編者按:2018年11月28日,由國際能源署、中國能源研究會主辦,中國能源網承辦的2018油氣創新發展國際論壇在北京召開。會上,眾多專家討論了當前我國油氣發展面臨的挑戰,探尋未來油氣產業發展的路徑。除發言嘉賓的上述觀點引發與會者強烈共鳴外,新形勢下油氣產業上下游創新模式探索也成為嘉賓的熱議話題。中科院院士、中石油勘探院副院長、國家能源頁巖氣研發(實驗)中心主任鄒才能在會上發表了《論非常規油氣革命及影響》的主旨演講。以下內容為中能網根據大會發言實錄整理而成。
鄒才能:尊敬的張局長,各位領導、各位代表,按照會議的安排,我做這么一個報告。
一、非常規的進展
世界石油工業從1859年,美國的第一口油井開始,過去150年主要是常規油氣的快速發展。最近十年是美國的非常規油氣革命全新開啟。
如果把石油工業分為兩個體系的話,一個是常規油氣工業,我們所有的勘探開發都在找,圈閉型油氣藏,而非常規油氣在找連續型甜點區。常規油氣地質學,非常規油氣地質學,這兩個有本質的區別。尤其是進入新世紀,全球非常規油氣的發現進入了非常活躍的時期,這個是油,這個是氣,這個是非常規,在最近十年進展很大。去年全球石油產量44億噸里面,非常規占14%,天然氣在7.3萬億立方里,非常規占25%,并且在不斷的攀升。
應該說,煤層氣是非常規里面最典型的,煤層氣的發展起的比較早,包括中國,美國的煤層氣從556億方降到280億方,加拿大高峰產能接近100億,也減了一半,現在澳大利亞是全球煤層氣產量最大的國家。因為煤層氣產業在我們國家也起的比較早,有近三十年的歷史,但產量總體比較低,這是出乎我們很多人的意料,現在美國煤層氣產量在逐漸降低。
頁巖氣起來很晚,但發展很快,全球頁巖氣產量大概在5000億方,美國4772億方,中國排在了第二位,加拿大排到了第三位,阿根廷排到了第四位,但真正加拿大和阿根廷都是各占一半,主體絕大部分還是來自于美國。
美國非常規占82%左右,另外,它現在對外依存度基本都是可以自給,實際上美國的天然氣第一次高峰是6000億,第二次高峰達到歷史新高,按照美國生產天然氣去年,大概在9300億,真正實際生產的天然氣超過9000億,大概1200億用來提高油氣采出率,所以美國LNG如果要出口的話非常富存,美國天然氣工業發展的非常快。現在發現最大的全球頁巖氣就是Marcel lus頁巖氣,去年產量達到了接近2000億立方米。每年的增幅頁巖氣大概30%-40%,每年增幅200到300億立方米,這是最大的頁巖氣田。
現在這個氣田里面,從09年到現在,特別是最近幾年,產量上的非常快,這也是美國為什么說頁巖氣快速發展的其中一個主要氣田。最近還發現了一個頁巖氣田,含氣面積15.5萬平方公里,這個產量接近500億立方米。2014年只有100億,去年達到了500億左右,現在有一個問題,成份和我們差不多,我們能不能在短短幾年,未來三到五年、五到六年達到500億,這是我們大家很關心的一個重大問題。我的觀點是,它地面很平,它可以鉆機和地下壓力系統進行全面的加快工作,我們國家正好在這兩點上,我們地表條件不好,同時,我們地下受制于鉆機和壓力系統,所以我們發展速度和它有很大的區別。
美國頁巖氣革命有三條經驗,理論革命、技術革命和國家政策的扶持。理論做了22年,真正技術創新走了接近16年,真正大規模工程化生產也是最近十年左右,我們做了一個總結。美國高速頁巖氣發展有幾個啟示,第一次是科技革命,第二次革命是成本革命,從頁巖氣快速發展以后,帶來全球的天然氣增加,頁巖氣的技術又轉過來用到致密油領域,使得美國致密油產量增加,現在成本又降了一半。美國的海上頁巖氣在短期可以爆發式增長,這點和我們國家是不太一樣的,我們國家產量可以上到500億,但是短期地下條件和地下組織難度非常大。所以我們很難像美國這樣短期沖上峰值,這是和它最大的不一樣。包括美國有政府扶持,數據信息及時公開共享。給我們帶來了非常大的啟示。
我們國家非常規經過十年攻關,去年全國石油里面我們的產量是1.92億噸,致密油大概是150萬噸,頁巖油70萬噸,稠油1500萬噸,油砂220萬噸,天然氣產量1476億方,致密氣360億方,頁巖氣90億方,煤層氣49億方。
這幾類非常規里面我們有一個定位,煤層氣是穩步發展,現在也在研究煤層氣的峰值產量能搞到多少,大家意見不一致,原來說300、500,現在說還看不清楚。致密氣,規模發展,致密氣在俄羅斯盆地里面,俄羅斯盆地地面條件相對比較活躍,打起來也很快。頁巖氣屬于提速發展時期,從中央到能源局,到各油公司,包括我們在座各中小企業和民營企業,都在進行頁巖氣的勘探開發。我們的致密油剛剛開始,處于工業化起步階段,致密油跟頁巖油是不一樣的,致密油是我們生產的油要經過運營,比如把我們這里的人當成頁巖油的話,致密油是人要走到上面的五層,下到下面的一二層。頁巖油是我們這些人在里面不動,包括頁巖氣。所以致密油我們才剛剛起步。我們致密油的概念是2010年才到中國。而且,致密油和頁巖油有很大的本質區別。
水合物我們認為在探索發展過程當中,去年中央也給予了肯定和鼓勵。
我們重點介紹頁巖氣,從05年到現在,走過十幾年的歷史,真正我們的發展有比較好的收獲是從最近的五年,如果跟美國比、跟世界比,中國的頁巖氣要點贊的,因為它起步很晚,我們都在努力,從區域調查一直到現在,中石油、中石化都取得了很重大的成果。目前已經探明的儲量超過1萬億方,今年的產量可能超過100億方。
這是主體的初步進展。
二、非常規革命
為什么大家都叫非常規革命,或者叫頁巖油革命,為什么叫革命,理論革命、技術革命、管理革命、戰略革命。我們常規油氣分布在高部位,儲存很好,受局部圈閉控制,可以打孔開采。非常規不是,大面積連續型甜點區,打孔不出氣不出油,必須通過人工壓裂開采,這是它們最本質的區別。
現在我們國家已經有三個國家標準,一個是致密氣國家標準,2014年6月1號實施的,可以用這個來確定是不是常規氣,是不是頁巖氣。致密氣主體是從煤層里面的氣運到上面。另外是頁巖氣國家標準,2015年10月1號實施,頁巖里面沒有排出來的部分,有裂解層氣,這個叫頁巖氣。致密油,今年5月1號實施,核心是我們在里面制定夾層小于5米,在全球,包括美國,有三大國家標準的估計只有中國。另外是國家補貼有一個依據。
所謂常規油氣,傳統技術可開采的圈閉型油氣藏,這是我們的圈閉,統一的,是油水界面,這是油氣界面,在單一圈閉中具體的油氣具有統一的壓力系統,統一的油氣水邊界,我們學的時候就是這么學的,國內國外都是這樣的。所有的工作都圍繞著這個,包括資產的購買。生儲蓋圈運保,這是六要素,我們傳統地質學里面最核心的。
傳統認識,致密砂巖、黑色頁巖是油氣勘探禁區,常規砂巖孔隙直徑是致密砂巖的10倍、頁巖的1000倍。所謂非常規油氣,傳統技術不能開采的連續型甜點區,資源占20%,而非常規在前方部位資源占80%,這是致密油、頁巖油、致密氣、頁巖氣,但評價標準是不一樣的。
這是四川盆地邊界,這是涪陵氣田,這是威遠長寧、富順永川,富順甜點區大概在1000公里左右,我們中石油在這是3萬平方公里。按照甜點區分布,就是我們工業勘探開發的平面分布,這是平面上的。另外是縱向上的,打直井再打水平井,我們叫甜點段,有頁巖不一定有頁巖氣,有頁巖氣不一定形成工業堆積,現在我們開采上面的頁巖沒有氣,這個氣是含氣的頁巖,這個段只有20到40米左右,這個甜點段,447Ma到440Ma里面,可以形成30米左右的筆石段,筆石吃藻類,在海平面上,由于后面的硫化環境,和藻類一起死亡,掉到海里。
這是我們最新的一個成果,這個文章發表級別比較高,我們研究4.4億年前發生了什么,有兩次硫化氫事件,造成藻類大規模死亡,包括冰期,硫化和冰期一起造成藻類死亡,死亡以后埋藏,筆石和藻類放在一起,就構成了我們的TOC,由于埋下去以后,這是我們的納米孔,氣就在納米孔隙里面。
根據我們的研究發現,一個頁巖里面甲烷分子直徑只有0.38nm,需要一個分子有多大的厚度才能開采,根據我們的研究是5nm,相當于我們人出去要開半扇門,一個甲烷分子也一樣,它要進出需要5nm,頭發的5萬到7萬分之一,不可想象,甲烷分子可以這么小,也不可想象它需要的活動也這么小。
同時,根據我們的研究發現,在我們整個四川盆地南部,頁巖氣70%是屬于油里面,只有34%是吸附的,吸附多少呢?首先是有1層束縛水膜厚度,單層厚1.72nm,加2層吸附甲烷厚度0.38nm,必須最小活動5nm氣才能出得來,同時,油氣在里面占主要的,這是我們中石油勘探院做的研究,大概做了五年。我們就要研究這里面油是多少,吸附氣是多少,來進行開采。
現在看,縱向壓力高度大概是15米到20米,橫向長度大概是100到150米,頁理限制裂縫縱向擴展,因此我們提出人工氣藏,這是我們說的理論革命。
現在技術革命,我們要打直井,再打水平井,這是我們的筆石,筆石死亡以后埋在下面的地上,所謂的頁巖,這個頁巖生成石油,頁巖有頂板和底板,再裂解形成頁巖氣,現在地面打直井再打深井,形成縫網系統,縫網系統的氣納米孔內頁巖氣釋放,沿著裂縫系統開采。這就是所謂的理論技術革命,過去我們不用這個。另外是管理革命,我們說2015年、2016年低油價以后,美國主體公司都虧本,最高油價到了113美元,2016年1月份到26美元,昨天是58美元。現在國際9家機構預測,今年的平均油價是59美元,現在看也很難說,現在油價又降下來了,這是管理成本帶來的。油的平均成本降了一半,氣也是,氣的平均成本每方只有5毛錢左右,這是管理革命以后降低一倍成本。
另外,戰略革命,美國可以依靠非常規油氣實現它的能源獨立,今年3月份,在休斯敦,3500名部長官員講,依靠能源增長成為經濟主力,特別是化石能源,現在看已經達到這個效果。根據我們的預測,2026年可能達到能源獨立,他如果大規模開發煤炭、油氣,就會實現大規模油的開采。
因此,全球只有兩個國家在進行非常規大規模勘探開發,就是美國和中國,致密氣、煤層氣、頁巖氣、致密油,純真的頁巖油還沒有開始。
這是我們從理論技術角度理解什么是理論技術革命。
三、挑戰及潛力
中國頁巖氣資源潛力有待進一步落實,我們認為勘探程度很低,畢竟我們發展時間很短,這都是客觀存在的。另外,3500到4500以深核心技術裝備沒有完全突破,我們3/4資源在深層,我們希望在座相關專家能夠在深層的技術裝備上發揮更大作用。比如現在卡脖子的技術就是地質導向鉆井系統,目前中石油在四川最受制約的就是要等壓力設備,這一點是過去沒有想到的問題,鉆機現在夠了,但是壓力設備不夠,導向不夠,如果這個技術你們能夠進行低成本服務,市場會很大。另外是3500到4500的壓裂設備,需要的量太大,2/3在這個資源里面,在座諸位如果能夠在整個系統發揮作用的話,肯定會有很大的經濟效益。另外,我們要地面工廠化的建立,美國大規模的勘探開發,因為它地表條件很好,我們現在的產量峰值可以達到很多,但是地面條件受制于我們的地質導向,不是我們不努力,確實天不幫忙,我們的技術受制于人。
我們其他的類型就不講了,非常規油氣定位,中國基本能源安全的砝碼,還有頁巖油氣資源是很豐富的,我們頁巖油資源是常規的3倍,現在我們正在做頁巖油資源規劃,我們認為這是繼頁巖氣之后真正的非常規革命。另外是水合物,常規油氣的20倍,2050年有沒有可能實現規模化。
非常規革命可以助推世界石油工業可再發展150年以上,資源是有的。非常規革命回答三個問題,80%油氣資源存在的理論問題,過去認為非常規不可通用,現在把不可能變成可能的技術問題,還有黑天鵝隨時可出現的思維問題。因此,非常規油氣革命的影響,增加產量延長石油工業生命周期,推動低油價引領低成本管理革命,中國油氣供給多路徑并更加安全,如果沒有非常規革命,俄羅斯的氣油不會這么容易給我們。另外,重構大國能源版圖與政治新格局,非常規帶來的影響太大,我們還要進一步思考它的影響還會多遠,還會多大。
不對之處請張局長和各位專家批評指正,謝謝大家!
責任編輯: 江曉蓓