全球待發(fā)現(xiàn)油氣資源分布及啟示

余本善，孫乃達

（中國石油經濟技術研究院，北京100724）

化石能源是推動人類社會發(fā)展和文明進步的不可或缺的物質基礎和重要力量。據(jù)國際能源咨詢機構預測，未來數(shù)十年，全球能源消費結構會隨著經濟社會的發(fā)展而有所變化，太陽能、風能、核能等清潔能源應用會明顯增加，但油氣在全球一次能源結構中的主體地位不會改變，油氣占世界一次能源消費的比重仍將長期保持在56%以上［1］。并且隨著全球經濟的復蘇，能源需求將會不斷增長（圖1），2040年全球能源需求將比2010年增長30%，尋找未來油氣資源已成為各國保障能源需求和維護能源安全的首要途徑。

圖1 全球油氣需求變化情況［1］

大量的研究認為未來全球待發(fā)現(xiàn)的油氣資源主要來自深層、深水、非常規(guī)、極地、天然氣水合物等［1］。那這些待發(fā)現(xiàn)的油氣資源主要分布在哪呢？又各有多少資源量呢？筆者結合美國地質調查局（USGS）、美國能源信息署（EIA）、國際能源機構（IEA）、BP世界能源統(tǒng)計、ExxonMobil等機構發(fā)布的最新研究資料，綜合分析了目前全球待發(fā)現(xiàn)油氣資源潛力分布及技術挑戰(zhàn)。

1 深層油氣資源

近年來，隨著中淺層油氣勘探開發(fā)程度不斷提高，油氣發(fā)現(xiàn)難度越來越大，業(yè)界對深層油氣勘探開發(fā)的重視程度日益提高。深層油氣資源的勘探開發(fā)，對老油氣區(qū)（田）擴大儲量、穩(wěn)定產量有著非常重要的意義。目前關于深層油氣藏尚沒有一個統(tǒng)一的定義，不同國家、不同機構的認識有差異［2－8］，國際上相對認可的深層標準是其埋深大于等于4500m［5］。

據(jù)統(tǒng)計，在全球近1／4的含油氣盆地中已發(fā)現(xiàn)了深層油氣藏，深層油氣的新增儲量呈明顯增長趨勢（圖2）。目前世界上已開發(fā)的最深油氣田是美國西內盆地阿納達科凹陷米爾斯蘭奇氣田（Mills Ranch Field），其目的層下奧陶統(tǒng)白云巖埋深超過8000m［12］。我國的塔里木、四川、鄂爾多斯等地區(qū)深層油氣田開發(fā)也已取得巨大成功［5］。最新研究成果表明，我國東北地區(qū)上古生界發(fā)育大量的暗色泥巖和碳酸鹽巖，且未發(fā)生大面積的區(qū)域變質［3］，具有形成油氣資源的潛力，因此東北地區(qū)深層油氣有可能成為我國油氣儲量上漲的重要來源之一。

圖2 全球深層油氣2P可采儲量增長史

2 非常規(guī)油氣資源

綜合IHS、BP、IEA等多家能源研究機構的評價結果分析，截至2013年底，全球剩余常規(guī)油氣可采資源總量約為7186億t，其中剩余常規(guī)石油資源量約為3756億t，約占52%，剩余常規(guī)天然氣資源量約為427萬億m3，約占48%。中東／北非地區(qū)依然是全球油氣資源最豐富的地區(qū)，擁有全球可采油氣儲量的39%，其次是中亞－俄羅斯地區(qū)，占22%。全球非常規(guī)石油可采資源量大約為6668億t，其中致密油473億t，重油資源838億t，油砂1357億t，油頁巖4000億t。全球非常規(guī)天然氣可采資源量380萬億m3，其中頁巖氣187萬億m3，致密氣106萬億m3，煤層氣283萬億m3。包括非常規(guī)油氣資源在內（但不包括油頁巖、天然氣水合物），北美地區(qū)約占全球的可采資源量的19%，南美地區(qū)約占全球的14%，即美洲油氣資源將占有世界油氣資源的33%，超過了中東地區(qū)。

2．1 頁巖氣

據(jù)美國能源信息署最新評估，全球頁巖氣儲量約為207萬億m3，排名前三位的國家依次是中國、阿根廷、阿爾及利亞。按地區(qū)來分，約44%分布在美洲地區(qū)，19%分布在中國的西北地區(qū)。

美國是全球頁巖氣開發(fā)最早也是最為成功的國家，其2013年頁巖氣產量達到了2223億m3，占美國天然氣比重已由1996年的1．6%激增至2013年的34%。美國能源署預測美國頁巖氣產量在2013～2040年間還將呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，2040年的產量將在2013年的基礎上再翻一番達到4729億m3，屆時頁巖氣產量將占據(jù)美國國內天然氣產量的50%以上。

得益于頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)，美國和加拿大天然氣產量已超過世界天然氣產量的25%。目前，頁巖氣勘探開發(fā)正由北美向全球擴展，中國、澳大利亞、法國、瑞典、波蘭等國家都開始了頁巖氣的研究和勘探開發(fā)。頁巖氣已成為全球油氣資源勘探開發(fā)的重要基地，未來必將對世界油氣資源勘探開發(fā)格局產生更深遠的影響。

2．2 致密油

最新評價結果顯示，全球致密油技術可采資源量為473億t，排名前五名的國家依次是俄羅斯（22%）、美 國 （16．7%）、中 國 （9．3%）、阿 根 廷（7．8%）、利比亞（7．6%），這五個國家占全球可采致密油資源總量的63．4%。

近年來致密油正成為全球非常規(guī)領域繼頁巖氣革命后的又一熱點領域。在過去的幾年中，由于致密油的大量開采，美國石油生產也一直保持著歐佩克國家以外增長第一的位置，2012年美國致密油日產量為210萬桶，2013年美國致密油的產量更是超過300萬桶／d。加拿大致密油的產量也將很快達到100萬桶／d。

2．3 致密氣

據(jù)美國聯(lián)邦地質調查局研究，全球已發(fā)現(xiàn)或推測發(fā)育致密砂巖氣的盆地有70個左右，資源量約為210萬億m3；2008年全球致密砂巖氣產量約432億m3，大約占全球天然氣總產量的七分之一。美國、加拿大在致密砂巖氣勘探開發(fā)方面處于世界領先地位，已實現(xiàn)致密砂巖氣的大規(guī)模商業(yè)化生產，目前美國在30個盆地中大約有900個氣田生產致密砂巖氣，可采儲量13萬億m3左右，生產井超過4×104口，2010年產量達175．4億m3，占美國當年天然氣總產量（611億m3）的30%。

2．4 煤層氣

煤層氣的主要成分與天然氣相似，是一種在煤化作用過程中形成，蘊藏于煤層中，以甲烷為主的混合氣體，也稱煤層吸附氣、煤層甲烷或煤層瓦斯（coal bed methane簡稱CBM）。全球煤層氣技術可采儲量約為283萬億m3。新一輪全國煤層氣資源評價顯示，我國埋深小于2000m的煤層氣地質資源量約為36．81萬億m3，與中國陸上常規(guī)天然氣資源量38萬億m3基本相當，僅次于俄羅斯113萬億立方米和加拿大76萬億m3居世界第三位，約占世界煤層氣總資源量的13%。

2．5 油砂

據(jù)USGS評估，全球油砂地質資源26183億桶，技術可采6507億桶；其中北美地質資源16591億桶，技術可采5309億桶。世界上最大規(guī)模聚集區(qū)是加拿大艾爾伯達省的西加拿大盆地。據(jù)加拿大官方統(tǒng)計，加拿大的石油儲量約為1740億桶，位居世界第三，其中97% 來自于油砂，約為1690億桶，主要集中在西部的匹斯河、冷湖和阿薩巴斯卡附近。

隨著技術的發(fā)展、成本的降低，加拿大油砂開始作為能源資源被加以運用，并進入了大規(guī)模開采與提煉階段。根據(jù)加拿大石油生產商協(xié)會（CAPP）2013年的統(tǒng)計，2013年加拿大油砂油產量約為190萬桶／d，占其全部石油產量的54%；而到2030年這一數(shù)字預計將達到480萬桶／d，約占加拿大石油產量的近80%。

2．6 重油

重油和油砂的成因基本一致，其差別是重油的密度和黏度相對較低，劃分標準沒有完全統(tǒng)一，但都采用密度（重度）和黏度二項指標。美國和加拿大把重油定義為在溫度15．6℃密度為0．934～1．00g／cm3、黏度為100m～10000mPa．s的石油；把相同溫度下密度大于1．00g／cm3、黏度大于10000mPa．s的天然瀝青定義為油砂，這個標準已被國際石油界廣泛采用。

據(jù)USGS的評價，世界重油地質資源32695億桶，技術可采4343億桶；其中南美地質資源20438億桶，技術可采2657億桶。世界上最重要的重油聚集區(qū)是委內瑞拉奧里諾科重油帶，可采儲量達到500億t。重油和油砂必須原始盆地要有豐富的原油生成，而生成和聚集的原油受到后期的生物降解作用轉變成為重油和油砂。盆地的早期階段以被動緣盆地最為有利于油氣的生成，而盆地的后期發(fā)生碰撞成為前陸盆地，適合于正常原油降解成為重油或油砂。研究表明，具有這種演化歷史的盆地眾多，在全球廣泛分布。

2．7 油頁巖

油頁巖是一種高灰分的含可燃有機質的沉積巖，由干酪根和黏土礦物等無機物混合組合，含少量瀝青，它和煤的主要區(qū)別是灰分超過40%。油頁巖形成于淺海相、湖相和沼澤，在相應的沉積環(huán)境中形成海相油頁巖、湖相油頁巖和沼澤油頁巖。油頁巖實際上是潛在的烴源巖，在地質歷史過程中沒有經歷過深埋和高溫環(huán)境，有機質沒有轉化為油氣。要使油頁巖加溫到500℃左右，才能轉化為油，需要足夠的熱能。

美國能源部的評估，全世界油頁巖的資源量為2．6萬億桶，且較為集中地分布在政局相對穩(wěn)定的美洲地區(qū)，其中以美國的儲量最為豐富，比全球儲量的三分之二還要多。美國最大的油頁巖礦為皮申斯盆地，地質資源量1719．7億t，可采資源量964．7億t；面積260km2，厚度312．7m，含油率8．3%。

3 深水油氣資源

自20世紀70年代初期以來，隨著北海、墨西哥灣、西非、巴西等深水油氣田的勘探發(fā)現(xiàn)，人們對深水油氣勘探開發(fā)熱情不斷高漲，目前，全球已有60多個國家在進行深水油氣的勘探開發(fā)活動。當前浮式鉆井裝置、浮式生產裝置和海底完井的作業(yè)水深已達到3174m、2500m和2934m，在建深水浮式鉆井裝置的最大額定作業(yè)水深已逼近4000m。未來隨著深水裝備技術的不斷進步，深水作業(yè)水深還將會不斷攀高。

據(jù)雪佛?。率抗殴竟烙嫞刂恋?012年全球深水儲量占全球儲量7%，2017年將占到10%。2013年全球深水油氣產量超過5億t油當量，占全球海上油氣產量的20%以上，預計到2025年這一比例將升到30%以上。

全球已探明的深水油氣主要分布在墨西哥灣、巴西海域和北非鄰海，這三個地區(qū)被稱為深水油氣勘探開發(fā)的“金三角”，集中了全球約70%的深水勘探開發(fā)活動。近些年東非和亞太地區(qū)深水油氣勘探投資也有明顯增長趨勢，并且不斷有新的油氣發(fā)現(xiàn)，未來也有潛力發(fā)展成為深水油氣重點勘探開發(fā)領域（圖3）。我國南海油氣資源極為豐富，整個南海盆地群石油地質資源量約在230億～300億t之間，天然氣總地質資源量約為16萬億m3，占中國油氣總資源量的三分之一，其中70%蘊藏于153．7萬km2的深水區(qū)域。隨著國家對海洋油氣資源重視程度不斷加深，未來我國深水油氣產量也將會快速增長。

圖3 全球深水重要區(qū)塊分布地理位置

4 北極油氣資源

北極地區(qū)是指北緯66°34′N北極圈以內的地區(qū)，總面積2100萬km2，其中陸地部分占800萬km2，主要包括北冰洋和8個環(huán)北極國家（加拿大、丹麥、芬蘭、冰島、挪威、瑞典、俄羅斯和美國）的北方領土（圖5）。北極地區(qū)蘊含著豐富的油氣資源，根據(jù)美國地理調查局（USGS）的北極評估成果，北極地區(qū)油氣資源總儲量相當于4120億桶石油，大約含有世界上22%的未開發(fā)的油氣資源，其中包含世界上30%的天然氣資源，13%的石油資源和20%的天然氣水合物。目前，北極地區(qū)仍有近半數(shù)盆地未進行油氣勘探，已發(fā)現(xiàn)的油氣田由于氣候、基礎設施以及技術等原因僅有部分投入開發(fā)，是地球上擁有大量剩余資源且勘探開發(fā)程度最低的地區(qū)之一。

北極地區(qū)已探明的油氣儲量主要分布在俄羅斯西西伯利亞盆地、季曼—伯朝拉盆地和美國阿拉斯加北部斜坡盆地。自從1962年俄羅斯的Tazovskoye氣田的發(fā)現(xiàn)開始（圖4），北極圈內的俄羅斯、阿拉斯加、加拿大西北部、挪威已經發(fā)現(xiàn)了61個大型油氣田。這61個油氣田中，有43個分布在俄羅斯，6個分布在阿拉斯加，11個在加拿大西北部，1個在挪威。俄羅斯的43個油氣田，有35個分布在西西伯利亞海盆，5個分布在秋明－伯朝拉海盆，2個在南巴倫支海盆，1個在Ludlov Saddle。目前北極地區(qū)累計產油約400億桶，2013年油氣日產量約為800萬桶油當量，天然氣1100萬億立方英尺，產油區(qū)主要集中在俄羅斯和美國的阿拉斯加。

5 天然氣水合物

天然氣水合物（Natural Gas Hydrate，簡稱 Gas Hydrate）是分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質。天然氣水合物在自然界廣泛分布在大陸永久凍土、島嶼的斜坡地帶、活動和被動大陸邊緣的隆起處、極地大陸架以及海洋和一些內陸湖的深水環(huán)境。據(jù)估算，全球天然氣水合物的儲量是現(xiàn)有天然氣、石油儲量的兩倍，具有廣闊的開發(fā)前景（圖5），我國南海天然氣水合物的資源量為700億t油當量，約相當中國目前陸上石油、天然氣資源量總數(shù)的二分之一。

天然氣水合物是地球上尚未商業(yè)化開采的新能源，目前全球至少有30多個國家和地區(qū)在進行可燃冰的研究與調查勘探。天然氣水合物開采主要是采用升溫或減壓的方法，破壞天然氣水合物穩(wěn)定區(qū)平衡而釋放天然氣。2012～2013年，美國、日本等國對水合物開采試驗均取得成功，意味著天然氣水合物的開采邁出了重要的一步?？梢灶A見，不久的將來，天然氣水合物大規(guī)模商業(yè)開發(fā)將會成為現(xiàn)實。

圖4 北極油氣資源分布

圖5 全球天然氣水合物分布概況

6 結論和建議

全球油氣資源豐富，但是易開采的常規(guī)資源比例越來越小，勘探主要區(qū)域由簡單地貌區(qū)轉到沙漠、高山、極地等復雜地區(qū)，由淺層轉到深層、超深層，由陸地轉到海域深水、極地等新區(qū)，由常規(guī)油氣轉到致密油、煤層氣、頁巖油等非常規(guī)油氣，未來的能源挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)在三個方面：一是需要開發(fā)的資源類型更加多樣化，且不同類型的資源都面臨著一定的技術挑戰(zhàn)（表1）；二是降低成本和提高效率的壓力越來越大；三是管理安全與環(huán)境風險的任務越來越重。

為此，建議加強以下技術研究。

1）對于深層油氣，近年來塔里木油氣田、四川深層氣田等的成功開發(fā)為我國在深層勘探開發(fā)方面積累了大量的技術經驗，高溫高壓鉆完井、窄密度窗口等諸多難題部分走在了國際前列，但仍面臨著高溫高壓工具準備不足、鉆速慢、嚴重漏失、鉆井周期長、套管磨損嚴重、開發(fā)成本高等諸多挑戰(zhàn)。建議業(yè)界加強與中國科學院、高等院校和國外研究機構等機構的合作，加強基礎地質理論研究和工程技術攻關，并大力實施跨界合作，利用我國航天工業(yè)在高溫高壓領域積累的豐富經驗，開發(fā)適應石油工業(yè)的高溫高壓產品，如電子芯片、測量儀器、油井材料等，以推動我國深層技術領域跨越式發(fā)展。

表1 深層、深水、極地和非常規(guī)油氣開發(fā)主要面臨的技術挑戰(zhàn)

2）對于深水油氣，建議國家相關部門以《全國海洋經濟發(fā)展“十二五”規(guī)劃》為指導，制定我國深水工程技術能力發(fā)展規(guī)劃及實施方案，并明確相應的機構組織推進實施，鼓勵支持三大油公司通過合資合作、參股、公司并購等方式逐步介入國際深水項目開發(fā)，積累經驗，培養(yǎng)人才，加強深水關鍵裝備的研發(fā)、設計與制造，采用購買、合作設計等多種方式盡快攻克大型半潛式鉆井平臺、多纜物探船、大型海工作業(yè)船等重大海工裝備的設計，推動我國核心裝備產業(yè)升級。

3）對于非常規(guī)油氣，從儲量及開采技術成熟度來說，致密油、煤層氣、頁巖氣等是我國目前最為現(xiàn)實的非常規(guī)油氣資源，需要認真學習北美先進的經驗，在現(xiàn)有基礎研究和勘探試驗已獲突破的基礎上，研究不同類型非常規(guī)油氣相應的開發(fā)配套工藝技術，制訂科學有序的非常規(guī)油氣資源總體發(fā)展戰(zhàn)略，大力發(fā)展水平井鉆井技術、大型壓裂技術和物探技術，包括工程裝備攻關、專業(yè)隊伍建設等，并把其作為未來工程技術裝備發(fā)展的戰(zhàn)略重點。

4）對于北極油氣，業(yè)界要高度重視其重要性和戰(zhàn)略性。IEA預測到2035年全球常規(guī)油氣產能缺口將達到300萬桶／d，擁有全球近四分之一待發(fā)現(xiàn)油氣資源量的北極在全球油氣格局中地位不言而喻。國際石油巨頭如?？松梨凇づ?、挪威石油、俄羅斯國家石油公司等已將北極列入公司未來發(fā)展規(guī)劃。我國開發(fā)北極油氣不但有助于國家能源供應渠道多元化，對緩解國家油氣資源緊缺壓力，保障國家能源安全也具有重要意義，而且北極油氣勘探開發(fā)項目技術含量高，還有利于推動區(qū)域高新技術產業(yè)化和技術進步。目前北極油氣開發(fā)處于產品生命周期中的“導入期”，市場割據(jù)尚未形成，需求低、投入大、成本高，但競爭對手少，容易樹立先入優(yōu)勢，建議業(yè)界重視北極地區(qū)進入策略研究。

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