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中國頁巖氣發展迎來2.0時代

來源:大理滄龍物流有限公司   發布人:admin   發布時間:2021年1月18日   點擊:45次
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       在第十屆中國頁巖氣發展大會上,與會院士專家表示,10年來中國頁巖氣勘探開發取得重大突破,2019年產量154億立方米,今年預計在200億立方米左右,已經實現中國頁巖氣發展1.0,正迎來中國頁巖氣發展2.0時代。業內專家表示,力爭到2035年建成頁巖氣千億立方米規模,使頁巖氣在我國天然氣中的產量占比由不足1/10提高到1/3左右。
10年來中國頁巖氣實現快速發展
10.jpg時光回溯到2009年,彼時,業界還未充分認識頁巖氣、還在懷疑是否值得開發時,中國工程院院士翟光明就上報了國內第一份頁巖氣院士建議《關于加強我國頁巖氣勘探開發的建議》。
翟光明當時指出,我國頁巖氣資源十分豐富,也在多個含油氣盆地頁巖段見到頁巖氣顯示,其中,1966年完鉆的威5井,在九老洞組頁巖段裸眼測試日產氣量達2.46萬立方米,但當時對頁巖氣沒有更深的認識,錯失一次難得的機遇。
他還就國家扶持政策、組織前瞻性研究、建立開發先導示范區等提出建議,很快得到國家重視。
10年來,中國對海相頁巖氣有了比較深入的研究,特別是對主要目的層龍馬溪組的資源、生產規律等有了比較明確的認識,形成了涪陵、威遠、長寧等頁巖氣生產基地,探明儲量超2萬億立方米,2019年產量154億立方米,2020年預計在200億立方米左右。
2020年7月,中國工程院院士胡文瑞等6位院士專家在兩年多專題研究的基礎上,呈報了《加快推進我國千億方頁巖氣生產建設工程的建議》,提出力爭到2035年建成頁巖氣千億立方米,使頁巖氣在我國天然氣中的產量占比由不足1/10提高到1/3左右。
西南石油大學校長趙金洲認為,中國頁巖氣發展已實現1.0,通過業界努力,中國頁巖氣發展2.0時代即將到來。
頁巖氣主攻對象轉向深層和常壓
四川盆地仍是當前和未來一個時期頁巖氣的主戰場,但主攻對象已轉向深層頁巖氣和常壓頁巖氣。
中國石化西南油氣總經理郭彤樓說,四川盆地及周緣龍馬溪組頁巖氣資源量約39.3萬億立方米,按頁巖埋藏深度和氣藏地壓系數差異,大致可分為盆內中深層、盆內深層-超深層和盆緣-盆外常壓三個區,其中常壓及深層頁巖氣資源量約占86.2%。
2012年以來發現的探明儲量以小于4000米的中深層頁巖氣為主。目前中深層龍馬溪組頁巖氣勘探開發技術日漸成熟,可實現效益開發,處于持續上產階段。
常壓和深層頁巖氣都存在甜點認識不清、壓裂技術不成熟、成本高效益差等問題。對此,中國石化近年來攻關形成常壓頁巖氣低成本配套技術系列,綜合降本60%以上,實現盆外殘留向斜效益開發;攻關形成深層頁巖氣二代壓裂工藝,正建設威榮、永川兩個深層頁巖氣田。此外,中國石油在渝西、瀘州等地區深層頁巖氣取得重大突破。
郭彤樓認為,頁巖氣將是"十四五"天然氣重要增長點,美國2018年頁巖氣產量占天然氣總產量的68.5%,四川盆地頁巖氣產量僅占盆地總產量的34%,還有很大提升空間。
雖然目前頁巖氣主戰場仍是川南龍馬溪組,但翟光明指出,勘探要不唯目標區,努力探索和拓展新戰場,如華北中新元古界、遼西中新元古界、鄂爾多斯盆地海陸過渡相等都有較大頁巖油氣資源潛力。
工程技術進步是效益開發的關鍵
中國科學院院士高德利說,常規油氣資源量小、品質好、易開采,而非常規油氣資源量大、品質差、難開采,要在叢式井、一趟鉆、磁導向鉆井、電加熱開采等關鍵工程技術方面進行創新。
趙金洲說,中美頁巖氣壓裂存在巨大差異,我國頁巖氣埋藏深,裂縫更難壓開;脆性弱塑性強,裂縫更難延伸;應力差值大,裂縫更難轉向;閉合壓力大,裂縫更難支撐。對此,業界學界聯合攻關,形成第一代縫網壓裂技術,只能形成局部縫網;形成第二代縫網壓裂技術,完善了縫網體系;加快深層頁巖氣勘探開發,必須盡快形成第三代縫網壓裂技術。
江漢油田負責人甘振維表示,我國頁巖氣藏隨埋深增加,氣井產能呈降低趨勢,氣田鉆完井費用快速上升,雖然隨著技術和裝備不斷進步,建井成本快速縮減,但仍高出國外30%左右,氣田開發普遍處于經濟邊界,同時,我國頁巖氣采收率普遍較低。因此,做好增產降本加減法、提高氣藏采收率才能實現頁巖氣整體高效開發。
增產降本方面,中國石化通過優快鉆井、優選壓裂材料、研發新型工具、建設電網管網,單井鉆完井成本降低15%,深層測試產量提高40%。提高采收率方面,中國石化首創國內頁巖氣立體開發模式,焦石壩區塊氣藏采收率從12.6%增至23.3%,其中立體開發核心區采收率達39.2%,有力保障了氣田持續穩產。未來,探索最優水平段長、最佳壓裂關鍵參數可進一步提高頁巖氣開發經濟效益。
中國石化高級專家李光泉表示,增加水平段長度是提高頁巖氣井產量的最直接手段,北美頁巖氣田4000米水平段長已成常規,最長達6366米,國內多在2000米左右。2018年以來,我國在多個非常規區塊實施多口水平段長超3000米和4000米的水平井,但鉆井速度慢、成本高。目前,5000米水平段水平井鉆完井技術面臨儲層甜點控制和產能保障等一系列難題,中國石化正加緊攻關,力爭早日突破。
非常規理論創新引頁巖油氣革命
中國科學院院士鄒才能說,世界油氣工業正在從常規向非常規跨越,而頁巖油氣地質理論創新引領非常規油氣取得重大突破。
鄒才能說,非常規理論創新在于突破了圈閉型"油氣藏"理論,建立了連續型"甜點區"理論。過去認為頁巖只能作為油氣烴源巖,是"鐵板一塊"無縫隙;現在認為頁巖富有納米級孔隙,可連續型聚集,存在高產"甜點區",可壓裂產生人造滲透率。
翟光明同樣認為,頁巖油氣資源的勘探開發對全球能源發展的影響是空前的。以往,烴源巖層系是作為生油巖進行研究,未作為生產目標層系,現在已從過去圍繞烴源巖做文章轉變到進入烴源巖做文章,帶來了認識的革新和技術的飛躍。
鄒才能認為,我國有望實現頁巖氣、頁巖油、煤制氣3個非常規油氣革命。其中,我國頁巖氣有資源,革命正在進行;頁巖油通過地下原位改質技術實現工業開采,可推動頁巖油革命;煤炭通過地下加熱氣化技術可形成甲烷、氫氣,可與石油工業融合發展,推動煤制氣革命。
鄒才能表示,非常規油氣將成為我國"穩油增氣"的戰略資源。其中,非常規油是產量穩定的砝碼,2030年可能占比30%;非常規氣是產量增長的主角,2030年占比有望超50%。
關于頁巖油氣的思辨
在第十屆中國頁巖氣發展大會上,專家學者對行業發展的關鍵問題進行了深入思考和探討,對幾個引發業界廣泛關注的問題初步進行了解答。
我國油氣資源到底有無潛力
無論在世界還是在中國,"油氣枯竭論"都曾盛行一時。頁巖油氣革命徹底打破了這一論斷。中國科學院院士鄒才能說,全球非常規油氣與常規油氣的資源比例達80∶20。
中國工程院院士翟光明說,研究表明,煤系烴源巖生烴演化持續時間可能比以前認為的長很多,生烴量增大很多。過去認為Ro值(鏡質體反射率)到2.5%時生氣接近枯竭,現在認為Ro值在2.5%~5.5%時仍具有較大生氣潛力,生氣量占總生氣量的20%以上。這使得中國陸上主要含氣盆地高演化程度煤系烴源巖生氣量從1309億立方米增加到1802億立方米。
陸相頁巖油方面,按現在資源量計算方法,烴源巖生油量最高15%可運移聚集成藏,僅用常規石油探明地質儲量380億噸反推,賦存在頁巖等烴源巖中的資源量大致有1800億~3000億噸,因為以陸相為主,按3%可采計算,就可增加50億~90億噸可采石油資源。此外,還有2/3左右的待發現可采資源量,反推我國頁巖油氣資源潛力更大。
常規與非常規是否割裂看待
鄒才能表示,常規與非常規油氣密切相關,發現常規油氣,預示供烴方向有非常規油氣共生;發現非常規油氣,預示外圍空間有常規油氣伴生。
翟光明認為,不必拘泥于頁巖的定義,應按沉積規律認識頁巖層系。以前研究烴源巖的特征,主要是為了評價一個地區的生烴潛力、資源潛力和油氣勘探前景。而美國頁巖油氣并非純產自頁巖,還有泥巖、白云質灰巖、泥質粉砂巖、粉砂巖、細砂巖等,產量高、產量多的主要來自中大孔儲層。
中國很多盆地縱向上不只一套烴源巖層系,往往既有海相泥頁巖,又有陸相煤系泥頁巖等,因此頁巖氣不是孤立的、簡單的以一種資源形式存在于一個地區,既有可能形成賦存在源巖中的頁巖油氣藏、煤層氣藏,又有可能發育從源巖中產生排出運移富集在適合的圈閉中的油氣藏。因此,要不唯目的層,多目的層、多種資源協同開發,縱向上交錯疊置布井,進行立體式體積改造,實現立體開發。
是否一味追求降低成本
頁巖油氣屬于低品位、低產量資源,低成本才能有出路,但是否一味追求降低成本?
西南石油大學校長趙金洲說,頁巖氣壓裂的目的是壓成壓好縫網提高產量,頁巖氣大規模開發要從"降本增效"轉到"增效降本"。進攻是最好的防守,不要撿了芝麻丟了西瓜。降本不降產量是上上策,但魚和熊掌很難兼得,所以現在一切目的是提高產量。
美國頁巖氣開發歷時55年,工區地表一馬平川,水資源豐富,可以多井實現總高產,2019年用15.2萬口井生產7159億立方米氣。我國頁巖氣開發歷時10年,工區地表溝壑縱橫,水資源匱乏,壓裂難度更大、成本更高,必須走"少井高產"之路,2019年用1092口井生產154億立方米氣。
鄒才能說,管理與技術一體化創新能降低頁巖油氣開采成本。其中,低效井重復壓裂可提高單井產量30%以上,一次性最優井距開發可提高采收率20%以上,密切割體積改造技術可提升單井EUR(估算最終產量)30%以上,大數據分析技術應用可降低成本30%。
光明認為,頁巖氣開發工程必須遵循兩個原則:低成本與高質量。其中高質量意味著生產井壽命必須長,同時為后期開展重復壓裂等作業打下基礎。必須井眼規則、固井質量好、井筒完整性好、水平段長度合理、鉆遇率高等,滿足30~50年的生產要求。要合理建立地下立體井網,追求"少井高產"和高采收率。
關鍵壓裂參數是否越大越好
現在,頁巖氣井壓裂,水平段越來越長、壓裂段數越來越多、壓裂規模越來越大,分段段長逐漸減小、簇間距逐漸減小、每段簇數逐漸增多、加砂量逐漸增多、石英砂用量增加,暫堵轉向工藝適用率增加,暫堵轉向手段增多,但是否關鍵參數越大越好?
翟光明認為,要建立經濟有效的開發模式,因地制宜合理設計地面"井工廠",平臺不一定越大越經濟,要因"藏"制宜設計恰當的井間距,壓裂規模也應合理設計。
趙金洲認為,現在業界多追求"少液多砂",頁巖氣壓裂目的是要把主裂縫、分支裂縫特別是張開的天然裂縫系統支撐起來,必須多砂,但要想多砂就必須多液,否則只能增加高黏膠液用量,但又要付出減小縫網體積的代價,因此不建議"少液多砂"。
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