“十二五”期間中國頁巖氣進展

吳迪，薛冰

（國家知識產權局專利局專利審查協(xié)作天津中心，天津 300000）

1 “頁巖氣革命”改變了全球能源供給格局

美國引領頁巖氣商業(yè)開發(fā)，“頁巖氣革命”改變了全球能源供給格局。美國大約從2000年開始進行大規(guī)模頁巖氣開采，當時位于德克薩斯州中北部的Barnett Shale頁巖氣生產成為商業(yè)現(xiàn)實，巴尼特頁巖天然氣由米切爾能源和開發(fā)公司率先開發(fā)。在20世紀80年代和90年代，米歇爾能源公司嘗試了水力壓裂Barnett頁巖的替代方法，到2000年，該公司開發(fā)了一種水力壓裂技術，可生產商業(yè)量的頁巖氣。隨著巴尼特頁巖的商業(yè)成功日益明顯，其他公司開始在該地層鉆井，到2005年，巴尼特頁巖公司每年生產近1.415 84×1012m3（50萬億立方英尺（Tcf））的天然氣。

天然氣生產商對巴尼特頁巖天然氣的盈利能力充滿信心，得到了阿肯色州北部費耶特維爾頁巖良好成果的證實，生產商開始開發(fā)其他頁巖層，包括德克薩斯州東部和路易斯安那州北部的海恩斯維爾，俄克拉何馬州的伍德福德，德克薩斯州南部的鷹福特，以及阿巴拉契亞北部的馬塞勒斯和尤蒂卡頁巖。

美國擁有重要的頁巖天然氣資源。在美國原油和天然氣探明儲量（2016-12）中，美國能源情報署估計美國擁有大約5.663 36×1012m3（200萬億立方英尺）經證實的頁巖氣資源。據世界頁巖資源評估報告（2015-09）報道，美國估計有近1.764 136 64×1013m3（623萬億立方英尺）額外未經調整的技術可開采頁巖氣資源。圖1為美國頁巖氣產量趨勢圖。美國頁巖氣產量由2003年的2.0×1010m3提高到2017年的4.651×1011m3（據EIA），約占天然氣總產量的61%.頁巖氣產量快速增長，基本實現(xiàn)了美國天然氣的自給自足，改變了其能源供應格局。2017年，中國頁巖氣產量達到9.1×109m3，僅次于美國、加拿大。

圖1 美國頁巖氣產量趨勢圖

2 中國頁巖氣勘探開發(fā)進入發(fā)展快車道

中國頁巖氣從2004年啟動，標志著繼美國和加拿大之后，中國正式開始這一新型能源——頁巖氣資源的勘探開發(fā)。我國頁巖氣資源豐富[1-5]，探明地質儲量高達5.4×1011m3，按可采儲量計算，目前居于世界第一。但由于當時剛剛處于起始階段，許多技術還不成熟。在國家積極推進頁巖氣的開發(fā)利用下，國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心組織開展了全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區(qū)優(yōu)選工作[6]，2004年開始，國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心與中國地質大學（北京）跟蹤國外頁巖氣發(fā)展動態(tài)，研究我國頁巖氣地質條件，重點研究我國富有機質頁巖發(fā)育情況；2008年初步提出揚子地區(qū)為我國頁巖氣富集遠景區(qū)，并于同年完成了“渝頁1井”鉆探；2009年實施了“中國重點地區(qū)頁巖氣資源潛力及有利區(qū)帶優(yōu)選”，并于2010年成立了川渝黔鄂頁巖氣資源戰(zhàn)略調查先導試驗區(qū)，同時在蘇浙皖地區(qū)和北方部分地區(qū)開展了頁巖氣資源前期調查研究，初步掌握了我國部分有利區(qū)富有機質頁巖分布，確定了主力層系，初步形成了頁巖氣資源潛力評價方法和有利區(qū)優(yōu)選標準框架，優(yōu)選出一批頁巖氣富集遠景區(qū)，為在全國開展頁巖氣勘探開發(fā)工作奠定了扎實的基礎；2012年中國石油與殼牌富順永川的頁巖氣項目及中石化梁平頁巖油氣勘探開發(fā)及產能建設示范區(qū)8個鉆井平臺全面開鉆，標志著中國實現(xiàn)了頁巖氣商業(yè)化運營，成為中國頁巖氣革命開始的重要標志性事件。

中國石化2012-11在重慶礁石壩地區(qū)的焦頁1HF井鉆獲高產頁巖氣流，率先取得頁巖氣勘探開發(fā)重大突破[7]；2013年，國家能源局正式批準設立涪陵國家級頁巖氣示范區(qū)，標志著中國頁巖氣提前進入商業(yè)開發(fā)；2015年，涪陵頁巖氣田累計探明儲量達3.806×1011m3，成為全球除北美之外最大的頁巖氣田，同時，中石油在四川盆地中部開發(fā)了日產百萬立方米頁巖氣的平臺；2016年，中石油頁巖氣產量超2.3×109m3；到2017年，中國頁巖氣迎來了又一高度，中石化頁巖氣產量為6.004×109m3，銷售量為5.763×109m3，商品化率為95%，中石油頁巖氣產量達到3.021×109m3，約占全國產量的33%，我國共生產天然氣約9.1×109m3，較上一年增長14%，如圖2所示，標志著中國頁巖氣勘探開發(fā)進入發(fā)展的快車道。

圖2 2007—2017年我國頁巖氣生產情況

3 四川盆地及周緣成為頁巖氣開發(fā)的搖籃

中國頁巖氣主要分布在四川盆地，集中在四川盆地周圍的四川、重慶、云南區(qū)域內。目前，國家劃出的頁巖氣示范區(qū)為涪陵、長寧-威遠、昭通、富順-永川4個頁巖氣勘探開發(fā)示范區(qū)，其中，涪陵勘探開發(fā)區(qū)歸中石化所有，其他都為中石油所有，成為中國頁巖氣的主要產區(qū)。

涪陵頁巖氣勘探開發(fā)示范區(qū)作為中國首個商業(yè)化頁巖氣田，位于重慶市東部，其目的層為志留系龍馬溪組富有機質頁巖，目前已在焦石壩建成一期5.0×109m3/年產能，并已落實二期5個有利目標區(qū)，估計頁巖氣地質資源量4.767×1011m3，目前建成產能約7.5×109m3。目前，累計生產井產氣已經超過1.5×1010m3，其中的焦頁1HF井，累計產氣突破1×108m3，是國內生產時間最長的頁巖氣井。

2017年，中石油西南油氣田頁巖氣產量達到2.5×109m3，比計劃超產2×106m3，其主產區(qū)為長寧-威遠區(qū)塊，2017年共投產163口頁巖氣井，生產井158口，日產頁巖氣8.0×106m3，年產頁巖氣達到2.473×109m3，占中石油西南油氣田公司頁巖氣總產量的98.9%；浙江油田公司目前在建的昭通國家級頁巖氣示范區(qū)已經成為國內第三大頁巖氣主力產區(qū)，目前YS108H2平臺測試頁巖氣日產量突破1.15×106m3，其中，單井最高產量為3.5×105m3，最低產量為2.5×105m3。2017年，該區(qū)塊共生產頁巖氣超5×108m3，“十三五”期間有望建成年產2×109m3的大氣田；富順-永川勘探開發(fā)示范區(qū)主體位于四川省境內，為中石油與殼牌的合作勘探開發(fā)區(qū)塊，目的層為志留系龍馬溪組富有機質頁巖，其規(guī)劃的頁巖氣年產能力將達2×109m3。2017年建設13個勘探開發(fā)平臺，上半年開工建設7個，其中，永頁1井進入采氣階段，日產氣6.5×104m3。

4 其他地區(qū)見到了一些好的苗頭

2016-07，中國地質調查局在位于貴州省遵義市正安縣的安頁1井鉆獲頁巖氣，估算天然氣資源量達千億立方米，其中，志留系石牛欄組壓裂測試獲每日1.022×105m3穩(wěn)定高產工業(yè)氣流，這是我國首次在四川盆地以外的南方復雜構造區(qū)取得頁巖氣勘探重大突破，也標志著貴州省頁巖氣由勘探進入初步開發(fā)階段；2017-07，中國地質調查局在湖北宜昌寒武系水井沱組獲得日產6.02×104m3的高產頁巖氣流，成為繼四川盆地及周緣下古生界志留系龍馬溪組外又一新的海相地層，并在震旦系陡山沱組獲得迄今全球最古老頁巖氣藏的重大發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)頁巖氣勘探新區(qū)新層系重大突破。另外，海陸交互相地層中，在鄂爾多斯盆地、南華北地區(qū)、下?lián)P子地區(qū)等都相繼發(fā)現(xiàn)了頁巖氣。

5 結論

到2017年底，我國已基本摸清頁巖氣資源潛力，優(yōu)選出有利頁巖氣勘探開發(fā)示范區(qū)，推動我國頁巖氣進一步勘探開發(fā)，增強頁巖氣資源可持續(xù)供應能力，滿足我國不斷增長的能源需求，促進能源結構優(yōu)化，實現(xiàn)經濟社會又好又快發(fā)展，同時也為了更好地規(guī)劃、管理、保護和合理利用頁巖氣資源提供科學依據?？傮w上來說，中國頁巖氣取得了很大的成果，接近1.0×1010m3。但是，不得不承認，中國基礎地質條件復雜，頁巖氣勘探開發(fā)面臨諸多困難和挑戰(zhàn)，但在頁巖分布廣、層系多、頁巖氣資源量大等有利條件下，有理由相信中國頁巖氣發(fā)展的前景非常廣闊。

［1］張金川，金之鈞，袁明生.頁巖氣成藏機理和分布［J］.天然氣工業(yè)，2004，24（7）：15-18.

［2］龍鵬宇，張金川，李玉喜，等.重慶及其周緣地區(qū)下古生界頁巖氣成藏條件及有利區(qū)預測［J］.地學前緣，2012，19（2）：221-233.

［3］楊鐿婷，張金川，王香增，等.陸相頁巖氣的泥頁巖評價——以延長下寺灣區(qū)上三疊統(tǒng)延長組長7段為例［J］.東北石油大學學報，2012，36（4）：10-17.

［4］閆德宇，黃文輝，李昂，等.鄂爾多斯盆地上古生界海陸過渡相頁巖氣聚集條件及有利區(qū)預測［J］.東北石油大學學報，2013，37（5）：1-9.

［5］曾祥亮.四川盆地及其周緣下志留統(tǒng)龍馬溪組頁巖氣研究［D］.成都：成都理工大學，2011.

［6］李玉喜，聶海寬，龍鵬宇.我國富含有機質泥頁巖發(fā)育特點與頁巖氣戰(zhàn)略選區(qū)［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（12）：115-118.

［7］劉江濤.焦石壩地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁巖氣成藏地質特征［J］.江漢石油職工大學學報，2015，28（4）：7-9.