摘 要

摘　要：目前我國頁巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀和問題表現(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、出國考察多、投資少、政策支持少，實(shí)際投入工作

摘　要：目前我國頁巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀和問題表現(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。分析我國頁巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀后認(rèn)為，在借鑒國外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，必須結(jié)合我國的地質(zhì)地貌特點(diǎn)，走中國式的頁巖氣勘探開發(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借鑒國內(nèi)外非常規(guī)天然氣開發(fā)的技術(shù)路線。為加快我國頁巖氣勘探開發(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國家層面制定扶持政策；③設(shè)立國家級(jí)頁巖氣開發(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：頁巖氣 非常規(guī)油氣 中國 現(xiàn)狀與問題 中國式頁巖氣發(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

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，油氣需求量快速增長(zhǎng)。2011年，我國石油表觀消費(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，國外非常規(guī)油氣產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，尤其是美國的頁巖氣產(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)“頁巖氣革命”。中國海相地層面積大、頁巖氣資源潛力巨大，成功開發(fā)我國的頁巖氣資源，對(duì)于緩解國內(nèi)能源供需矛盾、保障國家能源安全將會(huì)發(fā)揮重要作用。

1　國外非常規(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)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)和美國能源部能源信息署(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。美國頁巖氣、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。美國是全球非常規(guī)天然氣開發(fā)利用的領(lǐng)軍國家，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“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)油氣已成為國內(nèi)外油氣行業(yè)研究和關(guān)注的熱點(diǎn)，中國石油評(píng)選的“2011年國際石油十大科技進(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)頁巖氣大規(guī)模開發(fā)^[2]。

2　頁巖氣資源量及典型特點(diǎn)

2．1　世界頁巖氣資源狀況

全球頁巖層廣泛發(fā)育，頁巖氣資源量巨大。凡是　有天然氣生成的盆地，理論上講都應(yīng)該存在頁巖氣，特別是海相、湖相、海陸過渡相及煤系地層。世界能源委員會(huì)(Wold Energy Council，2010)估計(jì)全球頁巖氣資源量約為400.7×10¹²m^3[3]。美國能源信息署對(duì)美國等33個(gè)國家的l4個(gè)油氣區(qū)、48個(gè)含頁巖氣盆地和70個(gè)頁巖層的頁巖氣資源進(jìn)行評(píng)估后得出，頁巖氣技術(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]，其中美國為24.4×10¹²m³。

2．2　中國頁巖氣資源狀況

中國頁巖氣資源豐富。2012年3月，國土資源部公布全國頁巖氣資源評(píng)估報(bào)告，評(píng)價(jià)工作歷時(shí)3年，范圍涵蓋了全國41個(gè)盆地和地區(qū)、87個(gè)評(píng)價(jià)單元、57個(gè)含氣頁巖層段，經(jīng)初步評(píng)價(jià)，中國陸域頁巖氣地質(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]，頁巖氣資源量是常規(guī)天然氣資源量的2.4倍。美國能源信息署對(duì)中國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，得出中國頁巖氣技術(shù)可采資源量為36.1×10¹²m³，排名世界第一(約占全球頁巖氣總可采資源量的20％)。

2．3　頁巖氣典型特點(diǎn)

2．3．1原地成藏

烴源巖排烴后烴類氣體(主要是甲烷)基本無運(yùn)移或頁巖層內(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)頁巖氣儲(chǔ)層納米級(jí)孔徑范圍為5～160nm，主體為80～100nm；我國寒武系一志留系頁巖氣儲(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)北美頁巖氣開發(fā)實(shí)踐，所有頁巖氣井初期裸眼測(cè)試無自然產(chǎn)能或初始無阻流量沒有工業(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，頁巖氣井開采壽命長(zhǎng)，一般為30～50a，美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局最新數(shù)據(jù)(2008年)顯示Barnett頁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　我國頁巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀與問題

3．1　我國頁巖氣勘探開發(fā)的現(xiàn)狀

目前，頁巖氣勘探開發(fā)在我國學(xué)術(shù)界、政府和企業(yè)界已形成了基本共識(shí)：學(xué)術(shù)界跟蹤國外頁巖氣勘探開發(fā)進(jìn)展與技術(shù)，研究我國頁巖氣地質(zhì)特點(diǎn)和相關(guān)理論實(shí)驗(yàn)技術(shù)；政府將頁巖氣設(shè)成獨(dú)立礦種，發(fā)布了頁巖氣發(fā)展規(guī)劃，正在陸續(xù)出臺(tái)扶持政策；企業(yè)界紛紛參與頁巖氣探礦權(quán)招標(biāo)，引進(jìn)國外先進(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)共完成頁巖儲(chǔ)層二維地震94441.02km，三維地震541.86km²。根據(jù)國家能源局2012年6月公布的數(shù)據(jù)，中國各相關(guān)企業(yè)已在頁巖氣開發(fā)實(shí)驗(yàn)區(qū)鉆井62口，其中24口井已獲工業(yè)氣流。2011年我國政府和企業(yè)在頁巖氣領(lǐng)域共投資14億元。

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

中國石油天然氣股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國石油)已在四川的長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)、富順、永川，云南昭通等開展頁巖氣勘探開發(fā)。其中我國第一口頁巖氣水平井——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)。

 

中國石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中國石化)已在重慶建南、涪陵，四川元壩，江蘇黃橋，貴州凱里，湖北利川，河南泌陽等開展頁巖氣勘探開發(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巖氣勘探開發(fā)工作，截止到2012年6月，已完成頁巖氣鉆井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，成為我國陸相頁巖氣第一口產(chǎn)氣井。

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

3．2　我國頁巖氣勘探開發(fā)存在的問題

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

1)熱情高：想搶占頁巖氣開發(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)、民營企業(yè)、國外企業(yè)、投資公司等紛紛涉足頁巖氣開發(fā)，而且熱情高漲，認(rèn)為頁巖氣是一個(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巖氣開發(fā)利用描述成“頁巖氣革命”“頁巖氣將改變中國能源布局”“將取代傳統(tǒng)能源”“中國頁巖氣資源量世界第一”“中國將進(jìn)入頁巖氣成長(zhǎng)的黃金期”等。

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

4)研討會(huì)多：有關(guān)統(tǒng)計(jì)全國平均每5天就有一次100人以上、與頁巖氣相關(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)立頁巖氣研究機(jī)構(gòu)，許多省市成立了頁巖氣主管部門和勘探開發(fā)公司。

6)出國考察多：著手開展頁巖氣業(yè)務(wù)的公司幾乎都出國考察，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)國土資源部的數(shù)據(jù)，2011年，我國在頁巖氣領(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年全國油氣投資的2.3％。按2020年頁巖氣產(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：到目前國家僅出臺(tái)了頁巖氣補(bǔ)貼優(yōu)惠政策。

4　發(fā)我國頁巖氣資源的做法與建議

頁巖氣作為賦存于泥頁巖或頁巖中的非常規(guī)天然氣，開采難度大是顯而易見的。目前，全球只有美國完全掌握了頁巖氣勘探開發(fā)相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了頁巖氣資源的規(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)我國頁巖氣大規(guī)模經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)，必須在借鑒國外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，走中國式的頁巖氣發(fā)展之路，走協(xié)同創(chuàng)新之路。

1)美國與我國頁巖氣地質(zhì)條件有一定差別，不可簡(jiǎn)單照搬美國技術(shù)。美國頁巖本身硅質(zhì)含量高，易壓裂，而中國頁巖泥土含量高，壓裂之后容易塌陷。這就決定了我國頁巖氣開發(fā)不能照搬美國技術(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)值的頁巖氣儲(chǔ)量，石油巨頭?？松梨诠拘紩和２ㄌm境內(nèi)的頁巖氣勘探工作，這是繼英國3Legs資源公司和美國BNP石油公司之后，又一家石油巨頭在波蘭的頁巖氣開采中遭遇失利，這也說明了美國頁巖氣勘探開發(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，美國低成本做法不一定適合我國頁巖氣開發(fā)的國情。

4．1　我國頁巖氣勘探開發(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建立頁巖氣資源開發(fā)的高端模型

頁巖氣資源開發(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)的頁巖氣資源評(píng)價(jià)的方法和設(shè)備，有效識(shí)別頁巖氣資源，制定適合我國地質(zhì)特點(diǎn)的頁巖氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

2)預(yù)測(cè)資源壽命周期。頁巖氣井的單井低產(chǎn)和產(chǎn)量遞減特點(diǎn)決定了其與常規(guī)油氣井的不同，所鉆的頁巖氣井不一定都有效益。要保證頁巖氣開發(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題而被提出來的，對(duì)于描述復(fù)雜的不確定性和關(guān)聯(lián)性引起的問題具有很大的優(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)用到頁巖氣資源勘探開發(fā)過程，可以有效評(píng)估遇到的各種問題，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“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)可能的頁巖氣富集區(qū)及“甜點(diǎn)”。

7)使頁巖氣井性能發(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，我國致密氣年產(chǎn)量已達(dá)到270×10⁸m³，占全國天然氣總產(chǎn)量的26.3％。通過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、頁巖儲(chǔ)層中裂縫分布與定量預(yù)測(cè)方法、頁巖儲(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：頁巖評(píng)價(jià)與富集區(qū)優(yōu)選技術(shù)、頁巖參數(shù)測(cè)試分析技術(shù)、水平井鉆完井技術(shù)、頁巖儲(chǔ)層多級(jí)壓裂改造技術(shù)等。

4．1．5頁巖氣勘探開發(fā)的基本條件

具有勘探開發(fā)價(jià)值的頁巖儲(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)于加快我國頁巖氣勘探開發(fā)工作的建議

頁巖氣勘探開發(fā)，就總體而言，我國還處于謀劃和起步階段。根據(jù)他國的成功經(jīng)驗(yàn)和中國近年積累的實(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，美國頁巖氣年產(chǎn)量從311×10⁸m³上升到近l800×10⁸m³，年均增長(zhǎng)45％，為美國成為世界第一天然氣大國發(fā)揮了重要作用。我國頁巖氣資源量大，市場(chǎng)需求旺盛，實(shí)現(xiàn)頁巖氣規(guī)模有效開發(fā)利用，對(duì)于我國降低油氣對(duì)外依存度、保障國家能源安全是一次戰(zhàn)略機(jī)遇。

4．2．2從國家層面制定扶持政策

頁巖氣(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”，美國先后出臺(tái)了財(cái)政補(bǔ)貼和稅收減免等政策扶持頁巖氣開發(fā)。因此，依據(jù)級(jí)差地租理論^[11]，國家應(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，支持頁巖

氣產(chǎn)業(yè)的起步與發(fā)展。

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

頁巖氣開發(fā)利用不僅技術(shù)難度大，而且涉及部門多，尚無成熟的運(yùn)作機(jī)制。應(yīng)從國家層面設(shè)立頁巖氣開發(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國情的頁巖氣管理運(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)，通過引進(jìn)—吸收—再創(chuàng)新組織技術(shù)攻關(guān)，形成符合我國地質(zhì)條件的核心技術(shù)。對(duì)于其他配套技術(shù)，在我國已有技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，結(jié)合頁巖地質(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

頁巖氣開發(fā)過程中，通過實(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、有色金屬無序開發(fā)的覆轍。

4．2．8探索“國企+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巖氣區(qū)塊開發(fā)和工程技術(shù)服務(wù)。

成文中，中國工程院翟光明院士、中國石油對(duì)外合作部、中國石油勘探開發(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。

 

參考文獻(xiàn)

[1]錢興坤，張?jiān)戚x，汪紅，等．當(dāng)前我國油氣行業(yè)面臨的重大挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)建議[J]．中國石油和化工經(jīng)濟(jì)分析，2012(15)：39-41．

Qian Xingkun，Zhang Yunhui，Wang Hong，et al．Major chanllege and suggestion of oil and gas industrv in China[J]．Economic Analysis of China Petroleum and Chemical Industry，2012(15)：39-41．

[2]黃昌武．2011年國際石油十大科技進(jìn)展[J]．石油勘探與開發(fā)，2012，39(2)：213．

Huang Changwu．Top ten progress of international petro1eum technology in 2011[J]．Petroleum Explortation and Development，2012，39(2)：213．

[3]WEC(World Energy Council)．Survey of Energy Resources：Focus on Shale Gas，2010[EB／OL]．(2012-12-01)http：//www．worldenergy．org／．

[4]EIA(U．S．Energy Information Administration)．World shale gas resource：An initial assessment of l4 regions outside the United States，2011[EB／OL]．(2012-12-01)．http：//www．eia．gov／．

[5]李玉喜，張大偉，張金川．頁巖氣新礦種的確立依據(jù)及其意義[J]．天然氣工業(yè)，2012，32(7)：93-97．

Li Yuxi，Zhang Dawei，Zhang Jinchuan．Criteria for and significance of government’s approving shale gas as a newly found mineral[J]．Natural Gas Industry，2012，32(7)：93-97．

[6]鄒才能，朱如凱，白斌，等．中國油氣儲(chǔ)層中納米孔首次發(fā)現(xiàn)及其科學(xué)價(jià)值[J]．巖石學(xué)報(bào)，2011，27(6)：1857-1864．

Zou Caineng，Zhu Rukai，Bai Bin，et al．First discoverv of nano-pore throat in oil and gas reservoir and its significant value[J]．Acta Petrological Sinica，2011，27(6)：1857-1864．

[7]李北陵．波蘭頁巖氣開發(fā)失利的警示[N]．中國煤炭報(bào)，2012-2-17(3)．

Li Belling．Warning of shale gas development defeat in Poland[N]．China Coal News，2012-2-17(3)．

[8]胡文瑞．低滲透油氣田概論[M]．北京：石油工業(yè)出版社，2009．

Hu Wenrui．Theory of low-permeability reservoir[M]．Beijing：Petroleum Industry Press，2009．

[9]James O．Bergcr．統(tǒng)計(jì)決策理論和貝葉斯分析(第二版)[M]．北京：世界圖書出版公司，2004．

James O．Berger．Statistical decision theory and Bayesian analysis(second edition)[M]．Beijing：Springer-Verlag，2004．

[10]紀(jì)友亮．層序地層學(xué)[M]．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2005．

Ji Youliang．Sequence stratigraphy[M]．Shanghai：Tongji University Press，2005．

[11]連錦聚，洪銀興，林崗，等．政治經(jīng)濟(jì)學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2009．

Lian Jinju，Hong Yinxing，Lin Gang，et al．Political economy[M]．Beijing：Higher Education Press，2009．

[12]胡文瑞，翟光明．鄂爾多斯盆地油氣勘探開發(fā)的實(shí)踐與可持續(xù)發(fā)展[J]．中國工程科學(xué)，2010，10(5)：64-72．

Hu Wenrui，Zhai Guangming．Practice and sustainable development of oil and natural gas exploration and development in Ordos Basin[J]．Engineering Sciences，2010，10(5)：64-72．

 

本文作者：胡文瑞　鮑敬偉

作者單位：中國石油天然氣集團(tuán)公司

  中石油煤層氣有限責(zé)任公司