诸多难题困扰我国页岩气开发

2011-4-20中国矿业网
    页岩气作为新型的清洁低碳能源,正愈益受到国际社会的广泛关注。
    4月16日~17日,中国地质大学(北京)国际会议中心。由中国地质大学(北京)和国土资源部油气资源战略研究中心主办的页岩气国际学术研讨会在这里举行。会上释放出一个重要信号:我国对页岩气勘探开发研究工作已进入新的历史阶段。
    页岩气发展潜力巨大
    页岩(油)气是指泥岩或页岩在各种地质条件下生成且尚未完全排出的非常规油气资源。这种资源往往以吸附、游离、溶解等多种形式残留于泥页岩内部,在现有技术条件下能够经济开采。
    “全球页岩气资源丰富。”中国地质大学(北京)张金川教授说,据统计,全球页岩气资源量为456万亿立方米,主要分布在北美、中亚、中国、中东、北非、拉美、前苏联和欧洲等地。美国是世界上最早发现和生产页岩气的国家,已经实现了页岩气的大规模商业开采发。
    我国天然气资源丰富,资源总量为336.6万亿立方米,非常规天然气为280.6万亿立方米,是常规天然气资源量的5倍。其中页岩气虽因潜力的系统评价较少,但国内外业内专家通过与美国页岩气成藏条件对比,普遍认同“初步估算为30万亿立方米左右,与美国相当”这一判断。据此看来,我国页岩气资源量非常丰富,开发前景好,具有加快勘探开发的巨大资源基础。
    国土资源部油气资源战略研究中心主任赵先良,对我国页岩气的资源量也十分看好。他表示,我国黑色页岩分布面积广,海相、湖相、海陆交互相遍布全国,适合页岩气生储的地层层位多,潜力巨大。据国内外学者初步评估,我国开采页岩气资源高达36万亿立方米,大规模开发页岩气将对我国未来能源供应、消费结构和开发格局产生战略性影响。
    “我国的非常规油气资源潜力远大于常规油气资源,常规油气资源只是冰山一角,非常规油气资源潜力巨大。”国土资源部油气资源战略研究中心副主任、研究员张大伟从专家的角度分析说,根据页岩气聚集机理和中美页岩气地质条件相似性对比,我国页岩气富集地质条件优越,具有与美国大致相同的页岩气资源前景及开发潜力。据估算,我国页岩气可采资源量大约31万亿立方米。
    由此不难看出,尽管我国页岩气的资源量还没有权威一致的数字,但按最保守的数字推测,也应该至少在30万亿立方米以上。这对缺油少气的中国来说,无疑是一块亟待开发享用的“大蛋糕”。
    诸多困局亟待破解
    随着美国对页岩气资源开发技术的突破,以及美国页岩气资源大量商业化开发利用,页岩气作为新型的清洁低碳能源和发展前景广阔的新学科、新产业,也“一夜成名”,得到了国际社会的广泛关注。目前,已有多个国家和地区开展了相关研究及勘探开发。
    我国也是开展页岩气研究较早的国家之一。早在1999年,我国已经开始着手跟踪国外页岩气的进展工作。张大伟谈到对页岩气的地质调查工作情况及进展时介绍说,2002年~2004年跟踪国外页岩气进展;2005年分析我国富有机质泥页岩发育情况,调研含油气盆地泥页岩中油气显示情况;2006年对中新生代含油气盆地泥页岩进行了分析;2007年对古生代地层富有机质泥页岩进行了分析,初步优选页岩气远景区;2008年,对上扬子地区进一步论证,筹划实施页岩气战略选区计划;2009年启动了页岩气国家专项重点在上扬子地区开展工作;2010年又分3个梯次展开,启动了“川渝黔鄂页岩气调查先导试验区”,40万平方千米,设置5个项目,同时,在下扬子地区开展页岩气调查和北方地区开展区域页岩气研究,首次建立3个示范剖面(龙马溪组),优选有利区、评价资源潜力。
    同时,一些科研院校也积极参与到这项工作中。中国地质大学(北京)作为国内最早开始进行页岩气教学与研究的高校,先后承担了全国油气资源战略选区调查与评价等国家专项、国家自然科学基金项目以及国家科技重大项目等研究任务,完成了一批与页岩气相关的研究课题,取得了创新性研究成果。
    “2010年6月,我校成功申办了以‘中国页岩气资源基础及勘探开发基础问题’为主题的第376次香山会议,获得了广泛支持。”中国地质大学(北京)党委书记王鸿冰说“多年来,我校与国土资源部油气资源战略研究中心建立并保持了良好的交流与合作关系,联合完成了一系列探索性、开创性的页岩气研究工作,在国内取得了良好的先导性实验工作。”
    但是,页岩气作为新兴学科,研究和发展起来并非易事。受勘探开发理论和技术上的瓶颈制约,目前,国际上除了美国对页岩气大量商业化开发利用外,其他国家仍处于研究开发阶段。
    “毕竟页岩气在我国还是新生事物,从陌生到了解,到掌握技术大规模开发见成效,有一个较长的过程,要研究、要探讨的问题还有很多。”赵先良说。
    王鸿冰坦承:“我国在页岩气的勘探开发研究方面取得了初步成效,但与此同时,也遇到了许多亟待解决的理论和技术问题。在我国,具有中国特点的页岩气地质和开发问题制约了页岩气勘探开发的发展步伐。”
    “美国之所以能成功,其主要经验是:技术突破,技术进步;政策扶持,优惠补贴;开放竞争,市场监管;设施完善,管网发达。”张大伟直言不讳地说,“我们目前面临的问题主要是资源家底不清,缺乏核心技术,缺乏政策支持,投资主体单一,管网设施不足。”
     中国地质大学(北京)能源学院博士生导师张金川教授多年来一直从事非常规天然气地质、油气成藏机理与分布规律等方面的研究。他在对页岩气勘探开发技术比较成熟的美国进行深入分析后认为,水平钻井和水力压裂技术是页岩气开发的核心技术,目前已经广泛应用在美国页岩气开发中。前者主要包括欠平衡钻井技术、控制压力钻井技术及旋转导向钻井技术等,后者主要包括了多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂及重复压裂等,目前美国有85%的页岩气井采用了欠平衡水平井技术和多级压裂技术。
    “虽然页气发展迅速,但从国内外页岩气现状来看,页岩气勘探开发还存在许多问题亟待解决,包括机理分析与研究、实验测试与分析、有利选区与评价、含气特点与模拟、产能分析及预测、压裂技术与压裂液、精确导向与储层改造等。”张金川认为,“美国发展页岩气起步很早,但也只是近几年来在关键技术上实现突破后,才实现了大规模开发的。中国页岩气勘探开发潜力巨大。随着科学技术发展,一旦制约中国页岩气发展的关键问题获得解决,页岩气在中国将具有良好的前景,并将迅速成为天然气资源接替的主要类型。
    专家在分析中国页岩气资源勘探开发瓶颈时说,中国页岩气勘探开发研究还处于起步阶段,资源勘探程度低、技术不够成熟是当前中国页岩气勘探开发面临的主要问题,在勘探开发上急需新技术、新方法,以及配套设备的突破。
    大力发展正当时
    页岩气作为一种新型的清洁低碳能源,加强其资源战略调查和勘探开发,对于改变我国油气资源战略调查和勘探开发格局,甚至改变整个能源结构,缓解我国油气资源短缺,保障国家能源安全,促进经济社会发展都有着十分重要的意义和深远影响。
    “几十年油气资源勘探开发实践表明,中国是油气资源比较丰富的国家。过去的5年,中国石油、天然气探明(原地)储量年均11.65亿吨、6000亿立方米,均比前5年有大幅增长。”赵先良话锋一转,“但是,现有探明储量区域仍在传统区域,勘探成本在提高,经济可采储量在下降,增储上产难度在加大,发展后劲不足,依靠传统的、常规的油气资源突破来实现我国能源目标是不现实的,必须在发展观念、发展方式、发展布局上进行战略性调整,向新区、新领域、新类型、新层系发展,多元化、大规模投入,才能实现重大突破,才能重塑资源格局。”
    “页岩气既是一个重要的能源新类型,又是未来重要的发展方向,是资源新格局中重要的一个棋子。”赵先良表示。
    事实上,对页岩气的发展,我国政府给予了高度重视。2009年8月17日,中共中央政治局常委、国务院副总理李克强作了关于加大地质勘查工作力度、立足国内开发利用资源的重要讲话。同一天,国土资源部油气资源战略研究中心会同中国地质大学(北京)等单位在重庆市綦江县、巫溪县启动了全国首个页岩气资源勘查项目,标志着我国正式实施页岩气资源的勘探开发。
    2009年11月15日,美国总统奥巴马首次访华,中美签署了《中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘录》,多次开展政府间交流,促进了中国页岩气资源的调查、勘查工作。包括国土资源部在内的国家有关部委、各级地方政府、有关石油企业乃至非油气企业、勘查单位、高等院校、科研院所等都积极投身于页岩气资源的开发和研究中。截至目前,中石油、中石化、中海油等大企业先后开展了页岩气的勘查工作,已经施工页岩气探井7口并压裂,利用老井复查若干口,浅井20余口,正在施工的水平井2口。页岩气勘查工作在四川威远、湖北等地取得了良好的勘查效果,已有4口探井获得了工业气流。尤其是2010年5月,由中原油田成功实施大型压裂改造的页岩气井“方深1井”顺利进入排液施工阶段。这口气井的压裂施工成功,标志着中国石化页岩气勘探开发工作迈出了实质性的重要一步。
    同时,国内许多高校也十分关注页岩气并成立了相关机构。中国地质大学长期跟踪研究国内外页岩气研究动态并取得了一系列成果,本次会议期间还与国土资源部油气资源战略研究中心举行了“页岩气研究基地”揭牌仪式;中国石油大学(北京)成立了新能源研究所;长江大学成立了“长江大学 Harding Shelton 页岩气研究中心”,并启动建立了专门的页岩气实验室;大庆石油学院将非常规油气领域作为未来的重要发展方向;西安石油大学则成立了石油天然气地质研究所;西南石油大学重点研究非常规气藏的开发技术(钻井技术);北京大学与国外合作并侧重于页岩气开发;西北大学、成都理工大学等其他院校也相继开展了相关工作。
    国土资源部油气资源战略研究中心作为具体从事油气资源战略政策研究、规划布局、选区调查、资源评价以及油气资源管理、监督、保护和合理利用等基础建设、支撑工作的部门,这几年来一直致力于页岩气的勘探开发研究工作,组织各方力量进行攻关,解决勘探开发的基础性、战略性问题,开展了先行性的调查研究、示范推广。据赵先良介绍,2005年~2010年,国土资源部油气资源战略研究中心从在川渝鄂、苏浙皖及中国部分北方地区共40万平方千米范围内开展调查、勘查示范研究。在继续开展示范研究的基础上,今年,国土资源部油气资源战略研究中心将在全国部署页岩气资源潜力调查,开展勘查基本理论、方法和产业政策研究,力争今年底拿出初步评估成果,为页岩气勘探开发规划、政策制定、矿业权招标出让、资源勘查提供基本依据。同时,按照国土资源部“调查先行,规划调控,招标出让,多元投入,加快突破”的找矿机制,国土资源部油气资源战略研究中心还将积极开展相关政策、矿业权招标出让研究,促进页岩气资源的勘探开发。
    “国家能源战略已将页岩气勘探开发摆到了重要位置。现在,对页岩气的勘探开发,国家高度重视,院士专家多次呼吁,石油企业积极投入,地方政府十分关注,社会各界普遍期待。”张大伟说,“国家‘十二五’规划明确提出‘推进煤层气、页岩气等非常规油气资源的开发利用’,国土资源部和国家发改委着手研究制定‘十二五’页岩气勘探开发规划。国家发改委、能源局等部门进行深入调研,正在研究和制定加快页岩气开发鼓励政策,提出推动页岩气勘探开发的建议。”
    张大伟建议,国家应制定鼓励页岩气资源战略调查和勘探开发政策。例如,政府加大投入,鼓励社会资金投入;减免探矿权和采矿权使用费;免征关键设备进口环节增值税和关税;开采给予定额补贴;对关键技术研发和推广应用给予优惠等。同时,还应完善和创新页岩气矿业权管理制度,加快制定页岩气技术标准和规范并加强页岩气国际合作与交流,与国外有实力公司的合作开发,引进先进理念与开发技术,加强基础理论和关键核心技术的研发,建立适合中国特点的页岩气基础地质理论体系,研发适合中国页岩气地质特征的水平井、多段压裂技术等。
    中国常规石油储量产量增长空间有限,勘探开发页岩气资源迫在眉睫,实施产业扶持政策,加大科技攻关,实现综合开发利用。要加强页岩气地质理论、成藏机制及高效开采基础研究;优化勘探技术,改进工艺技术水平;针对不同机理类型,建立相应的优选盆地试点;借鉴经验,加大资金投入,加强交流,引进技术,加快开采步伐。
    “到2020年,我们要在全国优选出50个~80个有利目标区和20个~30个勘探开发区;页岩气可采储量稳定增长,达到1万亿立方米;页岩气产量快速增长,达到常规天然气产量的8%~12%,页岩气成为中国重要的清洁能源资源。”张大伟说。
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