[科普中国]-非常规天然气

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1.天然气水合物

天然气水合物形成的最佳场所是海洋。只要气水足够充足、低温高压且具有一定孔隙空间，天然气水合物的成藏既有简单圈闭也有复合圈闭。简单圈闭主要出现在永久冻土区或被动大陆边缘的陆坡和陆隆或三角洲前缘的增生棱柱体中。

活动大陆边缘（特别是汇聚板块边缘）为适合复合圈闭发育的环境，盐丘底劈形成的圈闭也能形成复合圈闭。而陆地上适合天然气水合物形成的温度和压力条件的地理环境是高纬度永久冻结层(包括永冻区浅海地带)，在冰点温度以上的永冻层也存在天然气水合物，如中国青藏高原地带。

2.煤层气、页岩气和致密砂岩气

中国的煤层气、页岩气和致密砂岩气在成藏机理上具有一定的相似性，它们都直接或间接来源于煤层、泥岩或页岩，储集空间类型相近，在成藏和分布上有一定的特征显示。

3.水溶气

水溶气藏是溶于水中的可燃气体一般处于未饱和状态。气源有无机的（含氦气），也有有机的（生物气、深层裂解气)，可以是单一气源成藏，也可以是不同程度的混源成藏。当高温高压地层水中溶解的天然气量足够大时，便形成了可供工业性开采或可以综合利用的水溶气藏。水溶气藏的形成受孔缝洞、底水活跃程度及连通性等较多因素的影响。

水溶气藏成藏的条件在于：地层水相对静止，存在储水层，无构造和物性限制，当以构造成藏时可出现含游离气的气顶，易于被发现，当以非构造成藏时则难于被发现。对于异常高温高压气藏，气水比相对较高，常温常压气藏的气水比则相对较低，仅为前者的1/6—1/5。而甲烷气的含量随着地层水矿化度的增加而降低，但随温度、压力的变化呈现无规则变化。

非常规天然气成因多样，成藏机理复杂，但在空间分布上有机组合，为天然气的立体勘探创造了条件。1

特点与常规天然气相比，包括页岩气等在内的非常规天然气资源储量更高，非常规天然气勘探开发潜力无限。在当前能源需求不断高涨的情况下，天然气成为了一种相对清洁的燃料，其中非常规天然气占据重要地位。它同时由于分布较广和储量大而有利于所在国家的开采和资源安全。非常规天然气资源具有低碳、洁净、绿色、低污染的特性，开发利用技术也日趋成熟，是我国新能源发展的重要方向。1

分布情况全球非常规天然气资源丰富，达4000万亿立方米，是常规天然气资源的4.56倍，主要分布在加拿大、俄罗斯、美国、中国、拉美等地区。而我国非常规天然气资源总量是常规天然气资源量的5.01倍，主要为致密砂岩气，分布在鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾、柴达木及准格尔等10余个盆地。

我国非常规天然气总资源量达190万亿立方米，其中煤层气37万亿立方米，位居世界第三，已探明储量2800多亿立方米；页岩气资源量达100万亿立方米，其中可采储量26万亿立方米，与美国相当。致密气资源量约为12万亿立方米。更加难得的是，产区距离市场近，这些能源在中部盆地以及包括珠三角、长三角在内的南方区域均有分布。1

勘探开发状况基本现状尽管我国开发利用天然气的历史较悠久，但对非常规天然气的大规模勘探开则是近20年才兴起的。截至目前，致密砂岩气、煤层气的勘探开发形成了工业规模的产能，而对其他非常规气，尚处于调查、研究和小规模开发阶段。

1、致密砂岩气

20世纪70年代以来，以四川、鄂尔多斯等盆地为主战场，致密砂岩气勘探经历了从构造气藏到岩性气藏的发展，相继发现了一批大型、超大型致密砂岩气田，并扩展到松辽盆地深层等领域。截至2008年底，累计探明致密砂岩气地质储量1.66万亿立方米，发现了苏里格、子洲—米脂、广安、合川及徐深等储量超过千亿立方米的大型气田，已建成年近200万亿立方米的产能。2008年，全国致密砂岩气产量约200亿立方米，占全国天然气总产量的23%。其中，仅苏里格气田，2009年产能达到100亿立方米，年产量近80亿立方米。

2、煤层气

煤层气勘探开发始于20世纪80年代初，主要在沁水盆地南部、鄂尔多斯盆地东缘等地区获得工业产量。截至2009年底，全国累计探明煤层气地质储量近1800亿立方米。2005年以来，沁水盆地南部、鄂尔多斯东缘韩城区块、辽宁阜新、铁法等煤层气田陆续投入商业性开发，产量不断增加。截至2008年底，全国共钻各类煤层气井约3400口，已建成煤层气产能20亿立方米，2009年产能建设达到40亿立方米，年产量约10立方米，约占全国煤层气产量的17%。

3、浅层生物气

我国迄今发现的生物气主要分布于上第三系和第四系的砂岩、粉砂岩，埋深30～1500m。青海柴达木盆地东部已发现了5个规模较大的生物气气田，即盐湖、台南、驼峰山、涩北一号、涩北二号气田，探明储量2771亿立方米。渤海湾盆地的胜利油区和辽河油区、松辽盆地的吉林油区以及杭州湾等地区发现了浅层生物气气藏。“八五”，云南第三系中、小盆地浅层生物气勘探也获得了重要进展，先后在杨林、陆良、保山等盆地钻获商业气流，并获得了一定的储量，现已进入盆地的滚动勘探开发阶段。

4、页岩气

美国页岩气开发发展迅速，年产量近千亿立方米，我国页岩气开发刚刚开始，尚停留于前期的地质和基础研究工作，主要针对南方地区古生界海相页岩，完成了少量地质浅井和参数井，取得了部分岩和测试资料、数据。对北方湖相暗色泥页岩，尚未开展相应的工作。总体上，我国页岩气勘探开发处探索阶段。

5、水溶气

近年来，中石油、中石化及专家学者开展了水溶气的探索性研究工作，认为我国水溶气主要分布于中新生代地层，四川、鄂尔多斯、琼南等主要含气盆地是水溶气勘探开发的主战场。 中，中石化对全国水溶气远景资源量进行了初步评价，中石油在柴达木盆地开展了水溶气研究和勘探开发工作，认为盆地南侧和来自深部的生物成因气溶解在地层水中，以水溶相由南向北侧向运移，当到达北侧时，地层水矿化度变高，天然气从地层水中析出，以游离相形式垂向运移成藏。

6、天然气水合物

20世纪90年代，我国开始关注天然气水合物，在南海等海域及陆地永久冻土区开展了专项调查与研究，完成了大量的地震勘查工作，在冲绳海槽的边坡、南海的北部陆坡、西沙海槽和西沙群岛南坡等处发现了海底天然气水合物存在的似海底地震反射层(BSR)标志，并在南海北陆坡取得了天然气水合物样品。2008年11月，在青海木里地区完钻了第一口陆上永久冻土带天然气水合物科探井DK1，获取了水合物样品。对老油田剩余油生物降解气的开发利用，国内尚处于试验研究阶段。1

中国非常规天然气的前景应用我国的非常规天然气资源储量丰富，如果能够得到合理有效地开发，那么非常规天然气我国国民经济的可持续发展提供非常稳定的能源保障。本文主要研究了我国非常规天然气资的潜力，探讨了目前的开发技术现状，并在最后展望了未来非常规天然气的勘探技术与应用。 近年来，我国天然气工业进入快速发展阶段，市场需求强劲，天然气供求矛盾日益突出。据预测，2020年我国天然气需求缺口可能达到1000亿m，这为我国非常规天然气开发提供了强劲的市场驱动和机遇。而且，开发非常规天然气是对气候变化、发展低碳经济的战略选择。国家高度重视非常规天然气开发利用，相继出台了进了煤层气开发利用的政策，目前正研究制定页岩气开发政策。技术水平相对落后尽管在煤气、致密砂岩气等开发方面，积累了一些相对有效的技术工艺，比如羽状水平井、丛式井等钻井技术，但总体上现有技术、工艺水平难以适应非常规天然气开发需要，与世界先进水平相比尚有较大差距，缺乏多段同步压裂、长距离水平井、环保型压裂液等页岩气开发技术。

初步统计显示，我国非常规天然气分布广，层系多，埋深范围大，开发利用程度低，资源潜力大，仅致密砂岩气、煤层气、页岩气的资源量就达50万亿～70万亿立方米。

据新一轮全国油气资源评价，我国低渗透致密砂岩气地质资源8.37万亿立方米，主要分布在四川盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地南部和东部松辽盆地深层。据中石油不完全评价，全国致密砂岩气地质资源量超过11.95万亿立方米。其中，四川盆地上三叠统须家河组致密砂岩气资源量超过3.0万亿立方米，鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩气资源量超过8.0万亿立方米，仅苏里格气田致密岩气资源量近4.0万亿立方米。截至2008年底，全国累计探明致密砂岩气地质储量约1.8万亿立方米，待探明约6.6万亿立方米，探明率21.5%，技术采收率仅50%左右，比全国常规天然气储量平均采收率低10%～15%，开发利用程度较低，尚处于勘探开发早期阶段。

全国2000m以浅的煤层气地质资源量36.8万亿立方米，主要分布鄂尔多斯、沁水、准噶尔、二连、滇黔桂、吐哈、伊犁、海拉尔等8个盆地的石炭系、二叠系、侏罗系煤层。其中，埋藏深度小于1000m的地质资源量达14.27万亿立方米，是目前煤层气开发主要对象。截至2009年底，全国煤层气勘探开发程度更低，1000m以浅煤层气探明率不足2%，尚处于初期发展阶段。据初步估算，全国页岩气地质资源量约31万亿立方米，主要分布在南方古生界海相地层和北方湖相、过渡相地层。其中，以上扬子、下扬子地区的古生界海相泥页岩为主。

非常规油气资源的成功开发与利用，可弥补未来很长一个时期常规油气资源的不足，为中国经济的可持续发展提供能源保障。中国近期能够实现开发的非常规油气资源包括煤层气、致密砂岩气、无机气和浅层生物气。对此，中国应当加大基础理论和工程技术的研究力度，制定相关的优惠政策，为非常规油气资源的充分利用创造条件。 根据中国当前的经济条件、勘探开发技术水平和发展趋势，借鉴国外非常规天然气预测理论及其勘探开发经验，预测了中国未来非常规天然气产量。结果表明：常规天然气的产量大致在2040年后达到高峰，产量超过3500×108立方米;煤层气、致密砂岩气、生物气和无机气的产量大致在2070年后达到高峰，产量可能接近3000×l08次方立方米;页岩气和水溶气的大规模开发将在2070年之后;天然气水合物的规模开采则大致在2080年以后;页岩气、水溶气和天然气水合物的产量大致在未来一段时间内呈逐渐上升的趋势，并会持续较长时间。1