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中國版“頁巖氣開采技術革命”路在何方

來源:西安閃光能源科技有限公司         發布時間:2019-07-10

隨著中國天然氣消費量持續增長,2018年中國天然氣對外依存度攀升至45.3%,如何有效解決國產天然氣產量難產問題成為天然氣能源安全的核心問題。在此背景下,各路媒體紛紛刊文國內幾處頁巖氣勘探開發重大發現,頁巖氣再次回歸行業熱點,許多企業摩拳擦掌準備掀起第二輪頁巖氣開發熱潮,似乎中國天然氣稟賦問題一夜之間得以解決。

在談中國版“頁巖氣革命”之前,必須得簡單提一提美國頁巖氣革命。

和中國非常類似,美國常規油氣資源比較缺乏,但非常規天然氣(頁巖氣)資源比較豐富。

早在1821年,美國第一口頁巖氣生產井鉆探于紐約Fredonia鎮附近的泥盆系頁巖,頁巖氣第一次被開采出來,但知道20世紀70-80年代,頁巖氣仍然無法商業化開發。

在政府政策大力支持和油氣勘探企業不懈努力下,頁巖氣開發技術歷經20余年終于取得突破性革命。

美國頁巖氣開發技術演變大體可分為四個階段。

第一階段:1997年以前,采用直井大型水力壓裂技術。

第二階段:1997-2002年,采用直井大型清水壓裂為主的技術。

第三階段:2002-2007年,水平井壓裂技術開始試驗。

第四階段:2007年至今,采用水平井套管完井及分段壓裂技術。

頁巖氣開發不僅直接創造就業崗位,還通過有效拉動其他相關產業的發展,創造大量就業崗位,直接就業崗位包括鉆井、運輸、處理、管道建設等,而且每增加一個直接就業機會就會連帶產生3個間接職位。根據HIS咨詢報告,頁巖氣產業已經為美國創造了超過100萬個就業崗位。

 在美國2007年之后頁巖氣革命高速推進的刺激下,在中國貌似全球可開采儲量第一的沖擊下,自然而然,中國在2011年底2012年初開始啟動了中國版頁巖氣革命。

經國務院批準,2011 12 3 日,國土資源部發布新發現礦種公告,將頁巖氣作為獨立礦種加強管理。

參照美國經驗,為了最大限度的利用社會資源開采頁巖氣,國土資源部把原本被視作國家石油公司“禁臠”的頁巖氣探礦權拿出來公開招標。

20116月,國土資源部首次舉行頁巖氣探礦權出讓招標。中石油、中石化、中海油、延長油礦管理局、中聯煤層氣和河南煤層氣六家公司進行投標。貴州兩個區塊因有效投標人不足三家而流標,渝黔南川頁巖氣勘查和渝黔湘秀山頁巖氣勘查區塊的探礦權順利出讓。

201210月進行的第二輪公開競招標中,頁巖氣探礦權受到資本熱捧,20個招標區塊吸引了83家企業參與競標,位于重慶的三個區塊,吸引了包括中國四大石油公司在內的逾30家企業競標。最終,共有16家企業中標了20個招標區塊中的19個。同時,由于中國企業尚不具備先進頁巖氣開采技術和設備,這些招標項目中中外合作成為主要途徑。BP、殼牌、雪弗龍等國際油氣巨頭紛紛入局,企圖分得一杯羹。

水平井壓裂技術流程

水平井壓裂技術流程

然而自2012年之后,傳說中一直在準備第三輪頁巖氣探礦權競爭出讓卻一拖再拖。國際巨頭乘興而來,卻相繼隕落,含恨而走.

中國發育海相、海陸過渡相、陸相3 類頁巖氣(儲集層),以中國南方五峰組龍馬溪組為代表的海相頁巖厚3080m,埋深較大(1 5005 000 m),熱成熟度高(Ro 值為2.0%3.5%)。沉積埋藏演化過程中遭受過多次構造抬升且抬升幅度大,造成頁巖氣大規模的破壞。四川盆地西部(如威遠頁巖氣田)及南部(如長寧頁巖氣田)區域地應力復雜,水平兩向應力差大(變化范圍1020 MPa),儲集層壓裂改造時不易形成網狀體積裂縫,以水平方向的順層裂縫為主,改造體積偏小(4 000×1048 000×104 m3)。海陸過渡相頁巖以薄互層(510 m)為主,物性差(孔隙度為1.0%3.0%)。陸相頁巖埋藏深度大,熱成熟度低(Ro 值為0.4%1.3%),頁巖氣以生油過程中的伴生氣為主,儲集層含氣量低(1.02.0 m3/t),儲集層脆性礦物含量低(20%40%),可壓性較差。

看不懂專業術語?沒關系,簡單說就是中國的頁巖氣開采難度非常高,開采風險高產量低成本高。

全球頁巖氣可開采儲量前十國家

2、國內頁巖氣開采技術還不成熟

雖然老美頁巖氣水平井壓裂技術早已爐火純青,但在中國相關頁巖氣開采技術還不成熟。

北美頁巖氣開采都以中淺層為主,中國通過引進吸收消化再創新初步形成了3500 m 以內的中淺層頁巖氣技術系列。但中國深層頁巖氣資源潛力很大,僅南方35004 500 m 頁巖氣可采資源量達3萬億立方米左右,深層頁巖氣勘探開發技術剛處于探索初期,包括優質頁巖氣儲集層精細地震識別與預測、水平井地質導向、壓裂效果有效監測與評估、山地小型工廠化生產模式、高效開發理論與產能評價等多項技術均需要強化攻關。

3、水資源總體不足與環境保護難度較大

頁巖氣開采依賴大量鉆井壓裂實現增產和穩產,水資源耗費較大。頁巖氣資源分布區水資源相對匱乏是中國頁巖氣勘探開發瓶頸之一。頁巖氣勘探開發中另一密切相關的問題是環境保護,可能涉及到的環境風險包括井場建設占用大量土地與地表植被破壞、鉆井液與壓裂液使用對土地與地下水資源污染、甲烷等烴類氣體泄漏及其他有害物質排放對環境的污染,以及鉆井、壓裂、井場建設等產生的噪聲對周邊居民、動物的影響等。

另外,不得不提所謂兩輪礦權招標后沒見到什么實質進展還有一個背后深層次的原因,這一點恐怕也是目前僅有中石化、中石油實現頁巖氣商業化開采的核心原因之一。

中國頁巖氣開發參與企業

要知道,中國常規與非常規油氣資源有70%以上的重疊,而常規油氣資源的探礦權和采礦權大部分由中石油、中石化等擁有,2012年的兩次招標頁巖氣區塊無比完美的都避開了礦權重疊區,因此也就避開了資源最優區域,也就是說真正氣源比較好的區塊仍在中石油、中石化等油氣巨頭的手上。

找了下數據,從平均成本來看,涪陵區塊的井口氣價格高達21.1美元/百萬英熱(初始產量2000Mcfd)和11.2美元/百萬英熱(初始產量4000Mcfd,相比而言美國干氣開采成本可低至3.4美元/百萬英熱。

這一數據不一定完全準確,但中美成本差距大抵相當,這還是國內最好的區塊,如果是那些招標的區塊成本之高可想而知。

有時候真的不得不泛著酸味的說一句God bless America,無論是地理位置還是資源條件老美在全球真是獨一無二,而上帝對中國還是苛責很多,不過也許正是這份苛責會成就中國的堅韌以及未來東方照亮西方的那一刻吧。

截止到2018年,中國實現商業化頁巖氣開發的企業也只有中石化和中石油。2018年,中石化頁巖氣產量60.2億立方米,中石油頁巖氣產量達42.7億立方米,全國加起來剛剛超過100億立方米。

而根據國家能源局頁巖氣十三五規劃, 2020年力爭實現頁巖氣產量300億立方米,2030年實現頁巖氣產量800-1000億立方米。

2030年目標能否實現尚未可知,不過2020300億立方米目標恐怕懸之又懸。

總的而言,在目前現有技術條件和政策環境等背景下,短期內中國版頁巖氣革命已近流產。不過在天然氣消費還將持續增長對外依存度保持高位的情況下,國內頁巖氣開采仍將繼續,只是估計還得長期依靠中石油和中石化兩大巨佬。另外還有就是第四桶油延長石油在頁巖氣方面估計也會加大投入,畢竟其本身油田儲量已所剩無幾,天然氣是近幾年的盈利核心,而鄂爾多斯盆地的頁巖氣埋藏相對較淺易于開發。