非常规油气资源十问

2014-03-19 17:00:23 0

非常规油气 页岩油 致密油 重油 油砂油 源储共生

  

 

 

|邹才能

中国石油勘探开发研究院副院长、总地质师

 

 

什么是非常规油气?

目前不同学者对非常规油气描述与理解不尽相同,一般认为非常规油气是指在现有经济技术条件下,不能用传统技术开发的油气资源。石油工程师学会(SPE)、美国石油地质师协会(AAPG)、石油评价工程师学会(SPEE)、世界石油大会(WPC)2007年联合发布非常规资源的定义:非常规资源存在于大面积遍布的石油聚集中,不受水动力效应的明显影响,也称为“连续型沉积矿”;认为非常规油气资源与连续型油气概念一致。

我们在系统分析各类非常规油气基本特征的基础上,从更严格和科学的角度,重新厘定涵盖目前主要观点的非常规油气概念:非常规油气是指用传统技术无法获得自然工业产量、需用新技术改善储集层渗透率或流体黏度等才能经济开采、连续或准连续型聚集的油气资源。

有两个关键标志和两个关键参数,两个关键标志为:油气大面积连续分布,圈闭界限不明显;无自然工业稳定产量,达西渗流不明显。两个关键参数为:孔隙度一般小于10%;孔喉直径一般小于1μm或渗透率小于1×103μm2。

 

 

非常规油气都包括哪些类型?有哪些特征?

非常规油气类型多样,主要包括页岩油和气、致密油和气、重油、油砂油、油页岩油、煤层气、天然气水合物等。不同类型非常规油气的地质特征既有共同之处,也有很大差异。

总体上具有如下主要特征:源储特征:大多数为源储共生,主要包括源储一体型和源储接触型两种类型。源储一体型是指烃源岩生成的油气,原位滞留聚集的油气,包括页岩油、页岩气、煤层气等;源储接触型是指与烃源岩层系共生的各类致密储层中聚集的油气,包括致密油、致密气等。

 

运聚特征:

非常规油气运聚过程中,水柱压力与浮力在油气运聚过程中的作用局限,以扩散和超压作用等非达西渗流为主。源储一体型油气主要是滞留聚集,源储接触型油气主要靠渗透扩散。运聚动力主要是烃源岩排烃压力。

 

储层特征:

储层致密、物性较差,主要发育大规模纳米级孔喉系统,如致密砂岩气储层孔径主要为25~700nm,致密灰岩油储层孔径主要为50~800nm。一般孔隙度小于10%、渗透率为106~1mD,断裂带发育处伴有微裂缝,储集层物性变好。

 

分布特征:

非常规油气主要分布在源内或近源的盆地中心、斜坡等负向构造单元,大面积“连续”或“准连续”分布,局部富集,突破了传统二级构造带控制油气分布概念,有效勘探范围可扩展至全盆地。

 

流动特征:

一般无自然工业产量,主要呈现出非达西渗流特征。致密油气具有滞流、非线性流、拟线性流3段式流动机理。碳酸盐岩中连通的缝洞体、致密砂岩中的溶蚀相带或裂缝带是油气富集的“甜点区”。

 

开采特征:

主要有八大开采特征:一是油气连续性区域分布,局部发育“甜点”;二是无统一油气水界面,产量有高有低;三是开发方案编制主要基于油气外边界确定和资源预测;四是典型的“L”型生产曲线,第1年递减率超50%,长期低产稳产;五是需打成百上千口井,没有真正“干井”;六是采收率较低,一次开采为主,靠井间接替;七是以水平井体积压裂与平台式工厂化生产为主;八是没有地质风险,但效益有高低。

 

 

非常规油气与常规油气有什么重要区别?

通俗地讲,非常规油气是指用传统技术不能经济性开采储层中难以自然流动的油气,常规油气是能够用传统技术经济性开采圈闭中易于流动的油气。常规与非常规油气本质区别为油气是否明显受圈闭控制、单井是否有自然工业产量。

非常规油气研究核心是确定储层有效性及“储层是否含油”,重点评价“岩性、物性、脆性、含油性、烃源岩特性与地应力各向异性”这六性及其匹配关系;勘探目标是寻找“甜点区”和富集段,确立连续型或准连续型油气区边界;开发追求初高产、高累产;工作关键是编制出成熟烃源岩厚度平面分布图、储层厚度平面分布图、储层顶面构造图和核心区评价表的“三图一表”。

常规油气研究核心是回答圈闭有效性及“圈闭是否成藏”,重点评价“生、储、盖、运、圈、保”六要素匹配关系;勘探目标是寻找含油气圈闭边界;开发追求油气藏长期高产和稳产;工作关键是编制圈闭平面分布图、油气藏剖面图和圈闭要素表的“两图一表”。

当然,地下常规与非常规油气是“有序聚集、空间共生”,需要同步研究、整体部署、协同发展“,随技术方法进步,可推动非常规油气向常规油气转化,因此,需要建立常规与非常规协同发展的工业化体系。

 

 

当前非常规油气勘探开发取得了哪些进展?

进入21世纪以来,在连续型油气聚集理论、水平井规模压裂技术、平台式“工厂化”开发模式“三大科技创新”推动下,全球非常规油气勘探开发取得重大突破,正形成以美国为核心的西半球、以中国为核心的东半球两大非常规油气版图。

非常规油气已成为全球油气供应重要组成部分,非常规油气产量占总产量比例已超过10%。美国是西半球非常规油气发展的主要推手。近10年是美国页岩气、致密油“革命性发展的黄金十年”,页岩气从巴内特→海恩斯维尔→马塞勒斯,致密油从巴肯→鹰滩→蒙特利+尤蒂卡,连续获重大突破。

2012年美国页岩气产量2710×108m3、致密油产量0.97×108t,分别占总产量的40%和22%,2012年对外依存度已分别降至6%和40%,持续推动美国“能源独立”战略实施,对世界油气工业和能源格局影响深远。

中国是东半球非常规油气突破的主要推手。2010年成为中国油气工业开启“非常规油气元年”。致密气已成为天然气增储上产的重要领域,2012年产量约为300×108m3,占全国总产量的28%;致密油在鄂尔多斯、准噶尔等盆地发现多个5~10×108t级储量规模区;煤层气初步建成沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘两个地面生产基地,2012年产量达26×108m3;页岩气在四川盆地南部海相页岩中多口井获工业气流,工业化试验区建设取得重大进展,展示出中国非常规油气良好发展前景。

 

 

非常规油气未来发展前景如何?

全球非常规与常规油气资源比例一般8:2。统计表明,全球重油、天然沥青、致密油、油页岩油、页岩油等非常规石油资源量约6200×108t,与常规资源量大致相当;全球致密气、煤层气、页岩气和天然气水合物等非常规天然气资源量大约4000×1012m3,是常规资源量的8倍。

随着理论技术发展,非常规油气在未来油气供应中的地位将越来越重要。据国际能源机构(IEA)2011年预测,2035年全球非常规石油产量将超过5×108t、非常规天然气产量将超过1×1012m3,届时将分别占石油、天然气总产量的10%和22%以上。美国能源信息署(EIA)2013年预测,2040年美国非常规天然气产量将达7400×108m3,届时将占天然气总产量的79%。

中国非常规油气资源也十分丰富。据估算,中国非常规石油可采资源量大约240×108t,与常规资源大致相当;非常规天然气可采资源量大约100×1012m3,是常规资源的5倍左右。非常规油气的突破与发展,已成为中国陆上原油产量稳步增长、天然气产量快速发展的重要接替资源,预计未来非常规油气产量将占总产量的30%~40%。

 

 

怎样设定非常规油气战略定位与发展层次?

不同类型的非常规油气资源储层性质、油气聚集特点和工艺技术要求不同,需分层次勘探开发。近年来,以美国非常规油气、加拿大油砂和委内瑞拉重油为典型代表,全球非常规油气发展迅速,从早期突破的致密气、煤层气、油砂、重油,再到近年发现的页岩气和致密油。

就北美而言,致密气、煤层气、页岩气是非常规天然气优先发展的领域,美洲的油砂、重油和致密油是非常规石油发展的现实领域。中国的地质、地面条件与国外有很大差异,国外成熟技术与开发模式难以直接照搬应用,需要探索适合我国地质地面条件的低成本、环境友好的工程技术与发展模式。

近期可分为三个层次开展:一是加快致密气、致密油工业化速度,增储上产;二是加大页岩气、煤层气、油页岩工业化试验区建设,尽快实现大规模工业化经济性开采;三是加强天然气水合物和页岩油等基础理论研究与技术探索,力争形成接替资源。

 

 

非常规油气工业化发展还有哪些挑战?

非常规油气发展的速度主要取决理论、技术、人才、管理与油价等因素。未来发展主要还面临10大挑战:

1)常规思维遇挑战,需要有非常规哲学思想;

2)传统粗粒沉积学遇挑战,需发展泥页岩、碳酸盐岩与粉细砂岩为核心的细粒沉积学;

3)常规孔隙储集层遇挑战,需发展纳米级孔隙为核心的非常规储集层地质学;

4)常规圈闭成藏理论遇挑战,需发展连续型油气聚集理论为核心的非常规油气地质学;

5)传统地球物理学遇挑战,需发展“六性”评价预测技术;

6)直井钻探技术遇挑战,需发展水平井规模压裂技术;

7)开采方式遇挑战,需发展多井平台式“工厂化”生产;

8)管理方式遇挑战,需建立全过程低成本管理模式;

9)政策引领遇挑战,需建立市场竞争和财税补贴机制;

10)院校教育遇挑战,需大力培养非常规创新型人才等。

 

 

非常规油气地质学是指什么?与常规油气地质学又有什么差异?

非常规油气地质学是指研究非常规油气类型、形成机理、分布特征、富集规律、产出机制、评价方法、核心技术与发展战略的一门新兴油气地质学科。非常规油气地质学核心是研究储层有效性及“储层是否含油”,重点是研究“岩性、物性、脆性、含油性、源岩特性与地应力各向异性”六性及匹配关系,目标是回答“储层滞留了多少油气”;而常规油气地质学核心是研究“圈闭是否成藏”,重点是研究“生、储、盖、圈、运、保”六要素及匹配关系,目标是回答“圈闭聚集了多少油气”。

非常规油气地质学和发展更加强调从宏观—微观—超微观不同级别尺度,目前我们已初步形成“千米(Km)、米(M)、厘米(Cm)、毫米(Mm)、微米(Um)、纳米(Nm)”6个级别尺度的研究方法,可以从遥感、露头、地震、岩芯、微纳米CT等方面,来研究非常规油气的形成机理、分布特征、富集规律、产出机制、储量与产量预测,等等。

 

 

非常规油气地质学研究的意义在哪里?

非常规油气大规模开发带来了油气地质认识、勘探开发技术与开采模式的重大变革,突破了传统常规油气地质学中储层物性、盖层封堵、圈闭界限、运移动力、聚集区位等诸多认识。非常规油气地质学研究的意义在于要用非常规思想,不断探索新理论、新方法、新技术、新管理,解决非常规油气勘探开发快速发展的理论技术和生产需求。非常规油气地质学发展对石油工业发展、世界能源格局重构、非常规思想形成都具有重要意义。

非常规油气地质学的发展不仅在于解决人类社会发展的能源需求,更重要的是培育非常规思维、引领非常规创新,使人类认识世界有非常规思想、改造世界有非常规方法、推动世界有非常规人才,形成“非常规哲学”。

 

 

非常规油气突破有什么全球性战略意义?

非常规油气资源勘探开发突破至少有四方面战略意义:

一是突破了传统资源禁区和成藏理论,延长石油工业的生命周期;

二是引发了油气科技革命,推动整个石油工业理论技术升级换代;

三是改变了石油工业发展态势,正在形成常规油气与非常规油气两大协同发展的工业化体系、常规油气地质学与非常规油气地质学两大学科方向;

四是改变了全球传统能源格局,西半球油气供给主体南北向流动,东半球油气供给更加趋向于自西向东流。(原载《石油知识》 记者|王大锐)

 

 

 

 

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