非常规天然气地质特征与勘探开发进展-何家雄-中科院广州地球化学研究所概要

1.中科院边缘海地质与油气资源重点实验室 2.中海油湛江分公司勘探开发部 3.西南石油大学 2013.6.长沙,全球及中国非常规天然气资源潜力 与勘探开发现状 何家雄1 马文宏2 刘全稳3 张 伟1,2013全国第八届非常规天然气勘探开发利用技术论坛,1.全球及中国天然气资源构成特点,2.全球及中国非常规天然气资源潜力及勘探开发现状,报告主题,全球非常规天然气资源与常规油气资源的比较,非常规天然气资源占62%,常规油气资源占38%,非常规天然气在天然气资源构成中占绝对优势,全球常规天然气资源量378万亿立方米，非常规天然气资源量716.2万亿立方米(不含致密气和水合物)，如将天然气水合物资源量3000万亿方计算在内 ，非常规天然气约是常规天然气的10倍多。,世界天然气资源总量构成特征,非常规天然气在中国天然气资源构成中达89.5%,中国非常规天然气资源量476.8万亿立方米(水合物206万亿立方米)，常规天然气资源量56万亿立方米， 其是常规天然气资源量的8.5倍。,中国不同类型天然气资源构成特点,非常规油气在剩余待开发油气资源中居优势：随着勘探开发的深入，剩余油气资源中非常规油气超过80%（不含水合物）,（据邹才能，2009，修改）,非常规油气藏,1.全球及中国天然气资源构成特点,2.全球及中国非常规天然气资源潜力及勘探开发现状,报告主题,全球及中国页岩气资源潜力,报告主题,2全球及中国非常规天然气资源潜力,全球页岩气资源丰富遍及世界各地,据美国国家石油委员会（NPC）统计，截至2007年底，全球页岩气资源量约为456.2万亿方，占全球非常规气资源量近50%。主要分布在北美（占23.8%）、中亚和中国（占21.9%）、中东和北非（占15.8%）、拉美（占13.1%）等国家和地区 。,世界页岩气资源分布特征（万亿立方米）,北美地区：108.75万亿立方米，占23.8% 中亚和中国：99万亿立方米，占21.9% 中东北非：72.2万亿立方米，占15.8% 拉丁美洲：59.9万亿立方米，13.1% 太平洋国家：65.5万亿立方米，占14.4% 其他地区：50.1万亿立方米，占11%,世界资源量456.2万亿立方米,北美发现21个页岩气盆地，2011年产量达1760亿方,从1821年阿帕拉契亚盆地第一口页岩气井钻探成功,北美页岩气勘探发展迅速：世界页岩气勘探开发亮点区,北美页岩气勘探快速发展，实现了商业化开采,在近10年的时间里，北美页岩气产量增长了近10倍，在2011年页岩气产量超过4.25×108m3/天。,美国天然气产量发展历史及预测（EIA）,据美国能源信息署（EIA）预测，未来二十多年，页岩气产量还会大幅上升，到2030年页岩气产量将占到美国天然气总产量的24.3%。,未来的页岩气将成为美国非常规天然气的主体,随着页岩气勘探的深入，北美地区页岩气勘探开发深度目前普遍已达2000-4000米，最大超过6000米,北美地台区页岩气藏勘探开发深度不断加深,常用碎屑岩分类简表,页岩气(shale gas)：从一定厚度富有机质页岩中，通过先进的工艺措施采出的天然气，或自生自储在页岩纳米级孔隙中连续聚集的天然气 。该气藏一般无自然产能，必须通过水平分段压裂等工艺措施方可开采出来。,页岩（Shale）：是由粒径0.0039mm的细粒碎屑、粘土、有机质等组成、具页状或薄片状层理、易碎裂的一类沉积岩，美国称之为粒径0.0039mm的细粒沉积岩。页岩约占总沉积物的55%。页岩类型一般有黑色页岩、炭质页岩、硅质页岩、铁质页岩、钙质页岩等。,页岩气基本地质特征及开发评价特点,常规储层毫微米级孔喉,页岩储层纳米级孔喉,储层孔喉结构模式图,常规油气藏,连续型油气聚集,页岩气纳米级孔喉特征及油气聚集机理,（据Loucks等, GCAGS, 2010.4）,New Albany, Ingrain,Pearsall Shale, S. TX,Haynesville, E.TX, Ingrain,Marcellus, Ingrain,Niobrara, Ingrain,Eagle Ford, Ingrain,粒间孔,粒内孔,有机质孔,页岩气储层孔径：5200nm,页岩气主要地质特征及开发生产特点（据邹才能.2010.修改）,页岩气成藏基本条件：页岩生气层盖层/储盖层,中国页岩气地质特征及资源潜力,1. 中国主要有海相、海陆过渡、陆相三套页岩，海相页岩分布在三大地区，陆相页岩分布在六大盆地，均能形成页岩油、页岩气； 2. 中国海相页岩地层分布广，热演化程度高、埋藏深度大。其中，四川盆地是海相页岩气分布最有利的地区； 3. 四川盆地发育多套厚度大分布稳定的富有机质页岩，该盆地中最有利的是川南地区下古生界浅水-陆坡深水富有机质页岩沉积；,中国页岩气的基本地质特征,三大海相页岩区 南方古生界 华北地区古生界 塔里木盆地寒武奥陶系 六大陆相页岩区 松辽盆地白垩系 渤海湾盆地古近系 鄂尔多斯盆地石炭-三叠系 准噶尔盆地石炭侏罗系 吐哈盆地二叠系-侏罗系 中国近海盆地古近系/中生界,中国主要发育海相、海陆过渡、陆相三套页岩，海相分布在三大地区，陆相分布在六大盆地，都可以形成页岩油、页岩气,不同地质时期页岩以古生界海相页岩、中新生界陆相页岩最展布规模最大，资源潜力最大,近海盆地E陆相/Mz海相页岩,古生界海相页岩 中新生界陆相页岩 石炭-二叠系过渡相页岩,25,迄今已钻探页岩气井60多口，其中20多口井见页岩气显示。,中石化方深1井压裂现场,中石油四川盆地页岩气井钻探,中国页岩气勘探进展及现状,目前在四川、鄂尔多斯、沁水等盆地和重庆、湖南等地区已证实存在页岩气 在四川等地区建立了页岩气产业化示范区 钻探进展情况 钻探页岩气井60余口 获页岩气流井20余口 页岩气产量最高达50多万方,目前中国页岩气前期评价及先导试验与勘探进展顺利,中国发育海相、海陆过渡、陆相三种类型页岩，其中，以广泛存在的海相页岩气最佳。 四川盆地南部下古生界近5万km2页岩发育区，是近期页岩气勘探的核心区，亦是获得页岩气突破的最有利区。 中国页岩气具有热演化程度高、埋藏深、地面复杂等特殊性,与国外差异大,勘探风险高、开发成本高难度大，私企参与勘探开发页岩气须谨慎。,虽然中国页岩气地质特征具特殊性，但目前已取得如下基本共识：,中国与国外非常规油气地质及开发条件对比,根据页岩气地质条件，预测我国页岩气资源量为134.4万亿立方米，可采资源量25万亿立方米。主要分布在四川、鄂尔多斯、渤海湾、松辽、江汉、吐哈、塔里木和准噶尔等盆地,计划2015年产量达到65亿方；2020年产量将达600-1000亿方。,中国页岩发育区及页岩气富集区分布图,近海盆地E陆相/Mz海相页岩,中国页岩气资源规模及潜力,2全球及中国非常规天然气资源潜力,煤层气资源潜力,报告主题,煤层气涵义,煤层气系指产自煤层中由甲烷、乙烷及少量二氧化碳等组成的混合气，甲烷一般占95%-98%。这些气体由成煤演化过程中生成且主要吸附或游离于煤层之中，其与经过运聚过程而富集成藏的常规煤型气存在明显的差异。,游离状态： 天然气以自由气体状态存在于煤的割理和裂缝孔隙中，可以自由运移，运移的动力主要是地层水的压力。煤层中游离状态天然气约占煤层气的10%20%。,吸附状态： 在煤的内表面上分子的吸引力在煤的表面产生吸附场，吸引周围的气体分子。吸附状态是一个可逆的过程。吸附状态天然气约占煤层气的70%95%，煤层气主要为煤层吸附气。,溶解状态： 煤中还有少量的天然气溶解在煤层的地下水中，称为溶解气，其量很少。,煤层气以吸附气为主，开采须排水降压,煤层气赋存状态与常规煤成气存在明显差异： 由于煤层气以吸附状态聚集为主。因此，目前研究的重点，是如何勘探和开采以吸附态赋存的具有一定规模的煤层甲烷气。,煤层气与常规天然气成藏地质特征比较具有以下特点,煤层气具有独特的成藏机理,世界煤层气资源潜力巨大、分布普遍,世界煤层气资源量260万亿立方米，90%的煤层气资源分布在12个主要产煤国，其中俄罗斯、加拿大、中国、美国和澳大利亚的煤层气资源量均超过10万亿立方米 。,世界煤层气资源分布 （单位：万亿立方米）,有圈闭,目前开展煤层气开发开采的国家遍布全球,煤层气分布广泛资源潜力巨大,世界煤层气总资源量约260万亿立方米。 2006年我国新一轮煤层气资源普查结果：2000m埋深以浅的煤层气资源量为36.8万亿m3，其中可采资源量为10.9万亿m3，位居世界前三，但产量低。,煤层气资源总量丰富,我国煤层气资源总量为36.8万亿方，1500m以浅技术可采约913万亿方，中值11万亿方。,中国煤层气资源潜力大，位居世界第三,我国煤层气资源量36.8万亿立方米，可采资源量11万亿立方米,根据最新评价结果中国煤层气资源主要分布在4大区,中国煤层气资源潜力及分布特点,煤层气资源主要分布在东部、中部、西部和南方4区,中国煤层气资源主要集中富集在9大盆地,全国42个主要含气盆地埋深2000米以浅煤层气地质资源量36.81万亿立方米，埋深1500m以浅的煤层气可采资源量10.87万亿立方米。鄂尔多斯、沁水等9大盆地煤成气资源高达84%以上。,我国九大盆地煤层气资源分布特点,煤层气资源九大盆地排序结果,中国煤层气构成特点：中-高阶、低阶煤层气资源各占“半壁江山”,中-高阶煤：可采资源量5.7万亿方，占53%；主要分布在华北和华南。 低阶煤：可采资源量5.2万亿方，占47%，主要分布在西北和内蒙东部。,煤层气开发生产实验区集中在中东部地区,中国煤层气勘探开发程度非常低，储量大产量低，尚未开发的剩余煤层气资源潜力大,2011年我国煤层气探明储量,2011年新增探明1293亿m3：技术可采657亿m3，历年累计探明储量4176亿m3，技术可采2096亿m3,在非常规天然气生产中的构成：2015年占1/5，2020年占1/4，2030年占1/4。 在非常规天然气消费中的构成：2015年占1/10，2020年占1/7，2030年占1/5。,我国煤层气15-20年生产规划预测,2全球及中国非常规天然气资源潜力,致密砂岩气地质特征及资源潜力,报告主题,世界上无统一的致密砂岩气标准和界限，不同国家根据不同时期的资源状况、技术经济条件、税收政策来制定其标准和界限，且在同一国家、同一地区，随着认识程度的提高，致密砂岩气概念也在不断的更新。,英国 1 mD 德国 0.6mD 美国 0.1mD,致密砂岩气定义与内涵,致密砂岩气藏划分主要判识标准,全球致密气资源大概占非常规气资源22.7%左右,全球非常规天然气产量统计直方图,致密砂岩气是非常规气产量的主体-虽然致密气资源占非常规气资源的22.7%，但产量约占非常规气产量的75%，具有重要地位,注：据EIA；非常规数据始于1990,全球非常规天然气资源构成（万亿方）,资料来源：IGU,全球天然气资源构成图（万亿方）,1、美国致密砂岩气资源潜力大，据EIA 2008年评价结果：致密气资源量达19.842.5万亿方，为常规气资源量（66.5万亿方）的29.863.9,2、美国113个含气盆地中，具有致密砂岩气藏的盆地有23个，主要分布在西部，特别是落基山地区,美国陆上致密气藏分布图,目前我国和美国致密砂岩气资源潜力较大，开发效果较好。,盆地：23个 气田：900多个 可采储量：5万亿方 可采资源：13万亿方 生产井：超过10万口 2011年产量： 1757亿方,储量（万亿方）,美国主要致密气盆地储量(explore，2009),美国致密气盆及含气区带分布图(EIA，2010),美国致密砂岩气现状,致密砂岩气：已成为全球非常规天然气勘探的重点领域,3、1990年以来，美国致密砂岩气产量快速增长，2011年产量达1757 亿方，占美国天然气总产量的30.2，在非常规气中占62.9,1、中国致密砂岩气分布广泛，勘探领域广阔,四川、鄂尔多斯、松辽、渤海湾、