□ 文/中國石化咨詢委員會副主任、教授級高工 張抗
人類對地下資源的利用總是從較易開發(fā)、資源豐度較高、因而易獲得較大經(jīng)濟效益的地方入手,然后隨需求的擴大和技術水平的提高而向資源稟賦較差的領域擴展。大致自上世紀80年代以來,常規(guī)和非常規(guī)油氣的概念開始流行。人們把當時就可進行經(jīng)濟開發(fā)的那些油氣資源類型歸為常規(guī),而把豐度低、難開發(fā)以致在當時技術條件下難以取得經(jīng)濟效益的油、氣資源列入非常規(guī)。人們已認識到從地下賦存量上看,非常規(guī)油氣要比已發(fā)現(xiàn)的常規(guī)油氣高一至兩個數(shù)量級。在需求的巨大推動下,依托科技水平的不斷提升,使可采的經(jīng)濟邊際不斷下移。到本世紀初,由于技術水平大為提高和油氣價格的抬升,某些非常規(guī)油氣已投入經(jīng)濟開采,如非常規(guī)石油的重(稠)油、油砂、頁巖油,非常規(guī)氣的煤層氣、頁巖氣和致密儲層氣。對于這些類型的油氣雖然從整體上看已不再有不能經(jīng)濟開發(fā)的含義(有的頁巖氣開發(fā)成本甚至低于常規(guī)氣的平均成本),但常規(guī)與非常規(guī)的劃分仍被習慣性地沿用至今。
即使以今天的高科技水平,某些非常規(guī)油氣也還難以實現(xiàn)商業(yè)性開發(fā)(如天然氣水合物),由于地質的不均一性和地表條件的限制,若干地層中的重油、油砂、煤層氣、頁巖氣仍然難以被開采。這就要求對待非常規(guī)油氣仍要按勘探開發(fā)程序工作:經(jīng)過選區(qū)選層逐步確定有利區(qū)帶、優(yōu)選靶區(qū)進而圈定可采區(qū)邊界和富集的區(qū)塊、層位,而開發(fā)總是從相對富集易入手的“甜點”開始,逐步向更低品位更難開發(fā)處擴展。
顯然,常規(guī)與非常規(guī)的劃分是相對的,這方面表現(xiàn)最突出的是致密儲層油氣。常規(guī)油氣總是儲存在孔隙度、滲透性較好(多屬中、高孔滲類)的地層中,這正是其可能有較高產量、較好效益的主要原因之一。而把孔滲性不好(因而單井日產量相當?shù)停?、相對致密儲層中的油氣歸屬于非常規(guī)。所謂致密儲層可包括砂巖類、頁巖類和碳酸鹽巖類,但這類儲層中最常見、對油氣總產量影響最大的是致密砂巖儲層,在習慣稱謂中往往省掉儲層或砂巖儲層的前綴而簡稱為致密油、致密氣。
在美國由于對低產井有許多優(yōu)惠政策,因而生產者很強調致密儲層油氣的特殊性,也就習慣性地將許多因儲層致密而低產的油氣列入非常規(guī)的分類。這樣,從可以進行商業(yè)開發(fā)的非常規(guī)油來說就包括重(特重)油、油砂、頁巖油和致密油,非常規(guī)氣則有煤層氣、頁巖氣和致密氣。這種分類在美洲、歐洲乃至全球都被廣泛采用。應該說,在這些國家/地區(qū)致密油氣的產量在目前和近期仍居非常規(guī)油氣中的首位。據(jù)統(tǒng)計,2009年世界氣產量中致密(砂巖)氣占14%。加拿大排名前3位的大氣田都屬致密氣,探明(可采)儲量可達1.9萬億立方米。
中國的情況則不然。受中國油氣地質條件控制,儲層孔滲性差者所占比例相當高。從資源量上看屬低-特低孔滲砂巖的石油占40%左右,天然氣占60%左右。生產者不強調這些相對致密儲層的油氣是否屬于非常規(guī),而把他歸入低品位油氣,以日益更新的技術工藝不斷降低開發(fā)成本并逐步實現(xiàn)了經(jīng)濟開發(fā)。這正是中國石油近20年在高水平上得以相對穩(wěn)產、天然氣能以兩位百分數(shù)的年增率上升的重要依托。與國外許多油氣統(tǒng)計表中不納入非常規(guī)油氣不同,中國的儲、產量統(tǒng)計中一直把致密油氣與常規(guī)油氣一起列入油氣總量的統(tǒng)計表中。從上述認識出發(fā),目前中國能投入商業(yè)開發(fā)的非常規(guī)氣僅指煤層氣和頁巖氣。
了解對非常規(guī)油氣概念界定上的差別,才能使中美間作正確的對比。如有人預測到本世紀30年代美國非常規(guī)氣產量有可能達到全部氣產量的50%左右。如果僅以此為據(jù)預測中國發(fā)揮“后發(fā)優(yōu)勢”,其煤層氣和頁巖氣也可能在30年后達到全部氣產量的一半,那就顯得十分牽強了。
致密氣與煤層氣、頁巖氣的賦存機理上有重大不同,但從開發(fā)上看卻有某些共同之處,即如何通過人工改造使儲層中難以流動的油氣進入開發(fā)井的井筒中。這就是以水平井和壓裂為主體的配套技術系統(tǒng)。而中國長期對致密儲層油氣的攻關研究和大量的開發(fā)實踐,使這套技術有重大的進展,許多方面達到世界先進水平。就水平井而言,到2010年末已成為各大石油公司的“常規(guī)”技術,每年施工數(shù)以千計。其中包括叢式水平井、多分枝水平井,魚骨狀水平井、可鉆達不同深度目的層的變軌跡水平井等,水平井井筒保護、測試等工藝也有相應發(fā)展。就壓裂而言,大型壓裂的壓力、壓入液量、攜砂量和返排率等技術指標都可與世界最好公司的作業(yè)相匹敵,在實踐中形成針對不同儲層的壓裂液配方系列,為了作業(yè)的高效所研發(fā)的暫堵和解堵工藝,壓裂裂縫智能轉向工藝、均勻壓裂工藝等形成了自己的特色。水平井的同步分段壓裂迅速地由數(shù)段到10段、14段并向20段的高水平?jīng)_擊。與之相應,在群井鉆井工程及井下作業(yè)的組織管理上的進展也大幅度降低了成本。非常規(guī)油氣開發(fā)的設備配套系列基本完成了國產化,有些還出口用到美國的油氣田上。
正是依托科技水平的提高,使我國的致密油氣產量占了相當大的份額。以鄂爾多斯盆地為例,其致密儲層油氣占了約80%,但因難以動用開發(fā)而長期進展緩慢。但近10年產量上升加快,2010年油產量近2200萬噸、占全國的11.4%,氣產量達230余億立方米、占全國的24.8%。
在致密油氣開發(fā)中形成的技術系列大多可應用于煤層氣、頁巖氣和頁巖油中。從這個角度上說,進行這些非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)在我國就不是“一張白紙”,而是已具備了一定的技術基礎。當然,這并不是抹殺了煤層氣、頁巖氣和頁巖油開發(fā)的特殊性。它們仍有許多技術難點需要攻克,面對不同盆地、不同層系、不同儲層類型、甚至不同的地表條件,技術工藝上都有其特殊性,要因地制宜做具體的、有時是很艱苦的攻關研究,以采出油氣并降低成本。