摘要 與國外不同，中國多把致密油氣與常規(guī)資源放在一起統(tǒng)計。致密油氣已在美、中油氣產(chǎn)儲量，特別是待發(fā)現(xiàn)資源量構(gòu)成中占重要地位。由于致密油氣開發(fā)的成功，中國在水平井和壓裂兩大技術(shù)系列上已總體達到國際先進水平，這為煤層氣、頁巖油氣的開發(fā)提供了條件。美國頁巖氣大發(fā)展造成氣價下跌，這促進了頁巖油的發(fā)展并使其石油產(chǎn)量由長期下降轉(zhuǎn)為較快速上升。中國煤層氣發(fā)展的教訓(xùn)顯示出管理體制不順和市場環(huán)境缺失是阻礙非常規(guī)油氣發(fā)展的首要因素。尊重不同類型資源共生伴生的規(guī)律，在油氣，特別是非常規(guī)油氣發(fā)展中應(yīng)倡導(dǎo)綜合勘探開發(fā)和利用。對在中國研究程度尚很低的頁巖油氣開發(fā)不可急于求成，只能在尊重勘探程序的基礎(chǔ)上加快。
關(guān)鍵詞： 非常規(guī)油氣 致密油氣 煤層氣 頁巖油氣 綜合勘探開發(fā)
常規(guī)與非常規(guī)油氣的劃分
人類對地下資源的利用總是從其較易開發(fā)、資源豐度較高、因而易獲得較大經(jīng)濟效益的地方入手，然后隨需求的擴大和技術(shù)水平的提高而向資源稟賦較差的領(lǐng)域擴展。大致自上世紀60年代以來，常規(guī)和非常規(guī)油氣的概念開始流行。人們把當時就可進行經(jīng)濟開發(fā)的那些油氣資源類型歸為常規(guī)，而把豐度低、難開發(fā)以致在當時技術(shù)水平下難以取得經(jīng)濟效益(即難于達到經(jīng)濟門限)的油、氣資源列入非常規(guī)。從其劃分的兩個關(guān)鍵詞(技術(shù)水平、經(jīng)濟門限)看,都隨時間推移條件改變而變化，因而這個界限是模糊的、在不同國家可以有所不同的。在不斷的探索中上世紀后期人們已認識到從地下賦存量上看，非常規(guī)油氣要比己發(fā)現(xiàn)的常規(guī)油氣高一至兩個數(shù)量級。于是在需求的巨大推動下依托科技水平的不斷提升而使可采的經(jīng)濟邊際不斷下移。他還意味著，如用上世紀后期所固定的標準劃分的非常規(guī)油氣類型，以現(xiàn)今的條件可能有一部份已屬于技術(shù)上可開發(fā)、經(jīng)濟上可有效益的資源, 如非常規(guī)石油的油頁巖、致密油、重(稠)油、油砂、頁巖油，非常規(guī)氣的致密氣、煤層氣、頁巖氣和水溶氣等。盡管如此，我們還是沿用著傳統(tǒng)的劃分，仍稱其為非常規(guī)油氣。當然，仍有些賦存量相當大的非常規(guī)油氣，如天然氣水合物(他常被某些人不恰當?shù)姆Q其為"可燃冰")在目前和近期未來也難被商業(yè)性開發(fā)。
國外致密油氣居其非常規(guī)之首
致密油氣，嚴格說應(yīng)稱為致密儲層油氣,指因儲層致密孔、滲性差而低產(chǎn)難采，故可屬非常規(guī)者。即曰儲層,除最常見的砂巖外亦應(yīng)包括致密碳酸鹽巖和火成巖變質(zhì)巖等，但在實際勘探開發(fā)工作中卻僅指最常見的砂巖類，其他類儲層如亦致密其開發(fā)方式需另外討論。因而在約定成俗的日常應(yīng)用中常省去其"儲層"或"砂巖儲層"等字而簡稱為致密油、致密氣。在國外一般把致密油氣歸入非常規(guī)，且以其開發(fā)最早、產(chǎn)量最大而居非常規(guī)油氣之首。目前，美國商業(yè)性開發(fā)的非常規(guī)氣包括致密氣、煤層氣、頁巖氣三種。按后兩者開發(fā)規(guī)模不大的2000年計，致密氣約占美國非常規(guī)氣.產(chǎn)量的70％，而到2010年盡管煤層氣、特別是頁巖氣產(chǎn)量急劇升高，致密氣也仍占48.8％。以致密氣為主的非常規(guī)氣在2009年達3089億立方米，占全部天然氣產(chǎn)量5828億立方米的53.0％，即達到其"半壁江山"[1] 。據(jù)統(tǒng)計，2009年全球致密氣占占非常規(guī)氣產(chǎn)量的80％，注意到該年除美國外尚無頁巖氣商業(yè)開發(fā)、煤層氣產(chǎn)量也不大，顯然，致密氣產(chǎn)量亦占全球氣也占非常規(guī)氣首位。依托致密氣這個主體，非常規(guī)氣產(chǎn)量(約5200億立方米)占全球氣產(chǎn)量約17％。
從帶有預(yù)測性的資源量構(gòu)成上更可看出致密氣在未來居更要的地位。Martin等（2010）對常規(guī)油氣、致密氣、頁巖氣、煤層氣等各類資源數(shù)據(jù)較全的阿帕拉契亞、大綠河、圣胡安、尤因塔-皮申斯4個著名盆地的油氣資源量作了統(tǒng)計，致密砂巖氣占40%~47%、平均43%，頁巖氣占9%~30%、平均19%，煤層氣占15%~38%、平均25%，常規(guī)氣占6%~17%、平均10%，常規(guī)油占1%~7%、平均3%�？梢姡谶@些盆地中，非常規(guī)油氣資源明顯大于常規(guī)油氣，致密氣居非常規(guī)氣資源之首。
致密油在美國石油產(chǎn)量中占重要地位。據(jù)統(tǒng)計，在其年產(chǎn)量達5億噸的上世紀70年代中期，單井均日產(chǎn)量也僅為2.5噸，近年更降至1-1.5噸。單井日產(chǎn)小于0.5噸的油井占生產(chǎn)井總數(shù)約70％，占總產(chǎn)量約15％。在其他非常規(guī)油生產(chǎn)尚未興起時，這些低產(chǎn)井中僅小部分為原產(chǎn)量較高井進入衰竭期，大部分為致密油，因而低產(chǎn)卻相對穩(wěn)產(chǎn)�？梢哉f美國致密油是其長期保持產(chǎn)油大國地位的重要支柱之一[2]。對非常規(guī)油氣的重視進一步推動了致密油的勘探，據(jù)報道，近5年來有68億噸的致密油新發(fā)現(xiàn)。從全球看，除美、中、加、委內(nèi)瑞拉等少數(shù)國家外,主要產(chǎn)油國仍傾力于高利潤的常規(guī)油開發(fā)，據(jù)統(tǒng)計2008年全球非常規(guī)油產(chǎn)量約6.2億噸，約占石油總產(chǎn)量的15％，但以加拿大油砂油和委內(nèi)瑞拉重油為其主體,致密油產(chǎn)量約2.2億噸、占全球產(chǎn)量5.6％。
就連號稱油氣資源大國的俄羅斯近年在西西伯利亞新探明油氣儲量中致密油氣亦占50％以上，在老油氣區(qū)更成為最主要的后備資源[3]。近年加拿大在致密氣勘探上取得重大進展，使其排名前3位的大氣田都屬致密氣，其探明(可采)儲量可達1.9萬億立方米。他們位于西加拿大艾爾伯塔盆地深部，除儲層致密外以其"上水下氣水氣倒置"的特點有別于常規(guī)油氣，其地層上傾方向以飽和含水形成封閉向下在盆地深部形成連續(xù)性的飽和含氣層。這種特稱為"深盆氣"的特殊類型是對非常規(guī)油氣認識的發(fā)展。
中國致密油氣己成為其產(chǎn)量的重要部分
基于地質(zhì)演化的特點，中國油氣田中低豐度，低產(chǎn)所占比例較大[2] 。在油氣生產(chǎn)實踐中努力向數(shù)量相當大的難采低產(chǎn)油氣田開拓是個在發(fā)展早期就已提出并以日益加強的工作。因而并沒有特別在意相關(guān)規(guī)范中關(guān)于致密儲層的孔滲參數(shù)和重(稠)油相關(guān)參數(shù)的界線，不斷降低著經(jīng)濟可采性的門限。在統(tǒng)計中不再強調(diào)致密油氣與非致密油氣、重(稠)油與一般油的差別并把致密油氣和重(稠)油的儲量產(chǎn)量也列入油氣儲量平衡表，成為所謂"表內(nèi)儲量"。這樣，在生產(chǎn)上致密油氣和重(稠)油實際己被到入常規(guī)油氣，人們已約定俗成的把目前可以進行生產(chǎn)的非常規(guī)氣限定于煤層氣和頁巖氣了。因而在國內(nèi)外對比中應(yīng)注意不要把中國煤層氣和頁巖氣產(chǎn)量之和直接與美國的非常規(guī)氣對應(yīng)，這會造成誤導(dǎo)[4]。
從累計探明儲量上看，據(jù)統(tǒng)計到2003年中國致密油已占30.9％[2] ，近年來新探明儲量中致密油的比例明顯增大，筆者估計目前累計探明儲量中致密油可能占35％左右，由于這類油儲量的動用率較低，在剩余可采儲量中他可能占40％以上，如在中石化勝利油目前未動用儲量中致密油占45％，近年每年約1億噸的新增儲量中低(包括特低)孔滲者占60％。鄂爾多斯盆地探明儲量占全國10.7％、其中致密砂巖儲層占80％以上。筆者研究預(yù)測，全國待發(fā)現(xiàn)石油資源量中致密油的比例應(yīng)達40％左右。 與石油相比，我國天然氣儲層偏老，儲層致密程度更高，致密砂巖和灰?guī)r中的氣儲量占主要地位。鄂爾多斯盆地是全國天然氣儲、產(chǎn)量最大的盆地，分別占全國約33.4％、26.7％；其中上古生界致密砂巖儲層分別占該盆氣儲、產(chǎn)量的77.6％、90％；其作為全國最大的蘇里格氣田探明地質(zhì)儲量達1.1萬億立方米、產(chǎn)量105億立方米，分別占全國14.7％、12.1％，全部產(chǎn)于上古生界致密砂巖中。陸上7個主要盆地致密氣資源量預(yù)測為9-12萬億立方米[3]，以中值計占7盆地預(yù)測氣資源量的49％。筆者進而預(yù)測全國待發(fā)現(xiàn)天然地質(zhì)資源量中致密氣比例可達60％左右，這比最新全國資評中的相應(yīng)數(shù)據(jù)[5]要大。顯然，致密油氣在中國已占相當重要的地位，可以說沒有致密油氣的開發(fā)決不可能使中國的油氣達到今天的規(guī)模。
在非常規(guī)油氣開發(fā)技術(shù)中最關(guān)鍵也最通用的是水平井技術(shù)和壓裂兩大套技術(shù)系列。中國致密油氣開發(fā)的成功表明在這些方面已達到國際先進水平[6]，其一些通用設(shè)備和材料(如壓裂液中作為不可或缺的支撐劑陶粒)已在國際市場上占有相當?shù)姆蓊~。這就為同樣為非常規(guī)、同樣是低孔滲、低產(chǎn)儲層的煤層氣、頁巖油氣的勘探開發(fā)奠了基礎(chǔ)。這是我們分析中國這類資源開發(fā)的一個重要的出發(fā)點。
中國煤層氣發(fā)展不快的原因
上世紀后期美國在煤層氣開發(fā)上的成功帶動了全球?qū)@種非常規(guī)資源的探索。中國在1990年代初已打出第一個煤層氣井組并排水解吸獲得工業(yè)性煤層氣流，應(yīng)該說起步并不晚。此后成立了專門的煤層氣公司，國家在政策上給予優(yōu)惠并提出高瓦斯煤田必須先采氣后產(chǎn)煤的要求，在"十一五"發(fā)展規(guī)劃中也設(shè)定出相應(yīng)地的指標。但2010年煤層氣產(chǎn)量在《全國油氣礦產(chǎn)儲量通報》中記為5.17億立方米，他可理解為列入儲量平衡表中的地面鉆井抽采煤層氣量。在正式發(fā)表的文件中顯示，地面和礦井煤層氣產(chǎn)量分別為15.7億立方米和76億立方米，利用率分別為76％和29％，理論上地面抽采氣與礦井排采氣利用量之和為33.9億立方米,這些數(shù)據(jù)都與"十一五"發(fā)展規(guī)劃要求相距甚遠(更不要說其中又有多少成為供應(yīng)市場的商品氣)[7]。按"十二五"發(fā)展規(guī)劃要求，2015年產(chǎn)量為地面抽采90億立方米、礦井排采120億立方米、共計產(chǎn)煤層氣210億立方米，利用率分別為100％和60％。這里面有兩個問題：1.礦井排采的煤層氣(瓦斯)甲烷濃度低、差別大，難以與幾乎為純甲烷的地面井采煤層氣直接相加，應(yīng)折算成標準煤層氣體積后再相加；2.對煤層氣利用率(特別是正規(guī)統(tǒng)計中要求的商品率)近期內(nèi)不應(yīng)規(guī)定太高。地面井在較長期的排水試采過程中和初期下游不配套情況下必有相當大的放空量。而礦山排采的低濃度瓦斯一般適于就近民用，但在煤炭便宜方便時礦山和附近用戶都無再建管線利用氣的要求，如作動力或發(fā)電利需特殊專用電機、在已有電力供應(yīng)時礦山亦無此積極性。至于"十二五"發(fā)展規(guī)劃中瓦斯發(fā)電裝機容量超過300萬千瓦的要求，更需落實相應(yīng)的補貼和優(yōu)惠的入電網(wǎng)政策。顯然，欲實現(xiàn)"十二五"發(fā)展規(guī)劃煤層氣產(chǎn)量(應(yīng)理解為可供消費的商品氣量)210億立方米的要求，必須針對已長期存在的阻滯煤層氣發(fā)展的因素采取有效措施改變局面才有實現(xiàn)的可能。中國煤層氣發(fā)展明顯低于人們期望值的原因,許多人作了深入探討，筆者從對非常規(guī)氣發(fā)展影響角度作簡單分析。
中國有豐富的煤資源，也有巨大的煤層氣蘊藏，對此是沒有爭議的。至于中國煤和煤層氣的特點和找到與之相適應(yīng)的開采技術(shù)，在大力進行的勘探開發(fā)實踐中也不難發(fā)現(xiàn)并掌握。因為這方面畢竟各國各地區(qū)間有許多共同之處，而且前面提到的基本的、共同的方法系列(水平井、壓裂)我國也有相當雄厚的基礎(chǔ)。問題在于近30年來我國投入煤層氣的資金及相應(yīng)的鉆井數(shù)量太少，而之所以形成這種局面的根本原因是其市場機制的缺失�？晒┟簩託饪碧介_發(fā)的區(qū)塊已被少數(shù)石油和煤礦公司占有，他們處于保障油氣和煤炭生產(chǎn)指標的重壓下，無心也無力投入風(fēng)險大利潤低的非常規(guī)新領(lǐng)域的開拓。他們"跑馬圈地"而長期不去勘探開發(fā),但目前缺位的執(zhí)法和監(jiān)管部門卻沒有實施令其依法退出的機制，這就使想要進行此工作的公司無可施展的機會。"釜底抽薪"，沒有可供施工的區(qū)塊從根本上制約著煤層氣的發(fā)展。此外，融資的困難、提供勘探開發(fā)的服務(wù)市場的缺乏、乃至開采出的煤層氣進入天然氣管網(wǎng)的困難等，使之難于出現(xiàn)美國非常規(guī)油氣中的大量公司(特別是中小公司)活躍投資的蓬勃發(fā)展局面。顯然，其發(fā)展滯后的關(guān)鍵不在"硬條件"(資源、技術(shù))，而在"軟環(huán)境"，而后者又決定于國家經(jīng)濟體制的進一步改革。
煤層氣如此，頁巖油氣也基本如此。
美國從頁巖氣到頁巖油的發(fā)展
從形成機制上的分類形象生動地說明常規(guī)與非常規(guī)、頁巖氣與頁巖油的關(guān)系。地質(zhì)歷史上富含有機質(zhì)的暗色泥頁巖(可包括煤層)層系(不強調(diào)地質(zhì)術(shù)語的準確性，在實踐中統(tǒng)而簡之地稱為頁巖)。其中特別富含可生油有機質(zhì)而且后期尚未經(jīng)歷深埋條件下的高溫壓者，因其中有機質(zhì)在人工加熱分餾對可產(chǎn)出各類油品(如汽、柴油等)，特稱油(母)頁巖。而大部分這類頁巖在后期經(jīng)歷深埋、有機質(zhì)在熱演化過程中產(chǎn)生大量烴，氣態(tài)和液態(tài)者可從生烴層系中運移出去賦存于有孔隙的儲層中。其中孔滲條件好的儲層中富集的便是常規(guī)油氣，因致密而孔滲條件差并使其油氣難采出的就是非常規(guī)的致密(儲層)油氣。己大量進入儲層的油在近地表情況下受地下水氧化和生物降解就形成了非常規(guī)的重(稠)油和(瀝青質(zhì))油砂、甚至更難利用的固體瀝青礦。而在生烴層中不可避免仍有大量烴以吸附態(tài)和游離態(tài)而殘留，留在煤層中的為煤層氣、留在頁巖(類)中者則為頁巖油、氣[8]。眾所周知,有機質(zhì)熱演化歷程中既生成油也生成氣，在初期以氣為主，在中期以油為主，在晚期又以氣為主且已形成的油亦可裂解成氣。從物質(zhì)的相態(tài)上看，氣液兩態(tài)亦可互溶，氣溶于油為 (油田)伴生氣或溶解氣，地下高溫壓條件下溶于氣中的油亦可在地表析出并被稱為凝析油。從空間上看，油與氣共存于一處為伴生，兩者分別富集于一個盆地、油氣田不同地段為之共生。
頁巖氣研究程度最高的美國沃斯堡盆地Barnett頁巖產(chǎn)層就是頁巖氣和頁巖油共、伴生的良好實例。盆地沉積中心位于這個簊狀斷陷西緣，西部高成熟區(qū)(Ro>1.1％)以產(chǎn)氣為主，特別是頁巖氣的甜點(亦稱核心區(qū)、圖1中深紅色者)產(chǎn)油量最低。成熟度適中("生油窗"，即生產(chǎn)的延伸區(qū))處油氣并產(chǎn)，成熟度過低處產(chǎn)油井亦明顯減少。按1982-2006年6月的統(tǒng)計[9] (筆者作了單位換算和相應(yīng)計算)，該盆地產(chǎn)氣6129億立方米、油102.5萬噸，油占油氣當量和的比例為1.64％，在所產(chǎn)油中凝析油占86.3％、一般原油(生產(chǎn)中常稱為黑油)占13.7％。從核心區(qū)和延伸區(qū)的待發(fā)現(xiàn)資源量看，油為1.43億噸、氣為7422.8億立方米，油占油氣當量和的比例為16.2％。顯然，今后油的生產(chǎn)有較大潛力。
圖1 美國沃斯堡盆地Barnett頁巖鏡質(zhì)體反射率與生產(chǎn)井分區(qū)
圖內(nèi)背景上的直線為區(qū)塊界，引自參考文獻[9]90頁
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