許靜華
進(jìn)入高油價(jià)時(shí)代后,非常規(guī)油氣資源引起了人們的關(guān)注,尤其是近5年來(lái),由美國(guó)引領(lǐng)的頁(yè)巖氣革命,像一場(chǎng)颶風(fēng),迅速吹遍全世界。業(yè)界普遍認(rèn)為,頁(yè)巖油氣資源潛力巨大,它將改變世界能源工業(yè)的格局,影響世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
烴源巖埋藏到一定深度,在適宜溫度壓力下,所含的沉積有機(jī)質(zhì)大量生成油氣。一部分油氣排到附近滲透性的儲(chǔ)集巖中,在良好蓋層保存下,聚集到圈閉中,形成了常規(guī)油氣藏,還有一部分油氣滯留在烴源巖中,這就是頁(yè)巖油氣。
對(duì)于常規(guī)油氣藏,烴源巖、儲(chǔ)集層、蓋層、圈閉4個(gè)要素缺一不可,而頁(yè)巖油氣只依賴于烴源巖,所以頁(yè)巖油氣分布更廣泛。常規(guī)油氣勘探目標(biāo)是局限分布的構(gòu)造圈閉或隱蔽圈閉,需要精度較高的地球物理資料識(shí)別評(píng)價(jià),而頁(yè)巖油氣勘探目標(biāo)是整個(gè)凹陷中的有效烴源巖層,不是“藏”而是“區(qū)帶”。常規(guī)油氣主要以游離狀態(tài)存在,而頁(yè)巖油氣主要以吸附狀態(tài)存在,難以采出,所以頁(yè)巖油氣資源利用的關(guān)鍵不是勘探技術(shù),而是開發(fā)技術(shù)。
2010年,美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局公布,世界非常規(guī)石油儲(chǔ)量高達(dá)2.5萬(wàn)億~3萬(wàn)億桶,而常規(guī)石油探明剩余經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量?jī)H為1.2萬(wàn)億桶,非常規(guī)石油儲(chǔ)量是常規(guī)石油儲(chǔ)量的2倍多。目前,美國(guó)頁(yè)巖氣資源量為28.3萬(wàn)億立方米,據(jù)報(bào)道,我國(guó)頁(yè)巖資源不亞于美國(guó),主要分布在鄂爾多斯盆地和四川盆地。
這些報(bào)道中沒(méi)有披露資源估算方法,地質(zhì)資源量直接計(jì)算方法是根據(jù)烴源巖層厚度、面積及密度,計(jì)算頁(yè)巖的質(zhì)量,根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量頁(yè)巖樣品的含油率含氣率,頁(yè)巖的質(zhì)量乘以其含油率或含氣率就是頁(yè)巖油、頁(yè)巖氣地質(zhì)資源量。地質(zhì)資源量乘以可采系數(shù)就是可采資源量。主要誤差來(lái)自兩個(gè)方面,一是頁(yè)巖的性質(zhì)和含油、含氣率橫向上可能有較大變化,尤其對(duì)于我國(guó)大面積分布的陸相頁(yè)巖,橫向非均質(zhì)性較強(qiáng);二是可采系數(shù)很難估計(jì),只有進(jìn)入開發(fā)階段,根據(jù)產(chǎn)量曲線特征預(yù)測(cè)的可采儲(chǔ)量才是可靠的,也就是說(shuō),上鉆前的資源量預(yù)測(cè)只能供參考,因?yàn)闆](méi)有產(chǎn)能證明,沒(méi)有開采技術(shù)可行性的保障。
所以,面對(duì)各個(gè)方面報(bào)道的巨大資源量,需保持謹(jǐn)慎態(tài)度。尤其是頁(yè)巖油,它是液態(tài)油吸附在固體頁(yè)巖層上,人工壓裂的解吸效果遠(yuǎn)不如頁(yè)巖氣明顯。所以頁(yè)巖油的地質(zhì)資源量可能很大,但可采資源量難以保證。
美國(guó)2010年頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)1379億立方米,占其天然氣產(chǎn)量的23%,而頁(yè)巖油的工業(yè)鉆井開發(fā)很少公開報(bào)道。頁(yè)巖氣開發(fā)采用長(zhǎng)水平井段分段壓裂技術(shù),頁(yè)巖致密,如果沒(méi)有天然裂縫,滲透率極低,只有0.0001~0.001毫達(dá)西,用常規(guī)油氣的開發(fā)方法是采不出來(lái)的,需要用人工壓裂技術(shù),而且是長(zhǎng)水平井段的壓裂。水平井在頁(yè)巖層中橫穿達(dá)3000~4000米,人工壓裂的裂縫傳導(dǎo)在垂直于井眼方向直徑范圍可達(dá)幾百米甚至上千米,這樣水平井的有效開采范圍相當(dāng)于截面直徑上千米、長(zhǎng)3000~4000米的圓柱體,圓柱體內(nèi)的氣可以采出60%以上。
水平井分段壓裂技術(shù)是本世紀(jì)誕生的新技術(shù),是繼三維地震技術(shù)之后的又一個(gè)油氣勘探的革命性技術(shù),主要由西方哈里伯頓、貝克休斯公司發(fā)起的,水平井分段壓裂有適應(yīng)不同井眼的4種類型:裸眼封隔器+滑套分段壓裂技術(shù)、射孔+泵送橋塞聯(lián)作分段壓裂技術(shù)、水力噴射分段壓裂技術(shù)、套管射孔管內(nèi)封隔器分段壓裂技術(shù)。這些技術(shù)在我國(guó)也逐步應(yīng)用,但我國(guó)目前水平段長(zhǎng)度一般小于2000米,壓裂段數(shù)小于10段,目前剛剛突破15段,而美國(guó)已經(jīng)有20段以上的壓裂。
頁(yè)巖油氣是未來(lái)重要的接替能源,目前尚屬起步階段,我國(guó)的頁(yè)巖油氣勘探主要是近5年來(lái)才開始,在頁(yè)巖油氣資源評(píng)價(jià)、勘探、開發(fā)和環(huán)保等方面,尤其是水平井分段壓裂等關(guān)鍵技術(shù)還沒(méi)有形成配套。
為了降低能源對(duì)外依存度,我國(guó)應(yīng)大力研究頁(yè)巖油氣勘探開發(fā)主流技術(shù),國(guó)家統(tǒng)一組織技術(shù)攻關(guān),自主研究與對(duì)外合作、技術(shù)引進(jìn)并行,盡快形成頁(yè)巖氣勘探、開發(fā)配套技術(shù)以及裝備的自主生產(chǎn)制造技術(shù)。同時(shí)給予優(yōu)惠產(chǎn)業(yè)政策,降低行業(yè)準(zhǔn)入門檻,鼓勵(lì)民營(yíng)和地方企業(yè)參與。頁(yè)巖油氣開發(fā)技術(shù)難度大、成本高,目前開發(fā)回報(bào)率很低。在美國(guó),主要是小公司靠政府優(yōu)惠政策在經(jīng)營(yíng),大油公司對(duì)頁(yè)巖油氣持密切關(guān)注、慎重參與的態(tài)度,基于我國(guó)目前技術(shù)尚不成熟的情況下,勘探開發(fā)投入應(yīng)該把握好節(jié)奏,爭(zhēng)取在“十三五”形成頁(yè)巖氣的商業(yè)開采。