美國頁巖氣資源潛力及開發(fā)現(xiàn)狀

杜婧華

山西省國新能源發(fā)展集團(tuán)有限公司， 山西 太原 030006

美國頁巖氣資源潛力及開發(fā)現(xiàn)狀

杜婧華

山西省國新能源發(fā)展集團(tuán)有限公司， 山西 太原 030006

頁巖氣是一種重要的非常規(guī)資源。近年來，美國頁巖氣發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，正在改變美國天然氣供應(yīng)格局，甚至?xí)绊懨绹磥淼恼w能源局勢。加拿大、中國、澳大利亞等也開始關(guān)注頁巖氣。頁巖氣儼然成為全球油氣行業(yè)的新寵。本文對全球頁巖氣資源與開發(fā)概況、美國頁巖氣開發(fā)的推動因素與障礙等進(jìn)行了重點(diǎn)剖析。

頁巖氣；美國；資源潛力；開發(fā)現(xiàn)狀；開發(fā)公司

1 全球頁巖氣資源與開發(fā)概況

1.1 全球頁巖氣資源豐富

現(xiàn)今不斷攀升的能源需求和巨大的資源壓力，天然氣價(jià)格的增長、開發(fā)技術(shù)不斷提高以及人們對天然氣的依賴，使得頁巖氣成為天然氣工業(yè)化勘探的重要領(lǐng)域和目標(biāo)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界頁巖氣的資源量為636.283×1012m3，相當(dāng)于煤層氣和致密砂巖氣的總和。主要分布在北美、中亞和中國、中東和北非、拉丁美洲、前蘇聯(lián)等地區(qū)。

1.2 美國頁巖氣開發(fā)最成熟

美國是最早研究頁巖氣的國家，早在1821年就成功鉆探了世界第一口頁巖氣井。從20世紀(jì)70年代開始，美國政府大力支持頁巖氣開發(fā), 有效推動了頁巖氣發(fā)展。

2000年，美國頁巖氣年產(chǎn)量為122×108m3。2005年，美國有頁巖氣井40000余口，年產(chǎn)量168×108～196×108m3。2007年，僅NewarkEast頁巖氣田的年產(chǎn)量就達(dá)217×108m3，美國頁巖氣總年產(chǎn)量接近500×108m3，占美國天然氣總量的8%以上。2009年，美國頁巖氣產(chǎn)量接近1000×108m3，超過我國常規(guī)天然氣的年產(chǎn)量。至2010年為止，過去的十年里美國頁巖氣生產(chǎn)總量增加了12倍，頁巖氣產(chǎn)量占全美天然氣產(chǎn)量的25%。頁巖氣開采技術(shù)的突破使美國天然氣儲量增加了近40%，因此頁巖氣在美國扮演著至關(guān)重要的角色，已成為美國重要供給能源之一。頁巖氣產(chǎn)量的大幅增長，扭轉(zhuǎn)了美國天然氣產(chǎn)量下降的趨勢，降低了美國對進(jìn)口天然氣（尤其是LNG）的依賴。據(jù)美國能源信息署（EIA）預(yù)測，未來二十多年，頁巖氣產(chǎn)量還會大幅上漲，到2035年頁巖氣產(chǎn)量將占到美國天然氣總產(chǎn)量的46%。

2 美國頁巖氣開發(fā)地區(qū)

美國頁巖氣資源量十分豐富,其地質(zhì)資源量高達(dá)141.6×1012m3～169.9×1012m3。技術(shù)可采資源量(L e w i s頁巖除外)在9.5×1012m3～23.2×1012m3之間。其中以O(shè)hio頁巖的地質(zhì)資源量和技術(shù)可采資源量最多。目前頁巖氣的主產(chǎn)區(qū)以及潛在產(chǎn)區(qū)主要分布于美國的南部、中部及東部。

著名的頁巖氣區(qū)塊包括:南部Marcellus、Barnett、Haynesville、Fayetteville頁巖氣區(qū)塊以及位于東部、中東部的New Albany和Antrim頁巖氣區(qū)塊等。據(jù)Chesapeake能源公司預(yù)測，美國四大頁巖產(chǎn)區(qū)的儲量見表1。

表1 美國四大頁巖產(chǎn)區(qū)的儲量 1012m3

2.1 Barnett頁巖

Barnett頁巖位于德克薩斯FortWorth盆地中部,隨著勘探技術(shù)的不斷提高其技術(shù)可采儲量逐年增長。1996年Barnett頁巖技術(shù)可采儲量僅為8.5×1010m3，2002年以后發(fā)展迅猛,2004年達(dá)到7.419×1011，到2008年該區(qū)頁巖氣的技術(shù)可采儲量上升到1.8×1012m3[1]。

Barnett頁巖是美國最早的頁巖氣產(chǎn)區(qū)，產(chǎn)層位于地下1981m～2895m，其儲層厚度為35m，孔隙度為4.5%，滲透率為250×10-3μm2，產(chǎn)氣量為1.4×1010m3/ km2。Barnett富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖主要由含鈣硅質(zhì)頁巖和含黏土灰質(zhì)泥巖構(gòu)成。最早發(fā)現(xiàn)的頁巖氣產(chǎn)于該區(qū)塊的東部，隨后向西逐步發(fā)現(xiàn)頁巖氣儲層。1999年，Barnett頁巖氣產(chǎn)量幾乎為零。2005年,達(dá)到1.3×104m3/d，其中水平井的產(chǎn)量巨大。2007年，Barnett頁巖為美國提供了2.5×109m3頁巖氣。2009年產(chǎn)量增長到1.1×108m3/d[2]。

2.2 Marcellus頁巖

Marcellus頁巖位于紐約西部、賓夕法尼亞州、俄亥俄州以及弗吉尼亞西部，是美國頁巖氣儲層面積最大的頁巖，其面積約為17×104km2，甚至超過了希臘國土的面積[3]。

Marcellus頁巖氣潛在產(chǎn)能巨大。儲層較淺，位于地下610.0m～2438.2m范圍內(nèi)，儲層厚為91.4～304.8m。據(jù)報(bào)道最初產(chǎn)能為1.4×104m3/d～1.13×104m3/d，據(jù)預(yù)測該地區(qū)頁巖氣總儲量相當(dāng)于得克薩斯Barnett頁巖氣的總儲量[3-4]。

2.3 Fayetteville頁巖

F a y e t t e v i l l e頁巖位于阿肯色州Arkoma盆地。頁巖厚度15m～168m，深度位于457m～1981m，預(yù)計(jì)儲量為1.6×1014m3～1.8×1014m3。開發(fā)技術(shù)的提高使得該地區(qū)頁巖氣產(chǎn)量快速增加，據(jù)報(bào)道，該地區(qū)直井的最初產(chǎn)量為0.5×104m3/ d～1.6×104m3/d，水平井技術(shù)使產(chǎn)量增加到2.8×104m3/d～9.9×104m3/d。

Fayetteville頁巖的分布范圍尚未知曉，因此需要進(jìn)一步研究，有望發(fā)現(xiàn)更多的頁巖氣資源。

2.4 New Albany頁巖

New Albany頁巖位于伊利諾伊州的南部以及印地安娜州和肯塔基州。埋藏深度為152m～1493m，厚30.5m～122.0m。垂直井的最初產(chǎn)能為7.0×104m3/ d～21.2×104m3/d，而水平井的最初產(chǎn)能達(dá)到5.7m3/d×105m3/d。Illinois盆地98%的油氣來源于NewAlbany黑色頁巖，該頁巖形成于深水環(huán)境，富含有機(jī)質(zhì)，某些層段有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)20%。

2.5 Antrim頁巖

Antrim頁巖是位于密歇根州的較淺的頁巖氣儲層。Antrim黑色頁巖有機(jī)質(zhì)豐度高，熱成熟度Ro較低，未進(jìn)入生油窗,產(chǎn)氣區(qū)位于盆地北部Michigan湖和Huron湖之間高角度裂縫發(fā)育帶,埋深120m～600m，厚36m～180m，頁巖氣以吸附氣為主，含氣量1.415m3/t～2.83m3/t，含氣高低與有機(jī)碳含量呈現(xiàn)良好的正相關(guān)性。

目前,該地區(qū)擁有9000多口井，累計(jì)產(chǎn)量為7.0m3×1012m3。單井產(chǎn)量為1.4×104m3/d～1.7×104m3/d。雖然該地區(qū)頁巖氣最初產(chǎn)量較低，但生產(chǎn)井長期保持穩(wěn)產(chǎn)，而且埋藏淺，鉆井費(fèi)用低，因此是個不錯的頁巖氣產(chǎn)區(qū)。

2.6 Haynesville頁巖

Haynesville頁巖是個令人矚目的頁巖儲層開發(fā)區(qū),位于路易斯安那州北部以及得克薩斯州東部,埋深于地下3048m高溫高壓的環(huán)境下(底部溫度194℃,壓力20670～27580kPa)。這里發(fā)現(xiàn)的黑色頁巖層厚達(dá)45～90m, 其天然氣儲量預(yù)計(jì)在3×1012m3～7×1012m3,上限儲量能夠滿足美國12年的能源需求。Haynesville頁巖并不是美國頁巖氣儲量面積最大的地區(qū)。但勘探的結(jié)果顯示,它很有可能是產(chǎn)量最高的頁巖氣藏之一。

[1] Navigant Consulting Inc. North American natural gas supply assessment[R]. Chicago Navigant Consulting Inc，2008

[2] Sandrea R. Estimating new field production potential could assist in quantigying supply trends[J]. Oil& Gas Journal，2006，5(22):30

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.008