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中国页岩气开发关键阶段情况分析(图)

2019-06-11 09:59 出处:未知 人气: 评论(

  回顾兴起于上世纪七十年代的美国东部页岩气示范工程,美国能源部发起了一项针对美国东部的阿巴拉契山脉盆地、密歇根盆地和伊利诺伊盆地的页岩气研究项目,东部工程一直延伸到了九十年代,通过三十多年的研究工作,建立了一个向美国公众开放的庞大数据库,其中包含了页岩气储藏、形成机理等若干技术资料,甚至还将一些关键地质数据,如东北部泥盆纪页岩的上百张详细地质构造图公之于众。直到今天,这些公开资料对于美国页岩气开采仍然发挥着重要作用。

  当时的美国人对页岩气的认识相当有限,但却又急于想了解关于它的一切。东部工程恰如其分的填补了美国油气行业在页岩气领域的空白,而在此基础上所掌握的地质资料也成了美国油气公司从辽阔的地下深处获取页岩气的成败关键因素之一。

  页岩资源丰富的中国也正在开展一场类似于美国东部示范工程的页岩气储层特征摸底行动,因为对于突破常规油气构造理论的页岩气来说,它分布的广泛性和独特性更需要精准、详细的地质资料来支撑油气企业的开发作业以降低勘探风险与成本。

  我国尚未完全掌握内陆地区页岩气的资源总量、分布情况和储层特征,因此总结目前现有的示范工程、政府项目工程的页岩气储层摸底情况至关重要。

  从中国能源网研究中心收集的资料来看,截止2013年,在全国页岩气3大相、9大层系中,我国已在南方下古生界海相、四川盆地侏罗系陆相、鄂尔多斯盆地三叠系陆相三个领域实现了突破,在西北地区侏罗系陆相、东部断陷盆地古近系陆相、南方上古生界海陆过渡相三个领域取得了的重要进展。

  图1

来源:国土资源部

  出于政治、市场制度的差异,我国承担页岩气储层摸底任务的主体并不像美国那样单一,国家土地职能部门国土部与掌握常规油气核心区块与经验的国有油公司是承担这项工作的两支重要力量。三块实现页岩气产量、技术突破的领域均直接受益于油公司的大规模投资和高强度技术攻坚。国土资源部在页岩气初期学术、理论进步中功不可没,国土部在重庆市彭水县实施了我国第一口页岩气资源战略调查井渝页1井,获取岩心并首次成功解析出了页岩气,为日后页岩气成为独立矿种提供了切实支撑依据。

  根据2012年国土资源部油气资源战略研究中心发布的《全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选报告》,国土资源部将我国陆域页岩气分布区分为五大区,即上扬子及滇黔桂区、中下扬子及东南区、华北及东北区、西北区、青藏区。

  主要油公司储层进展情况

  据中国能源网研究中心初步统计,我国中石油、中海油、中石化、延长石油四家油气公司,截至到目前已累计投入将近90亿元,开展二维地震10000公里,三维地震1000多平方公里,初步评价了6至10万亿立方米的勘探靶区。

  中石油从2006年开始涉足页岩气领域,是我国页岩气起步最早的油气公司。中石油页岩气开发的脚步在2012年后逐渐慢下来。相较之下,中石化凭借涪陵、礁石坝、彭水等有利区块频频发力。据国土部数据,2013年我国页岩气产量约为2亿立方米,其中中石化产量接近1.55亿立方米,中石油产量4000多万立方米,剩余部分来自延长石油公司的贡献。

  中石化在页岩气领域强劲的开发动力来自旗下几家分公司对常规油气产量下降的忧虑,因而页岩气成了中石化战略发展中炙手可热的替代资源。

  图2 中石化页岩气区块图

来源:国土资源部网站

  中石化产量成绩最为亮眼的涪陵陆相区块原本是中石化登记下的一块常规油气区块,属于四川盆地侏罗系陆相层系。中石化将涪陵交予江汉油田公司实施勘探作业,2013年开始水平井建产,建成产能6亿方。据国土部统计,涪陵区块在2013产气1.43亿立方米,商品量1.3亿方。同年9月,焦页1HF井和焦页13HF井所产天然气成功进入管网,开始输往涪陵白涛工业园。这也标志着涪陵页岩气产能建设示范区页岩气顺利实现管网外输,结束了CNG充装与燃烧放空相结合的生产模式。

  中石油在2006开始涉足页岩气领域,在公司已登记的常规油气区块中重叠了大量有利页岩气区块。中石油在四川盆地及周边优选了4个海相有利目标区:威远、长宁、富顺-永川以及云南昭通,建立了两个国家示范区,长宁-威远、昭通。

  图3 中石油页岩气区块图

来源:国土资源部网站

  2009年中石油将页岩气的首战之地选在了威远,因为这个区块的龙马溪组埋深浅,且位于具有50年开发历史的威远气田,老井资料完备,一旦获气,可利用现有管网将气输送到相邻的曹家坝配气站,将产品气迅速转化为商品气,工程、经济优势明显。

  2009年底,中石油在威远区块部下威201直井参数井,2010年完成打井,2011年正式产气。威201井压裂了两层,一层是寒武系属于牛蹄塘组,一层是志留系属于龙马溪组,牛蹄塘组日产5000-6000立方米,龙马溪组初期日产约为10000立方米,逐渐衰减至2000多立方米。这口井对中石油来说意义深远,打井花费共计一亿多元,中石油在这口井上做出了完整的国内外地质资料对比,对于核心地质资料的分析测试均十分到位,为中石油今后进一步的施工作业提供了最原始的理论、地质基础。

  目前为止,中石油完成地质浅井14口,探井28口,其中直井21口,水平井7口。长宁威远国家级页岩气示范区完钻16口井,完成压裂试气12口井,直井日产量0.2-3.3万方,水平井日产量1-16万方,其中宁201-H1井日产15万方,富顺-永川区块阳201-H2井日产量达43万方。云南昭通国家级页岩气示范区完钻7口井,完成压裂试气2口井,直井日产0.25万立方米,水平井日产1.5万立方米至3.6万立方米。富顺-永川国际合作区,完钻直井3口井,水平井3口。其中阳101直井产气6万方/日,来101直井10万方/日,坛101H水平井4万方/日

  2011年,延长石油公司在通过国土部矿产资源综合利用示范基地项目在鄂尔多斯陆相三叠系和上古生界区域设立了陕西延长页岩气高效开发示范基地,并实施了我国第一口陆相页岩气井延长石油延页平1井。截止目前,延长油田完钻页岩气井39口,其中直井32口、丛式直井3口、水平井4口,完成压裂34口,均获页岩气流,其中柳评177井日产量达2350方、新57井日产量达2413方,初步落实页岩气探明面积130平方公里,落实地质储量290亿立方米。

  图4 延长石油页岩气区块图

来源:国土资源部网站

  在中石化、中石油、延长相继取得层系突破的基础上,传统倚重海上作业及海外作业的中海油走上内陆,在安徽芜湖下扬子西部区块的下扬子二叠系页岩上也作出了有益的页岩气勘探。中海油上海分公司承担该区块的页岩气勘探开发业务,于2011年12月29日开始地震作业,2012年4月,完成安徽巢湖页岩气昌参1井的测井作业,获取全部测井资料,2012年5月完成取芯钻探,完成首批3个钻孔。2014年3月1日,中国海油国内第一口页岩气探井徽页1井顺利开钻,标志着海油页岩气勘探开发步入新阶段。该页岩气井设计井深3400米,是为解决此区域页岩气资源评价而设计的探井兼参数井。徽页1井钻探将对进一步了解下扬子二叠系页岩的含气性,对摸清周边页岩气资源储量,建立商业化勘探开发基础数据资料起到重要作用。

  国土部及地方储层进展情况

  作为我国一级资源矿产监管的首要职能部门,国土资源部是最早对我国页岩气进行理论研究、打井实践的机构,也是统领我国页岩气勘探开发战略部署的核心力量。

  国土部油气资源战略研究中心和中国地质大学(北京)从2004年开始跟踪调研国外页岩气研究和勘探开发进展。2009年,启动中国重点地区页岩气资源潜力及有利区优选项目,在重庆市彭水县实施了我国第一口页岩气资源战略调查井-渝页1井。该井从100m开始钻遇下志留统龙马溪组富有机质页岩层系,完钻井深325m,获取岩心200m,页岩有机碳含量介于1.44%-7.28%之间,平均3.7%,镜质体反射率Ro介于1.62%-2.26%之间,平均2.04%。

  国土部通过对渝页1井岩芯解析获取了我国第一份页岩气气样,并得到了系统的页岩气资源潜力评价参数数据。该井数据揭示了我国南方台隆地区古生界页岩气的广阔前景,为在区域范围内进一步的勘探开发提供了重要基础,也直接刺激了中石化申请建立彭水页岩气区块。该井也是页岩气独立矿种申请的重要依据。

  虽然四大油公司近年如火如荼地开展了一批大规模的页岩气示范工程,但国土部的战略任务远未落幕。国土部下属中国地质调查局接过油气资源战略研究中心的任务棒,继续摸清我国页岩气的家底。地调局在湘西北、新疆博格达等地实施二维地震超过100公里,先后在柴达木盆地、鄂尔多斯盆地、银额盆地等地,针对石炭系、侏罗系大煤沟组、三叠系延长组、中新元古界铁岭组和雾迷山组、寒武系王音铺组和观音堂组、下寒武统牛蹄塘组等泥页岩地层,部署实施页岩气调查井超过10口,完钻井近20口,其中8口井见到页岩油气发现或显示,在西北地区侏罗系陆相、东部断陷盆地古近系陆相、南方上古生界海陆过渡相三个领域取得了的重要进展。

  其中,在柴达木盆地侏罗系上实施的柴页1井,取全取准柴达木盆地侏罗系含气性等关键参数,获得页岩气发现,开拓了我国西北地区陆相页岩气勘探新领域。在银额盆地实施的银额盆地及其邻区石炭-二叠系油气远景调查在路北凸起实施的额探2井在侏罗系和二叠系钻遇厚度较大的暗色泥岩,在二叠系发现良好的页岩油气显示。

  2013年,全国各省市、地方政府也加强了页岩气调查与评价工作,推动并促进页岩气的勘探开发。各省市从政策上进行扶持,出资部署实施一定实物工作量,共实施页岩气调查井31口。其中贵州省最为积极,2012年投入资金1.5亿,打井26口,余下山西、山东、湖南、江西、云南各有1口。

  中标企业储层进展情况

  政府机构先期地质摸底、企业单位后期适用的模式在美国东部页岩气工程中已被证明是一条可有效缩短企业学习曲线的方法,但我国高度垄断的油气体制和错误的能源安全感让掌握页岩气核心资料的四大油公司对地质数据共享这一问题秘而不宣。这也将直接导致了第二轮招标中拿到页岩气上游门票的非四大油企业,在页岩气开发道路上需付出一笔昂贵的学费。虽然国家能源局与国土资源部已经开展了页岩气地质资料共享库的建设工作,但料想在强势的油公司强压之下,共享库的建立难以一挥而就。

  目前第二轮页岩气招标中进展最快的是贵州铜仁市能源投资有限公司中标的贵州岑巩页岩气区块,已于2013年12月开钻了第一口探井天星一井。

  图5 岑巩页岩气区块勘探潜力

来源:聂永生等在《黔东南地区岑巩页岩气区块勘探潜力》(2013)

  岑巩页岩气区块位于上扬子页岩气富集区,主要目的层为下寒武统牛蹄塘组,天星一井设计井深1800米,井埋藏深度1400米-1500米,厚度约50米,有望建成年产天然气10亿立方米的生产区。聂永生等在《黔东南地区岑巩页岩气区块勘探潜力》(2013)一文中写到:

  通过岑巩页岩气区块牛蹄塘组有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型;烃源岩有机质含量高,平均为3.38%;计算镜质体反射率平均为3.56%,达到成熟晚期阶段;储层具有低孔-超低渗、高比表面积特征;区块的可采资源量达71.9410m83。

  图6 岑巩区块地层综合这柱状图

图6 岑巩区块地层综合这柱状图

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