进入21世纪,以美国非常规油气、加拿大油砂、委内瑞拉重油为代表,全球非常规油气勘探开发取得了一系列突破性进展,已成为全球油气生产的重要组成部分。借鉴国外经验,大力发展中国非常规油气成为必然的战略选择和必由之路。中国进入了常规与非常规油气并重的勘探开发新时代,地质开发理论进入了非常规油气创新的“黄金期”。随着研究与勘探开发实践的快速推进,非常规油气将逐步成为中国油气生产的重要组成部分,为国民经济的发展提供重要保障。
3非常规油气突破的启示、意义、挑战及地位
3.1非常规油气突破的重要启示
一是:坚持长期的基础理论创新,是非常规油气突破的前提。美国非常规天然气的发展经历了很长时间的基础地质理论准备。美国政府在20世纪70年代就投入大量资金,用于开展非常规油气基础理论研究、资源调查和关键技术攻关。1978年,美国能源部就组织开展了致密气、煤层气基础研究,1980年启动了页岩气开采理论技术攻关项目。
二是:坚持核心技术进步与规模化应用,是非常规油气突破的关键。非常规油气能否经济有效开发,关键在于能否提高单井产量,降低成本。美国页岩气开发初期主要采用直井压裂,单井平均日产量不足1×104m3,2003年以后主要采用水平井分段压裂,单井平均日产量超过10×104m3。目前,水平井钻完井、水平井多段压裂、微地震监测等核心技术的进步与大规模工业化应用,正推动全球范围的非常规油气大发展。
三是:市场机制完善、国家政策扶持与高油价,是非常规油气突破的动力。完善的市场机制与优惠的国家政策,激发了石油公司开发非常规油气资源的积极性。1978年,美国解除了天然气价格管制,逐步形成了市场定价机制,天然气价格逐步攀升,从事非常规天然气开发变得有利可为,吸引了大批公司进入这一领域。1980年,美国政府又颁布了《能源意外获利法》,对非常规能源开发实施税收补贴,鼓励和支持致密气与煤层气开发,根据修订条例,这项税收政策优惠期长达23年。页岩气的发展也离不开政策的支持,20世纪90年代以来,美国得克萨斯州对页岩气开发免征生产税,使得克萨斯州成为美国页岩气开发最活跃的地区。据统计,2008年美国从事页岩气开发的公司超过60家,既有壳牌、埃克森美孚等大油气田开发公司,更有一大批的独立小公司参与非常规油气开采。另外,高油价也为非常规油气开发提供了投入保障。
四是:相对完善的地面基础设施,是非常规油气发展的基础。美国天然气管网经过数十年的发展,形成了覆盖全国、连接主要气区和终端用户的完善的管网体系,输气干线约有50×104km,配气管道300×104km,为非常规天然气开发利用提供了重要基础条件。
3.2非常规油气突破的重大意义
全球非常规油气突破,尤其是页岩气突破,对油气领域、世界政治、经济和军事秩序产生了深远影响。
一是:延长了石油工业的生命周期,增加了资源类型与资源量。突破了资源禁区,增加了资源类型,传统常规勘探开发将页岩作为生油气层,而非储层,没有把页岩油气作为有效资源。突破了传统成藏理论,不断挑战常规储层下限和传统圈闭成藏理论,证实页岩中发育纳米级孔喉系统,没有圈闭也能聚集油气。突破了传统技术,水平井规模压裂、平台式“工厂化”开采成为新的工业化开发技术。
二是:引发了油气科技革命,推动了整个石油工业理论技术升级换代和快速发展。伴随全球新科技革命浪潮的来临,生命科技、信息科技与纳米科技等交叉融合成为未来技术发展的主体,石油工业将进入纳米科技时代,纳米、信息等新技术将成为石油工业的核心技术。油气科技革命有3个显著标志:一是理论的颠覆性,二是技术的突破性,三是生产的工业性。
三是:改变了全球传统能源格局,影响世界发展秩序。非常规油气的突破,推动全球正在形成以中东为核心的东半球“常规油气”版图及以美洲为核心的西半球“非常规油气”新版图。这必然会导致世界大国作出政治、经济、军事等战略调整和新布局。
3.3非常规油气发展的挑战
非常规油气工业化发展还面临十个方面挑战:①传统粗粒沉积学遇挑战,需发展泥页岩、粉细砂岩为核心的细粒沉积学;②传统油气地球化学遇挑战,需发展全过程生烃为核心非常规油气地球化学;③常规孔隙储集层遇挑战,需发展纳米级孔隙为核心的非常规储层地质学;④常规圈闭成藏理论遇挑战,需发展连续型油气聚集理论为核心的非常规油气地质学;⑤传统地球物理学遇挑战,需发展“六特性”“甜点区”评价为重点预测技术;⑥传统资源储量评价遇挑战,需建立技术与经济可采储量体系与标准;⑦直井钻探技术遇挑战,需发展直井缝网与水平井规模压裂技术;⑧开采方式遇挑战,需发展多井多层平台式“工厂化”生产模式;⑨“非技术”问题挑战,需有政策、油价、资金、环保、管理等有效支撑;⑩院校教育遇挑战,需倡导本科常规油气、研究生非常规油气教育。
3.4中国非常规油气勘探开发战略定位
不同类型的非常规油气资源,其储层性质、油气聚集特点和工艺技术要求不同,需要分层次勘探开发。近年来,全球非常规油气勘探取得重大突破,以美国非常规油气、加拿大油砂和委内瑞拉重油最为典型,发展迅速,从早期突破的致密气、煤层气、油砂、重油,再到近年发现的页岩气和致密油。就国外而言,致密气、煤层气、页岩气是非常规天然气优先发展的勘探领域,美洲的油砂、重油和致密油是非常规石油勘探的现实领域。
中国地质背景与国外差异较大,具有多旋回构造演化、以陆相地层为主、岩相变化大等特点,非常规油气聚集具有一定的特殊性,主要体现在构造动力学背景、沉积环境、烃源岩分布、沉积物分选性、储层非均质性、运聚机理和油气水关系等方面,这就决定了中国非常规油气开发不能照搬国外开发模式。中国发育与煤系地层广泛伴生的致密气、与生油岩大规模共生的致密油,资源潜力很大:而页岩气面临地表条件复杂、埋藏深度大、水源条件差、管网设施不完善等诸多不利因素,限制了中国页岩气的勘探开发速度。
中国近期非常规油气发展战略定位是:第一层次是加快致密气、致密油工业化速度,增储上产;第二层次是加大页岩气、煤层气、油页岩等工业化试验区建设,尽快实现打规模工业化经济性开采;第三层次是加强页岩油、天然气水合物等基础理论研究和技术攻关,力争形成接替资源。
4结语
(1)国内外非常规油气勘探取得重大进展。中国在致密气、页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源勘探开发获重要突破,油页岩、天然气水合物、重油、油砂矿等获重要进展。
(2)中国非常规油气研究取得快速发展。细粒沉积学、非常规油气储层地质学、非常规油气地质学地质理论和方法技术、非常规油气地质学理论体系框架、“甜点区”地球物理评价、“人工油气藏”开发等非常规油气地球物理、开发工程技术等理论技术研究均取得很大进展。
(3)非常规油气的突破,带来了坚持理论创新、坚持核心技术进步等4点重要启示,对延长石油工业生命周期、推动理论技术升级换代、改变能源格局具有深远意义,中国近期应分层次分阶段发展非常规油气,致密气和致密油是第一重点,页岩气等将规模发展。
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