摘 要

摘　要：目前我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀和問(wèn)題表現(xiàn)為“兩高四多兩少”：熱情高、調(diào)子高、規(guī)劃多、研討會(huì)多、成立機(jī)構(gòu)多、出國(guó)考察多、投資少、政策支持少，實(shí)際投入工作

摘　要：目前我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀和問(wèn)題表現(xiàn)為“兩高四多兩少”：熱情高、調(diào)子高、規(guī)劃多、研討會(huì)多、成立機(jī)構(gòu)多、出國(guó)考察多、投資少、政策支持少，實(shí)際投入工作量也不夠多。分析我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀后認(rèn)為，在借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，必須結(jié)合我國(guó)的地質(zhì)地貌特點(diǎn)，走中國(guó)式的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)之路?？尚械淖龇òǎ?span lang="EN-US">①樹立正確的開發(fā)理念；②建立高端模型；③參考中國(guó)致密氣開發(fā)的成功模式；④強(qiáng)化基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)突破；⑤明確勘探開發(fā)的基本條件；⑥貫徹開發(fā)“二元論”(技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新相結(jié)合)；⑦借鑒國(guó)內(nèi)外非常規(guī)天然氣開發(fā)的技術(shù)路線。為加快我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)步伐，提出如下建議：①從戰(zhàn)略高度倡導(dǎo)和支持非常規(guī)天然氣的開發(fā)利用；②國(guó)家層面制定扶持政策；③設(shè)立國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣開發(fā)利用綜合示范區(qū)；④依據(jù)“二八法則”(只要能控制具有重要性的少數(shù)因子即能控制全局)組織技術(shù)攻關(guān)；⑤業(yè)主與工程服務(wù)商遵循“共進(jìn)退”原則；⑥市場(chǎng)化運(yùn)作；⑦建立完善的政府監(jiān)管體系；⑧探索“國(guó)企+民企和諧發(fā)展”的低品位資源開發(fā)新模式。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣 非常規(guī)油氣 中國(guó) 現(xiàn)狀與問(wèn)題 中國(guó)式頁(yè)巖氣發(fā)展之路 建議 示范區(qū)

To explore the way of Chinese-tyle shale gas development

Abstract：Up till June in 2012，there are 62 shale gas wells in total in present China，24 among which have obtained industrial flow mostly with l00 thousand m³ gas per day at their early stage．This shows a good prospect of shale gas development in China．With a high enthusiasm，researchers，decision-makers，engineers or operators are present at many sjhinars，are busy with making various programming plans，and are helping establish all kinds of new organizations，and are going on various investigation trips abroad．On the other hand，they have to also face with so many problems such as a low cost，little support from policies，and not enough input work．Through the analysis of such present status in China，this paper emphasizes the fact that we need to walk our way of Chinese-style shale gas exploration and development，that is to say，not only will foreign experience be important for us to learn，but geological topography in China needs to study more carefully．In summary，the following feasible ways are presented herein in this paper．(1)The correct development concept should be established；(2)High level models should be set up；(3)The successful mode of tight gas development should be followed；(4)Basic research should be strengthened with great breakthrough made in key technologies；(5)The basic conditions of exploration and development must be clarified；(6)Both technical and management innovation should be implemented as the development duralism．(i．e．，to smooth out each thorny issue by only focusing on something really essential)；(7)Successful technical practices of unconventional natural gas development at home and abroad should be learned from．Additionally，the suggestions for speeding up shale gas development in China are as follows：to advocate and support the development and utilization of unconventional natural gas from a strategic perspective；to require supportive policies stipulated by the government，to establish state-level exemplary zones for shale gas development and utilization，to tackle technical problems by obeying the old rule of 80-20 split,to follew the principle of“advancing and retreating together”for both business owners and service providers，to insist on everything in market-oriented operation，to develop a perfect government regulatory system，and to explore a new way for state-owned and private enterprises to make concerted efforts in tapping and exploiting more low-grade hydrocarbon resources．

Key words：shale gas，unconventional oil and gas，China，status and problems，Chinese-style shale gas development，proposal，exemplary zone

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，油氣需求量快速增長(zhǎng)。2011年，我國(guó)石油表觀消費(fèi)量達(dá)4.7×10⁸t，比2010年增長(zhǎng)4.5％，對(duì)外依存度達(dá)56.7％；天然氣表觀消費(fèi)量達(dá)1290×10⁸ m³，同比增長(zhǎng)20.6％，對(duì)外依存度達(dá)23.8％；2011年，國(guó)內(nèi)石油、天然氣產(chǎn)量?jī)H分別增長(zhǎng)0.3％和7.9％，遠(yuǎn)低于同期油氣消費(fèi)量的增速^[1]，供需矛盾不斷加大。近l0年來(lái)，國(guó)外非常規(guī)油氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，尤其是美國(guó)的頁(yè)巖氣產(chǎn)量成倍增長(zhǎng)，從2005年的l96×10⁸m³增長(zhǎng)到2011年的l760×10⁸m³，這對(duì)于美國(guó)天然氣產(chǎn)量超越俄羅斯發(fā)揮了關(guān)鍵作用，在世界范圍內(nèi)引發(fā)了一場(chǎng)“頁(yè)巖氣革命”。中國(guó)海相地層面積大、頁(yè)巖氣資源潛力巨大，成功開發(fā)我國(guó)的頁(yè)巖氣資源，對(duì)于緩解國(guó)內(nèi)能源供需矛盾、保障國(guó)家能源安全將會(huì)發(fā)揮重要作用。

1　國(guó)外非常規(guī)油氣發(fā)展趨勢(shì)

全球范圍內(nèi)，常規(guī)油氣資源非常豐富，但非常規(guī)油氣資源更加豐富，據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)和美國(guó)能源部能源信息署(EIA)2009年估計(jì)，全球非常規(guī)石油(重油、天然氣瀝青和頁(yè)巖油等)可采資源量約為4495×10⁸t，與常規(guī)石油資源基本相當(dāng)；全球非常規(guī)天然氣(煤層氣、致密砂巖氣、頁(yè)巖氣和天然氣水合物等)可采資源量為4000×10¹²m³，是常規(guī)天然氣資源量的8倍左右。目前非常規(guī)油氣的開發(fā)利用技術(shù)日趨成熟，已成為常規(guī)石油天然氣最現(xiàn)實(shí)的接替資源。美國(guó)頁(yè)巖氣、致密氣、煤層氣、致密油，加拿大油砂油、煤層氣，巴西和墨西哥灣深海油氣、委內(nèi)瑞拉重油等的規(guī)模開發(fā)，使兩半球非常規(guī)油氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。2011年，全球非常規(guī)天然氣產(chǎn)量迅速上升到4000×10⁸m³/a，非常規(guī)天然氣已經(jīng)成為一支不容忽視的能源新力量。美國(guó)是全球非常規(guī)天然氣開發(fā)利用的領(lǐng)軍國(guó)家，其非常規(guī)天然氣的勘探開發(fā)歷經(jīng)百年，規(guī)模開發(fā)探索了30年，近10年獲得了迅速發(fā)展(圖1)，2011年非常規(guī)天然氣產(chǎn)量達(dá)3628×10⁸m³，占其天然氣總產(chǎn)量的55.7％。

 

世界石油版圖以往一直是以中東為中心，然而一張新的世界石油版圖正在逐步顯現(xiàn)，即將形成兩個(gè)供油中心：以中東地區(qū)為主的東半球“常規(guī)油氣中心”和以美洲地區(qū)為核心的西半球“非常規(guī)油氣中心”。西半球“非常規(guī)油氣中心”將在未來(lái)世界能源結(jié)構(gòu)和地緣政治中扮演重要的角色。但它的出現(xiàn)總體帶有偶然性，5年前，全球還沒(méi)有人預(yù)測(cè)到它的出現(xiàn)。它的形成既不是計(jì)劃的結(jié)果，也不是美國(guó)“能源獨(dú)立”政策的成果，而是持續(xù)深入的基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新的碩果。

非常規(guī)油氣已成為國(guó)內(nèi)外油氣行業(yè)研究和關(guān)注的熱點(diǎn)，中國(guó)石油評(píng)選的“2011年國(guó)際石油十大科技進(jìn)展”中，其中有4項(xiàng)內(nèi)容與非常規(guī)油氣勘探開發(fā)直接相關(guān)：①儲(chǔ)層物性納米級(jí)實(shí)驗(yàn)分析技術(shù)投入應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的儲(chǔ)層孑L喉結(jié)構(gòu)表征方法，建立了非常規(guī)儲(chǔ)層性質(zhì)有效評(píng)價(jià)體系，大大拓展了全球油氣勘探領(lǐng)域；②致密油開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)突破實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，使美國(guó)致密油開發(fā)取得突破，將引領(lǐng)和帶動(dòng)全球致密油勘探開發(fā)進(jìn)程；③綜合地球物理方案提高非常規(guī)油氣勘探開發(fā)效益；④水平井鉆井技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)頁(yè)巖氣大規(guī)模開發(fā)^[2]。

2　頁(yè)巖氣資源量及典型特點(diǎn)

2．1　世界頁(yè)巖氣資源狀況

全球頁(yè)巖層廣泛發(fā)育，頁(yè)巖氣資源量巨大。凡是　有天然氣生成的盆地，理論上講都應(yīng)該存在頁(yè)巖氣，特別是海相、湖相、海陸過(guò)渡相及煤系地層。世界能源委員會(huì)(Wold Energy Council，2010)估計(jì)全球頁(yè)巖氣資源量約為400.7×10¹²m^3[3]。美國(guó)能源信息署對(duì)美國(guó)等33個(gè)國(guó)家的l4個(gè)油氣區(qū)、48個(gè)含頁(yè)巖氣盆地和70個(gè)頁(yè)巖層的頁(yè)巖氣資源進(jìn)行評(píng)估后得出，頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為l87.6×10¹²m³(不包括俄羅斯、中亞、中東、東南亞和中非等地區(qū)) ^[4]，其中美國(guó)為24.4×10¹²m³。

2．2　中國(guó)頁(yè)巖氣資源狀況

中國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富。2012年3月，國(guó)土資源部公布全國(guó)頁(yè)巖氣資源評(píng)估報(bào)告，評(píng)價(jià)工作歷時(shí)3年，范圍涵蓋了全國(guó)41個(gè)盆地和地區(qū)、87個(gè)評(píng)價(jià)單元、57個(gè)含氣頁(yè)巖層段，經(jīng)初步評(píng)價(jià)，中國(guó)陸域頁(yè)巖氣地質(zhì)資源潛力為134.42×10¹²m³，可采資源潛力為25.08×10¹²m³(不含青藏區(qū)) ^[5]，頁(yè)巖氣資源量是常規(guī)天然氣資源量的2.4倍。美國(guó)能源信息署對(duì)中國(guó)最有前景的四川盆地(揚(yáng)子地臺(tái))和塔里木盆地進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估后，得出中國(guó)頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為36.1×10¹²m³，排名世界第一(約占全球頁(yè)巖氣總可采資源量的20％)。

2．3　頁(yè)巖氣典型特點(diǎn)

2．3．1原地成藏

烴源巖排烴后烴類氣體(主要是甲烷)基本無(wú)運(yùn)移或頁(yè)巖層內(nèi)短距離運(yùn)移，屬于“自生自儲(chǔ)”，而常規(guī)天然氣要經(jīng)過(guò)二次運(yùn)移，從生氣層運(yùn)移到儲(chǔ)氣層(圈閉)中聚集成藏(圖2)。

 

2．3．2儲(chǔ)層致密

頁(yè)巖內(nèi)孔隙類型多樣，大小以微—納米級(jí)為主。北美地區(qū)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層納米級(jí)孔徑范圍為5～160nm，主體為80～100nm；我國(guó)寒武系一志留系頁(yè)巖氣儲(chǔ)層納米級(jí)孔隙直徑范圍為5～300nm，主體為80～200nm^[6]。

2．3．3  單井產(chǎn)量低，生產(chǎn)周期長(zhǎng)

據(jù)北美頁(yè)巖氣開發(fā)實(shí)踐，所有頁(yè)巖氣井初期裸眼測(cè)試無(wú)自然產(chǎn)能或初始無(wú)阻流量沒(méi)有工業(yè)價(jià)值，都要實(shí)施儲(chǔ)層壓裂改造才可獲得工業(yè)氣流。單井初期日產(chǎn)量直井一般為2800～8000m³、水平井一般為15000～33000m³。但是，頁(yè)巖氣井開采壽命長(zhǎng)，一般為30～50a，美國(guó)聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局最新數(shù)據(jù)(2008年)顯示Barnett頁(yè)巖氣田的開采壽命最長(zhǎng)可達(dá)100a。

2．3．4屬于“貧礦”“邊際資源”

頁(yè)巖氣一般具有“低豐度、低滲透率、低產(chǎn)量”的特點(diǎn)，與常規(guī)天然氣相比，屬于典型的“邊緣資源”(表1)。因此，開發(fā)頁(yè)巖氣須采用不同于常規(guī)天然氣的理念、思路與技術(shù)。

 

3　我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀與問(wèn)題

3．1　我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀

目前，頁(yè)巖氣勘探開發(fā)在我國(guó)學(xué)術(shù)界、政府和企業(yè)界已形成了基本共識(shí)：學(xué)術(shù)界跟蹤國(guó)外頁(yè)巖氣勘探開發(fā)進(jìn)展與技術(shù)，研究我國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)特點(diǎn)和相關(guān)理論實(shí)驗(yàn)技術(shù)；政府將頁(yè)巖氣設(shè)成獨(dú)立礦種，發(fā)布了頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃，正在陸續(xù)出臺(tái)扶持政策；企業(yè)界紛紛參與頁(yè)巖氣探礦權(quán)招標(biāo)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，開展鉆探試驗(yàn)探索和組織技術(shù)攻關(guān)。

截至2012年3月底，石油企業(yè)共完成頁(yè)巖儲(chǔ)層二維地震94441.02km，三維地震541.86km²。根據(jù)國(guó)家能源局2012年6月公布的數(shù)據(jù)，中國(guó)各相關(guān)企業(yè)已在頁(yè)巖氣開發(fā)實(shí)驗(yàn)區(qū)鉆井62口，其中24口井已獲工業(yè)氣流。2011年我國(guó)政府和企業(yè)在頁(yè)巖氣領(lǐng)域共投資14億元。

國(guó)土資源部從2009年到2011年底，先后在重慶、浙江、貴州等省(市)鉆探了渝頁(yè)1井等9口井，進(jìn)行頁(yè)巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查，其中4口井獲頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)，2口井獲頁(yè)巖氣顯示，2口井獲頁(yè)巖氣流。

中國(guó)石油天然氣股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)石油)已在四川的長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)、富順、永川，云南昭通等開展頁(yè)巖氣勘探開發(fā)。其中我國(guó)第一口頁(yè)巖氣水平井——威201-H1井于位于四川盆地南部，2011年2月完鉆，井深2835.6m，水平段長(zhǎng)1079m；分11段壓裂，加石英砂584.6m³，入地總液量23654m³，井下微地震監(jiān)測(cè)顯示，初步達(dá)到了規(guī)模體積壓裂的效果，目前日產(chǎn)氣量l3×10⁴m³。中石油與殼牌合作區(qū)塊的水平井陽(yáng)201井，測(cè)試平均日產(chǎn)氣量為45.0×10⁴m³，井口套壓48.3MPa，表現(xiàn)出良好的高產(chǎn)潛力(圖3)。

 

中國(guó)石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國(guó)石化)已在重慶建南、涪陵，四川元壩，江蘇黃橋，貴州凱里，湖北利川，河南泌陽(yáng)等開展頁(yè)巖氣勘探開發(fā)工作。四川元壩地區(qū)的元壩21井在陸相頁(yè)巖層自流井組大安寨段常規(guī)射孔測(cè)試，獲日產(chǎn)50.7×10⁴m³的高產(chǎn)氣流。

延長(zhǎng)石油集團(tuán)在陜西延安等地已開展頁(yè)巖氣勘探開發(fā)工作，截止到2012年6月，已完成頁(yè)巖氣鉆井l6口，成功壓裂7口。其中位于甘泉縣下寺灣地區(qū)的柳評(píng)177井壓裂試氣并成功點(diǎn)火，成為我國(guó)陸相頁(yè)巖氣第一口產(chǎn)氣井。

其他非油氣行業(yè)企業(yè)也已介入頁(yè)巖氣勘查、開發(fā)工作。中國(guó)華電集團(tuán)已與湖南省、江西省簽署合作協(xié)議進(jìn)行頁(yè)巖氣的勘查開發(fā)。中國(guó)神華集團(tuán)成立了地質(zhì)勘探分公司開展頁(yè)巖氣相關(guān)工作，制定了頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃，正在爭(zhēng)取頁(yè)巖氣開發(fā)區(qū)塊。

3．2　我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)存在的問(wèn)題

目前我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)存在的主要問(wèn)題概括為“兩高四多兩少”，分述于下。

1)熱情高：想搶占頁(yè)巖氣開發(fā)制高點(diǎn)的企業(yè)公司多，油氣企業(yè)、電力企業(yè)、煤炭企業(yè)、有色金屬企業(yè)、地方企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、國(guó)外企業(yè)、投資公司等紛紛涉足頁(yè)巖氣開發(fā)，而且熱情高漲，認(rèn)為頁(yè)巖氣是一個(gè)“大蛋糕”，不切一塊，會(huì)吃大虧。

2)調(diào)子高：網(wǎng)絡(luò)、電視、報(bào)紙等輿論媒體紛紛將頁(yè)巖氣開發(fā)利用描述成“頁(yè)巖氣革命”“頁(yè)巖氣將改變中國(guó)能源布局”“將取代傳統(tǒng)能源”“中國(guó)頁(yè)巖氣資源量世界第一”“中國(guó)將進(jìn)入頁(yè)巖氣成長(zhǎng)的黃金期”等。

3)規(guī)劃多：國(guó)家規(guī)劃2015年頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)到65×10⁸m³，2020年達(dá)到600×10⁸～1000×10⁸m³。幾乎所有涉足頁(yè)巖氣的企業(yè)都有自己的頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃。

4)研討會(huì)多：有關(guān)統(tǒng)計(jì)全國(guó)平均每5天就有一次100人以上、與頁(yè)巖氣相關(guān)的大型研討會(huì)。

5)成立機(jī)構(gòu)多：油氣企業(yè)都建立了頁(yè)巖氣勘探開發(fā)研究機(jī)構(gòu)，理工科大學(xué)設(shè)了或準(zhǔn)備設(shè)立頁(yè)巖氣研究機(jī)構(gòu)，許多省市成立了頁(yè)巖氣主管部門和勘探開發(fā)公司。

6)出國(guó)考察多：著手開展頁(yè)巖氣業(yè)務(wù)的公司幾乎都出國(guó)考察，而考察路線、內(nèi)容等幾乎雷同，都是入門級(jí)的。

7)投資少：2011年全國(guó)累計(jì)鉆探73口井，投資約11億元人民幣，投入的實(shí)物工作量太少。據(jù)國(guó)土資源部的數(shù)據(jù)，2011年，我國(guó)在頁(yè)巖氣領(lǐng)域投資僅14億元，其中政府投資l億元，油氣公司投資13億元，只占2011年全國(guó)油氣投資的2.3％。按2020年頁(yè)巖氣產(chǎn)量目標(biāo)測(cè)算，l0年內(nèi)所需投資為4000億元～6000億元。也就是平均年需投資400億元～600億元。

8)政策支持少：到目前國(guó)家僅出臺(tái)了頁(yè)巖氣補(bǔ)貼優(yōu)惠政策。

4　發(fā)我國(guó)頁(yè)巖氣資源的做法與建議

頁(yè)巖氣作為賦存于泥頁(yè)巖或頁(yè)巖中的非常規(guī)天然氣，開采難度大是顯而易見的。目前，全球只有美國(guó)完全掌握了頁(yè)巖氣勘探開發(fā)相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣資源的規(guī)模經(jīng)濟(jì)開發(fā)?；谙率?span lang="EN-US">2個(gè)原因，要實(shí)現(xiàn)我國(guó)頁(yè)巖氣大規(guī)模經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)，必須在借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，走中國(guó)式的頁(yè)巖氣發(fā)展之路，走協(xié)同創(chuàng)新之路。

1)美國(guó)與我國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)條件有一定差別，不可簡(jiǎn)單照搬美國(guó)技術(shù)。美國(guó)頁(yè)巖本身硅質(zhì)含量高，易壓裂，而中國(guó)頁(yè)巖泥土含量高，壓裂之后容易塌陷。這就決定了我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)不能照搬美國(guó)技術(shù)。2012年6月，由于在波蘭東部的2口測(cè)試井未能發(fā)現(xiàn)有商業(yè)價(jià)值的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量，石油巨頭埃克森美孚公司宣布暫停波蘭境內(nèi)的頁(yè)巖氣勘探工作，這是繼英國(guó)3Legs資源公司和美國(guó)BNP石油公司之后，又一家石油巨頭在波蘭的頁(yè)巖氣開采中遭遇失利，這也說(shuō)明了美國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)技術(shù)具有一定的局限性^[7]。

2)實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣規(guī)模開發(fā)的關(guān)鍵主要有兩方面：①核心技術(shù)，包括納米孔喉儲(chǔ)層系統(tǒng)連續(xù)型油氣聚集地質(zhì)理論、水平井多級(jí)水力壓裂技術(shù)；②管理方法，主要是一系列低成本做法，包括平臺(tái)式“工廠化”施工模式等。這些核心技術(shù)根本買不到，也很難學(xué)到，美國(guó)低成本做法不一定適合我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)的國(guó)情。

4．1　我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的可行做法

4．1．1樹立正確的開發(fā)理念

頁(yè)巖氣資源的本質(zhì)特性是低品位資源、邊際資源，即“貧礦”。開發(fā)這類資源，必須樹立“低品位資源開發(fā)工程觀”即“低成本”的基本理念，全過(guò)程堅(jiān)持“從簡(jiǎn)、從省，適用新技術(shù)”“積少成多、斤兩不拒”的理念^[8]。

“從簡(jiǎn)”是指結(jié)合頁(yè)巖氣單井產(chǎn)氣量低、開發(fā)投資大的實(shí)際，從簡(jiǎn)制訂開發(fā)方案、簡(jiǎn)化地面工藝流程。“從省”是指勘探開發(fā)投入精打細(xì)算，努力節(jié)約每一元錢。“適用新技術(shù)”是指一切技術(shù)不一定要追求最新最好，而是要“適用”且“實(shí)用”，前者是技術(shù)要對(duì)路，后者指不追求“花架子”，經(jīng)濟(jì)劃算即可。“積少成多、斤兩不拒”是指由于頁(yè)巖氣井單井產(chǎn)量低、鉆井?dāng)?shù)量多，產(chǎn)出的每一立方米氣都要珍惜、利用，絕不浪費(fèi)，一點(diǎn)一點(diǎn)地積累，時(shí)間長(zhǎng)了，井?dāng)?shù)多了，就有可能形成可觀的規(guī)模。

4．1．2建立頁(yè)巖氣資源開發(fā)的高端模型

頁(yè)巖氣資源開發(fā)，須堅(jiān)定不移地執(zhí)行“以技術(shù)為先”的策略，改進(jìn)、創(chuàng)新勘探開發(fā)技術(shù)，借鑒其他類似資源開發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)，探索形成一條花費(fèi)較少、時(shí)間較短、易出成果的可行途徑。

1)資源識(shí)別技術(shù)。識(shí)別資源是開發(fā)資源的前提，而識(shí)別的差距在于主要參數(shù)測(cè)定的差異，產(chǎn)生這種差距的原因是試驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備的落后。因此，必須引進(jìn)或研發(fā)先進(jìn)的頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)的方法和設(shè)備，有效識(shí)別頁(yè)巖氣資源，制定適合我國(guó)地質(zhì)特點(diǎn)的頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2)預(yù)測(cè)資源壽命周期。頁(yè)巖氣井的單井低產(chǎn)和產(chǎn)量遞減特點(diǎn)決定了其與常規(guī)油氣井的不同，所鉆的頁(yè)巖氣井不一定都有效益。要保證頁(yè)巖氣開發(fā)井有效益，須采用壽命周期預(yù)測(cè)技術(shù)，預(yù)測(cè)其初始產(chǎn)量和穩(wěn)產(chǎn)年限，進(jìn)而篩選資源、優(yōu)化技術(shù)和設(shè)備管材。

3)貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)評(píng)估。貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)是一種以圖形模型描述變量間相互關(guān)聯(lián)的概率分布的數(shù)學(xué)工具，即基于概率推理的圖形化網(wǎng)絡(luò)，直觀描述事物之間的因果關(guān)系。它是為解決不定性和不完整性問(wèn)題而被提出來(lái)的，對(duì)于描述復(fù)雜的不確定性和關(guān)聯(lián)性引起的問(wèn)題具有很大的優(yōu)勢(shì)，在許多領(lǐng)域已獲得了廣泛的應(yīng)用^[9]。將這一工具應(yīng)用到頁(yè)巖氣資源勘探開發(fā)過(guò)程，可以有效評(píng)估遇到的各種問(wèn)題，輔助做出最優(yōu)化決策。

4)層序地層學(xué)的作用。層序地層學(xué)主要據(jù)地震、鉆井和露頭資料對(duì)沉積盆地進(jìn)行地層解釋及有關(guān)沉積環(huán)境和巖相的解釋。應(yīng)用層序地層學(xué)的原理和方法，可以辨識(shí)泥頁(yè)巖系統(tǒng)性變化的特性，可以探索和預(yù)測(cè)對(duì)于油氣藏經(jīng)濟(jì)開發(fā)成功具有關(guān)鍵意義的儲(chǔ)層特性^[10]。

5)致力于低成本技術(shù)開發(fā)。從“鑒別機(jī)會(huì)、評(píng)價(jià)、商業(yè)應(yīng)用”3個(gè)步驟開發(fā)專有技術(shù)，經(jīng)過(guò)“研究、應(yīng)用、培訓(xùn)”3個(gè)環(huán)節(jié)，使技術(shù)產(chǎn)生最大效益。

6)定義“甜點(diǎn)”及可能的富集區(qū)。從泥頁(yè)巖的孔隙度、滲透率、裂隙、層理、脆性礦物含量、薄夾層發(fā)育程度、儲(chǔ)層壓力系數(shù)的方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)可能的頁(yè)巖氣富集區(qū)及“甜點(diǎn)”。

7)使頁(yè)巖氣井性能發(fā)揮到物理極限。采用先進(jìn)的鉆井設(shè)備和鉆井工藝，提高鉆井速度；利用隨鉆測(cè)量和測(cè)井技術(shù)，實(shí)時(shí)診斷和控制井眼，提高井眼管理水平；針對(duì)儲(chǔ)層特點(diǎn)，量身定制完井方式；利用全尺寸設(shè)備模擬氣井生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶顆粒搬運(yùn)、顆粒堵塞等復(fù)雜流動(dòng)的可視化和隨機(jī)分析，優(yōu)化生產(chǎn)參數(shù)。同時(shí)注重多井計(jì)劃系統(tǒng)發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)和系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的監(jiān)督執(zhí)行，最終達(dá)到鉆井性能可靠、區(qū)域產(chǎn)量最優(yōu)、實(shí)現(xiàn)低成本油氣開發(fā)的目的。

4．1．3 參考中國(guó)非常規(guī)天然氣開發(fā)的成功模式，特別是致密氣開發(fā)的模式

到2011年，我國(guó)致密氣年產(chǎn)量已達(dá)到270×10⁸m³，占全國(guó)天然氣總產(chǎn)量的26.3％。通過(guò)l0多年的探索，鄂爾多斯盆地蘇里格氣田的開發(fā)技術(shù)不斷升級(jí)，工程技術(shù)持續(xù)優(yōu)化，單井產(chǎn)量穩(wěn)步提高，開發(fā)成本逐年下降(圖4)，2011年蘇里格氣田產(chǎn)氣量達(dá)到136×10⁸m³，成為我國(guó)產(chǎn)氣量最高的氣田，形成了“蘇里格模式”。蘇里格氣田致密氣開發(fā)模式的核心是“低成本技術(shù)體系”和“低成本管理體系”，而且“可復(fù)制、可推廣”，其原因是存在地質(zhì)上的相似性。

 

4．1．4強(qiáng)化基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)突破

頁(yè)巖氣開發(fā)的突破，是長(zhǎng)期基礎(chǔ)研究和技術(shù)攻關(guān)的結(jié)果，是純數(shù)學(xué)和純技術(shù)的結(jié)果。頁(yè)巖氣相關(guān)的基礎(chǔ)研究包括：連續(xù)型油氣聚集成藏理論、頁(yè)巖儲(chǔ)層中裂縫分布與定量預(yù)測(cè)方法、頁(yè)巖儲(chǔ)層關(guān)鍵評(píng)價(jià)參數(shù)準(zhǔn)確測(cè)定方法、納米級(jí)孔喉儲(chǔ)層油氣滲流理論等。關(guān)鍵技術(shù)包括：頁(yè)巖評(píng)價(jià)與富集區(qū)優(yōu)選技術(shù)、頁(yè)巖參數(shù)測(cè)試分析技術(shù)、水平井鉆完井技術(shù)、頁(yè)巖儲(chǔ)層多級(jí)壓裂改造技術(shù)等。

4．1．5頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的基本條件

具有勘探開發(fā)價(jià)值的頁(yè)巖儲(chǔ)層須滿足表2所示的基本條件。

 

4．1．6貫徹開發(fā)“二元論”

“二元論”是從我國(guó)鄂爾多斯盆地非常規(guī)油氣勘探開發(fā)實(shí)踐中總結(jié)形成的成功做法，是指在頁(yè)巖氣開發(fā)建設(shè)和技術(shù)攻關(guān)中，技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新相互結(jié)合，集中配置人力、物力、投資、組織等要素，通過(guò)集成與集約，以較低的成本實(shí)現(xiàn)開發(fā)目標(biāo)(圖5)。

 

“開發(fā)二元論”是針對(duì)非常規(guī)油氣資源開發(fā)提出的。通過(guò)技術(shù)和管理的不斷創(chuàng)新，形成了一套完整的開發(fā)工程二元體系，以實(shí)現(xiàn)提高單井產(chǎn)量和降低成本為目的，探索出了一條低品位、非常規(guī)油氣規(guī)模有效開發(fā)的路子。以開發(fā)“二元論”為指導(dǎo)，實(shí)踐取得的代表性成果有：①指導(dǎo)安塞特低滲透油田攻關(guān)，建成我國(guó)首個(gè)大型特低滲透油田；②指導(dǎo)蘇里格致密氣田開發(fā)，建成我國(guó)目前產(chǎn)氣量最高的氣田；③創(chuàng)建了著名的“安塞油田開發(fā)模式”和“蘇里格氣田開發(fā)模式”；④創(chuàng)新發(fā)展后，引導(dǎo)中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田油氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)。截至2012年底，該油田日產(chǎn)油氣當(dāng)量突破l4.0×10⁴t，已成為我國(guó)第一大油氣田，2013年將提前2年建成“西部大慶”(年產(chǎn)油氣當(dāng)量超過(guò)5000×10⁴t)。

4．1．7基本經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)路線

非常規(guī)天然氣資源開發(fā)，根據(jù)美國(guó)和鄂爾多斯盆地資源開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)：“先后退再前進(jìn)”。“起步階段，先把常規(guī)技術(shù)做精做細(xì)；具備一定規(guī)模后，在認(rèn)識(shí)基本清楚的基礎(chǔ)上，再組織高新技術(shù)攻關(guān)，提高產(chǎn)量，規(guī)模開發(fā)，集中施工，攤薄成本”。

4．2　對(duì)于加快我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)工作的建議

頁(yè)巖氣勘探開發(fā)，就總體而言，我國(guó)還處于謀劃和起步階段。根據(jù)他國(guó)的成功經(jīng)驗(yàn)和中國(guó)近年積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)提出如下建議。

4．2．1從戰(zhàn)略高度倡導(dǎo)和支持非常規(guī)天然氣開發(fā)利用

從2006年到2011年，美國(guó)頁(yè)巖氣年產(chǎn)量從311×10⁸m³上升到近l800×10⁸m³，年均增長(zhǎng)45％，為美國(guó)成為世界第一天然氣大國(guó)發(fā)揮了重要作用。我國(guó)頁(yè)巖氣資源量大，市場(chǎng)需求旺盛，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣規(guī)模有效開發(fā)利用，對(duì)于我國(guó)降低油氣對(duì)外依存度、保障國(guó)家能源安全是一次戰(zhàn)略機(jī)遇。

4．2．2從國(guó)家層面制定扶持政策

頁(yè)巖氣(包括致密砂巖氣、煤層氣等其他非常規(guī)天然氣)相對(duì)于常規(guī)天然氣是“貧礦”，美國(guó)先后出臺(tái)了財(cái)政補(bǔ)貼和稅收減免等政策扶持頁(yè)巖氣開發(fā)。因此，依據(jù)級(jí)差地租理論^[11]，國(guó)家應(yīng)出臺(tái)價(jià)格補(bǔ)貼、稅收減免、保護(hù)性氣價(jià)、用地用水支持等多項(xiàng)扶持政策，支持頁(yè)巖

氣產(chǎn)業(yè)的起步與發(fā)展。

4．2．3設(shè)立國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣開發(fā)利用綜合示范區(qū)

頁(yè)巖氣開發(fā)利用不僅技術(shù)難度大，而且涉及部門多，尚無(wú)成熟的運(yùn)作機(jī)制。應(yīng)從國(guó)家層面設(shè)立頁(yè)巖氣開發(fā)利用綜合示范區(qū)，涵蓋技術(shù)示范、管理示范、產(chǎn)業(yè)化示范、政策示范、監(jiān)管示范等，探索出一套符合我國(guó)國(guó)情的頁(yè)巖氣管理運(yùn)作機(jī)制。

4．2．4依據(jù)“二八法則”組織技術(shù)攻關(guān)

“二八法則”又名中白累托定律，指只要能控制具有重要性的少數(shù)因子即能控制全局。對(duì)于影響頁(yè)巖氣開發(fā)的納米級(jí)孔喉儲(chǔ)層油氣聚集與滲流理論、水平井多級(jí)體積壓裂、微地震裂縫監(jiān)測(cè)等幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)引進(jìn)—吸收—再創(chuàng)新組織技術(shù)攻關(guān)，形成符合我國(guó)地質(zhì)條件的核心技術(shù)。對(duì)于其他配套技術(shù)，在我國(guó)已有技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，結(jié)合頁(yè)巖地質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行適度改進(jìn)后即可應(yīng)用。

4．2．5業(yè)主與工程服務(wù)商遵循“共進(jìn)退”原則

業(yè)主(頁(yè)巖氣生產(chǎn)企業(yè))和有實(shí)力的承包商(工程技術(shù)服務(wù)公司)建立穩(wěn)定的戰(zhàn)略同盟關(guān)系，根據(jù)頁(yè)巖氣價(jià)及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)成本：氣價(jià)高時(shí)適度提高工程技術(shù)服務(wù)費(fèi)用，氣價(jià)低時(shí)適度降低工程技術(shù)服務(wù)費(fèi)用。這樣可以解決生產(chǎn)和工程服務(wù)環(huán)節(jié)的一系列矛盾，實(shí)現(xiàn)“雙贏”。

4．2．6市場(chǎng)化運(yùn)作

頁(yè)巖氣開發(fā)過(guò)程中，通過(guò)實(shí)行完全的、真正意義的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)人、財(cái)、物的合理配置，使資源利用效率達(dá)到最大化，以最大限度地降低總開發(fā)成本，實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)開發(fā)利用。

4．2．7建立完善的政府監(jiān)管體系

包括勘探開發(fā)過(guò)程監(jiān)管、市場(chǎng)監(jiān)管、環(huán)保監(jiān)管等。政府各部門分工明確，各司其職。避免重蹈煤炭、有色金屬無(wú)序開發(fā)的覆轍。

4．2．8探索“國(guó)企+民企和諧發(fā)展”的低品位資源開發(fā)新模式

借鑒蘇里格氣田“5+1”合作開發(fā)模式^[12]，以國(guó)企為主，開展技術(shù)攻關(guān)，探索管理模式，起到示范作用。當(dāng)技術(shù)相對(duì)成熟后，鼓勵(lì)有實(shí)力的民企積極參與頁(yè)巖氣區(qū)塊開發(fā)和工程技術(shù)服務(wù)。

成文中，中國(guó)工程院翟光明院士、中國(guó)石油對(duì)外合作部、中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院鄒才能教授級(jí)高級(jí)工程師提供了部分?jǐn)?shù)據(jù)和圖表，在此一并謹(jǐn)致謝意。

 

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本文作者：胡文瑞　鮑敬偉

作者單位：中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司

  中石油煤層氣有限責(zé)任公司