中国页岩气勘探开发面临的问题与对策
为加快中国页岩气产业的发展步伐,探讨了中国页岩气勘探开发面临的问题,并提出相应的应对措施。开展以页岩气成藏地质控制因素和成藏条件为核心的综合研究,探索评价页岩气资源潜力和核心建产区的方法和参数。详情请阅读文章!
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1 中国页岩气勘探开发面临的主要问题 中国地质条件比北美复杂,页岩气勘探开发仅处于起步阶段,还有许多技术和政策问题需要探索。从北美的经验看,页岩气的勘探开发具有“高技术、高投入、低成本、长周期”的特点。页岩气能否成为中国天然气勘探开发的后备领域,能否形成产业化规模并为调整和优化能源结构、缓减天然气供需矛盾作出贡献,至少需要解决以下4个问题:①中国是否存在页岩气,即“有无”问题;②页岩气的单井产量有多高,即“多少”问题;③页岩气藏的规模有多大,即“大小”问题;④开采页岩气的成本是否划算,即“高低”问题(图1)。图1 中国页岩气规模效益开发需要解决的问题图 四川盆地长宁、威远地区已钻井压裂后均获气,表明四川盆地长宁和威远地区存在丰富的页岩气,初步回答了四川盆地有无页岩气的问题。但是资源前景、单井产量、气藏规模、投资效益等问题仍需艰苦探索。而要解决这些问题,则面临着资源、环境、技术、成本和政策等5个方面的挑战(图2)。1.1 页岩气资源评价、储量计算和产能预测方法需要探索,中国页岩气资源量、储量和产能尚不清楚 尽管四川盆地具有形成页岩气藏的诸多有利地质条件,但与北美传统页岩气有利区域相比,前者的地质背景、整体认识和技术水平还有差距,还需要进行大量艰苦细致的技术攻关和勘探开发政策研究。当前国内外不少研究者用中国页岩的一些参数与北美相比,得出中国页岩气资源非常丰富的认识,这无疑是有积极意义的[6]。但是,任何类比都存在风险,北美不同地区、不同时代的页岩都各具特色,更何况目前所用的对比参数基本上都是基础资料有限的静态参数。 实际上,目前认为最具前景的中国南方扬子地台寒武系和志留系海相页岩与北美地台石炭系和泥盆系海相页岩相比,至少存在4个不利因素:①扬子地台经历的构造运动次数多而且剧烈,所以页岩气藏经历的改造历史和保存条件显然不同于北美地台。②中国页岩气有利区有机质演化程度处于高—过成熟阶段,而美国页岩气则低于高成熟阶段。随着成熟度增加,页岩气藏的成藏条件会有哪些变化目前还不十分清楚。从理论上看,成熟度越高,页岩矿物和有机质对天然气的吸附能力就越差,所以吸附气的含量就会越少。③中国页岩气藏埋深小于3 000m的范围相对较少,部分页岩储层埋深可超过5 000m,而美国泥盆系、密西西比系页岩埋深范围介于1 000~3 500m。④中国南方页岩气有利区多处于丘陵—低山地区,地表条件比美国复杂得多。 由于中国现在仅有几口页岩气井,还没有一个投入开发的页岩气藏,所以对于页岩气资源量、储量、产量如何预测,都没有可以遵循的规范,而北美的地质背景与中国的地质背景差别较大,也不能简单地照搬,况且北美页岩气勘探开发的程序也与中国常规天然气勘探开发的程序不同,所以需要探索适合中国地质情况和工艺技术的页岩气资源评价、储量计算和产能预测方法。1.2 页岩气勘探开发受环境制约,环保要求高 与美国相比,中国页岩气勘探开发受地表环境影响较大。北美人少地多,开发页岩气的地区以平原为主,水源丰富,交通便利,钻前工程量小,费用也低。而中国南方页岩气有利区多位于像长宁、威远这样的丘陵—低山地区,耕地肥沃但面积不多,交通和水源受限,且人口相对稠密,所以不仅井场选择受限,钻前工程量大,费用也高,而且受环境因素制约多。 中国是一个人口众多、耕地有限、能源紧缺的发展中大国,我们不能也没有必要重复发达国家先污染再治理的老路。所以中国页岩气勘探开发中的安全、环保问题更需从一开始就高度重视,高标准要求。1.3 页岩气评价技术和核心工艺技术还未完全掌握 中国针对页岩气勘探开发的分析实验技术还不完善,对页岩气的成藏机理和富集特点认识还不清楚,含气页岩有利区带和页岩气建产区的选择和评价、页岩气藏描述、产能预测、井位部署与井网优化等气藏工程技术与页岩气开发地质理论在国内尚处于空白。 页岩气开发的关键工艺技术主要有水平井(井组)钻完井技术体系、分段多级压裂技术体系和微地震监测技术体系。中国现有的水平井钻完井技术还不能完全满足页岩气水平井钻完井的需求,水平井分段多级压裂工艺技术及配套工具仍需要引进、研发、试验和评价,页岩气压裂裂缝延伸规律、压裂规模优选、产量预测等方面还有待提高,利用微地震监测压裂效果的检测设备、施工技术和评价方法在中国还处于空白。1.4 成本是制约页岩气效益开发的关键因素 北美地区页岩气开发技术进步和市场竞争促使钻井与储层改造费用逐年下降,目前开发成熟区的1×108 m3产能建设投资约折合人民币为2.5~3亿元。美国Barnett页岩气开发单井费用为250~350万美元,储层改造和钻井费用基本相当,两者占总成本的80%以上。 中国页岩气地质背景复杂,尚处于技术攻坚阶段,前期评价成本高,科技攻关投入大,中国南方的自然地理特点又使得土地征用成本高,地震成本高、钻前工作投入大,加之气藏埋藏较深,又造成钻井、压裂等作业成本高,而天然气价格又低,所以目前投资风险极大,距离效益开发的要求还有很大的差距。
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