楊濟源 李海濤 張 勁 程曉雯 謝正龍
中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院
2006年以來,中國石油和中國石化等公司分別在四川盆地開始了頁巖氣前景評價及勘探開發(fā)工作,目前已在四川盆地奧陶系五峰組——志留系龍馬溪組海相頁巖取得了重大突破,探明了焦石壩、長寧——威遠(yuǎn)等千億立方米級的大氣田,2017年建成了逾100×108m3頁巖氣年產(chǎn)能力,頁巖氣年產(chǎn)量達(dá)到 90.25×108m3[1]。
截至目前,國內(nèi)基本掌握了埋藏深度小于3500 m的頁巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù),建成了長寧——威遠(yuǎn)、焦石壩等國家級頁巖氣示范區(qū),實現(xiàn)了規(guī)模有效開發(fā)。在威遠(yuǎn)和瀘州等地區(qū)埋藏深度在3 500~4 000 m范圍也已經(jīng)部分實現(xiàn)工業(yè)化開采,在大足等地也見到了較好的苗頭。埋藏深度4000~4500 m范圍已經(jīng)獲得了高產(chǎn)工業(yè)氣流[2]。而四川盆地及鄰區(qū)埋藏深度3500~4 500 m范圍的頁巖氣可采資源量達(dá)1.57×1012m3[3],具有良好的勘探開發(fā)前景。同時,龍勝祥[4]等專家也指出,目前四川盆地奧陶系五峰組——志留系龍馬溪組頁巖氣埋藏深度普遍大于3 500 m,四川盆地的頁巖氣產(chǎn)量能否實現(xiàn)快速增長取決于埋藏深度大于3 500 m的頁巖氣能否實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)開發(fā)。伴隨著埋藏深度的增加,頁巖氣開發(fā)的工程難度也不斷加大,其開發(fā)成本也相應(yīng)提高,因此要實現(xiàn)中深層乃至深層頁巖氣的大規(guī)模商業(yè)開發(fā),仍然有較長的一段路要走。根據(jù)目前的分析成果,川南頁巖氣在縱向上的動用率較低,僅靠1套水平井網(wǎng)難以兼顧厚度達(dá)幾十米的整個優(yōu)質(zhì)頁巖層段[5]。為此,筆者從經(jīng)濟效益角度出發(fā)探討縱向上兩套井網(wǎng)實現(xiàn)立體開發(fā)頁巖氣的可行性,為下步川南深層頁巖氣的規(guī)模商業(yè)開發(fā)提供理論依據(jù)。
國內(nèi)外頁巖氣的開采歷程均表明頁巖氣井具有投產(chǎn)初期產(chǎn)量遞減迅速,中后期產(chǎn)量遞減逐漸減緩的特點,且單井壽命一般都在25年以上。綜合北美地 區(qū) Barnett、Fayetteville、Woodford、Haynesville和Marcellus等5大頁巖氣田及國內(nèi)焦石壩、長寧——威遠(yuǎn)等區(qū)塊的頁巖氣井產(chǎn)量遞減分析成果,筆者將頁巖氣單井產(chǎn)量年遞減率模型確定為第1年65%,第2年35%,第3年25%,第4年15%,第5年11%,第6年10%,第7年9%,第8年8%,第9年7%,此后一直按7%遞減,如表1所示[5]。根據(jù)頁巖氣單井第一年平均日產(chǎn)量和年遞減率估算模型,可以估算頁巖氣單井EUR。
表1 四川盆地頁巖氣單井產(chǎn)量年遞減率趨勢表
結(jié)合四川盆地多數(shù)區(qū)塊的頁巖氣井生產(chǎn)情況,假設(shè)氣井單井第一年平均日產(chǎn)量(7~11)×104m3/d,根據(jù)上述產(chǎn)量遞減率趨勢模型,估算出氣井20年的EUR如表2所示。
雖然近十年來國內(nèi)在四川盆地五峰組——龍馬溪組海相頁巖氣的勘探開發(fā)方面取得了較大進(jìn)展,但下步的穩(wěn)步發(fā)展也面臨著諸多挑戰(zhàn)。董大忠[1]等系統(tǒng)總結(jié)了四川盆地五峰組——龍馬溪組頁巖氣勘探進(jìn)展、挑戰(zhàn)與前景,并指出目前的頁巖氣產(chǎn)量主要來自于厚度不足5 m 的優(yōu)質(zhì)頁巖“甜點段”,而在此“甜點段”之外TOC>2%的層段在蜀南地區(qū)厚度超過30 m,有些地區(qū)厚度甚至超過70 m,而目前的體積壓裂技術(shù)產(chǎn)生的人工裂縫在縱向上延伸高度僅20~30 m,因此相當(dāng)一大部分的優(yōu)質(zhì)頁巖資源量并沒有得到動用。實鉆資料表明四川盆地五峰組——龍馬溪組海相頁巖由下至上儲層品質(zhì)逐漸變差,即目前已成功開發(fā)的“甜點段”儲層品質(zhì)是最佳的,因此其經(jīng)濟效益也是最好的?;诋?dāng)前的天然氣行情,單獨開發(fā)此“甜點段”以上的頁巖氣有可能達(dá)不到預(yù)期的經(jīng)濟效益,因此可考慮將上、下的優(yōu)質(zhì)頁巖分別采取兩套水平井網(wǎng),實現(xiàn)優(yōu)勢互補,共同實現(xiàn)商業(yè)開發(fā)。
表2 氣井單井EUR計算結(jié)果表
頁巖氣開發(fā)經(jīng)濟可行性分析主要涉及單井投資、產(chǎn)量、氣價、國家財政補貼、操作成本等參數(shù),其中天然氣操作成本、氣價在一段時間內(nèi)可以認(rèn)定為固定值,單井投資、產(chǎn)量和國家財政補貼均為不確定性參數(shù)。根據(jù)《財政部下發(fā)關(guān)于頁巖氣開發(fā)利用財政補貼政策的通知》(財建〔2015〕112號),“十三五”期間,中央財政將繼續(xù)實施頁巖氣財政補貼政策,具體補貼標(biāo)準(zhǔn)為:2016~2018年補貼標(biāo)準(zhǔn)為0.3元/m3;2019~2020年補貼標(biāo)準(zhǔn)為0.2元/ m3。2018年9月5日國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)天然氣協(xié)調(diào)穩(wěn)定發(fā)展的若干意見》(國發(fā)〔2018〕31號),該《意見》中明確指出我國要建立天然氣發(fā)展綜合協(xié)調(diào)機制,由國家發(fā)展改革委、國家能源局負(fù)責(zé)研究將中央財政對非常規(guī)天然氣補貼政策延續(xù)到“十四五”時期,并且將致密氣納入補貼范圍,但《意見》未提及具體的補貼標(biāo)準(zhǔn)。
針對“十四五”期間的頁巖氣財政補貼,假設(shè)3種不同標(biāo)準(zhǔn),討論不同單井成本和產(chǎn)量對應(yīng)的內(nèi)部收益率。為了便于分析,此處忽略上、下兩套井網(wǎng)在鉆前工程、地面建設(shè)等方面的成本節(jié)約,并且將2套井網(wǎng)的成本和產(chǎn)量都取平均值,統(tǒng)一計算其內(nèi)部收益率[6-17]。
1)“十四五”期間的補貼標(biāo)準(zhǔn)0.2元/m3
假設(shè)“十四五”期間的頁巖氣財政補貼標(biāo)準(zhǔn)與“十三五”后兩年補貼標(biāo)準(zhǔn)相同,即為0.2元/m3。分別考慮單井成本5 000萬元/口、6 000萬元/口、7 000萬元/口和8 000萬元/口4種情形,并計算氣井的內(nèi)部收益率,計算結(jié)果如表3和圖1所示。
表3 氣井單井內(nèi)部收益率計算結(jié)果統(tǒng)計表(假設(shè)“十四五”期間頁巖氣補貼0.2元/m3)
圖1 氣井單井內(nèi)部收益率(假設(shè)“十四五”期間頁巖氣補貼0.2元/m3)
根據(jù)該計算結(jié)果,假若單井成本能夠控制在5000萬元/口之內(nèi),上、下2套井網(wǎng)的井均第一年平均日產(chǎn)量達(dá)7×104m3,則其內(nèi)部收益率為6.7%;假若在該成本條件下,上、下2套井網(wǎng)的井均第一年平均日產(chǎn)量達(dá)8×104m3,則其內(nèi)部收益率可達(dá)10.44%,因此上、下2套井網(wǎng)的井均第一年平均日產(chǎn)量在(7 ~8)×104m3范圍,即能實現(xiàn)8%的基準(zhǔn)內(nèi)部收益率。同理,表3中其他數(shù)據(jù)及后續(xù)表4和表5中的計算結(jié)果都是相同的解讀方法。
2)“十四五”期間的補貼標(biāo)準(zhǔn)0.1元/m3
假設(shè)“十四五”期間的頁巖氣財政補貼標(biāo)準(zhǔn)由“十三五”后兩年補貼標(biāo)準(zhǔn)0.2元/m3降至0.1元/m3。分別考慮單井成本5 000萬元/口、6 000萬元/口、7 000萬元/口和8 000萬元/口4種情形,并計算氣井的內(nèi)部收益率,計算結(jié)果如表4和圖2所示。
表4 氣井單井內(nèi)部收益率計算結(jié)果統(tǒng)計表(假設(shè)“十四五”期間頁巖氣補貼0.1元/m3)
表5 氣井單井內(nèi)部收益率計算結(jié)果統(tǒng)計表(假設(shè)“十四五”期間無頁巖氣補貼)
圖2 氣井單井內(nèi)部收益率(假設(shè)“十四五”期間頁巖氣補貼0.1元/m3)
3)“十四五”期間無財政補貼
假設(shè)“十四五”期間無頁巖氣財政補貼,分別考慮單井成本5 000萬元/口、6 000萬元/口、7000萬元/口和8 000萬元/口4種情形,并計算氣井的內(nèi)部收益率,計算結(jié)果如表5和圖3所示。
圖3 氣井單井內(nèi)部收益率(假設(shè)“十四五”期間無頁巖氣補貼)
1)“十四五”期間的頁巖氣國家財政補貼對于商業(yè)開發(fā)頁巖氣具有重要意義,補貼標(biāo)準(zhǔn)每增加0.1元/m3,內(nèi)部收益率增加0.8%~1.5%。
2)從經(jīng)濟可行性的角度來看,上、下2套水平井網(wǎng)立體開發(fā)川南頁巖氣是可行的。
3)努力提高單井產(chǎn)量,最大程度降低成本依然是頁巖氣可持續(xù)發(fā)展的首要任務(wù)。