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        美國頁巖氣發(fā)展現(xiàn)狀及對我國的啟示

        2011-01-09 03:30:32
        中國石化 2011年9期
        關(guān)鍵詞:頁巖勘探天然氣

        美國的頁巖氣勘探開發(fā)取得了巨大成功,被稱為是一場“頁巖氣革命”,頁巖氣從此在世界能源舞臺上扮演著重要角色,必將對天然氣時(shí)代的到來和油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域的傳統(tǒng)觀念產(chǎn)生重大影響。美國頁巖氣的發(fā)展不但給美國天然氣市場帶來了變革, 而且將改變?nèi)蛱烊粴馐袌龅母偁帒B(tài)勢,會影響全球天然氣市場格局,進(jìn)而影響能源地緣政治格局。

        美國頁巖氣勘探開發(fā)狀況

        美國的頁巖氣勘探開發(fā)始于1821年,當(dāng)年Mitchell能源公司在美國肖拖夸縣(Chautauqua)泥盆系Durdirk頁巖中鉆探的第一口天然氣生產(chǎn)井就是頁巖氣井(在井深21米處,從8米厚的頁巖裂縫中產(chǎn)出天然氣)。但直到2000年,美國的頁巖氣產(chǎn)量在其天然氣總產(chǎn)量所占的比例還只有1%左右。2000年以后美國頁巖氣的開發(fā)速度開始加快。2006年,美國頁巖氣井?dāng)?shù)達(dá)到了40000余口,頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到311億立方米,占美國天然氣總產(chǎn)量的5.9%。2009年,美國頁巖氣勘探開發(fā)更是取得了驚人的發(fā)展速度,頁巖氣生產(chǎn)井?dāng)?shù)增至98590口,產(chǎn)量超過878億立方米,占美國天然氣總產(chǎn)量的13%。其中,僅巴尼特(Barnett)頁巖的產(chǎn)量就達(dá)到了560億立方米。2010年,頁巖氣在美國天然氣總產(chǎn)量中所占的比例上升到了17%。預(yù)計(jì)到2020年這個(gè)比例將達(dá)到35%(圖1)。

        據(jù)2011年4月美國能源信息署(EIA)發(fā)布的《世界頁巖氣資源初步評價(jià)報(bào)告》,美國頁巖氣技術(shù)可采資源量達(dá)862萬億立方英尺??梢娒绹搸r氣資源非常豐富,開發(fā)前景廣闊,據(jù)EIA預(yù)測,頁巖氣將成為繼致密砂巖氣和煤層氣之后的最重要非常規(guī)資源,在美國天然氣消費(fèi)量中占有最大份額。

        美國頁巖氣主要分布在巴尼特、馬塞勒斯(Marcellcus)、費(fèi)耶特維爾(Fayettevis)、海恩斯維爾(Haynsvill)、伍德福德(Woodford))和伊戈?duì)柛サ?Eagle Ford)等6大區(qū)帶(圖2),巴尼特頁巖位于得克薩斯沃思堡盆地中部,是美國最早的頁巖氣產(chǎn)區(qū),產(chǎn)層埋深為1981~2895米,主要由含鈣硅質(zhì)頁巖和含黏土灰質(zhì)泥巖組成,厚度為35米,孔隙度4.5%,滲透率為250×103微米。2008年EIA的評價(jià)結(jié)果顯示,巴尼特頁巖區(qū)的頁巖氣技術(shù)可采儲量為1.8萬億立方米。馬塞勒斯頁巖位于紐約西部、賓夕法尼亞州、俄亥俄州以及弗吉尼亞西部,儲氣面積約為17萬平方千米,是目前美國最大的頁巖氣區(qū),頁巖氣儲量與巴尼特頁巖相當(dāng)。馬塞勒斯頁巖的產(chǎn)層埋深為610~2438米,厚度91~304米不等,單位面積產(chǎn)氣量在1.4萬~11.3萬立方米之間。費(fèi)耶特維爾頁巖位于美國阿肯色州阿科馬盆地,頁巖地層厚度為15~168米,埋深457~1981米,預(yù)計(jì)頁巖氣儲量為160萬億~180萬億立方米。目前,該地區(qū)直井的頁巖氣產(chǎn)量為0.5萬~1.6萬立方米/日,水平井產(chǎn)量可達(dá)2.8萬~9.9萬立方米/日。海恩斯維爾頁巖位于美國路易斯安那州北部以及得克薩斯州東部,產(chǎn)層埋深為3048米,屬高溫高壓條件。海恩斯維爾頁巖的厚度為45~90米,預(yù)計(jì)頁巖氣儲量為3萬億~7萬億立方米。該頁巖區(qū)并不是美國面積最大的地區(qū),但勘探結(jié)果顯示其很有可能是頁巖氣產(chǎn)量最高地區(qū)之一。伍德福德和伊戈?duì)柛サ马搸r區(qū)分別位于美國得克薩斯州和俄克拉何馬州,是目前美國最受關(guān)注的頁巖氣地區(qū),區(qū)內(nèi)頁巖氣探井?dāng)?shù)均在2000個(gè)左右。

        目前美國勘探開發(fā)活動主要在上述6大頁巖氣區(qū)帶,近年勘探開發(fā)都很活躍,每年都有大量鉆機(jī)在這些頁巖氣區(qū)帶鉆勘探開發(fā)井(圖3)。

        美國頁巖氣快速發(fā)展的主要因素

        1.開發(fā)技術(shù)的突破與成熟

        開發(fā)技術(shù)的創(chuàng)新尤其是水平井鉆井、壓裂技術(shù)以及裂縫綜合預(yù)測技術(shù)的進(jìn)步與廣泛運(yùn)用在推動頁巖氣藏的快速開發(fā)中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。自1981年的第一口發(fā)現(xiàn)井到1992年,歷經(jīng)10年,美國鉆生產(chǎn)井僅99口,開發(fā)進(jìn)程緩慢。1997年后,水力壓裂取代凝膠壓裂成為頁巖氣主要的增產(chǎn)措施,巴尼特頁巖氣的開發(fā)也隨之加快。隨著1999年重復(fù)壓裂、2003年水平鉆井以及2005年水平井分段壓裂等一系列標(biāo)志性新技術(shù)的廣泛運(yùn)用,巴尼特頁巖氣發(fā)展迅猛加速(圖4)。根據(jù)Barclays Capital最近開展的一次全球油氣資本支出調(diào)查結(jié)果,水力壓裂技術(shù)已經(jīng)成為油氣工業(yè)最為重要的一項(xiàng)技術(shù),其次是水平鉆井技術(shù),而3D/4D地震技術(shù)的重要性已經(jīng)降到了第三位。微地震監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展也為頁巖氣的快速發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

        2.政府組織開展基礎(chǔ)研究

        在美國頁巖氣發(fā)展的初期,曾參與勘探開發(fā)的公司大都是一些小規(guī)模的私營公司,大型獨(dú)立公司和跨國石油公司都沒有涉足這個(gè)領(lǐng)域。而這些小型公司基本上都具不具備獨(dú)立開展研究的力量。在這種情況下,美國政府出資并組織開展了大量的基礎(chǔ)研究,極大地促進(jìn)了頁巖氣的發(fā)展。早在上世紀(jì)70年代,美國能源部就組織開展了以泥盆系頁巖為重點(diǎn)的頁巖氣研究。上世紀(jì)80年代,美國能源部技術(shù)中心又組織研究力量對美國多個(gè)地區(qū)的泥盆系頁巖潛力進(jìn)行了評價(jià),包括紐約、賓夕法尼亞、肯塔基東部/田納西、俄亥俄、密歇根和伊利諾伊等,并計(jì)算了俄亥俄、西弗吉尼亞和肯塔基等地區(qū)泥盆系的技術(shù)可采頁巖氣資源量。進(jìn)入上世紀(jì)90年代,美國天然氣技術(shù)研究所開展了大量的研究工作,涉及地層評價(jià)、裂縫描述、新的取芯方法、水平井鉆完井技術(shù)(1993年首次在巴尼特頁巖中進(jìn)行試驗(yàn));頁巖氣開采的地質(zhì)控制因素、地層密度測井在有機(jī)碳含量測定中的應(yīng)用(1993);頁巖氣儲層的室內(nèi)和巖石物理評價(jià)技術(shù)(1995);吸附氣測量方法(1995);水力壓裂技術(shù)在頁巖氣藏中的應(yīng)用(1996);多個(gè)新頁巖氣成藏有利區(qū)的評價(jià)等。

        3.發(fā)達(dá)的天然氣管網(wǎng)設(shè)施與第三方準(zhǔn)入條款

        美國目前有210多個(gè)天然氣管道系統(tǒng),州際和州內(nèi)管道總長度達(dá)到了49萬多公里,擁有1.1萬個(gè)供氣點(diǎn)和5000個(gè)接收點(diǎn)。1992年4月,美國聯(lián)邦能源管理委員會(FERC)頒布了第636號法令,規(guī)定從1993年11月起,州際天然氣管道公司只能開展天然氣輸送業(yè)務(wù),而不能再從事天然氣生產(chǎn)和銷售業(yè)務(wù),從此實(shí)現(xiàn)了天然氣運(yùn)輸?shù)耐耆?dú)立。政府按照不同的政策監(jiān)管天然氣生產(chǎn)和銷售公司及管道運(yùn)輸公司,保證天然氣生產(chǎn)商和用戶對管道擁有無歧視準(zhǔn)入權(quán)利。州內(nèi)管道由州與地方法律約束,州際管道則受聯(lián)邦能源管理委員會、州、地方法律同時(shí)約束。管道運(yùn)營商對天然氣供應(yīng)商實(shí)施無歧視準(zhǔn)入,接受聯(lián)邦能源管理委員會的監(jiān)管。天然氣管道輸送價(jià)格受到監(jiān)管,州際天然氣管道公司的運(yùn)費(fèi)計(jì)算方法由聯(lián)邦能源管理委員會確定,而天然氣價(jià)格則完全放開。完善的天然氣管網(wǎng)和無歧視準(zhǔn)入政策為小公司從事頁巖氣開發(fā)創(chuàng)造了條件。

        4.對頁巖氣開發(fā)實(shí)施稅收優(yōu)惠

        美國1980年通過了《原油意外獲利法》,其中的第29條是非常規(guī)能源開發(fā)稅收補(bǔ)貼政策。這一政策對1979~1993年間鉆探的非常規(guī)天然氣以及2003年之前生產(chǎn)和銷售的致密氣和頁巖氣實(shí)施稅收減免,極大地促進(jìn)了非常規(guī)天然氣的發(fā)展,頁巖氣開發(fā)也受益匪淺。此外,美國政府還對油氣行業(yè)實(shí)施了五種稅收優(yōu)惠政策,其中涉及無形和有形鉆探費(fèi)用、租賃費(fèi)用的扣除、工作權(quán)益視為主動收入及小生產(chǎn)商的耗竭補(bǔ)貼等。這些稅收優(yōu)惠政策激發(fā)了小公司投資頁巖氣勘探開發(fā)的熱情,促進(jìn)了頁巖氣的發(fā)展。

        美國頁巖氣開發(fā)成功的啟示

        美國頁巖氣的成功開發(fā),已使昔日的天然氣進(jìn)口國基本上實(shí)現(xiàn)了自給自足,將來甚至有可能成為天然氣出口國。這說明隨著技術(shù)的進(jìn)步,地下豐富的非常規(guī)油氣資源遲早會得以有效開發(fā),滿足人類不斷增長的油氣需求。

        美國的頁巖氣開發(fā)已有幾十年的歷史,前期并不是很成功,但在政府各種優(yōu)惠政策的支持下,中小油氣公司一直堅(jiān)持開展深入的研究和技術(shù)研發(fā),最終在水平井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)出現(xiàn)突破之后,實(shí)現(xiàn)了頁巖氣開發(fā)的突飛猛進(jìn)。這個(gè)漫長的發(fā)展過程說明,頁巖氣的發(fā)展不可能一蹴而就,需要有耐心。雖說中國可以通過引進(jìn)美國的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),走一條捷徑,但畢竟中美兩國的地質(zhì)條件存在差異,不可能簡單復(fù)制美國的成功。需要在深入研究國內(nèi)頁巖氣發(fā)育特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,消化吸收并發(fā)展國外先進(jìn)的技術(shù),探索一條中國的頁巖氣發(fā)展之路。

        中國頁巖氣發(fā)展面對的環(huán)境不同于美國。礦權(quán)管理模式、政府監(jiān)管框架、天然氣行業(yè)的發(fā)展模式以及油氣行業(yè)的高度壟斷性都有別于美國。這就需要中國政府能夠借鑒美國成功的經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合中國的國情,在管理上有所創(chuàng)新,創(chuàng)造比較有利的政策環(huán)境,調(diào)動油公司勘探開發(fā)頁巖氣資源的積極性,推動中國頁巖氣健康快速發(fā)展,為保障我國能源供應(yīng)安全作貢獻(xiàn)。

        美國前期的頁巖氣研究大都是由政府出資進(jìn)行的。在頁巖氣開發(fā)起步階段,中國政府部門也應(yīng)加大扶持力度,組織社會各方面的力量,開展基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)研發(fā)。同時(shí),要重視頁巖氣勘探開發(fā)環(huán)境保護(hù)方面的技術(shù)研究,從一開始就要避免出現(xiàn)先開發(fā)后治理的被動局面。

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