非常規油氣勘探開發現狀略述

許昕，侯宇光　(中國地質大學(武漢)資源學院，湖北 武漢 430074)

非常規油氣勘探開發現狀略述

許昕，侯宇光(中國地質大學(武漢)資源學院，湖北 武漢 430074)

[摘要]簡要介紹了非常規油氣的概念,重點論述中國致密油、致密砂巖氣、天然氣水合物、頁巖氣、煤層氣、油砂及油頁巖等非常規油氣資源的現狀,分析了一系列相應的勘探開發技術,提出勘探和開發非常規油氣資源需要重點注意的問題,并對其發展前景進行總結和展望。

[關鍵詞]非常規油氣;勘探技術;開發技術

能源是一個國家生存和發展所必備的物質基礎，油氣資源的勘探開發與國家能源安全、經濟發展密切相關。隨著中國經濟的快速發展，對油氣資源的需求也日益劇增，而目前常規油氣資源的勘探已基本見底。所以，非常規油氣的勘探開發已成為解決當前供需矛盾的一個重要途徑。中國非常規油氣資源豐富，開發潛力很大。據不完全統計,非常規天然氣資源量為(188 ～196)×1012m3，可采資源量為45×1012m3以上，致密油可采資源量達15×108t以上[1]。

1非常規油氣研究內涵

非常規油氣是指用傳統技術無法獲得自然工業產量、需用新技術改善儲層滲透率或流體黏度等才能經濟開采、連續或準連續型聚集的石油和天然氣資源[2]。非常規石油資源的種類主要包括稠油、超重油和深層石油等，非常規天然氣資源的種類主要包括煤層氣、天然氣水合物、深層天然氣和無機成因油氣等。非常規油氣資源與常規油氣資源相比，其成藏機理、儲集狀態、分布規律及勘探開發方法等方面存在著很大差異性，開發難度大，投資費用高。中國的非常規油氣資源具有以下特點：①儲量極其豐富、分布面積廣泛；②非常規油氣儲層的非均質性較強；③儲層物性較差，多為低孔低滲儲層。如東部的渤海灣海域盆地，中部的鄂爾多斯盆地、四川盆地以及西部的塔里木、準噶爾和吐哈盆地等。目前，中國投入或即將投入工業化勘探開發的非常規油氣資源主要有以下幾類：

1)致密油致密油的主要成藏空間有2種：一是源巖內部的碳酸巖和碎屑巖的夾層；二是相鄰源巖的致密層[3]。中國致密油的分布廣泛，一般分為3種類型：陸相致密砂巖油藏(如鄂爾多斯盆地的延長組油藏)、湖相碳酸鹽巖油藏(如四川盆地川中地區的大安寨組油藏)以及泥灰巖裂縫油藏(如酒泉盆地的青西凹陷油藏)。

2)油砂油砂的另一個名稱是瀝青砂，它是由石英砂、瀝青、黏土、礦物質、水等所組成的混合體，瀝青的質量分數為10%～18%，硫質量分數可超過7%。這個極為復雜的烴類碳混合物可以綜合加工成油[4]。其在油層溫度條件下，相對密度要大于0.95。

油砂是非常規石油資源的主要組成部分，在世界能源格局中起著舉足輕重的作用。根據美國地質調查局(USGS)2004年的研究報告顯示，世界上油砂油的可采資源量大約為6510×108桶，占世界石油可采儲量的32% 。目前，世界各大石油公司均在加大對油砂的勘探開發投入。隨著技術的提高和升級，其占全球烴類能源的比例還會不斷加大。近幾年來，殼牌、BP、埃克森、美孚等各大石油巨頭都積極涉足油砂領域，紛紛加大了對油砂的勘探開發力度。以加拿大為代表，其油砂勘探已經進入大規模商業開發，成為全球石油儲量僅次于沙特阿拉伯的第2大國[5]。中國的油砂資源量總體占比較小，分布區域主要位于西部的準噶爾、塔里木、柴達木、鄂爾多斯、松遼等盆地。在準噶爾盆地的西北緣風城地區，發現了中國第一個大型油砂礦[6]。

3)油頁巖油頁巖亦可稱之為油母頁巖，是一種高灰分和低熱值的化石燃料，包含不溶于溶劑的有機質，經低溫干餾可以獲得頁巖油和頁巖半焦。據中國油頁巖資源評價結果表明，全國的油頁巖資源總量在世界上排第4位，其中可采頁巖油資源量約為119.79×1012m3，其分布層位主要是新生代、中生代，主要分布在東部區、青藏區和中部區[7]。

4)致密氣致密氣是指滲透率小于0.5mD的天然氣資源，主要賦存于低孔-低滲儲集層中，含氣飽和度低，包括致密砂巖氣、火山巖氣、碳酸鹽巖氣。致密砂巖氣藏存于世界各大洲的盆地中，資源量大，已被發現的致密氣盆地大約70個。在美國，該類氣藏又常被稱為低滲透氣藏[8]。致密砂巖氣藏在中國有著比較廣泛的分布，主要集中在鄂爾多斯、四川、松遼、渤海灣、柴達木、塔里木和準噶爾等盆地。鄂爾多斯盆地的致密砂巖氣開發規模良好，在盆地北部有蘇里格、榆林、長北、大牛地等致密砂巖氣田。特別是蘇里格氣田，是目前中國最大的氣田，開發潛力十分巨大，隨著開發力度的不斷加大，致密砂巖氣逐漸成為中國天然氣勘探生產的重要組成部分。

5)天然氣水合物天然氣水合物是指在一定條件下由水和天然氣所構成的非化學計量的籠形結晶化合物，因其外觀如冰，且遇火可以燃燒，所以也被稱為可燃冰、固體瓦斯和氣冰等。它的主要成分為甲烷，甲烷水合物中的甲烷被困在晶格的冷凍水中，其自然狀態下是沒有甲烷和水之間的化學鍵[9]。能量密度高是天然氣水合物的主要特征，其單位體積的水合物分解可以釋放出多達160個單位體積的甲烷氣體，能量密度是常規天然氣的2～5倍。天然氣水合物的形成環境條件需要低溫和高壓，所以它一般分布在深水的海底沉積物中或寒冷的永凍土中。在中國，資源潛力最大的分布區域主要位于青藏高原、南海海域及高緯度區凍土帶中。從某種意義上來說，天然氣水合物是中國天然氣的后備資源庫，對中國未來的能源有著重要影響[10]。

6)頁巖氣頁巖氣是指以游離和吸附的形式存在于頁巖的微小孔隙、裂縫以及礦物、有機物表面的天然氣，其主要成分為甲烷，是一種高效清潔的能源資源，主要用于燃氣、供熱、發電、汽車燃料和化工生產等。其特點主要有4點：分布范圍廣、沉積厚度大、開采壽命長以及有機質含量普遍較高。全球頁巖氣資源量達456×1012m3，與煤層氣和致密氣的總量相當，主要分布在北美、中亞、中東、北非等地區。中國頁巖氣資源的潛力很大，主要分布在海上和陸上的海相盆地。如塔里木盆地寒武-奧陶系的海相頁巖、準噶爾盆地南緣上二疊統湖相頁巖、松遼盆地白堊系湖相頁巖、鄂爾多斯盆地上三疊統湖相頁巖、華北地區下古生界海相頁巖、南方古生界海相頁巖等，均具備頁巖氣成藏的地質條件，其中又以川東南地區焦石壩背斜帶的龍馬溪組最為突出。其成為中國第1個頁巖氣勘探開發的示范區，2015年末將建成年產50×108m3的產能目標。

7)煤層氣煤層氣是指以吸附狀態儲集于煤層中的非常規天然氣，甲烷體積分數超過90%，是天然氣最重要、最現實的接替能源[11]。自20世紀80年代以來，中國就開始了煤層氣的勘探研究。作為全球除俄羅斯和加拿大以外第3大煤層氣儲量國，分布區以華北和西北為主，其次為華南，東北煤層氣資源量較低[12]。

2非常規油氣勘探開發技術

隨著對非常規油氣資源地質理論認識的不斷加深和創新，為非常規油氣的勘探開發提供了堅實的理論基礎和技術指導。近年，非常規油氣在資源勘探開發方面取得快速發展，主要取決于以下一些技術：

1)油砂開采技術目前，中國對油砂的開采技術比較成熟，露天開采和原地開采是油砂礦的2種主要開采方法。其中露天開采技術成熟、費用低廉、瀝青回收率高，但要求油砂層厚度大、埋深不超過100m、含油率大于8%。而原地開采法則可以適用于埋藏較深的油砂礦，但其開采成本較高。此外，由于在開采油砂礦的過程中需要大量的水，所以在開采后會形成相當量的廢砂和污水，而目前對環境保護的要求越來越高，其處理技術和方法須進一步改進[13，14]。

2)油頁巖開采技術世界上開采油頁巖的歷史己近200年，技術非常成熟，主要手段是通過地面干餾、地下干餾的方法。應用地面干餾技術開采的油頁巖，一般要求其埋深不超過100m，采用露天開采和礦井開采2種方式。地下干餾技術則用于埋深超過100m的頁巖油。

3)致密氣開采技術對致密氣的開采手段比較豐富，主要體現在以下幾個方面：致密氣地震勘探開發技術，致密砂巖氣藏精細描述技術，叢式井、水平井、羽狀水平井鉆井工藝技術，多井、多層壓裂改造增產工藝技術，高精度三維地震技術，地面不加熱、低壓集氣、混相計量技術。上述技術的綜合運用能夠很好地改善儲層結構，提高采收率，增加產氣量。

4)天然氣水合物開采技術 目前，對天然氣水合物的大規模開采技術還處于試驗研究階段。主要方法是利用溫差解吸的原理，把溫度高的水注入甲烷水合物的儲集部位，使甲烷解析出來。對凍土層之下的甲烷水合物的開采技術相對成熟，而對洋底甲烷水合物的開采技術則尚處于探索之中。

5)頁巖氣開采技術當前，對頁巖氣的開采主要采用“定向水平井”和“水力壓裂法”技術[15]，可以有效地提高頁巖氣單井產量，大大推動了頁巖氣的開發與生產，使得缺乏裂縫通道的頁巖氣藏得到了有效的開發，提高了頁巖氣的單井產量。

6)煤層氣開采技術煤層氣的開采方法大致有2種:一種是在沒有采煤的煤田中采用與常規天然氣田相同的方法開采，即通過采氣井，如直井、水平井、多分支水平井等，利用儲層和井下壓力差抽采煤層氣，也可以采用壓裂、注CO2等增產措施來提高產量;另一種是利用煤炭生產礦區與回風巷道相結合后來抽取采煤區的煤層氣。由于中國地質構造比較復雜，受多期構造活動影響，煤層滲透率和地層壓力較低，開采難度較大。經過發展，中國煤層氣的勘探技術日益成熟，開采技術也已經取得突破，如羽狀水平井開發技術和注氮氣、CO2開采增產技術。

3總結與展望

隨著非常規油氣開采技術的愈發成熟，其勘探開發將逐步占據油氣生產的主導地位，為此，要在技術創新、環境保護、人才儲備3個方面給予重視：

1)中國油氣資源的相對缺乏，需要大力加強非常規油氣開發，不斷積極地開展國際間的交流合作，充分吸收國際上的先進技術和方法，做到取人之長、補己之短，在較短時間內形成適合中國地質特點的非常規油氣勘探開發技術，為下一步大規模的開發鋪平道路。

2)非常規油氣資源在開發利用過程中，存在著成本高、環境污染等問題，對其可持續性開發有較大的影響，需要利用大量的技術創新保證其健康有序發展。

3)應該加強對非常規油氣資源開發的調控工作，制定科學的發展規劃，有序開發利用，建立和規劃所需人才隊伍培養體系，形成由研究者和技術專家等構成的人才組織，從而保證非常規油氣資源的合理發展。

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[編輯]鄧磊

[引著格式]許昕，侯宇光.非常規油氣勘探開發現狀評述[J].長江大學學報(自科版) ,2015,12(26):12~14.

[中圖分類號]TE132.2

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)26-0012-03

[作者簡介]許昕(1990-)，女，碩士生，現主要從事油氣地質、管理學方面的學習與研究，6260912@qq.com。

[收稿日期]2015-04-06