中国页岩气勘探开发进展与发展前景_董大忠.docx
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1、 第 33卷增刊 1 石 油学报 V 1.33 S. 1 2012 年 8 月 ACTA PETROLEI SINICA Aug. 2012 文章编号: 0253-2697(2012)Sl-107-08 中国页岩气勘探开发进展与发展前景 董大忠 1邹才能 1杨桦 1王玉满 1李新景 1陈更生 2王世谦 2吕宗刚 2黄勇斌 2 (1.中国石油勘探开发研宄院北京 100083; 2.中国石油西南油气田公司四川成都 650001) 摘要:全球掀起了轰轰烈烈的 “ 页岩气绿色革命 ” ,北美以外地区有 20余个国家在进行页岩气前期评价和勘探开发先导试验,页岩 气资源成为潜力较大、较重要的天然气开发目标
2、。中国发育海相、海陆过渡相一陆相煤系和湖相 3类富含有机质页岩,都具备页岩 气形成与富集条件,页岩气资源丰富。中国在页岩气资源潜力评价和勘探开发先导性试验上取得了重要进展,正在寻求实现页岩 气资源有效开发。本文系统总结了中国页岩气勘探开发实践,分析了中国页岩气资源前景,指出中国页岩气资源丰富。目前已在 中国多处发现了页岩气资源,发展前景良好。与北美相比 ,中国页岩气形成与发展具明显的特殊性,许多地质与开发难题亟待解 决。随着页岩气地质评价与开发理论创新及相关关键技术突破、经济条件改善和国家政策支持,未来中国页岩气资源发展前景广 阔,有望改变中国天然气发展乃至整个能源发展格局。 关键 词:页岩气
3、;勘探开发;进展;发展前景;勘探实践;中国 中图分类号: TE112. 1 文献标识码 : A Progress and prospects of shale gas exploration and development in China DONG Dazhong1 ZOU Caineng1 YANG Hua1 WANG Yuman1 LI Xinjing1 CHEN Gengsheng2 WANG Shiqian2 LU Zonggang2 HUANG Yongbin2 (1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration &
4、 Development , Beijing 100083? China, 2. PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company ,Chengdu, 610051? China) Abstract: A global astounding “shale gas green revolution” is booming. More than 20 countries except for the North America are con- ducting prophase evaluation and pilot test of shale gas e
5、xploration and development. Shale gas resource has already become a natural gas production target with great potential and of great significance. There are three types of organicrrich shale developed in China? including marine, marine-continental transitional facies-continental coal series and lacus
6、trine facies. These types of shale all have shale gas formation and enrichment conditions? so the shale gas resource is abundant. China has made important progress in the potential evaluation and pilot test of exploration and development of shale gas resources and is seeking for a means to effective
7、ly develop shale gas resources. This paper systematically summarizes China ?s shale gas exploration and development practice and analyzes shale gas resource prospect. On this basis, it points out the development prospect is promising thanks to that the shale gas resources are not only rich, but have
8、 been practically found in many places in China. Compared with the North America? formation and development of China ?s shale gas have obvious particularity and many geological and development problems need to be solved urgently. With innovation of shale gas geological evaluation and development the
9、ory and relevant key technology breakthroughs? improvement of e_ conomic conditions and national policy support? prospects for development of shale gas resources in the future are broad and expected to change the pattern of China ?s natural gas development and even the whole energy development. Key
10、words: shale gas; exploration and development; progress; development prospect; exploration practice; China; 页岩气是典型的非常规天然气,产自极低孔渗、以 富有机质页岩为主的储集岩系中。页岩气的形成与富 集为自生自储、以游离气和吸附气为主、原位饱和富集 于以页岩为主的储集岩系的微一纳米级孔隙邊缝与 矿物颗粒表而 12。页岩气常被称为 “ 人造气藏 ” ,开采 必须通过大型人工储层造缝(网)才能形成工业生产能 力,初期产量一般较高、早期递减较快,后期低产稳产 且生产时间长(一般 30 50年
11、)。页岩气是国外最早 认识的天然气,自 1821年在美国阿帕拉契亚盆地成功 钻探第 1 口页岩气 井以来,页岩气的发展己近 200年 历史。但 20世纪 90年代前,当时只重视了致密(岩 石)气与煤层气,页岩气在天然气大家族中的地位微不 足道 3,21世纪以来,随着页岩气地质与开发理论的 创新和勘探开发关键技术的进步,尤其是水平井钻完 基金项目 :国家重大科技专项 ( 2011ZX05018-001)资助。 第一作者及通讯作者 : 董人忠,男, 1962年 5月生, 1983年毕业于 _西南石油大学 , 现为中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师,主要从事非常规 油气形成、富集条件与分布规律的
12、基础理论及核心技术研究。 Email:ddzpetrochina. com. cn 108 石 油学报 2 0 1 2 年第 33卷 井与分段压裂技术的进步及规模推广应用,页岩气迈 进了大发展阶段。 2005年以来,中国借鉴北美经验,开始了中国页 岩气地质条件评价与勘探开发先导性试验 K 3_4。 迄 今,不仅在地质认识上取得进展,在勘探开发实践上也 取得突破,成为全球除北美以外地区率先发现页岩气 的国家。笔者在全球页岩气发展现状与中国页岩气勘 探开发实践现状把握基础上,初步探讨了中国页岩气 形成与富集条件,对中国页岩气勘探开发前景做了预 测,以期对推动中国页岩气的发展有所帮助。 1全 球 页
13、 岩 气 资 源发 展 概 况 在全球,北美地区的页岩气资源勘探开发最为成 功,2000年北美地区的页岩气年产量突破了 100 X 108m3,至 2010年该地区的页岩气年产量达到 1 500X 108m3M,10年间增长了 0倍以上。美国能源信息 署预测统计(图1):7, 2010年北美地区在约 50个富 有机质页岩区带中证实存在页岩气资源,在其中 9个 主要页岩区带进行页岩气生产,页岩气年产量 1 500X l 8m3,占 北美天然气总产量的 20%左右。 图 1北美页岩气区带分布与产量 5_7 Fig. 1 North America shale gas plays distribut
14、ion and production1-57 北美页岩气的快速发展,改变了北美天然气供应 格局,影响到了全球能源供给格局的变化,页岩气在全 球迅速成为重要的天然气勘探开发新目前。目前, 全球掀起了轰轰烈烈的绿色 “ 页岩气革命 ” ( 图 2), 各国政府和油气 /能源公司几乎都将页岩气提到了 重要日程 s,北美以外地区已有 20余个国家在进行 页岩气资源的前期评价和勘探开发先导试验,中国、 英国、印度、新西兰等国已纷纷宣称在本国发现了页 岩气。 中国为全球除北美以外地区率先发现页岩气的国 家。至 2010年,中国已在富有机质页岩地质特征、页 岩气形成与富集地质条件、页岩气远景区带优选等基 础
15、地质理论与认识上取得重要了进展;在四川盆地南 部古生界、四川盆地北部中生代、鄂尔多斯盆地三叠系 等多个地区和多个时代的海相、陆相富有机质页岩中 取得重要页岩气突破和发现。 全球页岩气勘探开发形式 全球页岩气并购金额统计 图 2全球页岩气勘探开发形势 w Fig. 2 Global shale gas exploration and development situation1-81 增刊 1 董 大 忠 等 : 中 国 页 岩 气 勘 探 开 发 进 展 与 发 展 前 景 109 2 中国页岩气勘探开发进展 2.1中国页岩气勘探历程 与北美的页岩气勘探开发成就相比,中国的页岩 气勘探开发起步
16、较晚,而与全球其他地区相比,中国的 页岩气勘探开发则处于领先地位,为全球除北美以外 地区率先进入页岩气勘探评价突破和工业化开发先导 性试验的国家 D 11。实际上,从历史发展分析,中国的 油气勘探开发对页岩气并不陌生,过去的常规油气勘 探开发中页岩气的发现已屡见不鲜。自 20世纪 60年 代以来,不断在松辽、渤海湾、四川、鄂尔多斯、柴达木 等几乎所有陆上含油气盆地中都发现了页岩气或泥页 岩裂缝性油气藏,典型代表有 1966年在四川盆地威远 构造上钻探的威5井,在古生界寒武系筇竹寺组海相 页岩中获得了日 产气 2 46 X 104m3。 1994一 1998年 间中国还专门针对泥、页岩裂缝性油气
17、藏做过大量工 作,此后许多学者也在不同含油气盆地探索过页岩气 形成与富集的可能性 2。2000 2005年中国广大石 油地质学者再次关注北美在富有机质页岩中勘探开发 天然气的新成就,从 2005年起把视角投向中国本土, 寻求中国页岩气形成与富集的地质条件,调查页岩气 资源潜力,探索中国页岩气的发展前景。归纳起来,中 国页岩气勘探开发历史暂可划分为泥页岩裂缝性油气 藏勘探开发、页岩气地质条件研究与关键开发技术储 备、勘探评 价突破与开发先导性试验等过程,其里程碑 事件总结于表 1。 表 1中国页岩气发展里程碑 Table 1 Shale gas development milestones in
18、 China 里程碑 重要事件 里程碑 1 第一口页岩气发现井:威 5井 时间: 1966年 9月 产层:四川威远寒武系筇竹寺组 产量 : 2. 46X 104m3/d 里程碑 2 第一口页岩气地质全取心浅井:长心 1井 时间: 2008年11月 地层:四川蜀南志留系龙马溪组 井深 : 154 6m 里程碑 3 第一个数字化露头地质剖面建立:长宁双河 ( OS) 时间: 2010年 7月 地层:四川盆地长宁奥陶系 -志留系 剖面长度 : 2000m 里程碑 4 第一口页岩气勘探评价井:威 201井 井深 : 2 840 m, 寒武系底 2 819. 6 m, 志留系底 1 547 m 完井时间
19、: 2010年 4月 产层:寒武系筇竹寺组、志留系龙马溪组 产量:日产 ( 1 2)X104m3 2.2中国页岩气勘探开发进展 中国的页岩气资源的勘探开发热潮始于 2005年。 在前期对北美页岩气资源发展进程的跟踪、研究基础 上,于 2005年起,中国主要石油企业、石油与地质类高 等院校、国土资源部与国家能源局等相关政府机构 4, 从老资料复查、露头地质调查等基础着手,开展了中国 页岩气形成与富集地质条件研宄和页岩气资源潜力评 价,在页岩气远景区带进行了地质浅井、地质评价参数 井等的钻探,取得了早期页岩气地质评价与页岩气资 源潜力预测等关键参数,优选了一批有利页岩气区带, 钻探了页岩气评价井和
20、页岩气开发先导性试验井,建 立了四川威远一长宁、云南昭通等多个国家级页岩气 工业化开发先导性示范区(图 3)。 2006年中国石油与美国新田 石油公司进行了国 内首次页岩气研讨,依据四川盆地南部威远、阳高寺等 地区的常规天然气勘探开发过程中,钻遇寒武系筇竹 寺组和志留系龙马溪组时出现的丰富含气显示现象, 提出中国具备海相页岩气形成与富集的基本地质条 件 9_lu。2007年即与新田石油合作,开展了威远地区 寒武系筇竹寺组页岩气资源潜力评价与开发可行性的 联合研究,该研究项目为中国与国外的第一个页岩气 联合研宄项目。与此同时,对整个蜀南地区古生代海 相页岩地层开展了露头地质调查与老资料(井)复查
21、。 为探索页岩气地质与资源前景评价方法, 2008年中 国 石油勘探开发研宄院在四川盆地南部长宁构造志留系 龙马溪组露头区钻探了中国第一口页岩气地质评价浅 井即长芯 1井,井深 154. 3 m, 取心 15L 6 m1。通过 2007 2008年的前期地质研宄与选区评价,初步认识 到上扬子地区古生界发育多套海相富有机质页岩,厚 度大,有机碳含量高,具有较好的页岩气形成条件。 2009年中国石油率先在四川盆地威远一长宁、云南昭 通等地区进行页岩气钻探评价,与壳牌 ( Shell)公司在 四川盆地富顺一永川地区进行中国第一个页岩气国际 合作勘探开发项目。同时,国土资源部在 全国油气资 源战略选区
22、调查与评价专项中设立了 “ 中国重点地区 页岩气资源潜力评价和有利区带优选 ” 项目,中国石化 在贵州大方一凯里方深 1井区开展了寒武系牛蹄塘组 页岩气老井复查。 2010年以来,中国页岩气勘探开发 陆续取得单井突破,进入到了开发先导性试验区建设 阶段。初步统计,迄今中国已在四川、鄂尔多斯、渤海 湾、沁水、泌阳等盆地,重庆黔江、云南昭通、贵州大方、 湖北建南、湖南涟源、贵州铜仁等地区,钻探页岩气井 (直井与水平井,直井为主) 50余口,水力压裂试气井 近 20 口,获工业页岩气(油)流井 10 口,多口 井初期产 量超过了 lXliyniVd (图 4),实现了中国海相(古生 界)页岩气的突破
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