戴金星，秦勝飛，胡國藝，倪云燕，甘利燈，黃士鵬，洪峰

（中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

0 引言

新中國成立70年來，中國天然氣勘探開發(fā)取得了重大進展，從貧氣國躍升為世界第 6產(chǎn)氣大國。從人均擁有氣量和天然氣儲量呈量級陡升足以說明中國從貧氣國到產(chǎn)氣大國的歷程。1949年中國年產(chǎn)氣1 117×104m3[1-2]，年人均用氣 0.020 6 m3，2018 年產(chǎn)氣1 602.7×108m3[3]，年人均用氣（國產(chǎn)）114.857 6 m3，70年內(nèi)人均年用氣量增加5 575倍；1949年中國天然氣探明地質(zhì)儲量為3.85×108m3[4]，人均天然氣地質(zhì)儲量為 0.710 7 m3，2018年天然氣累計探明地質(zhì)儲量167 600.24× 108m3，人均天然氣地質(zhì)儲量 12 011.08 m3，70年內(nèi)人均享有天然氣地質(zhì)儲量增加了 16 900倍；1949年中國僅在四川盆地發(fā)現(xiàn)了自流井、石油溝和圣燈山氣田，臺灣省發(fā)現(xiàn)錦水、竹東、牛山和六重溪等小氣田[5]，2018年中國共計發(fā)現(xiàn)了 313個氣田（包括頁巖氣田5個、煤層氣田24個和二氧化碳氣田3個），其中儲量超300×108m3的大氣田72個，蘇里格氣田和安岳氣田地質(zhì)儲量均超1×1012m3，這兩大氣田目前年產(chǎn)氣量均超過100×108m3。

70年來中國在產(chǎn)氣量、儲量和發(fā)現(xiàn)氣田數(shù)量上的輝煌業(yè)績，主要與地震勘探和鉆井技術(shù)飛速發(fā)展密切相關(guān)。1951年中國組建了第1個地震隊，并在鄂爾多斯盆地延長礦區(qū)首次開展了中國石油地震勘探[6-7]，至2018年中國有191個石油勘探地震隊。中國地震勘探技術(shù)發(fā)展可劃分為4個階段：①光點地震（1964—1971年），應(yīng)用“五一”型光點地震儀，在感光紙上以光點照相記錄地震波信息，單點接收，不可回放，只能發(fā)現(xiàn)背斜圈閉和隆起，且效率低、精度低；②模擬地震（1965—1981年），應(yīng)用模擬磁帶地震儀，多次覆蓋，可回放記錄解釋，主要用于構(gòu)造解釋，嘗試用速度譜資料識別特殊巖性體；③數(shù)字地震（1974—1997年），使用數(shù)字地震儀，覆蓋次數(shù)提高+全數(shù)字處理解釋擴大應(yīng)用領(lǐng)域，用于構(gòu)造、巖性、含油氣性綜合評價等研究；④兩寬一高（2000年至今），兩寬一高（寬頻帶、寬方位、高密度）增加方位地震信息，解決裂縫和應(yīng)力等造成的各向異性問題，應(yīng)用領(lǐng)域從常規(guī)儲集層到非常規(guī)儲集層，如烴源巖品質(zhì)和工程品質(zhì)預測，水平井優(yōu)化部署與現(xiàn)場跟蹤。全數(shù)字三維可視化+虛擬現(xiàn)實，實現(xiàn)所見即所得。

1949年中國僅有8臺淺、中型鉆機[5]，2018年中國共有石油鉆機2 719臺，以中、深型鉆機為主，還有超深型鉆機。近年來通過深度達6 000 m的超深層鉆探，在塔里木盆地發(fā)現(xiàn)了克深、大北、塔中 1號大氣田，在四川盆地發(fā)現(xiàn)元壩和龍崗大氣田[8]，在塔里木盆地完成了亞洲陸上第1深井輪探1井（8 882 m）[8-9]。鉆井技術(shù)由直井發(fā)展至水平井及酸化壓裂作業(yè)。水平井技術(shù)保障了頁巖氣產(chǎn)出，使中國涪陵、長寧和威遠頁巖氣田得以開發(fā)。

1 從貧氣國到天然氣大國

中國天然氣工業(yè)從新中國建立初期的一窮二白，經(jīng)過漫長地艱苦探索，走向快速發(fā)展的道路，使中國天然氣探明儲量從微不足道到躋身于世界前列，天然氣產(chǎn)量也從微乎其微躍升為世界第6產(chǎn)氣大國。

1.1 天然氣資源大國的形成

1949年中國天然氣探明儲量僅為3.85×108m3[1]，在之后的數(shù)十年里，天然氣儲量增長緩慢，但從1979年之后的40年增長明顯，特別是最近的20年增長迅速。從1949年到1993年歷經(jīng)45年，中國天然氣累計探明儲量才上升到1×1012m3（不包括臺灣省，下同），而儲量增加到2×1012m3，僅用了6年時間。2009年，天然氣累計探明儲量突破7×1012m3[10]，到2014年天然氣探明儲量突破了10×1012m3，2018年更是突破了15×1012m3（不包括頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)氣）（見圖1）。從圖1還可以看出，中國天然氣儲量的快速增長與煤成氣的儲量增長息息相關(guān)，煤成氣是中國天然氣儲量增長的主力軍。煤成氣在1999年累計探明儲量突破1×1012m3，僅過了兩年，儲量達到2×1012m3，至2018年累計儲量突破了9×1012m3。

圖1 1949年至2018年中國天然氣和煤成氣累計探明儲量及與大氣田關(guān)系

全國發(fā)現(xiàn)煤成氣田188個（包括煤層氣田24個），煤成氣田占全國氣田313個的60.1%。2018年底全國煤成氣田累計探明儲量為92 556×108m3，占當年全國氣層氣累計探明儲量150 622.6×108m3的61.4%，這與前人研究中國從氣田個數(shù)上和探明儲量上都以煤成氣為主的結(jié)論一致[11-18]。

1.2 天然氣產(chǎn)量大國的形成

1949年中國天然氣產(chǎn)量只有1 117×104m3[1-2]，直至1957年中國天然氣年產(chǎn)量均在1×108m3以下；1958年產(chǎn)氣量達1.064 3×108m3，1976年產(chǎn)量突破百億立方米（100.950 1×108m3）。1998年產(chǎn)氣 222.8×108m3，是年中國人均用氣僅17.9 m3，為貧氣國。產(chǎn)氣大國標準是年產(chǎn)氣達500×108m3或更多的國家[19]。1929年美國產(chǎn)氣541×108m3成為世界上第1個產(chǎn)氣大國；1960年俄羅斯（前蘇聯(lián)）產(chǎn)氣452.8×108m3，之后成為世界第2個產(chǎn)氣大國。從1929年至2003年，世界年產(chǎn)氣達500×108m3的產(chǎn)氣大國只有11個。分析這些成為產(chǎn)氣大國的基本條件主要有兩項：①天然氣可采資源量大于13×1012m3；②剩余可采儲量最低要達 1.246 2×1012m3[19]。2003年，中國天然氣可采資源量為13.32×1012～17.00×1012m3，剩余可采儲量為 2.089 4×1012m3，據(jù)此，戴金星[19-20]、賈文瑞等[21]、張抗等[22]和趙賢正等[23]推斷中國2005年可成為產(chǎn)氣大國。果然2005年中國年產(chǎn)氣 499.5×108m3（其中煤成氣 261.16×108m3，占52.3%），成為當年世界第11位產(chǎn)氣大國（見圖2），該年全世界有 12個產(chǎn)氣大國。分析圖2得知，①2005年成為產(chǎn)氣大國之前中國各年天然氣中煤成氣產(chǎn)量占比均低于50%甚至更低，2005年之后各年煤成氣產(chǎn)量占比均高于 50%，年均為 56.5%，最多的 2008年占66.2%；②2005年之后，年產(chǎn)氣上升率變大。

從1949年至2010年歷經(jīng)61年，中國累計產(chǎn)氣量達到 1×1012m3（1.017×1012m3），之后歷經(jīng) 8 年至 2018年累計產(chǎn)量就上升至 2×1012m3（2.068×1012m3），可見中國年產(chǎn)氣量日益增加。

圖2 1949年至2018年中國天然氣（包括煤成氣）年產(chǎn)量

2 勘探開發(fā)和研究大氣田是快速發(fā)展天然氣工業(yè)的主要途徑

2.1 大氣田是天然氣工業(yè)的支柱

截至2018年底，中國共發(fā)現(xiàn)大氣田72個（包含4個頁巖氣田和4個煤層氣田），中國第1個大氣田是發(fā)現(xiàn)于1959年的臥龍河氣田，地質(zhì)儲量380×108m3[19]，中國大氣田的分布如圖3所示。由圖3可知，中國大氣田主要分布在3大盆地：四川盆地共有25個（4個頁巖氣田）、鄂爾多斯盆地13個（1個煤層氣田）、塔里木盆地10個，同時，這3個盆地也是中國主產(chǎn)氣區(qū)[24]。2018年，鄂爾多斯盆地大氣田天然氣產(chǎn)量為 408.69×108m3，四川盆地大氣田產(chǎn)量為399.15×108m3，塔里木盆地大氣田產(chǎn)量為231.42×108m3，大氣田產(chǎn)量占各自盆地總產(chǎn)量的比例分別為87.9%、92.9%和85.4%。這3個盆地大氣田產(chǎn)量共計1 039.26×108m3，占中國天然氣總產(chǎn)量的65%，因此這3個盆地大氣田在中國天然氣產(chǎn)量中占主體地位。

儲量大于1×1012m3的超大型氣田對產(chǎn)氣大國起重大作用，中國蘇里格和安岳兩個氣田均屬超大型氣田，2018 年產(chǎn)氣量均超 100×108m3，共產(chǎn)氣 302.8×108m3，占全國產(chǎn)氣量的18.9%。目前世界產(chǎn)氣大國荷蘭和俄羅斯均勘探開發(fā)大氣田從貧氣國變?yōu)楫a(chǎn)氣大國。荷蘭在1958年天然氣可采儲量不足 740×108m3，年產(chǎn)氣僅2×108m3，但1959年發(fā)現(xiàn)可采儲量近3×1012m3格羅寧根超大型氣田，1975年產(chǎn)氣828.8×108m3，由此向德國、法國和比利時出口天然氣，成為產(chǎn)氣大國[19]。俄羅斯（前蘇聯(lián)）在20世紀50年代初天然氣儲量不足2 230×108m3，年產(chǎn)氣僅 57×108m3，是個貧氣國，1960—1990年由于發(fā)現(xiàn) 40多個大氣田，使天然氣儲量達453 069×108m3，天然氣年產(chǎn)量從453×108m3增長到8 150×108m3，使其由貧氣國一躍成為當時世界第1天然氣大國[19]。

2.2 大氣田發(fā)現(xiàn)高峰期也是中國儲量和產(chǎn)量快速增長期

1949年中國累計探明天然氣地質(zhì)儲量和年產(chǎn)氣量都極低，直至1990年中國累計探明天然氣儲量仍僅有7 045×108m3，年產(chǎn)量 152×108m3，在這 40 多年的時間里，中國天然氣儲量和產(chǎn)量增長緩慢，主要原因是這期間發(fā)現(xiàn)的大氣田數(shù)量很少，全國僅探明 6個大氣田[25]，而且沒有一個大氣田的儲量超過 1 000×108m3[26]。但從1991年至2018年28年間，平均每年發(fā)現(xiàn)2.4個大氣田，而且單個大氣田的儲量規(guī)模也很大，超過1 000×108m3的大氣田33個，蘇里格和安岳大氣田的儲量規(guī)模超過10 000×108m3，這些大氣田的發(fā)現(xiàn)促進了中國天然氣儲量和產(chǎn)量的快速增長（見圖1）。至2018年底中國 72個大氣田累計探明天然氣地質(zhì)儲量達124 504×108m3，占全國探明天然氣儲量16.7×1012m3的75%。

從圖1與圖2對比可見，從1991年至2000年大氣田發(fā)現(xiàn)數(shù)與天然氣儲量增長率正相關(guān)性顯著，但同期大氣田發(fā)現(xiàn)數(shù)與天然氣年產(chǎn)量增加率正相關(guān)性不顯著，這是由于大氣田開發(fā)和運輸管線建設(shè)需要時間的緣故，這種滯后性從2001年之后就消退了，且顯示大氣田發(fā)現(xiàn)率與儲量和天然氣產(chǎn)量具有顯著正相關(guān)性。

圖3 中國大氣田分布示意圖

2.3 大氣田主控因素和形成條件研究加速了大氣田的發(fā)現(xiàn)

自從“六五”期間以來，借助國家天然氣科技攻關(guān)等項目，中國學者持續(xù)開展大氣田形成主控因素研究[27-34]，在大氣田形成的眾多影響因素中，總結(jié)出大氣田形成的 7項定量和半定量的主控因素[32]，并預測中國大氣田有利勘探領(lǐng)域，加速了一大批大氣田的發(fā)現(xiàn)。概括形成大氣田的定量和半定量主控因素主要包括[32]：①生氣中心及其周緣生氣強度大于 20×108m3/km2的區(qū)帶，有利于大氣田的形成；②大氣田成藏期晚，主要在新生代，若多次成藏則指最后一次成藏期；③有效氣源區(qū)存在古隆起圈閉；④大氣田多形成于煤系或其上、下圈閉中；⑤大氣田生氣區(qū)內(nèi)以孔隙型儲集層為主；⑥低氣勢區(qū)是大氣田聚集的有利地區(qū)；⑦異常壓力封存箱外（間）或箱內(nèi)有利于大氣田形成。利用上述大氣田形成的主控因素研究成果，成功地提前預測了中國大氣田展布情況，為中國大氣田發(fā)現(xiàn)和勘探提供了理論基礎(chǔ)，加速了大氣田的勘探開發(fā)。圖4是“六五”以來天然氣攻關(guān)專題所預測的鄂爾多斯盆地天然氣有利區(qū)或氣聚集帶與其后不同時期探明大氣田對比圖。早期研究成果成功地預測了鄂爾多斯盆地天然氣有利地區(qū)，至2018年底鄂爾多斯盆地共發(fā)現(xiàn)大氣田 12個（煤層大氣田除外），天然氣探明地質(zhì)儲量達43 461.89×108m3，其中超過千億立方米的大氣田有9個，這些大氣田均分布在早期預測的天然氣有利勘探區(qū)范圍內(nèi)，并且基本上位于生氣強度大于 20× 108m3/km2的區(qū)帶內(nèi)，生氣強度控制著大氣田的分布。

3 天然氣新理論推動天然氣工業(yè)更快發(fā)展

分類原則不同，可以劃分出不同的天然氣理論。根據(jù)氣組分中原子來源于有機質(zhì)或無機質(zhì)，形成了天然氣有機成因理論和無機成因理論；根據(jù)烷烴氣來源于腐泥型干酪根或腐殖型干酪根，形成了油型氣理論和煤成氣理論；主要根據(jù)儲源分離或儲源共體，形成了常規(guī)天然氣理論和非常規(guī)天然氣理論，后者還包括儲源分離如致密砂巖氣。

圖4 鄂爾多斯盆地不同年代探明大氣田對比

油型氣理論和煤成氣理論，是以往至今指導天然氣工業(yè)發(fā)展的功勛型理論。非常規(guī)氣理論在“頁巖氣革命”推動下，對推動今后天然氣工業(yè)更好發(fā)展顯示強大潛力。

3.1 煤成氣理論促進了中國從貧氣國走向產(chǎn)氣大國

世界上19世紀70年代開始形成海相生油理論萌芽，之后一直在發(fā)展和完善；20世紀20年代以中國學者研究為主開始形成陸相生油理論[35-36]。無論是海相生油理論或陸相生油理論均認為腐泥型泥頁巖和碳酸鹽巖是油氣的源巖，區(qū)別是前者源巖為海相，后者源巖為陸相，故兩者均在油型氣理論范圍之內(nèi)。由此可見，指導世界天然氣勘探最早的傳統(tǒng)理論是油型氣理論。

20世紀 40年代德國學者提出煤系能夠形成大量天然氣，并能聚集成工業(yè)性氣田[37]，但未注意煤系可否成油而建立了純樸的煤成氣理論。此新理論的出現(xiàn)并首先在西歐指導天然氣勘探而取得了豐碩成果：在德國西北盆地發(fā)現(xiàn)格羅寧根超大型氣田等大批煤成氣田[17]；在英荷盆地至少發(fā)現(xiàn)455個煤成氣田[38]。

中國近代石油工業(yè)從1878年開始，經(jīng)過100年至1978年[19]，均以油型氣理論即“一元論”指導天然氣勘探，天然氣工業(yè)極其薄弱，天然氣儲量和產(chǎn)量均很少。中國煤成氣研究始于20世紀70年代末，1979年《成煤作用形成的天然氣與石油》[39]指出煤系成烴的氣油主次關(guān)系，煤成氣核心理論是煤系為氣源巖，煤系成烴以氣為主油為輔[17,40]。煤成氣新理論的出現(xiàn)，使指導中國天然氣勘探的理論從油型氣“一元論”發(fā)展成煤成氣和油型氣的“二元論”。煤成氣理論開辟了中國天然氣勘探新領(lǐng)域，促進了中國天然氣工業(yè)大發(fā)展，由以下幾方面足以可見：①煤成氣促進了中國成為產(chǎn)氣大國，2005年中國成為世界第11位產(chǎn)氣大國。眾所周知：儲量是產(chǎn)量的基礎(chǔ)，在煤成氣儲量和產(chǎn)量在天然氣中比例均超過50%時，中國才成為產(chǎn)氣大國；2005年中國以上兩者比例分別為 62.4%和 52.3%，這說明煤成氣儲量和產(chǎn)量是中國成為世界產(chǎn)氣大國的基礎(chǔ)。②煤成大氣田是產(chǎn)氣大國的主力，截至2018年底中國共發(fā)現(xiàn)常規(guī)大氣田 64個（累計探明天然氣儲量109 425.21×108m3，不包括4個頁巖和4個煤層氣大氣田），其中煤成大氣田 45個，累計探明天然氣儲量82 912.42×108m3，全國累計探明天然氣儲量167 600.24×108m3，故煤成大氣田儲量分別占全國天然氣儲量和大氣田總儲量的 49.47%和 75.77%。2018年全國天然氣產(chǎn)量為 1 602.7×108m3，大氣田產(chǎn)量為 1 081.56×108m3，其中煤成氣大氣田產(chǎn)量為816.27×108m3，故煤成氣大氣田產(chǎn)量分別占全國產(chǎn)氣量和大氣田產(chǎn)氣量的50.93%和75.47%。③煤成氣新理論指導天然氣勘探開發(fā)建成中國最大產(chǎn)氣區(qū)。鄂爾多斯盆地是中國最早用現(xiàn)代化鉆機勘探油氣的油田，從 1907年延1井開始至1970年代末一直以海相和陸相生油理論指導勘探，不把石炭系—二疊系含煤地層作為氣源巖進行勘探，天然氣勘探未有進展，1980年初尤其是“六五”“煤成氣開發(fā)研究”天然氣科技攻關(guān)開始，長慶油田和眾多學者[41-46]指出石炭系—二疊系煤系是良好氣源巖，其至今仍是長慶油田天然氣勘探重要目標。鄂爾多斯盆地勘探開發(fā)取得重大進展，成為中國第1個大氣區(qū)。2018年產(chǎn)氣464.96×108m3，是中國第1個年產(chǎn)氣超400×108m3盆地，占全國產(chǎn)氣量的 29%。其中中國儲量和產(chǎn)量最高的蘇里格氣田，2018年累計探明天然氣儲量18 598×108m3，年產(chǎn)氣量 188.68×108m3，占全國產(chǎn)氣量的 11.77%。全盆地共發(fā)現(xiàn)12個大氣田（見圖4），除靖邊氣田是煤成氣和油型氣混源外其他均為煤成大氣田，其中9個儲量超1 000×108m3。鄂爾多斯大氣區(qū)為京津冀和西北東部地區(qū)改善環(huán)境污染起了重大作用。④克拉 2煤成大氣田發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，催生了西氣東輸管線建設(shè)和中國第 3大氣區(qū)塔里木氣區(qū)的誕生。盡管當時一種意見認為要西氣東輸管線年輸120×108m3天然氣，塔里木盆地儲量保證還不足，儲采比僅為28，不宜建設(shè)該管線；但另一種意見認為可建該工程[46]，因為有天然氣地質(zhì)和開發(fā)優(yōu)越的“三最”的克拉 2大氣田作基礎(chǔ)：最大的儲量豐度（59.05×108m3/km2）、最高的氣柱高度（468 m）、最大的單井（克拉2-7井）產(chǎn)量（495.6×104m3/d）。同時庫車坳陷煤成氣潛力大，還可找到更多儲量。之后迪那2、大北、克深等一批煤成氣大氣田發(fā)現(xiàn)，使西氣東輸?shù)膬α勘ＷC更充足，以及塔里木盆地現(xiàn)今已成為中國第 3大氣區(qū)，證明煤成氣理論對中國天然氣工業(yè)發(fā)展意義重大。

3.2 頁巖氣理論為中國天然氣工業(yè)更快發(fā)展增添了新動力

頁巖氣是產(chǎn)自極低孔滲、暗色富有機質(zhì)頁巖地層系統(tǒng)中源儲一體的天然氣，以吸附或游離狀態(tài)為主要聚集方式，本質(zhì)上為連續(xù)生成的生物成因氣、熱成因氣或兩者的混合氣[47-49]。頁巖氣由于其分布廣、儲量大等特點，近10年來迅速崛起，受到越來越多國家的重視。美國自1821年鉆探第1口井深僅8 m的頁巖氣井以來，經(jīng)過了近200年的發(fā)展，主要經(jīng)歷了4個階段[50]：第 1階段（1821—1978年），偶然發(fā)現(xiàn)階段；第2階段（1978—2003年），認識創(chuàng)新與技術(shù)突破階段；第3階段（2003—2006年），水平井與水力壓裂技術(shù)推廣應(yīng)用階段（大發(fā)展階段）；第4階段（2007年至今），全球化發(fā)展階段。美國是世界上唯一實現(xiàn)頁巖氣大規(guī)模商業(yè)開采的國家。1981年被譽為Barnett頁巖氣之父的喬治·米歇爾對C.W.Slay No.1井頁巖段實現(xiàn)大規(guī)模壓裂導致Barnett頁巖成為美國第1個大規(guī)模商業(yè)化開采的頁巖氣田，由此推動了美國頁巖氣勘探開發(fā)的蓬勃發(fā)展和重大突破，在全球掀起了頁巖氣勘探開發(fā)的熱潮[51]。目前在美國、中國、加拿大和阿根廷已取得可喜的開發(fā)成果（見圖5）。2018年，美國頁巖氣產(chǎn)量6 072×108m3[52]，頁巖氣探明儲量占天然氣總探明儲量的 66%[53]，使美國從進口天然氣的產(chǎn)氣大國，躍變?yōu)槌隹谔烊粴獾漠a(chǎn)氣大國。

圖5 2018年世界頁巖氣產(chǎn)氣國的頁巖氣產(chǎn)量圖[52]

中國與北美都廣泛發(fā)育海相頁巖，但中國還發(fā)育海陸過渡相和陸相頁巖。中國和北美海相頁巖有機質(zhì)類型都以Ⅰ型或Ⅱ1型為主[54]，中國海相頁巖時代老、埋深大（1 500～5 000 m）、熱成熟度高（Ro值為2.0%～3.5%），成藏條件復雜，歷經(jīng)多期構(gòu)造運動，保存條件差，勘探風險較大。中國陸相頁巖埋藏深度大，但熱成熟度低（Ro值為0.4%～1.3%）[55]。中國頁巖儲集層含有大量脆性礦物，脆性系數(shù)可達46.15%[56]，北美的儲集層脆性系數(shù)為38.27%[57]，總體上中國頁巖比美國頁巖脆性更好。

中國頁巖與美國頁巖相比，由于埋深大，經(jīng)歷多期構(gòu)造運動，保存條件差。海相頁巖年代老，成熟度高；陸相頁巖時代新，成熟度低，多數(shù)處于生油窗階段，中國頁巖氣地質(zhì)條件比美國差。美國1980年就啟動了頁巖氣開發(fā)理論技術(shù)攻關(guān)項目，而中國則晚了約30年。中國頁巖氣勘探開發(fā)大致經(jīng)歷了3個階段[58]：①學習借鑒階段（2003—2008年）；②選區(qū)評價與探井實施階段（2009—2012年）；③規(guī)模建產(chǎn)階段（2013年至現(xiàn)今）。中國在2008年與國際合作完成第1口頁巖氣井——長芯 1井，2009年中國石油實施頁巖氣威201直井，2010年發(fā)現(xiàn)了五峰組—龍馬溪組和筇竹寺組兩套頁巖氣目的層段，并獲得工業(yè)性頁巖氣流，由此推動了四川盆地南部自2013年以來先后發(fā)現(xiàn)并開發(fā)了涪陵、威遠、長寧、戚榮等頁巖氣田。2018年底中國頁巖氣累計探明地質(zhì)儲量10 455.67×108m3，其中經(jīng)濟可采儲量1 313.29×108m3，累計產(chǎn)氣量335.24×108m3。由于中國頁巖氣地質(zhì)資源量為（83.3～166.0）×1012m3，技術(shù)可采資源量為（10.0～36.1）×1012m3，總體上頁巖氣資源量豐富，具有較好的發(fā)展前景[59]，目前中國已成為世界第 2頁巖氣產(chǎn)氣大國，頁巖氣也是中國天然氣工業(yè)發(fā)展的新動力。

3.3 煤層氣

全球有74個國家有煤層氣資源，其中90%的煤層氣資源分布在12個主要產(chǎn)煤國家。煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對較早的國家有美國、俄羅斯、德國、澳大利亞、英國、印度等，其中美國是煤層氣開發(fā)最成功和采氣量最大的國家[60]。中國煤層氣資源開發(fā)分為 3個階段：礦井抽放瓦斯階段（1952—1989年）、煤層氣開發(fā)技術(shù)引進階段（1989—1995年）和煤層氣產(chǎn)業(yè)形成階段（1996年至今）[61]。1995年以來，中國建立了國家煤層氣開發(fā)利用工程研究中心和煤礦瓦斯治理研究中心，1997年鉆探了沁南棗園第1口煤層氣井，到2015年，已經(jīng)建成了沁水、鄂東、陽煤等10個煤層氣產(chǎn)業(yè)示范工程項目基地。

中國煤層氣資源豐富，2006年國土資源部組織的“新一輪煤層氣資源評價”結(jié)果顯示，中國埋深2 000 m 以淺煤層氣地質(zhì)資源總量為36.81×1012m3，可采資源量為10.87×1012m3。2015年國土資源部油氣戰(zhàn)略研究中心組織的“煤層氣資源動態(tài)評價”結(jié)果顯示，中國埋深2 000 m以淺煤層氣總資源量約為30×1012m3，可采資源量約為12.5×1012m3，居世界第3位（見表1）。截至 2018年底，全國累計探明煤層氣地質(zhì)儲量6 521.9×108m3，技術(shù)可采儲量超過 3 253×108m3，經(jīng)濟可采儲量超過2 625×108m3。

表1 世界各國煤層氣資源量與煤炭量[62]

中國煤層氣資源具有“多個煤階、多個深度、多期生氣、多源疊加、多期改造”的地質(zhì)特征。煤階煤質(zhì)種類多、煤層埋深跨度大、成煤條件多樣、成煤時代多期、煤變質(zhì)作用疊加、構(gòu)造變動多幕，導致煤層氣成藏作用復雜和氣藏類型多樣[63]。煤層氣賦存總體特征可概括為“四低一高”，即含氣飽和度低、滲透率低、資源豐度低、儲集層壓力低和變質(zhì)程度高。與美國、澳大利亞等國的煤層氣主力產(chǎn)區(qū)的儲集層特征相比，中國的煤層氣儲集層既有煤層厚度大、含氣量高、埋藏深度適中等有利特征，又有形成時代晚、構(gòu)造復雜、壓力系數(shù)低、滲透率低等不利因素[64]，故中國煤層氣開發(fā)難度大，條件和產(chǎn)量不及美國，2018年僅產(chǎn)51.5×108m3。

4 結(jié)論

新中國70年來天然氣勘探開發(fā)取得重大進展，從貧氣國躍升為世界第6產(chǎn)氣大國。1949年中國年產(chǎn)氣1 117×104m3，探明天然氣儲量為 3.85×108m3，人年均國產(chǎn)氣和儲量分別為0.020 6 m3和0.710 7 m3。而至2018年人年均國產(chǎn)氣 114.857 6 m3，天然氣儲量為12 011.08 m3，人均國產(chǎn)氣量和儲量分別增加5 575倍和16 900倍。

勘探開發(fā)和研究大氣田是快速發(fā)展天然氣工業(yè)的的主要途徑。截至 2018年底，中國共發(fā)現(xiàn)大氣田 72個，其中蘇里格和安岳兩個大氣田探明地質(zhì)儲量超1×1012m3，也是年產(chǎn)氣量超100×108m3的大氣田。大氣田主要分布于四川（25個）、鄂爾多斯（13個）和塔里木（10個）3個盆地。2018年此3盆地大氣田共產(chǎn)氣1 039.26×108m3，占中國天然氣總產(chǎn)量的65%，可見大氣田在中國產(chǎn)氣量中占主體地位。至2018年底中國72個大氣田累計探明天然氣儲量共124 504×108m3，占全國探明天然氣儲量 16.7×1012m3的 75%，足以說明大氣田在天然氣工業(yè)中舉足輕重的作用。

天然氣新理論推動中國天然氣工業(yè)更好更快發(fā)展。1979年之前指導天然氣勘探的是傳統(tǒng)的油型氣理論即“一元論”，1979年以來煤成氣成為指導天然氣勘探新理論，指導中國天然氣勘探理論從“一元論”發(fā)展為“二元論”（油型氣和煤成氣），使中國天然氣工業(yè)獲得快速發(fā)展。煤成氣是中國成為產(chǎn)氣大國的主力氣。2018年中國天然氣產(chǎn)量為1 602.7×108m3，大氣田產(chǎn)氣 1 081.56×108m3，其中煤成大氣田產(chǎn)量為816.27×108m3，煤成氣大氣田產(chǎn)量分別占中國產(chǎn)氣量和大氣田的產(chǎn)氣量的 50.93%和 75.47%；2018年底中國煤成氣田累計探明儲量為92 556×108m3，占當年全國累計探明儲量150 622.6×108m3的61.4%。頁巖氣理論21世紀初才在中國出現(xiàn)，但至2018年已取得重要進展，目前頁巖氣年產(chǎn)量達108.8×108m3，探明開發(fā)了涪陵、長寧、威遠和威榮頁巖氣田，共計探明天然氣地質(zhì)儲量 10 455.67×108m3，累計產(chǎn)氣 335.24×108m3，在世界產(chǎn)氣四國（美國、中國、加拿大和阿根廷）中年產(chǎn)量僅次美國，顯示了中國頁巖氣有較好的前景。

致謝：蘇義腦院士、何治亮教授和張功成教授提供了有關(guān)鉆井隊和地震隊數(shù)據(jù)，深表感謝。