鄒才能，楊智，何東博，位云生，李劍，賈愛林，陳建軍，趙群，李易隆，李君，楊慎

（中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

1 研究背景

世界能源從固態(tài)（木柴+煤炭）、液態(tài)（石油）向氣態(tài)（天然氣）轉變。化石能源低碳化、新能源規(guī)?；⒛茉聪到y(tǒng)智能化正在成為能源工業(yè)發(fā)展的新趨勢（見圖1）。應對氣候變化，加快推進能源的低碳化轉型已成全球共識，主要途徑是控制與降低化石能源的碳排放量，并大力發(fā)展可再生能源等非化石能源?；茉摧^長時間內仍將作為主體能源保持增長，但在總能源中的占比將逐步下降，天然氣占比將大幅提升（2016年天然氣占世界一次能源消費的比例已達24%），能源結構將發(fā)生顯著變化[1-3]。預測未來能源發(fā)展，天然氣在全球一次能源消費中的比例將先后超越煤炭、石油，在2030年后成為占比最高的單類型化石能源，發(fā)揮主體能源作用（見圖 1）。構建全球綠色、清潔現(xiàn)代化能源體系，天然氣將在一定時期內發(fā)揮不可替代的作用。提高天然氣競爭力是優(yōu)化中國能源結構的關鍵問題[4]。

圖1 世界科技發(fā)展與能源革命路線圖

世界油氣工業(yè)的勘探開發(fā)領域，正持續(xù)從占油氣資源總量 20%的常規(guī)油氣，向占油氣資源總量 80%的非常規(guī)油氣延伸。非常規(guī)油氣在全球油氣產(chǎn)量中的作用和地位不斷加強，繼油砂、致密氣和煤層氣等資源規(guī)模有效開發(fā)之后，近年來“非常規(guī)油氣革命”又實現(xiàn)了頁巖氣、致密油產(chǎn)量的高速增長。2016年，全球石油產(chǎn)量為 43.8×108t（其中非常規(guī)石油占 12%），全球天然氣產(chǎn)量為 3.55×1012m3（其中非常規(guī)天然氣占24%）[1-3]。2016年美國非常規(guī)油氣產(chǎn)量為 7.81×108t油當量，占油氣總產(chǎn)量的63.3%，其中非常規(guī)氣占總量的 46%（頁巖氣產(chǎn)量為 4 447×108m3，致密氣為1 200×108m3，煤層氣為 380×108m3），非常規(guī)油占總量的 17.3%（致密油產(chǎn)量 2.13×108t）。Fort Worth盆地Barnett頁巖氣田作為非常規(guī)油氣對常規(guī)油氣的第1次革命誕生地，2016年實現(xiàn)產(chǎn)量 345×108m3[1]；二疊盆地作為非常規(guī)油氣第2次自我降低成本革命的根據(jù)地，是美國致密油、頁巖氣唯一保持產(chǎn)量增長的盆地，2016年致密油產(chǎn)量5 600×104t、頁巖氣產(chǎn)量730×108m3，Midland坳陷Wolfcamp是目前發(fā)現(xiàn)的全球最大的連續(xù)型油氣聚集層系[1-2]。2016年中國非常規(guī)油氣產(chǎn)量6 600×104t油當量，占油氣總產(chǎn)量的20%，其中非常規(guī)氣占天然氣總量的 33%，非常規(guī)油占石油總量的10%。2017年致密氣產(chǎn)量為 343×108m3、頁巖氣為90×108m3、煤層氣為 45×108m3。

非常規(guī)油氣革命性突破，具有重大理論科學意義[5]。非常規(guī)油氣的成功工業(yè)化，突破了經(jīng)典石油天然氣地質學的5個傳統(tǒng)認識：①源內滯留頁巖油氣形成工業(yè)性聚集，突破了頁巖是烴源巖而非儲集層的傳統(tǒng)認識；②近源微納米級儲集層致密油氣有效開采，突破了毫微米級孔隙是儲集層充注下限傳統(tǒng)認識；③油氣“甜點區(qū)”大面積連續(xù)型分布，突破了油氣依靠浮力成藏受圈閉邊界限制的傳統(tǒng)認識；④非常規(guī)油氣水平井平臺式體積壓裂“人造滲透率”，突破了依靠達西滲流開發(fā)的傳統(tǒng)認識；⑤常規(guī)-非常規(guī)油氣系統(tǒng)共生有序整體開發(fā)，突破了只針對單一油氣類型評價和開采的傳統(tǒng)認識。常規(guī)-非常規(guī)油氣有序聚集、共生伴生、差異富集，應整體評價、協(xié)同開發(fā)。

全球天然氣工業(yè)百年發(fā)展史可劃分為 4個階段（見圖 2）：①初始期（1920—1950年），天然氣產(chǎn)量（200～3 000）×108m3，美國占總產(chǎn)量的90%；②成長期（1951—1970年），天然氣產(chǎn)量（3 000～10 000）×108m3，天然氣產(chǎn)區(qū)拓展到歐洲、蘇聯(lián)、中東、北非；③跨越期（1971—2005年），天然氣產(chǎn)量（1.0～2.8）× 1012m3，形成北美、俄羅斯、中東、亞太、非洲5大產(chǎn)區(qū)；④革命期（2006年以來），天然氣產(chǎn)量3.5×1012m3，美國依靠非常規(guī)氣產(chǎn)量突破實現(xiàn)天然氣總產(chǎn)量再次回升，帶動全球非常規(guī)天然氣發(fā)展。

圖2 現(xiàn)代天然氣工業(yè)發(fā)展歷程

中國天然氣進入跨越式發(fā)展的黃金時期，成為向清潔能源過渡不可逾越的橋梁。20世紀90年代，中國天然氣業(yè)務從地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為全國性業(yè)務，通過近30年的發(fā)展，常規(guī)天然氣理論技術基本完善，非常規(guī)天然氣蓬勃發(fā)展，經(jīng)歷了陜京一線投產(chǎn)、第 1座儲氣庫投產(chǎn)、克拉2氣田和西氣東輸一線投產(chǎn)、第1座LNG接收站投運、蘇里格氣田規(guī)模建產(chǎn)、中亞進口管道投運、頁巖氣開始跨越式發(fā)展等一系列里程碑事件。

本文結合近70年全球天然氣發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，系統(tǒng)闡述天然氣勘探開發(fā)理論技術，重點剖析天然氣發(fā)展的資源潛力和前景展望，提出主要發(fā)展舉措。

2 天然氣發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 世界天然氣發(fā)展現(xiàn)狀

全球天然氣資源豐富，具備長期加快發(fā)展的資源基礎。①天然氣剩余探明可采儲量豐富，至2016年底，全球累計探明天然氣可采儲量為296×1012m3，累計采出天然氣約110×1012m3，采出比例37%；剩余探明可采儲量為186×1012m3，年產(chǎn)量為3.55×1012m3，儲采比為52.4[1]。②常規(guī)天然氣勘探潛力依然可觀。全球常規(guī)天然氣可采資源量近470×1012m3，至2016年累計探明常規(guī)天然氣可采儲量為280×1012m3，仍有40%未探明[1]。③非常規(guī)天然氣發(fā)展?jié)摿艽?。全球致密氣、煤層氣和頁巖氣 3類非常規(guī)天然氣可采資源量約 920×1012m3[6]，水合物天然氣可采資源量（2 000～3 000）×1012m3，是常規(guī)氣的 8倍以上。不包括天然氣水合物，至2016年底，非常規(guī)氣累計探明可采儲量約16×1012m3，探明率不足 1%，累計采出量約 7.7×1012m3。④常規(guī)-非常規(guī)大氣田發(fā)現(xiàn)是天然氣發(fā)展的資源主體。100多年的天然氣發(fā)現(xiàn)史，表明大氣田是天然氣產(chǎn)量的主要貢獻者，支撐著天然氣工業(yè)持續(xù)發(fā)展。

全球天然氣產(chǎn)區(qū)儲量產(chǎn)量結構較不均衡。①全球剩余探明可采儲量呈“二大、四小”分布格局，“二大”為中東和歐洲及歐亞大陸（以俄羅斯和中亞為主），分別為 80×1012m3、56.7×1012m3，占總量的 73%；“四小”為亞太、非洲、北美和中南美，分別為17.5×1012m3、14.3×1012m3、11.1×1012m3和 7.7×1012m3。②2016 年全球天然氣產(chǎn)量為3.55×1012m3，產(chǎn)量也呈“二大、四小”分布格局，“二大”為歐洲及歐亞大陸和北美，分別為 1×1012m3、9 484×108m3；“四小”為中東 6 378×108m3、亞太 5 799×108m3、非洲 2 083×108m3、中南美1 770×108m3。③不同區(qū)域儲產(chǎn)量結構性差異突出表現(xiàn)在北美和中東地區(qū)。北美產(chǎn)量高，剩余可采儲量少，儲采比僅為 11.7；中東剩余可采儲量豐富，產(chǎn)量相對較低，儲采比達到125，是北美儲采比的10倍以上。其他地區(qū)儲采比依次為非洲68、歐洲及歐亞大陸56、中南美 43、亞太30。④主要天然氣生產(chǎn)國也存在儲量產(chǎn)量結構性差異（見圖3）。全球10大天然氣生產(chǎn)國總產(chǎn)量2.4×1012m3，占總量的68%；10大天然氣儲量國剩余可采總儲量147×108m3，占總量的79%；北美儲采比較低，中東儲采比較高，土庫曼斯坦是儲采比最高的國家，達262。隨著勘探程度提高，新發(fā)現(xiàn)的常規(guī)陸上天然氣田規(guī)模有變小的趨勢，未來新增常規(guī)天然氣資源將更多來自深水、極地等開采難度更大的地區(qū)，如西伯利亞北部及其北延的大陸架、黑海大陸架、中東及挪威海上地區(qū)；隨著開采技術進步與開采成本降低，亞太、北美和中南美地區(qū)非常規(guī)天然氣產(chǎn)量比例將大幅提升。

圖3 2016年全球排名前10國家天然氣儲量、產(chǎn)量及儲采比

全球天然氣供需關系呈現(xiàn) 3種類型發(fā)展新格局，LNG加快增長是天然氣貿易的鮮明特點。①各區(qū)域天然氣產(chǎn)量和消費量關系可劃分為平衡型、出口型和進口型 3種類型。歐洲及歐亞大陸屬區(qū)內平衡型，俄羅斯、中亞、挪威是主要產(chǎn)氣國，為區(qū)內各國提供管道氣。北美和中南美也屬區(qū)內平衡型，管道氣是主要貿易方式。美國天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)達，干線里程達48×104km，管輸能力約 2.5×1012m3/a。中東屬出口型，LNG是主要貿易方式。非洲也屬出口型，向全球供應LNG，向歐洲南部提供管道氣。亞太屬進口型，除中國從中亞和緬甸進口管道氣和東南亞國家之間的管道氣外，LNG已成為亞太天然氣貿易的主體，占貿易量的80%。②全球天然氣貿易以LNG的加快增長為特點，LNG推動不同區(qū)域天然氣貿易價格差逐步縮小。2016年全球天然氣單邊貿易量為1.08×1012m3，占天然氣總產(chǎn)量的30%，其中管道氣為7 375×108m3，同比增長4%，LNG為3 466×108m3，同比增長6.5%。未來5年，LNG將增加至 5 000×108m3以上，貿易占比由 30%提高到40%，卡塔爾、澳大利亞、美國、俄羅斯等均將加強LNG供應[7]。美國建成LNG接收站11座，接收能力達 1.32×108t/a。③儲氣庫成為重要調峰方式，國外一般占年消費比例的15%。如美國擁有419座地下儲氣庫，2016年總工作氣量1 364×108m3，占年消費比例17.5%。俄羅斯運行地下儲氣庫 25座，有效庫容740×108m3，冬季日產(chǎn)量在6×108m3左右，占天然氣日總產(chǎn)量的1/3。中國12座地下儲氣庫（群）2017年調峰能力僅占年消費量比例的4.2%。

中東、中亞-俄羅斯天然氣開發(fā)潛力和東亞新興市場將是影響全球天然氣產(chǎn)業(yè)變革的主力。①美國的驅動力將逐步下降。美國目前已進入非常規(guī)氣開發(fā)階段，非常規(guī)氣占總產(chǎn)量的80%，儲采比僅為12，需投入大量新鉆井來保持產(chǎn)量穩(wěn)定。美國推動頁巖氣二次革命，擬將天然氣總產(chǎn)量增加到8 900×108m3[7]，若難以撬動亞洲市場，持續(xù)發(fā)展動力將逐步下降。②歐洲主體天然氣產(chǎn)量呈逐年下降趨勢，市場趨于飽和。受歐洲市場限制，未來俄羅斯產(chǎn)量增長將主要依賴中俄天然氣管線的建設和投運。中亞以土庫曼斯坦為代表，持續(xù)發(fā)展?jié)摿艽?。③中東將迎來發(fā)展新契機。受地緣政治等影響，中東天然氣開發(fā)利用受限，產(chǎn)量的地位遠未達到儲量的地位，加快發(fā)展天然氣將提振中東經(jīng)濟，中國“一帶一路”戰(zhàn)略也將提供發(fā)展新動力。

2.2 中國天然氣發(fā)展現(xiàn)狀

近70年來，中國天然氣歷經(jīng)3個階段的跨越式發(fā)展（見圖 4）。①發(fā)展起步期（1949—1975年），年產(chǎn)量從 1 000×104m3增長到100×108m3，四川盆地多個小型氣田是產(chǎn)量主體，初步建成川渝輸氣管網(wǎng)。②緩慢增長期（1976—2000年），年產(chǎn)量從100×108m3增長到300×108m3，油氣工業(yè)呈現(xiàn)“重油輕氣”特點，發(fā)現(xiàn)了一些小型氣田，油田伴生氣（溶解氣）產(chǎn)量增加，占總產(chǎn)量40%。③快速增長期（2001年以來），年產(chǎn)量由300×108m3快速增長到 1 300×108m3以上，年均增速10.6%，建成以鄂爾多斯、塔里木、四川和南海4大生產(chǎn)基地為代表的工業(yè)格局（見圖5）；油氣工業(yè)呈現(xiàn)“油氣并重”特點，即將進入“穩(wěn)油增氣”新時期。截至2016年底，全國發(fā)現(xiàn)氣田509個，其中陸上氣田483個、海上氣田26個，累計探明天然氣地質儲量12.9×1012m3，其中常規(guī)氣 8.2×1012m3、非常規(guī)氣 4.7×1012m3。2017年全國天然氣產(chǎn)量達到1 476×108m3，其中常規(guī)氣年產(chǎn)量998×108m3，非常規(guī)氣年產(chǎn)量478×108m3。

圖4 中國天然氣年產(chǎn)量增長及發(fā)展階段

圖5 中國常規(guī)-非常規(guī)天然氣分布

天然氣管網(wǎng)逐步完善，輸配能力穩(wěn)步增加，總體呈外需型發(fā)展態(tài)勢。①天然氣管網(wǎng)初具規(guī)模。至2016年底，管道長度10×104km，其中國家基干管道2.43×104km、國家支干線1.85×104km、省網(wǎng)干線1.75×104km、省網(wǎng)支線3.97×104km。長輸管道和油氣田周邊天然氣管道供應能力達到3 500×108m3。形成了川渝地區(qū)、華北地區(qū)、長三角地區(qū)等相對完善的區(qū)域性管網(wǎng)。已建成中亞進口天然氣管道 A/B/C線和中緬進口天然氣管道，進口能力 670×108m3。中俄天然氣管道東線正在建設，進口能力380×108m3。②地下儲氣庫、LNG接收站建設不斷加強。至2017年底，已投產(chǎn)地下儲氣庫12座，形成年調峰能力100×108m3，占年消費量比例4.2%。全國投產(chǎn)LNG接收站13座，接收能力5 480×104t/a。③天然氣需求持續(xù)增長。2000年以來，消費量增速為16%，明顯高于產(chǎn)量增速10.9%，2007年開始成為凈進口國，2017年消費量突破2 400×108m3，一次能源消費占比突破7%。2017年進口氣926×108m3，占總消費量 38.6%，其中進口管道氣 427×108m3，進口LNG 499×108m3，中亞、中緬、中俄管道氣和沿海LNG等4大進口通道發(fā)揮了保障作用。

參照俄羅斯和美國天然氣百年發(fā)展歷程，中國正處于天然氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展期（見圖6）。發(fā)展天然氣離不開穩(wěn)定氣源供給、管道建設支撐和成熟市場培育。美國天然氣快速發(fā)展期約35年（1938—1973年），中國地域與美國相仿，國民經(jīng)濟和天然氣產(chǎn)業(yè)的更快速發(fā)展將縮短這一進程，預計將用25年（2001—2025年）。

3 天然氣理論技術

3.1 天然氣勘探地質理論歷程

圖6 中國、美國、俄羅斯天然氣發(fā)展重要事件對比

天然氣地質學的誕生，是天然氣作為獨立工業(yè)部門和地質-地球化學研究取得重大進展共同作用的產(chǎn)物[8-10]。1979年，維索茨基出版《天然氣地質學》，“為天然氣地質學由從屬和依附于石油地質學中獨立出來而成為一門分支科學奠定了一定基礎”[10]；20世紀80年代初，“天然氣地質學”已成為獨立分支學科[8-10]。20世紀末，致密氣、煤層氣等非常規(guī)氣工業(yè)實踐活躍，推動非常規(guī)天然氣地質研究規(guī)模展開，以1995年美國聯(lián)邦地質調查局提出“連續(xù)氣聚集”理念為標志，非常規(guī)天然氣地質理論開始建立。進入 21世紀，“非常規(guī)油氣革命”已帶來全球能源行業(yè)全方位的重大轉變，賈承造針對非常規(guī)油氣的突破，指出重構新一代石油天然氣地質學理論意義重大，對油氣工業(yè)影響深遠。

與天然氣工業(yè)實踐緊密聯(lián)系，中國天然氣勘探地質理論包括常規(guī)天然氣地質、常規(guī)-非常規(guī)天然氣地質和非常規(guī)天然氣地質3個發(fā)展階段，目前正處于常規(guī)-非常規(guī)天然氣地質發(fā)展階段，未來將進入非常規(guī)天然氣地質發(fā)展階段（見圖 7）。常規(guī)天然氣勘探地質理論大致可劃分為3個時期：①發(fā)展前期（20世紀70年代末以前），以尋找油型氣為主，天然氣發(fā)展緩慢[10]；②發(fā)展中期（20世紀70年代末期后—2000年前后），煤成氣理論引入中國，戴金星創(chuàng)導并發(fā)展了中國煤成氣理論，“煤系是全天候的良好氣源巖，煤系成烴以氣為主” 成為共識[8-10,11]，3部“天然氣地質學”專著[8-10]出版，推動了中國天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展；③發(fā)展后期（2000年前后—2010年前后），聚焦“大氣田”規(guī)模發(fā)現(xiàn)的持續(xù)勘探研究實踐，天然氣進入快速發(fā)展階段，涌現(xiàn)了大氣田形成分布[12]、前陸沖斷帶構造氣藏[13]、大面積分布巖性氣藏[14]、有機質“接力成氣”[15]等為標志成果的系列地質理論，指導了一批千億立方米級大氣田的發(fā)現(xiàn)。

2010年前后，中國天然氣進入常規(guī)、非常規(guī)并重平行發(fā)展階段，儲產(chǎn)量快速增長，地質理論創(chuàng)新更為活躍。①常規(guī)氣以大氣田發(fā)現(xiàn)為目標，以主力大氣區(qū)建設為主線，突出規(guī)模資源區(qū)的整體研究和部署，深層—超深層構造氣藏[16-20]、古老碳酸鹽巖“四古”成藏[21]等地質理論，“大氣區(qū)（田）”建設在天然氣工業(yè)中占有了舉足輕重的作用；②非常規(guī)天然氣日益引發(fā)關注，引入吸收國外非常規(guī)天然氣地質理念，結合中國特殊地質條件，形成非常規(guī)天然氣地質學理論，在非常規(guī)致密儲集層微納米孔喉發(fā)現(xiàn)與結構聚集模式、連續(xù)氣聚集規(guī)律、源內與近源“甜點區(qū)（段）”評價等方面取得了一批重要理論成果，構建了中國煤系致密砂巖氣、高煤階煤層氣、高演化程度海相頁巖氣等地質理論體系，推動了中國非常規(guī)天然氣工業(yè)起步和快速發(fā)展[5]。

經(jīng)過近70年不斷發(fā)展完善，中國已形成系統(tǒng)的天然氣地質學理論[8-10,22-23]，推動了靖邊、克拉 2、蘇里格、普光、安岳、克深、涪陵、長寧—威遠等一批大氣區(qū)（田）的發(fā)現(xiàn)（見圖7）。截至2016年底，中國天然氣累計探明地質儲量達到12.9×1012m3，年產(chǎn)量達到1 476×108m3，天然氣勘探開發(fā)取得了跨越式發(fā)展。

3.2 常規(guī)-非常規(guī)天然氣地質學內涵

“頁巖氣革命”對傳統(tǒng)天然氣地質學產(chǎn)生了深刻影響，對天然氣地質要素和運聚過程的理解已發(fā)生重大變化[5,24-30]。新時期天然氣地質研究，將面向常規(guī)和非常規(guī)2種天然氣資源類型，面向全過程生氣、全類型儲集層、全種類蓋層遮擋、全方法勘探開發(fā)的地質基礎研究，透視地下所有類型的天然氣資源，為找出“甜點區(qū)（段）”、采出規(guī)模天然氣提供理論指導。常規(guī)-非常規(guī)天然氣地質學內涵，是一門研究地殼中常規(guī)天然氣藏-非常規(guī)天然氣形成機理、有序共生、差異富集、采出規(guī)律、發(fā)展戰(zhàn)略的地質學科。涵蓋常規(guī)天然氣藏和非常規(guī)天然氣2種資源類型（見表1），包括天然氣勘探地質和開發(fā)地質 2個基礎理論。常規(guī)天然氣藏勘探地質研究是以圈閉為對象，評價“生、儲、蓋、運、圈、?！?個成藏要素，核心是明確圈閉成藏有效性和儲量規(guī)模；常規(guī)天然氣開發(fā)地質研究是以氣藏為對象，核心是控制水侵影響與最大限度提高采收率。非常規(guī)天然氣勘探地質研究是以源內或近源層系天然氣有利區(qū)段為對象，評價其“巖性、烴源性、物性、脆性、含油氣性、地應力各向異性”6個特性，核心是明確連續(xù)型天然氣聚集范圍與儲量規(guī)模；非常規(guī)天然氣開發(fā)地質研究是以“甜點區(qū)（段）”為對象，核心是以水平井或叢式井平臺式井群建產(chǎn)方式，通過體積壓裂形成網(wǎng)絡人造滲透率，實現(xiàn)對非常規(guī)“人工氣藏”開采。

表1 常規(guī)-非常規(guī)天然氣勘探地質與開發(fā)地質特點

3.2.1 常規(guī)-非常規(guī)天然氣勘探地質

天然氣勘探地質形成以不同氣源為核心的常規(guī)圈閉“單體型”大氣田成藏理論（油型氣、煤成氣）、以不同巖類儲集層為核心的非常規(guī)“連續(xù)型”甜點區(qū)聚集理論（煤層氣、致密氣、頁巖氣、水合物）。通過解剖全球天然氣田（見表2），常規(guī)-非常規(guī)天然氣形成分布具有10條地質規(guī)律。

①常規(guī)-非常規(guī)天然氣時空上“有序聚集”。含氣單元內，常規(guī)與非常規(guī)天然氣空間上有序聚集，常規(guī)天然氣在局部圈閉富集，在供氣方向上有非常規(guī)天然氣共生；非常規(guī)天然氣大面積連續(xù)型分布，外圍空間可能有常規(guī)天然氣伴生[32]?！坝行蚓奂闭J識，對常規(guī)-非常規(guī)天然氣整體評價、整體部署、協(xié)同開發(fā)有意義。

表2 全球天然氣發(fā)展的標志性氣田基本參數(shù)表[6,8-10,20,28,30,31]

②生氣中心與區(qū)域蓋層匹配形成規(guī)模天然氣聚集。煤成氣和油型氣 2類主要成因氣源，是天然氣形成的主體氣源，如中國、俄羅斯多數(shù)為煤成氣，美國多數(shù)為油型氣，是資源有利區(qū)段優(yōu)選的首要依據(jù)。膏鹽巖和厚層泥巖是天然氣富集保存的 2類主要蓋層，其中膏鹽巖對于前侏羅系較老地層的大氣田尤其重要。區(qū)域性的源蓋組合控制主力天然氣資源的分布，決定了大氣田（區(qū)）的形成分布。

③常規(guī)氣藏一般分布在盆內源外正向高部位圈閉中。常規(guī)氣藏一般儲集層物性好，源儲分離，圈閉界限與水動力效應明顯，勘探目標一般為正向高部位、高豐度圈閉，單體型或集群型局部分布。

④非常規(guī)氣“源內/近源”連續(xù)聚集在斜坡、坳陷區(qū)。非常規(guī)氣一般儲集層致密，源儲共生，圈閉界限與水動力效應不明顯，勘探目標一般為斜坡和盆地中心、低豐度“甜點區(qū)”，大面積連續(xù)型分布。

⑤克拉通盆地古隆起、臺緣帶與構造帶發(fā)育“近源”碳酸鹽巖氣藏。大型古隆起及斜坡背景、規(guī)模巖溶及臺緣礁灘相儲集層分布、良好的氣源條件、多期斷裂及烴類充注控制天然氣形成與分布，具有局部高點與構造控制天然氣高產(chǎn)的特點，如安岳、靖邊、塔中Ⅰ號、川東等大氣田。

⑥前陸沖斷帶煤系與構造疊合形成“下生上儲”碎屑巖構造氣藏。高強度生氣能力、規(guī)模儲集層、巨厚膏鹽巖等蓋層、大型構造圈閉等要素控制油氣形成與分布，深層有利儲集體與裂縫控制天然氣富集高產(chǎn)，如塔里木盆地克拉2、克深氣田等。

⑦斷陷盆地火山口相與煤系伴生形成“近源”火山巖氣藏。斷陷盆地深大斷裂火山口爆發(fā)相與后期風化溶蝕、有效的煤系生氣洼槽、良好的構造背景控制天然氣形成與分布，如松遼深層、克拉美麗氣田群等。

⑧坳陷盆地沼澤相煤系形成“源儲共生”煤層氣和致密氣。大型斜坡—向斜背景、煤系廣覆式分布，大面積三角洲前緣砂體控制致密氣分布，向斜煤層富集煤層氣，具有多層疊加連片、不受構造控制、局部發(fā)育“甜點區(qū)” 的成藏特點，如蘇里格上古生界、川中須家河組等致密大氣區(qū)，沁水上古生界等煤層氣。

⑨深水陸棚相富有機質頁巖內石油裂解形成“源內”頁巖氣。半深水—深水陸棚環(huán)境富有機質頁巖、納米級孔喉系統(tǒng)、豐富頁理和裂隙、封閉頂?shù)装蹇刂祈搸r氣“甜點區(qū)（段）”分布，如五峰組—龍馬溪組頁巖氣。

⑩海域低溫高壓粗相帶控制“源內/源上”天然氣水合物聚集。低溫高壓穩(wěn)定帶、充足氣源、有利粗碎屑沉積相帶的海底沉積物，控制水合物較高豐度的賦存，如南海北部陸坡水合物。

3.2.2 常規(guī)-非常規(guī)天然氣開發(fā)地質

2000年以來，針對常規(guī)和非常規(guī)氣藏的儲集層特點和開發(fā)手段，逐步形成了兩項核心開發(fā)理論、7類常規(guī)氣藏和3類非常規(guī)氣藏開發(fā)技術（見表3）。天然氣開發(fā)地質形成以“控制水侵”為核心的構造氣藏開發(fā)理論、以“人工氣藏”為核心的非常規(guī)氣開發(fā)理論。

表3 7類常規(guī)氣藏、3類非常規(guī)氣開發(fā)技術體系

①常規(guī)構造氣藏 “控制水侵”開發(fā)內涵：在有統(tǒng)一氣水界面的構造氣藏開發(fā)中，科學控制采氣速度（一般小于 3%），防止水體沿斷裂與高滲帶突進、氣水界面失衡形成“水封氣”，減少可采儲量損失，最大限度地提高氣藏采收率?？死?、迪那2、普光、安岳、克深等大型整裝氣田是中國天然氣上游工業(yè)的壓艙石，單個氣田年產(chǎn)能規(guī)模在50×108m3以上。大型整裝構造氣藏“控水開發(fā)”，有效保障了主力氣田長期穩(wěn)產(chǎn)。

②非常規(guī)天然氣“人工氣藏”開發(fā)內涵：通過人工水平井平臺式構建地下裂縫網(wǎng)絡，改變應力場，人造裂縫形成“人工滲透率”，開啟滲流、解吸、擴散通道，人工建立地下天然氣產(chǎn)出系統(tǒng)，形成“甜點區(qū)（段）”整體工業(yè)產(chǎn)量。蘇里格—大牛地致密砂巖氣、涪陵及長寧—威遠—昭通頁巖氣等，是中國天然氣產(chǎn)量增長最快、增量最大的天然氣類型。“人工氣藏”的突出特點是通過多段多簇大型壓裂改造等人工手段，改變致密儲集層結構和氣體流動狀態(tài)，最大限度增大泄氣面積，減小流動阻力，獲得“甜點區(qū)（段）”整體高產(chǎn)?！叭斯獠亍遍_發(fā)，為非常規(guī)天然氣提供新的解決方案。

③構建 7類常規(guī)氣藏開發(fā)技術體系，支撐常規(guī)氣2016年上產(chǎn)918×108m3，近10年低滲砂巖、復雜碳酸鹽巖、火山巖氣藏及非常規(guī)氣占總產(chǎn)量的75%（見表3）。

④創(chuàng)新 3類非常規(guī)氣開發(fā)技術，支撐非常規(guī)氣2016年上產(chǎn)453×108m3，近3年非常規(guī)氣產(chǎn)量比例超過30%，已成為建產(chǎn)主力之一（見表3）。

4 天然氣發(fā)展機遇、挑戰(zhàn)與主要舉措

4.1 天然氣發(fā)展機遇

中國天然氣消費需求穩(wěn)步上升，將迎來歷史發(fā)展機遇。①“美麗中國”建設機遇：國家能源發(fā)展戰(zhàn)略、能源消費革命、“十三五油氣發(fā)展規(guī)劃”、煤改氣等系列重大政策，將助推天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國政府批準簽訂“巴黎協(xié)定”后，制定出臺了一系列積極的能源發(fā)展政策?！短烊粴狻笆濉卑l(fā)展規(guī)劃》、《加快推進天然氣利用的意見》等政策明確了天然氣的發(fā)展定位；《深化石油天然氣體制改革的若干意見》等引導天然氣市場化機制的形成。②能源結構機遇：按照國家規(guī)劃，2020年天然氣在一次能源中的消費比例將由2015年的5.9%提高到8.3%～10.0%，供應能力將達到3 600×108m3。當前大力推進“北方冬季清潔取暖民生工程”、以氣代煤背景下，天然氣消費量將持續(xù)增長，按照年均增長10%預測，2020年可達到3 000×108m3以上；2020年后天然氣發(fā)電、城市天然氣有望加速，預計2030年消費量可達5 000×108m3以上，2050年消費量預期達到 7 000×108m3（見圖 8）。

圖8 中國天然氣產(chǎn)量、消費量及對外依存度預測

4.2 天然氣發(fā)展挑戰(zhàn)

把握難得發(fā)展機遇，中國天然氣發(fā)展需直面全產(chǎn)業(yè)鏈的諸多挑戰(zhàn)。如常規(guī)大氣田勘探目標不明朗、開發(fā)水侵影響較大，非常規(guī)氣田開發(fā)成本較高、采收率和效益較低，深層海相頁巖氣開發(fā)技術不成熟，水合物富集規(guī)律不清、處于探索階段，規(guī)模儲氣庫選址建設難度加大、成本上行與效益下行矛盾凸顯，等等。近70年中國天然氣發(fā)展歷程有4條啟示：①尋找常規(guī)大氣田（區(qū)）的勘探與發(fā)現(xiàn)是天然氣工業(yè)階梯式發(fā)展的基石。從1991年至2016年底，發(fā)現(xiàn)46個探明儲量超過 300×108m3的常規(guī)大氣田，占大氣田發(fā)現(xiàn)總數(shù)的81%，占探明儲量的 75%，奠定了中國天然氣大國的資源基礎。②非常規(guī)氣產(chǎn)量、LNG進口量“兩個增幅”超出了預期。近10年來非常規(guī)致密氣、頁巖氣、煤層氣產(chǎn)量快速增長，累計產(chǎn)量2 530×108m3，年均增幅35%；近10年LNG發(fā)展迅猛，2017年LNG占天然氣總消費量的 20.8%，2018年有望達到 21.5%。③中國天然氣產(chǎn)量、消費量“兩個峰值”尚未達成共識。天然氣生產(chǎn)和消費水平快速增長，2000年起消費增速大于生產(chǎn)增速，2007年起天然氣對外依存度逐年攀升，但天然氣產(chǎn)量和消費量的峰值均遠未達到，何時達到，達到多少，尚需研究。④“美麗中國”建設加快了天然氣工業(yè)跨越發(fā)展進程。2012年“美麗中國”建設，賦予了天然氣發(fā)展新的更強勁的內生動力，天然氣成為化石能源向可再生能源轉型不可逾越的、不可替代的橋梁，加快了天然氣跨越發(fā)展的歷史進程。

4.3 天然氣發(fā)展的主要措施

針對中國天然氣發(fā)展的諸多挑戰(zhàn)，提出10條主要措施。①立足 3大盆地，加大萬億立方米級資源規(guī)模區(qū)的勘探力度。主攻鄂爾多斯、四川、塔里木 3大盆地及8大重點領域，保持未來5～10年天然氣儲量穩(wěn)定增長（見表4）。加快3 500 m以深海相頁巖氣技術攻關，實現(xiàn)產(chǎn)量跨越發(fā)展。3 500 m以淺海相頁巖氣技術可采資源量僅占 11%，目前其有效開發(fā)技術基本成熟配套，2020年有望上產(chǎn)至200×108m3。3 500 m以深海相、過渡相—湖沼相煤系和湖相頁巖氣技術可采資源量占比近 90%，突破后可保證頁巖氣進一步大規(guī)模上產(chǎn)與長期穩(wěn)產(chǎn)。②尊重氣藏生產(chǎn)規(guī)律，控制大氣田采氣速度（一般小于3%）與產(chǎn)量規(guī)模。常規(guī)大氣田一般為邊底水構造氣藏，開發(fā)指標必須尊重生產(chǎn)規(guī)律，否則將對采收率和穩(wěn)產(chǎn)時間造成嚴重影響，如典型氣藏克拉2、克深、安岳龍王廟組等。③加強技術與管理創(chuàng)新，提高非常規(guī)天然氣開發(fā)效益。一是理念革命，保持同行成本最低，樹立生命線意識；二是成本革命，設定綜合投資上限，樹立成本紅線意識；三是科技革命，探索低成本新技術，樹立效益底線意識。④依托“一帶一路”戰(zhàn)略，以中亞-俄羅斯、中東等地區(qū)天然氣資源大國為主體，綜合利用國際氣源，逐步構建中國主導的天然氣新型市場。“一帶一路”形成的政治、經(jīng)濟、基礎建設合作等方面的有利保障，為天然氣產(chǎn)業(yè)合作發(fā)展提供了新的機遇。應在已有合作基礎上，采用多種方式，擴大合作規(guī)模和深度。同時依托人民幣國際化進程，逐步建立東亞天然氣國際交易市場和定價機制，提升中國在國際天然氣交易中的主動權。發(fā)揮好市場主導作用，充分利用國際競爭來保障國家利益。⑤拓展建庫新理念，快速有效增強調峰保供能力。一是擇機轉化優(yōu)質大氣田中后期生產(chǎn)方式，淡季降低采氣速度，部署新井，提升高峰期供氣水平；后期擇機轉為調峰氣田，如克拉 2等優(yōu)質氣田。二是廢棄礦井低成本快速建庫，如金壇等20口廢棄老腔、榆林神木煤礦采空區(qū)。三是啟動含水層儲氣庫工作，引進外來資本和技術，合作開發(fā)，如江蘇白駒。⑥構建LNG多元化的國際供應體系和全方位的沿海接收體系。加強在中東、俄羅斯、澳大利亞、美洲、非洲等多元天然氣國際合作，優(yōu)化LNG長貿合同和現(xiàn)貨合同組合，擴大LNG貿易總量；同時加快沿海LNG接收站全方位規(guī)劃和投產(chǎn)，增強接收能力。⑦增加非常規(guī)等低品位天然氣資源開發(fā)政策補貼，保障天然氣持續(xù)上產(chǎn)。延續(xù)并完善頁巖氣和煤層氣開發(fā)補貼政策，同時落實致密氣的財政補貼，保障當前經(jīng)濟技術條件下的規(guī)模上產(chǎn)。建議實行差別化稅費政策，加大對深層、深水天然氣資源開發(fā)利用的財稅優(yōu)惠力度。⑧發(fā)揮天然氣管網(wǎng)作用，為目前棄風、棄光、棄水電提供解決新途徑。全國棄風、棄光、棄水電1 100×108kW·h，可制取氫氣 275×108m3，相當于替代 110×108m3的天然氣制氫生產(chǎn)線。⑨加強天然氣多途徑綜合利用，優(yōu)化天然氣消費結構。加強天然氣發(fā)電、城鎮(zhèn)燃氣、工業(yè)燃氣、交通燃氣等的升級利用，大力發(fā)展天然氣分布式能源和天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)，提高利用效率。⑩建立長效機制，重點解決北方冬季“氣荒”問題。努力保障天然氣在北方清潔能源占比 20%～25%，尤其重視對北方六省市的充足供應，確保3 d以上應急儲氣能力。

表4 中國石油3大探區(qū)天然氣勘探現(xiàn)實重點領域潛力分析

5 天然氣發(fā)展?jié)摿εc展望

5.1 天然氣發(fā)展的資源潛力

中國天然氣資源豐富，發(fā)展前景廣闊。①天然氣勘探開發(fā)具有很大的資源潛力。根據(jù)中國石油天然氣集團有限公司第4次全國油氣資源評價的研究成果，中國陸上常規(guī)氣地質資源量41×1012m3，探明率13%；海域常規(guī)氣地質資源量37×1012m3，探明率4%。陸上致密氣地質資源量22×1012m3，探明地質儲量3.8×1012m3，探明率17%；煤層氣地質資源量30×1012m3，探明地質儲量 0.69×1012m3，探明率 2%；頁巖氣地質資源量80×1012m3，探明地質儲量 0.54×1012m3，探明率不足1%；天然氣水合物可采資源量初步估算 53×1012m3。②天然氣勘探處于早中期階段，仍具較大潛力，仍有發(fā)現(xiàn)大氣田（群）的機遇。③天然氣儲量基礎比較雄厚，近50%儲量未動用。截至2016年底，全國未動用探明地質儲量6.0×1012m3，占總探明儲量46.5%；但這些未動用儲量大部分品質較差，經(jīng)濟有效開發(fā)的難度很大。④天然氣儲量2030年以前仍將保持高峰增長態(tài)勢。從增長趨勢看，中國天然氣年增探明儲量仍處于高峰增長階段，2020—2030年年增探明地質儲量大致在（6 000～7 000）×108m3。⑤4大地區(qū)是未來勘探主戰(zhàn)場。全國待發(fā)現(xiàn)常規(guī)氣+致密氣可采資源量52×1012m3，待發(fā)現(xiàn)頁巖氣+煤層氣可采資源量25×1012m3；鄂爾多斯、四川、塔里木、南海4大地區(qū)常規(guī)氣+致密氣待發(fā)現(xiàn)可采資源量42×1012m3，約占全國的80%。⑥深層、非常規(guī)及海域是中國天然氣儲量增長重點領域?！笆晃濉币詠戆l(fā)現(xiàn)和落實5個萬億立方米、12個千億立方米以上氣區(qū)，主要是深層、非常規(guī)（致密氣+頁巖氣）及海域。⑦以南海神狐地區(qū)水合物成功試采為契機，建立了水合物國家實驗室，制定全國水合物試采試驗發(fā)展規(guī)劃，持續(xù)推動水合物在南海乃至世界的開發(fā)利用。

5.2 天然氣發(fā)展的技術潛力

中國天然氣工業(yè)技術實力不斷增強，能有效支撐天然氣產(chǎn)業(yè)鏈的全面發(fā)展。常規(guī)-非常規(guī)氣勘探開發(fā)技術總體處于國際先進水平，大型長輸管道建設能力居于國際領先，海洋作業(yè)能力已走向3 000 m深海，具備16×1012m3級大型LNG儲罐的設計建造能力。天然氣發(fā)電、分布式能源、天然氣交通等領域技術基本成熟，應用規(guī)模不斷擴大。這些技術優(yōu)勢不但可以滿足中國發(fā)展的需求，也可支撐不斷擴大海外天然氣業(yè)務規(guī)模。

5.3 天然氣發(fā)展展望

初步提供中國天然氣產(chǎn)量高、中、低 3種情景預測模式，重點闡述中情景模式。一是常規(guī)氣持續(xù)發(fā)展是基礎，2030年產(chǎn)量為1 000×108m3。新區(qū)突破、在建氣田上產(chǎn)與已開發(fā)氣田穩(wěn)產(chǎn)相結合，2020年產(chǎn)量保持在1 000×108m3；2020年以后，目前已開發(fā)常規(guī)氣田大部分進入遞減期，新建產(chǎn)能主要彌補產(chǎn)量遞減部分，2030年的產(chǎn)量將繼續(xù)保持在1 000×108m3。二是非常規(guī)氣地位快速上升，2030年占比將超過50%。①致密氣現(xiàn)實性最好，可規(guī)模發(fā)展。依靠鄂爾多斯盆地蘇里格氣田外圍、神木氣田及盆地東部的新區(qū)上產(chǎn)，致密氣產(chǎn)量由 2017年 343×108m3增加到 2020年400×108m3；2020年之后，依靠新區(qū)勘探拓展與已開發(fā)致密氣田提高采收率，產(chǎn)量緩慢增長至 2030年的450×108m3。②海相頁巖氣已實現(xiàn)工業(yè)起步，可加快發(fā)展。四川盆地及周緣3 500 m以淺的海相頁巖氣地質資源量2×1012m3，可工作面積3 500 km2，2020年可上產(chǎn)200×108m3以上；四川盆地及周緣3 500～4 500 m海相頁巖氣地質資源量 10×1012m3，可工作面積達2×104km2，技術和效益突破后，具備2030年產(chǎn)量上升到450×108m3資源潛力。③煤層氣將突破低階煤瓶頸。以沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣的中高煤階為主，2020年產(chǎn)量有望達（60～100）×108m3；需向兩個方向拓展，一是突破中低階煤瓶頸，實現(xiàn)高煤階向中低煤階拓展，二是沁水、鄂東向蜀南—黔北、準東拓展，具備2030年產(chǎn)量達到200×108m3潛力。

天然氣進口量將持續(xù)增長，2020年天然氣進口量預計1 400×108m3，對外依存度達到44%；2030年天然氣進口量預計 3 500×108m3，對外依存度將達 64%（見表5）。儲氣庫建設刻不容緩，2030年調峰需求達500×108m3。中國目前儲氣庫工作氣僅占3%，2020年比例應達15%，2030年比例應達20%以上。

表5 中國天然氣整體供需情況預測

中國天然氣生產(chǎn)量與消費量的預測仍存在一定不確定性，主要取決于地下主力氣源層勘探開發(fā)節(jié)奏、天然氣規(guī)模工業(yè)化進程與成本控制等因素。

6 結語

在應對全球氣候變化、大力發(fā)展低碳能源的新時期，中國需要加快常規(guī)-非常規(guī)氣、煤制氣、水合物、氫氣“四個生產(chǎn)革命”，加快煤炭清潔化、新能源“兩個規(guī)模提前”到來，加快煤炭“一支獨大”向煤炭、油氣、新能源“三足鼎立”能源結構轉型。借非常規(guī)油氣革命的發(fā)展契機，增加產(chǎn)量延長石油工業(yè)生命周期，推動低油價引領低成本管理革命，保障中國油氣供給多路徑并更加安全，重構大國能源版圖與政治新格局。

天然氣在“氣化中國、美麗中國”征程中，將發(fā)揮不可替代的作用。天然氣戰(zhàn)略布局應立足中國天然氣資源特點，采用上下游雙輪驅動，堅持勘探開發(fā)理論技術創(chuàng)新，持續(xù)推進上游加快發(fā)展，充分利用國內外資源，夯實天然氣供應體系；同時加強政策引導和基礎設施投入，不斷擴大天然氣對傳統(tǒng)能源的替代，拓展天然氣消費利用新空間，實現(xiàn)天然氣全產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)?；l(fā)展。

天然氣科技創(chuàng)新引領和推動中國天然氣儲產(chǎn)量跨越式發(fā)展，但天然氣工業(yè)發(fā)展還在路上，對天然氣勘探、開發(fā)、工程等方面的新理論、新技術的需求無止境。中國天然氣進入了新時代，在國家政策引導和大力支持下，未來天然氣工業(yè)必將大有可為，對中國能源結構轉型將發(fā)揮不可替代的作用。

致謝：本文在撰寫和研究中得到戴金星院士、賈承造院士、趙文智院士等專家的指導幫助，以及中國石油、中國石化等相關油氣田的支持，一并致謝。