán)保問題更需從一開始就高度重視,高標(biāo)準(zhǔn)要求。1.3頁巖氣開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)中國針對頁巖氣勘探開發(fā)的分析實(shí)驗(yàn)技術(shù)還不完善,對頁巖氣的成藏機(jī)理和富集特點(diǎn)認(rèn)識還不清楚,含氣頁巖有利區(qū)帶和頁巖氣建產(chǎn)區(qū)的選擇和評價、頁巖氣藏描述、產(chǎn)能預(yù)測、井位部署與井網(wǎng)優(yōu)化等氣藏工程技術(shù)與頁巖氣開發(fā)地質(zhì)理論在國內(nèi)尚處于空白。頁巖氣開發(fā)的關(guān)鍵工藝技術(shù)主要有水平井(井組)鉆完井技術(shù)體系、分段多級壓裂技術(shù)體系和微地震監(jiān)測技術(shù)體系。中國現(xiàn)有的水平井鉆完井技術(shù)還不能完全滿足頁巖氣水平井鉆完井的需求,水平井分段多級壓裂工藝技術(shù)及配套工具仍需要引進(jìn)、研發(fā)、試驗(yàn)和評價,頁巖氣壓裂裂縫延伸規(guī)律、壓裂規(guī)模優(yōu)選、產(chǎn)量預(yù)測等方面還有待提高,利用微地震監(jiān)測壓裂效果的檢測設(shè)備、施工技術(shù)和評價方法在中國還處于空白。1.4儲層改造及鉆井費(fèi)用北美地區(qū)頁巖氣開發(fā)技術(shù)進(jìn)步和市場競爭促使鉆井與儲層改造費(fèi)用逐年下降,目前開發(fā)成熟區(qū)的1×108m3產(chǎn)能建設(shè)投資約折合人民幣為2.5~3億元。美國Barnett頁巖氣開發(fā)單井費(fèi)用為250~350萬美元,儲層改造和鉆井費(fèi)用基本相當(dāng),兩者占總成本的80%以上。中國頁巖氣地質(zhì)背景復(fù)雜,尚處于技術(shù)攻堅階段,前期評價成本高,科技攻關(guān)投入大,中國南方的自然地理特點(diǎn)又使得土地征用成本高,地震成本高、鉆前工作投入大,加之氣藏埋藏較深,又造成鉆井、壓裂等作業(yè)成本高,而天然氣價格又低,所以目前投資風(fēng)險極大,距離效益開發(fā)的要求還有很大的差距。1.5巖氣勘探開發(fā)階段頁巖氣不含硫化氫等有毒組分,且只有通過壓裂才能產(chǎn)氣,從這個意義上說,頁巖氣是人工氣藏。而現(xiàn)行的《鉆井井控技術(shù)規(guī)程》(SY/T6426—2005)規(guī)定的人居安全距離、鉆井液密度等對頁巖氣井來說過大,不利于降低作業(yè)成本。此外,頁巖氣屬于非常規(guī)天然氣,其勘探開發(fā)階段劃分與現(xiàn)行《石油天然氣資源/儲量分類》(GB/T19492—2004)標(biāo)準(zhǔn)中的描述有較大差異,其儲量也無法按照現(xiàn)行《石油天然氣儲量計算規(guī)范》(DZ/T0217—2005)計算,等等。國內(nèi)常規(guī)油氣勘探開發(fā),首先要通過勘探階段明確資源量、預(yù)測儲量、控制儲量和探明儲量,然后進(jìn)入開發(fā)階段,編制開發(fā)方案,投入產(chǎn)能建設(shè)。但國外很多公司,更關(guān)注以單井測試為基礎(chǔ)的GIP資源量和EUR儲量(估算最終儲量)。按現(xiàn)有天然氣勘探開發(fā)程序,要建產(chǎn)能,就得編制開發(fā)方案,而要編開發(fā)方案,就得要以國家儲量委員會審查通過的探明儲量為依據(jù)。而我們現(xiàn)在沒有自己的單井產(chǎn)量衰減曲線,沒有頁巖氣探明儲量計算規(guī)范。所以中國頁巖氣的勘探開發(fā)程序不能按現(xiàn)有的常規(guī)油氣勘探開發(fā)程序進(jìn)行。1.6對中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)扶持政策的探討對于如何發(fā)展中國的頁巖氣產(chǎn)業(yè),技術(shù)問題爭論不多,但政策問題眾說紛紜。從目前情況看,大家都同意對中國的頁巖氣產(chǎn)業(yè)給予一定的扶持政策,但對發(fā)展中國的頁巖氣產(chǎn)業(yè)到底需要哪些扶持政策的看法并不完全一致,所以目前中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的系統(tǒng)扶持政策還處在醞釀階段。2不具備分擔(dān)中國能源短缺壓力的能力頁巖氣是中國能源大家庭中被大家認(rèn)為很有前途的孩子,但是目前他還處于學(xué)習(xí)階段,還不具備分擔(dān)中國能源短缺壓力的能力。為了讓他更好、更快的成長,需要創(chuàng)造更為友好的環(huán)境條件。2.1巖氣開發(fā)構(gòu)成和技術(shù)優(yōu)勢國內(nèi)有一種觀點(diǎn),認(rèn)為要加快頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,最好的辦法是把頁巖氣列為一個新的獨(dú)立礦種,放開礦權(quán),讓各類投資人(企業(yè))參與,實(shí)行新的礦權(quán)管理辦法。這種觀點(diǎn),聽起來似乎很有道理,但實(shí)質(zhì)是弊大于利。第一,從科學(xué)角度看,頁巖氣與天然氣的基本物理化學(xué)屬性是一致的,且用途相同,只不過其賦存于孔隙度和滲透率都很低的頁巖當(dāng)中,用常規(guī)天然氣勘探開發(fā)的辦法很難開采出來。也就是說,頁巖氣屬于天然氣,沒有把其列為新礦種的科學(xué)依據(jù)。第二,現(xiàn)階段制約頁巖氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要因素是綜合評價技術(shù)和工程技術(shù)。在中國開發(fā)頁巖氣遇到的地質(zhì)條件遠(yuǎn)比美國復(fù)雜。同時,頁巖氣開采的核心技術(shù)是體積壓裂,具有壓裂規(guī)模巨大的特點(diǎn),這就對設(shè)備、工藝技術(shù)、組織管理提出很高的要求,一般投資者很難達(dá)到。第三,北美開發(fā)頁巖氣的成功經(jīng)驗(yàn)固然寶貴,但中國發(fā)展頁巖氣既不可能也沒有必要再走北美的歷程。我們研究北美頁巖氣勘探開發(fā)過程中成功的經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn),是為了如何更快更有效開發(fā)中國頁巖氣,站在更高的起點(diǎn)上,而不能簡單照搬別人的作法。應(yīng)該清楚地認(rèn)識到北美的經(jīng)驗(yàn)是不能也不可復(fù)制的。第四,中國科學(xué)技術(shù)分布的特點(diǎn)和企業(yè)特征決定了中國油氣工業(yè)的科技進(jìn)步只能依靠國有大型石油公司的探索和引領(lǐng)。與美國油氣勘探開發(fā)技術(shù)和人才普遍分布于各種規(guī)模的企業(yè)不同,中國國有大型石油公司掌握著石油天然氣勘探開發(fā)配套工程技術(shù),集中了國內(nèi)石油天然氣行業(yè)各個專業(yè)的人才,具有開發(fā)頁巖氣的絕對技術(shù)和人才優(yōu)勢,這是民營企業(yè)所不具備的。而頁巖氣的勘探開發(fā),既是傳統(tǒng)油氣工業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的自然發(fā)展,也是油氣工業(yè)高技術(shù)集成的集中體現(xiàn)。所以現(xiàn)階段用放開礦權(quán)的辦法讓各類企業(yè)進(jìn)入頁巖氣領(lǐng)域并不能解決其發(fā)展問題。第五,從國家能源安全角度考慮,在相當(dāng)長的一段時期內(nèi),我們要保持正常的油氣礦權(quán)秩序,避免一哄而上,濫采濫挖,無序競爭造成的資源浪費(fèi)和混亂局面的出現(xiàn)。因?yàn)槿绻霈F(xiàn)這種局面,不僅會阻礙頁巖氣的發(fā)展,而且治理難度也相當(dāng)大。第六,隨著中國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展,國家和民眾對安全、環(huán)保、健康的要求也越來越高,而頁巖氣的開采,對地表水的需求量大,氣井井場面積大,返排液體對環(huán)境有一定影響。國有大型石油公司肩負(fù)著經(jīng)濟(jì)、政治和社會責(zé)任,具備環(huán)境保護(hù)的高度責(zé)任感和專業(yè)能力,具有開發(fā)頁巖氣絕對優(yōu)勢。所以建議政府努力維護(hù)現(xiàn)有礦權(quán)秩序,盡量創(chuàng)造條件,充分調(diào)動和發(fā)揮國有大型石油公司探勘開發(fā)頁巖氣的積極性和引領(lǐng)作用。2.2加大技術(shù)研發(fā)力量,為頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)提供核心技術(shù)頁巖氣勘探開發(fā)是油氣工業(yè)的技術(shù)制高點(diǎn),也是油氣工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的有力推手,建議國家加大頁巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)力量和資金投入,重點(diǎn)解決資源評價方法、有利區(qū)評價方法、水平井組鉆完井、分段多級體積壓裂、裂縫監(jiān)測和開發(fā)技術(shù)對策等主要技術(shù)難題,為中國頁巖氣的規(guī)模效益開發(fā)提供技術(shù)支持。2.3財政支持的限制企業(yè)和政府良好互動有利于推動頁巖氣的健康發(fā)展,企業(yè)應(yīng)當(dāng)通過技術(shù)進(jìn)步和管理創(chuàng)新降低生產(chǎn)成本,政府可以制訂適當(dāng)?shù)姆龀终吖膭钇髽I(yè)開拓新領(lǐng)域。從1980年起美國政府制訂的一系列財政激勵措施極大地推動了頁巖氣的早期發(fā)展。中國應(yīng)當(dāng)盡快制訂中國頁巖氣發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃,解決國家層面關(guān)于頁巖氣的戰(zhàn)略定位問題。建議中國政府進(jìn)一步加強(qiáng)對頁巖氣勘探開發(fā)政策的研究,盡快出臺國家對頁巖氣的優(yōu)惠政策。這些政策包括但不限于:①建議免收頁巖氣開采資源稅;②加大對頁巖氣勘探開發(fā)的補(bǔ)貼力度;③擴(kuò)大頁巖氣開發(fā)項(xiàng)目所得稅抵扣范圍,削減稅基;④對頁巖氣勘探開發(fā)作業(yè)的設(shè)備、儀器、專用工具,免征進(jìn)口關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)增值稅;⑤建立國家頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金;⑥實(shí)行頁巖氣依據(jù)市場需求自主定價。2.4國頁巖氣勘探開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范目前應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)評價現(xiàn)行石油天然氣工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的適宜性,編制和修訂適合中國頁巖氣勘探開發(fā)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,包括分析實(shí)驗(yàn)方法、資源評價方法、儲層評價方法、氣藏描述方法、儲量計算方法、產(chǎn)能評價方法、水平井鉆完井方法、分段多級壓裂方法和微地震監(jiān)測方法、安全環(huán)保等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。2.5巖氣開發(fā)評價體系在大面積推進(jìn)頁巖氣勘探開發(fā)進(jìn)程之前,建議國家有關(guān)部門先在頁巖氣勘探開發(fā)有一定基礎(chǔ)的區(qū)域建立頁巖氣產(chǎn)業(yè)化建設(shè)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)。通過先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū),一是開展以頁巖氣成藏地質(zhì)控制因素和成藏條件為核心的綜合研究,探索評價頁巖氣資源潛力和核心建產(chǎn)區(qū)的方法和參數(shù);二是形成頁巖氣規(guī)模效益開發(fā)配套技術(shù)系列;三是建立頁巖氣開采的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價模式,為國家制訂頁巖氣勘探開發(fā)政策提供依據(jù)。用先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)來有序推進(jìn)中國頁巖氣的健康快速發(fā)展,可以取得事半功倍的效果。四川盆地不僅是人類最早發(fā)現(xiàn)、開采、利用天然氣的地區(qū)之一,而且也是當(dāng)前中國頁巖氣勘探開發(fā)的突破點(diǎn),具有巨大的頁巖氣資源潛力和良好的發(fā)展前景,已經(jīng)具備建立國家頁巖氣產(chǎn)業(yè)化建設(shè)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)的基本條件。2.6引進(jìn)先進(jìn)技術(shù),開展技術(shù)服務(wù)投資主體的多元化并不意味著只能通過礦權(quán)獨(dú)立來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前,快速推進(jìn)中國頁巖氣勘探開發(fā)產(chǎn)業(yè)化最經(jīng)濟(jì)有效的辦法是鼓勵有實(shí)力的民營企業(yè)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和高端人才,通過技術(shù)服務(wù)的方式參加到頁巖氣勘探開發(fā)中來。這不僅有助于打破國外公司對油氣勘探開發(fā)技術(shù)的壟斷,而且有助于推動國有大型石油公司的技術(shù)進(jìn)步和管理創(chuàng)新,從