中國非常規(guī)天然氣資源前景

    能源問題關(guān)系到經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的穩(wěn)定，世哥各國通過各種渠道解決自身的能源問題，其中最重要的手段之一就是尋找替代能源，非常規(guī)天然氣由于其巨大的資源潛力和經(jīng)濟(jì)效益而被各國政府及能源公司所重視。
    目前，至少已有40多個(gè)國家針對(duì)天然氣水合物展開了******的資源調(diào)查和研究。探測(cè)天然氣水合物的目標(biāo)和范圍已覆蓋了世界上幾乎所有大洋陸緣的重要潛在遠(yuǎn)景區(qū)、高緯度極地永凍土地帶和南極大陸及陸緣區(qū)。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局粗略統(tǒng)計(jì)：美國的天然氣水合物可以滿足其未來數(shù)百年的需要。
    美國計(jì)劃到2015年實(shí)現(xiàn)天然氣水合物的商業(yè)性開采。日本計(jì)劃在2015-2018年最終確定海上天然氣水合物的商業(yè)開發(fā)計(jì)劃。
    美國在煤層氣商業(yè)開發(fā)方面已經(jīng)取得了巨大成功。2006年美國煤層氣年產(chǎn)量已超過500×10的8次方每立方米。澳大利亞、加拿大、英國、俄羅斯、印度、波蘭及德國等主要產(chǎn)煤國紛紛開展煤層氣勘探開發(fā)試驗(yàn)：并制定了相應(yīng)的鼓勵(lì)和扶持政策，以促進(jìn)本國煤層氣產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展。
    美國和加拿大已經(jīng)開始了對(duì)頁巖氣的開發(fā)，2005年美茜頁巖氣產(chǎn)量已達(dá)到198×10的8次方每立方米，成為一種重要的天然氣資源。同年，美國致密砂巖氣產(chǎn)量也占到總氣產(chǎn)量的19％。日本對(duì)水溶氣的勘探開發(fā)則已有80多年的歷史，美國、菲律賓及前蘇聯(lián)等均不同程度地對(duì)水溶氣的前景進(jìn)行了研究，有的已開始投入開發(fā)。
因此，無論是從經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)能源的需求出發(fā)，還是從保障能源安全的需要著眼，中國都應(yīng)該高度重視非常規(guī)天然氣的研究并加快開發(fā)利用的步伐。
一．非常規(guī)天然氣的富集條件
    非常規(guī)天然氣是指由于各種原因在特定時(shí)期內(nèi)還不能進(jìn)行盈利性開采的天然氣，非常規(guī)天然氣在一定階段可以轉(zhuǎn)換為常規(guī)天然氣（圖1）.在現(xiàn)階段主要指以煤層氣、頁巖氣、水溶氣、天然氣水合物、無機(jī)氣、淺層生物氣及致密砂巖氣等形式貯存的天然氣。由于其成因、成藏機(jī)理與常規(guī)天然氣不同，開發(fā)難度較大。中國目前能進(jìn)行經(jīng)濟(jì)開發(fā)的有致密砂巖氣、煤
層氣和淺層生物氣。
 
                      圖1 中國天然氣資源金字塔
1.天然氣水合物
天然氣水合物形成的****場(chǎng)所是海洋。只要?dú)馑�足夠充足、低溫高壓且具有一定孔隙空間，天然氣水合物的成藏既有簡(jiǎn)單圈閉也有復(fù)合圈閉。簡(jiǎn)單圈閉主要出現(xiàn)在永久凍土區(qū)或被動(dòng)大陸邊緣的陸坡和陸隆或三角洲前緣的增生棱柱體中。
活動(dòng)大陸邊緣（特別是匯聚板塊邊緣）為適合復(fù)合圈閉發(fā)育的環(huán)境，鹽丘底劈形成的圈閉也能形成復(fù)合圈閉。而陸地上適合天然氣水合物形成的溫度和壓力條件的地理環(huán)境是高緯度永久凍結(jié)層(包括永凍區(qū)淺海地帶)，在冰點(diǎn)溫度以上的永凍層也存在天然氣水合物，如中國青藏高原地帶。
2.煤層氣、頁巖氣和致密砂巖氣
中國的煤層氣、頁巖氣和致密砂巖氣在成藏機(jī)理上具有一定的相似性，它們都直接或間接來源于煤層、泥巖或頁巖，儲(chǔ)集空間類型相近，在成藏和分布上有一定的特征顯示。
   3.水溶氣
水溶氣藏是溶于水中的可燃?xì)怏w一般處于未飽和狀態(tài)。氣源有無機(jī)的（含氦氣），也有有機(jī)的（生物氣、深層裂解氣)，可以是單一氣源成藏，也可以是不同程度的混源成藏。當(dāng)高溫高壓地層水中溶解的天然氣量足夠大時(shí)，便形成了可供工業(yè)性開采或可以綜合利用的水溶氣藏。水溶氣藏的形成受孔縫洞、底水活躍程度及連通性等較多因素的影響。
  水溶氣藏成藏的條件在于：地層水相對(duì)靜止，存在儲(chǔ)水層，無構(gòu)造和物性限制，當(dāng)以構(gòu)造成藏時(shí)可出現(xiàn)含游離氣的氣頂，易于被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)以非構(gòu)造成藏時(shí)則難于被發(fā)現(xiàn)。對(duì)于異常高溫高壓氣藏，氣水比相對(duì)較高，常溫常壓氣藏的氣水比則相對(duì)較低，僅為前者的1／6—1／5。而甲烷氣的含量隨著地層水礦化度的增加而降低，但隨溫度、壓力的變化呈現(xiàn)無規(guī)則變化。
  非常規(guī)天然氣成因多樣，成藏機(jī)理復(fù)雜，但在空間分布上有機(jī)組合，為天然氣的立體勘探創(chuàng)造了條件。
二非常規(guī)天然氣資源量及資源前
     1．資源量
  粗略統(tǒng)計(jì)，中國非常規(guī)天然氣資源量為200×10的12次方—380×10的12次方立方米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了現(xiàn)今常規(guī)天然氣的資源量(35。03×lO的12次方立方米)，具有巨大的開發(fā)潛力和經(jīng)濟(jì)效益，非常規(guī)天然氣變成常規(guī)天然氣是完全可行和現(xiàn)實(shí)的。其中：天然氣水合物的資源量****，超過100×10的12次方每立方米，煤層氣資源量為36×10的12次方立方米，頁巖氣資源量大致與現(xiàn)今常規(guī)天然氣相當(dāng)或稍低，致密砂巖氣資源量為50×10的12次方-100×10的12次方立方米，水溶氣資源量為11．8×10的12次方—65•3×10的12次方立方米。其他非常規(guī)天然氣尚缺乏全國資源量的數(shù)據(jù)。
(1)天然氣水合物
  據(jù)估算，中國東海沖繩海槽附近的天然氣水合物資源中天然氣量約為24×10的12次方每立方米。廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局在南海西沙海槽地區(qū)已進(jìn)行了天然氣水合物試調(diào)查。據(jù)對(duì)南海深水陸坡區(qū)的地質(zhì)、地球物理資料的綜合研究，初步估計(jì)南海地區(qū)天然氣水合物的資源量為84•5×10的12次方立方米。從地質(zhì)情況看，中國東海陸坡、南海北部陸坡及西沙海槽、臺(tái)灣周邊海域、沖繩海槽、東沙和南沙海槽等地域均具備產(chǎn)出天然氣水合物的良好地質(zhì)條件。
  凍土區(qū)也具備形成天然氣水合物的溫度和壓力條件。中國青藏高原和東北北部為主要凍土區(qū)，青藏高原永久凍土區(qū)占世界永凍區(qū)面積的7％。中國科學(xué)院(蘭州)冰川凍土研究所在20世紀(jì)60年代和70年代對(duì)祁連山海拔4000m多年凍土區(qū)和青藏高原4700m五道梁永凍區(qū)進(jìn)行鉆探時(shí)，曾發(fā)現(xiàn)過類似氣水合物顯示的大量征兆和現(xiàn)象。勘探表明，西藏地區(qū)很有可能成為2l世紀(jì)繼塔里木盆地之后的第2個(gè)石油、天然氣資源戰(zhàn)略接替區(qū)。東北北部也是較有潛力的地區(qū)。
 (2)煤層氣
    根據(jù)最新一輪的中國資源評(píng)估結(jié)果，埋深小于2000m的煤層氣地質(zhì)資源量為36．81×10的12次方立方米，埋深小于1500m的煤層氣可采資源量為ll×10的12次方立方米，相當(dāng)于常規(guī)天然氣(22×10的12次方立方米)的50％。中國煤層氣資源主要分布在鄂爾多斯、沁水、準(zhǔn)噶爾、滇東黔西、二連、吐哈、塔里木、天山和海拉爾盆地，其地質(zhì)資源量均大于1×10的12次方立方米。川南黔北、豫西等16個(gè)中型含氣盆地(群)的地質(zhì)資源量為0．1×10的12次方—10×10的12次方立方米。
 (3)頁巖氣
    中國南方廣大地區(qū)分布的志留系中，發(fā)育大套黑色頁巖，有機(jī)碳含量大多為10％一15％，演化程度較高，可形成的頁巖氣資源潛力相當(dāng)可觀。較典型的是四川盆地，其在古生代海相沉積背景下形成的富含有機(jī)碳的頁巖(與美國東部地區(qū)頁巖氣發(fā)育盆地相似)、富含腐殖型干酪根的頁巖直接產(chǎn)氣，以及高演化程度下的原油產(chǎn)生裂解氣，使該盆地具有頁巖氣勘探的良好前景。2006年，中國石油勘探開發(fā)研究院油氣資源規(guī)劃所對(duì)四川盆地頁巖氣資源的調(diào)查結(jié)果表明，四川盆地威運(yùn)地區(qū)和瀘州地區(qū)的頁巖氣資源潛力達(dá)6．8×10的12次方一8•4×10的12次方立方米，相當(dāng)于四川盆地的常規(guī)天然氣資源總量。
    另外，松遼盆地白堊系、渤海灣盆地、江漢盆地的古近系——新近系、四川盆地的中生界、南華北、柴達(dá)木以及酒泉盆地均具有一定的頁巖氣。
  (4)致密砂巖氣
    中國許多盆地具備形成致密砂巖氣的條件，且有較大的資源潛力，這些盆地包括：鄂爾多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、吐哈盆地和南華北盆地等。
    近年來，一些學(xué)者對(duì)中國部分盆地致密砂巖氣資源進(jìn)行了評(píng)價(jià)。鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣分布于下石盒子組和山西組，平面上主要分布于伊陜斜坡及其附近，資源量為50×10的12次方立方米左右。川西坳陷則主要分布于三疊系中，最有利的勘探區(qū)為前陸深凹陷部位，資源量達(dá)3．6×10的12次方每立方米。庫車前陸盆地致密砂巖氣分布于三疊系一侏羅系!最有利的拜城凹陷和陽霞凹陷的遠(yuǎn)景資源量至少為10×10的12次方立方米。準(zhǔn)噶爾盆地南緣致密砂巖氣分布于侏羅系和白堊系，其遠(yuǎn)景資源量至少為3×10的12次方每立方米。吐哈盆地則主要分布于中下侏羅統(tǒng)，最有利的勘探區(qū)是勝北洼陷和小草湖洼陷，預(yù)測(cè)資源量達(dá)2．63×10的12次方—3．06×10的12次方立方米。除了上述盆地以外，在塔西南前陸盆地、東濮凹陷、松遼盆地和楚雄盆地等地區(qū)，也可能會(huì)有發(fā)現(xiàn)。
  (5)水溶氣
    水溶氣廣泛分布于中、新生代地層中，尤其是在古近紀(jì)一新近紀(jì)和第四系海相和海陸過渡相地層中。中國水溶氣分布比較廣泛，資源潛在量很大。中國中新生代含油氣盆地中廣泛分布著水溶性天然氣藏。王雪吾等用體積法初步估算中國43個(gè)盆地中的水溶氣資源量約為12×10的12次方—65×lO的12次方立方米。關(guān)德師等預(yù)測(cè)中國水溶氣資源量約為45×10的12次方立方米，其中東部水溶性天然氣遠(yuǎn)景地質(zhì)儲(chǔ)量合計(jì)為19×lO的12次方立方米。中國的四川盆地(威遠(yuǎn)氣田)、松遼盆地、渤海灣盆地、瓊東南盆地、柴達(dá)木盆地、鄂爾多斯盆地和吐哈盆地等均具有勘探水溶氣的良好前景。
  2．資源前景
  中國天然氣水合物的資源前景巨大，未來?xiàng)l件下完全可以成為替代能源，其使用年限將超過現(xiàn)今的常規(guī)油氣，但開采難度大，技術(shù)要求極高，預(yù)計(jì)投入大規(guī)模商業(yè)開采需要50a以上的時(shí)間。
    中國的頁巖氣和煤層氣分布廣泛，資源豐富，部分地區(qū)已進(jìn)行了商業(yè)性開采，但開采技術(shù)水平相對(duì)較低。只要合理加以引導(dǎo)開發(fā)，頁巖氣和煤層氣將是目前常規(guī)油氣的重要接替，它能從根本上緩解中國常規(guī)天然氣供需不足的問題。
    中國致密砂巖氣的前景看好，但勘探和開采難度較頁巖氣、煤層氣大，雖在局部地區(qū)已進(jìn)行開采，但技術(shù)落后且經(jīng)濟(jì)效益偏低。預(yù)計(jì)在現(xiàn)今的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下，其發(fā)展速度會(huì)相對(duì)較緩。
    就中國非常規(guī)天然氣資源量而言，生物氣、水溶氣和無機(jī)氣的資源量相對(duì)較小，但其不容忽視。在現(xiàn)今的能源狀況下，合理的開發(fā)利用對(duì)于緩解中國的能源壓力非常重要，尤其是生物氣，其開采難度小，開發(fā)周期短，見效快。
  3．產(chǎn)量分析
    非常規(guī)油氣資源的成功開發(fā)與利用，可彌補(bǔ)未來很長一個(gè)時(shí)期常規(guī)油氣資源的不足，為中國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供能源保障。中國近期能夠?qū)崿F(xiàn)開發(fā)的非常規(guī)油氣資源包括煤層氣、致密砂巖氣、無機(jī)氣和淺層生物氣。對(duì)此，中國應(yīng)當(dāng)加大基礎(chǔ)理論和工程技術(shù)的研究力度，制定相關(guān)的優(yōu)惠政策，為非常規(guī)油氣資源的充分利用創(chuàng)造條件。
    根據(jù)中國當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)條件、勘探開發(fā)技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)，借鑒國外非常規(guī)天然氣預(yù)測(cè)理論及其勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)測(cè)了中國未來非常規(guī)天然氣產(chǎn)量(圖2)。結(jié)果表明：常規(guī)天然氣的產(chǎn)量大致在2040年后達(dá)到高峰，產(chǎn)量超過3500×108立方米；煤層氣、致密砂巖氣、生物氣和無機(jī)氣的產(chǎn)量大致在2070年后達(dá)到高峰，產(chǎn)量可能接近3000×lO的8次方立方米；頁巖氣和水溶氣的大規(guī)模開發(fā)將在2070年之后；天然氣水合物的規(guī)模開采則大致在2080年以后；頁巖氣、水溶氣和天然氣水合物的產(chǎn)量大致在未來一段時(shí)間內(nèi)呈逐漸上升的趨勢(shì)，并會(huì)持續(xù)較長時(shí)間。
 
年份
圖2中國天然氣產(chǎn)量預(yù)測(cè)
三、結(jié)束語
    中國非常規(guī)天然氣資源潛力巨大，就資源量而言，非常規(guī)天然氣的資源量遠(yuǎn)大于常規(guī)天然氣資源。煤層氣、致密砂巖氣、生物氣和無機(jī)氣將逐步成為常規(guī)天然氣的接替資源，預(yù)測(cè)2040年之后會(huì)達(dá)到產(chǎn)量高峰。頁巖氣、水溶氣開采難度較大，預(yù)測(cè)形成規(guī)模的商業(yè)性開采至少在2040年之后，而中國天然氣水合物資源量****，其開采難度亦****，投入商業(yè)性開采所需時(shí)間也最長。