浅析我国目前页岩气开发现状及前景

前言

美国页岩气革命对国际天然气市场及世界能源格局产生重大影响,2017 年美国实现致密油产量 2. 2 亿 t、页岩气产量 4740 亿m³。在全球政治经济格局再平衡、北美油气产量快速增长和化石能源造成环境影响等因素的推动下,全球油气供给格局面临全新形势。

作为世界第二大经济体的中国,拥有全球最大的人口数量,富煤、贫油、少气的能源资源国情决定了煤炭占比近 70% 的一次能源结构。与此同时,当前日益脆弱的生态环境已经成为关系到国计民生的大问题。因此,作为最清洁的化石能源,世界主要资源国都加大了页岩气勘探开发力度,天然气的需求量持续加速增长。尽管国内天然气产量持续增长,“十二五”期间,我国页岩气勘探开发取得重大突破,成为北美洲之外第一个实现规模化商业开发的国家,尽管如此仍不能满足需求增速,根据相关报告,预计2030年我国天然气需求缺口将超过 2000 亿m³。

浅析我国目前页岩气开发现状及前景

全球页岩气盆地及储量最多的11个国家


资源评价

根据2015年国土资源部资源评价最新结果,全国页岩气技术可采资源量21.8万亿m³,其中海相13.0万亿m³、海陆过渡相5.1万亿m³、陆相3.7万亿m³。通过 10 余年的页岩气勘探开发攻关,以中上扬子地区海相页岩气资源为重点,我国建成了涪陵、长宁—威远和昭通等国家级页岩气示范区,2017 年产量突破 90 亿m³,累计探明储量 9200亿m³。页岩气已成为我国天然气产量的重要组成部分。

页岩气发展规划(2016-2020年)

《页岩气发展规划( 2016—2020 年) 》指出,全国共设置页岩气探矿权44个,面积14.4万平方千米。通过近年勘探开发实践,四川盆地及周缘大批页岩气井在志留系龙马溪组海相页岩地层勘探获得工业气流,证实了良好的资源及开发潜力;鄂尔多斯盆地三叠系陆相页岩地层也勘探获气。

2012年,国家发改委、能源局批准设立了长宁-威远、昭通、涪陵等3个国家级海相页岩气示范区和延安陆相国家级页岩气示范区,集中开展页岩气技术攻关、生产实践和体制创新。中国石化、中国石油积极推进页岩气勘探开发,大力开展国家级页岩气示范区建设,取得焦页1井等一批页岩气重大发现井,率先在涪陵、长宁-威远和昭通等国家级示范区内实现页岩气规模化商业开发。截至目前,全国累计探明页岩气地质储量5441亿立方米,2015年全国页岩气产量45亿立方米。

在勘探开发攻关方面,以南方海相页岩气为重点,部署了涪陵、长宁、威远、昭通和富顺-永川等5重点建产区,川东南、川东北、荆门、宣汉-巫溪、美姑-五指山和延安等6个评价突破区; 确定了“十三五”期间,在政策支持到位和市场开拓顺利的情况下,2020 年力争实现页岩气 产量 300亿 m³ ; 展望了“十四五”及“十五五”期间,页岩气产业继续加快发展,新发现一批大型页岩气田,2030 年实现页岩气产量 800 亿 ~ 1000 亿m³。

页岩气区块分层次布局勘探开发

《页岩气发展规划( 2016—2020 年) 》指出,根据工作基础和认识程度不同,对全国页岩气区块按重点建产、评价突破和潜力研究三种不同方式分别推进勘探开发。对已有产量或评价效果较好的区块,努力推进和扩大产能建设,发挥大幅提高页岩气产量主力军作用;对已获得工业气流发现的区块,加强开发评价和井组实验,适时启动规模开发;对工作基础较浅区块和大量新区块,强化基础地质条件研究和优选评价,力争取得新突破。

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裂缝页岩气生成模式

  • 重点建产区
  •   (1)涪陵勘探开发区

      位于重庆市东部,目的层为志留系龙马溪组富有机质页岩,已在焦石坝建成一期50亿立方米/年产能,并初步落实二期5个有利目标区,埋深小于4000米面积600平方千米,地质资源量4767亿立方米。

      (2)长宁勘探开发区

      位于四川盆地与云贵高原结合部,包括水富-叙永和沐川-宜宾两个区块,目的层为志留系龙马溪组富有机质页岩,埋深小于4000米有利区面积4450平方千米,地质资源量1.9万亿立方米。

      (3)威远勘探开发区

      位于四川省和重庆市境内,包括内江-犍为、安岳-潼南、大足-自贡、璧山-合江和泸县-长宁5个区块,目的层为志留系龙马溪组富有机质页岩,埋深小于4000米有利区面积8500平方千米,地质资源量约3.9万亿立方米。

      (4)昭通勘探开发区

      位于四川省和云南省交界地区,目的层为志留系龙马溪组富有机质页岩,目前已落实四个有利区,面积1430平方千米,地质资源量4965亿立方米。

      (5)富顺-永川勘探开发区

      主体位于四川省境内,目的层为志留系龙马溪组富有机质页岩,已初步落实有利区面积约1000平方千米,地质资源量约5000亿立方米。

    • 评价突破区

      (1)宣汉-巫溪勘探开发区

      位于重庆市北部,目的层为志留系龙马溪组富有机质页岩,埋深小于3500米有利区面积3000平方千米,地质资源量约2000亿立方米。

      (2)荆门勘探开发区

      主体位于湖北省中西部,目的层为志留系龙马溪组-五峰组富有机质页岩,已在远安等地初步落实有利区面积550平方千米,地质资源量3240亿立方米。

      (3)川南勘探开发区

      位于四川盆地南部,包括荣昌-永川、威远-荣县两个区块,目的层为志留系龙马溪组富有机质页岩,已初步落实埋深小于4500米有利区面积270平方千米,地质资源量2386亿立方米。

      (4)川东南勘探开发区

      位于四川盆地东南部,目的层为志留系龙马溪组富有机质页岩,已在丁山、武隆、南川等地初步落实埋深小于4500米有利区面积3270平方千米,地质资源量9485亿立方米。

      (5)美姑-五指山勘探开发区

      位于四川盆地西南部,目的层为志留系龙马溪组富有机质页岩,初步落实埋深小于4500米有利区面积1923平方千米,地质资源量1.35万亿立方米。

      

    (6)延安勘探开发区

      位于鄂尔多斯盆地中部,目的层为三叠系延长组及上古生界山西组、本溪组富有机质页岩,已在下寺湾-直罗、云岩-延川两个有利区落实地质资源量5630亿立方米。

    • 潜力研究区

      通过“十二五”勘探评价,贵州正安区块、岑巩区块、湖北来凤-咸丰区块、湖南保靖区块、龙山区块、重庆城口区块、忠县-丰都区块等一批区块获得了较好的页岩气显示,“十三五”期间继续加大研究评价和勘探开发力度,争取有所突破。


    页岩气开发

    “十二五”以来,四川盆地及邻区海相页岩气开发获得成功,鄂尔多斯等盆地陆相页岩气勘探取得重要进展,页岩气产量从无到有,并实现快速发展。

    浅析我国目前页岩气开发现状及前景

    海相页岩气 四川盆地及邻区五峰组-龙马溪组海相页岩气开发取得突破,产量快速增长。2010 年,在四川盆地威远地区的威201直井压裂获气,证实了海相页岩气的存在;截至2017 年底,在四川盆地及邻区分别建立了涪陵、长宁、威远和昭通等页 岩气开发区,累计完成页岩气开发井约 710 口、投产井约 520口,累计获探明储量 9200亿m³,2017 年实 现页岩气产量 90 亿m³。

    • 2012 年,在重庆市东部涪陵地区的焦页1HF井获测试产量20. 3 万m³/ d,发现了涪陵页岩气田;
    • 2013 年,启动试验井组; 2014 年,启动 50 亿m³/a 产 能建设;
    • 2015 年,建成且当年实现页岩气产量 30 亿m³;
    • 2016 年,启动平桥和江东区块产建工作; 2017 年,生产页岩气60亿m³,累计探明储量6008 亿m³

    • 2012 年,在长宁区块钻探了宁 201-H1 水平井,获测试产量15 万m³/ d; 2013年,启动了长宁 H2 和 H3 两个平台 14 口水平井 的工厂化试验,同时在昭通区块钻探了 YS108H1-1 水 平井,获测试产量 20. 86 万m³/ d;
    • 2014 年,在威远区块钻探了威 204 井,直改平后获测试产量 16. 5万m³/ d; 2017 年,在长宁、威远和昭通区块生产页岩气 30 亿m³,累计探明储量 3192亿m³。

    陆相页岩气 2012年设立鄂尔多斯盆地延长陆相国家级示页岩气示范区以来,以三叠系延长组、石炭系-二叠系山西组和太原组为重点,积极开展了陆相页岩气勘探开发示范试验工作。针对陆相页岩储层层理不发育、脆性矿物含量相对较低、孔隙度总体偏小的特点,开展了直接压裂、水平井多段压裂、二氧化碳压裂等多项技术试验,积极探索了陆相页岩气有效开发关键工程技术。截至2017年底,已先后完钻页岩气井超过60 口,累计探明页岩气地质储量约1700亿m³ ,建成 页岩气产能 5 亿m³/a。

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    中国页岩气分布图


    社会效益与环境评估

    (一)社会效益

    页岩气开发对推动我国科技进步、带动经济发展、优化能源结构和保障能源安全具有重要意义。掌握页岩气勘探开发主体技术,可将其应用到其它非常规油气领域,推动油气行业整体理论创新、技术进步和产业发展。作为一项重大的清洁能源基础产业,页岩气开发将有效带动交通、钢铁、材料、装备、水泥、化工等相关产业发展,增加社会就业,吸引国内外投资,增加国家税收,促进地方经济和国民经济可持续发展。

    (二)环境评估

    页岩气作为清洁能源,开发利用将节约和替代大量煤炭和石油资源,减少二氧化碳排放量,改善生态环境。同时,页岩气开发也会产生一定的环境影响,如页岩气井场建设会对地表植被产生破坏,开发和集输过程中可能产生甲烷逸散或异常泄露,页岩气增产改造会引发地表震动,增产改造用水量大,影响地区水资源,钻井液和压裂液返排后处理不当,可能会造成污染。

    采取的相关措施主要包括:严格遵守《环境保护法》(2014年修订)等法律法规,制修订页岩气开发相关环境标准;大范围推广水平井工厂化作业,减少井场数量,降低占地面积;对废弃井场进行植被恢复;生产过程中严格回收甲烷气体,不具备回收利用条件的须进行污染防治处理;增产改造过程中将返排的压裂液回收再利用,或进行无害化处理,降低污染物在环境中的排放。


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