中國具有豐富的頁岩氣和頁岩油儲量,勘探潛力巨大,集中分佈在塔里木盆地、準噶爾盆地、松遼盆地、四川盆地、揚子地臺、江漢盆地和蘇北盆地。
中國擁有4746 Tcf①的頁岩氣地質儲量,頁岩以湖相和海相沉積為主。其中技術可採儲量1151 Tcf,分佈於四川盆地(626 Tcf)、塔里木盆地(216 Tcf)、準噶爾盆地(36 Tcf)和松遼盆地(16 Tcf),剩餘的222 Tcf分佈在規模較小、地質構造複雜的揚子地臺、江漢盆地和蘇北盆地。
同樣,中國頁岩油勘探潛力也很巨大,地質儲量約為643 B bbl②。由於頁岩多為湖相沉積頁岩,富含粘土礦物,不利於水力壓裂技術的開採,技術可採儲量較低。準噶爾盆地、塔里木盆地和松遼盆地的技術可採總儲量為32.2 B bbl。
圖表 1 中國頁岩油氣盆地分佈圖
頁岩極強的非均質性決定了開採的複雜性。同一區塊相鄰的井位產量可能會有明顯的不同,同一個位置不同層位的產量也可能不同,同一層位不同深度產量還可能不同。預測一個區塊的頁岩油氣產量則需要投入更多的資金打更多的井。此外,影響可採資源量的主要因素還有:
水平井和水力壓裂技術。頁岩呈水平層狀分佈,且開採週期短,需要不斷的打井,資金投入大,效益小。水平井技術能夠把儘可能多的頁岩用一口井連線起來,極大地降低了開採成本。頁岩是低孔低滲的儲層,需要足夠的外界壓力驅使油氣排出。水力壓裂技術能夠提供外界壓力並可造成微裂縫作為排烴通道,提高採收率。
頁岩的礦物組成成分。脆性礦物在外界壓力下容易產生裂縫。粘土礦物含量低、脆性礦物含量高的頁岩有利於在水力壓裂過程中產生微裂縫。
地質結構的複雜度,特別是斷層的分佈。斷層的存在可能影響水平井的長度,還可能導致地層水進入頁岩儲層而減小滲透率和含油或含氣飽和度。
圖表 3中國盆地頁岩油地質引數表(2)
從以上三個影響因素分析中國的主要頁岩油和頁岩氣盆地:
四川盆地、江漢盆地、蘇北盆地和揚子地臺組成的中國頁岩走廊。為典型的海相沉積,石英含量豐富,具有和美國頁岩相似的寒武-志留系黑色頁岩。四川盆地作為中國最早的頁岩氣開採地區,擁有天然氣管道、充足的地表水來源、位於主要城市周邊等優勢,開採區域主要集中在斷層相對較少、硫化氫含量低的川西南第四系地層。相鄰的揚子地臺、江漢盆地、蘇北盆地地質構造相對簡單,毗鄰重要城市,所以也有很好的開發條件。
塔里木盆地。主要為埋藏相對較深的寒武-奧陶紀的海相沉積黑色頁岩。由於地處偏遠以及埋藏很深,還未進行頁岩油氣的開採。盆地構造相對簡單,但是絕大多數頁岩都埋藏很深,少數被抬升至可開採深度的頁岩的TOC值卻很低(1%~2%)。高含氮雜質和喀斯特坍塌構造也是開採需要考慮的問題。水平井技術已經運用於盆地中緻密油氣的開採,對未來應用於頁岩具有重要的借鑑意義。
準噶爾盆地。雖然不是最豐富的含頁岩油氣資源盆地,卻有著最優的頁岩地質條件。二疊紀的湖相頁岩厚度大,平均厚度可達300米;有機質含量豐富,平均TOC值高達4%,最大可達20%;並且地層內壓力大,地質構造極其簡單,利於開採。主要的風險來源於湖湘頁岩脆性組分含量相對於海相頁岩要少,壓裂過程中效果較差。
松遼盆地。作為中國最大產頁岩油區域,發育一套處於生油或生溼氣窗的晚白堊系頁岩。雖然這些富含有機質頁岩是湖湘頁岩,脆性含量低,但由於本身地層超壓和自然裂縫的存在,對於開採還是有利的。有利區帶位於孤立的半地塹,深度在300m到2500m不等,斷層較多。吉林油田已經開鑽一口水平井並採用水力壓裂技術開採了一套緻密砂岩儲層,這口長1200米11段壓裂的井也可以用於未來的頁岩油儲層。
吐魯番-哈密盆地、柴達木盆地、鄂爾多斯盆地。吐魯番-哈密盆地發育一套二疊紀富含有機質湖湘頁岩,處於生油到生溼氣窗。柴達木盆地中孤立斷層邊界的窪地發育早三疊泥岩,TOC較高,傾向生油,但是埋藏很深。鄂爾多斯盆地構造簡單,三疊紀的頁岩TOC值低並且粘土含量高達80%;而石炭和二疊的泥岩含煤高,脆性含量低。
綜上,雖然中國頁岩氣和頁岩油的儲量豐富,但由於複雜的地質構造、嚴格的地質資料控制、不成熟的技術以及高額的開採費用,導致可採資源量不足地質儲量的5%,決定了大規模的商業開發仍是一個嚴峻的挑戰。
注:
① :1萬億立方英尺(Tcl)= 283.17億立方米(m3)
② :1 B bbl =10億桶,1 桶(bbl)= 0.159立方米(m3)
中國具有豐富的頁岩氣和頁岩油儲量,勘探潛力巨大,集中分佈在塔里木盆地、準噶爾盆地、松遼盆地、四川盆地、揚子地臺、江漢盆地和蘇北盆地。
中國擁有4746 Tcf①的頁岩氣地質儲量,頁岩以湖相和海相沉積為主。其中技術可採儲量1151 Tcf,分佈於四川盆地(626 Tcf)、塔里木盆地(216 Tcf)、準噶爾盆地(36 Tcf)和松遼盆地(16 Tcf),剩餘的222 Tcf分佈在規模較小、地質構造複雜的揚子地臺、江漢盆地和蘇北盆地。
同樣,中國頁岩油勘探潛力也很巨大,地質儲量約為643 B bbl②。由於頁岩多為湖相沉積頁岩,富含粘土礦物,不利於水力壓裂技術的開採,技術可採儲量較低。準噶爾盆地、塔里木盆地和松遼盆地的技術可採總儲量為32.2 B bbl。
圖表 1 中國頁岩油氣盆地分佈圖
頁岩極強的非均質性決定了開採的複雜性。同一區塊相鄰的井位產量可能會有明顯的不同,同一個位置不同層位的產量也可能不同,同一層位不同深度產量還可能不同。預測一個區塊的頁岩油氣產量則需要投入更多的資金打更多的井。此外,影響可採資源量的主要因素還有:
水平井和水力壓裂技術。頁岩呈水平層狀分佈,且開採週期短,需要不斷的打井,資金投入大,效益小。水平井技術能夠把儘可能多的頁岩用一口井連線起來,極大地降低了開採成本。頁岩是低孔低滲的儲層,需要足夠的外界壓力驅使油氣排出。水力壓裂技術能夠提供外界壓力並可造成微裂縫作為排烴通道,提高採收率。
頁岩的礦物組成成分。脆性礦物在外界壓力下容易產生裂縫。粘土礦物含量低、脆性礦物含量高的頁岩有利於在水力壓裂過程中產生微裂縫。
地質結構的複雜度,特別是斷層的分佈。斷層的存在可能影響水平井的長度,還可能導致地層水進入頁岩儲層而減小滲透率和含油或含氣飽和度。
圖表 3中國盆地頁岩油地質引數表(2)
從以上三個影響因素分析中國的主要頁岩油和頁岩氣盆地:
四川盆地、江漢盆地、蘇北盆地和揚子地臺組成的中國頁岩走廊。為典型的海相沉積,石英含量豐富,具有和美國頁岩相似的寒武-志留系黑色頁岩。四川盆地作為中國最早的頁岩氣開採地區,擁有天然氣管道、充足的地表水來源、位於主要城市周邊等優勢,開採區域主要集中在斷層相對較少、硫化氫含量低的川西南第四系地層。相鄰的揚子地臺、江漢盆地、蘇北盆地地質構造相對簡單,毗鄰重要城市,所以也有很好的開發條件。
塔里木盆地。主要為埋藏相對較深的寒武-奧陶紀的海相沉積黑色頁岩。由於地處偏遠以及埋藏很深,還未進行頁岩油氣的開採。盆地構造相對簡單,但是絕大多數頁岩都埋藏很深,少數被抬升至可開採深度的頁岩的TOC值卻很低(1%~2%)。高含氮雜質和喀斯特坍塌構造也是開採需要考慮的問題。水平井技術已經運用於盆地中緻密油氣的開採,對未來應用於頁岩具有重要的借鑑意義。
準噶爾盆地。雖然不是最豐富的含頁岩油氣資源盆地,卻有著最優的頁岩地質條件。二疊紀的湖相頁岩厚度大,平均厚度可達300米;有機質含量豐富,平均TOC值高達4%,最大可達20%;並且地層內壓力大,地質構造極其簡單,利於開採。主要的風險來源於湖湘頁岩脆性組分含量相對於海相頁岩要少,壓裂過程中效果較差。
松遼盆地。作為中國最大產頁岩油區域,發育一套處於生油或生溼氣窗的晚白堊系頁岩。雖然這些富含有機質頁岩是湖湘頁岩,脆性含量低,但由於本身地層超壓和自然裂縫的存在,對於開採還是有利的。有利區帶位於孤立的半地塹,深度在300m到2500m不等,斷層較多。吉林油田已經開鑽一口水平井並採用水力壓裂技術開採了一套緻密砂岩儲層,這口長1200米11段壓裂的井也可以用於未來的頁岩油儲層。
吐魯番-哈密盆地、柴達木盆地、鄂爾多斯盆地。吐魯番-哈密盆地發育一套二疊紀富含有機質湖湘頁岩,處於生油到生溼氣窗。柴達木盆地中孤立斷層邊界的窪地發育早三疊泥岩,TOC較高,傾向生油,但是埋藏很深。鄂爾多斯盆地構造簡單,三疊紀的頁岩TOC值低並且粘土含量高達80%;而石炭和二疊的泥岩含煤高,脆性含量低。
綜上,雖然中國頁岩氣和頁岩油的儲量豐富,但由於複雜的地質構造、嚴格的地質資料控制、不成熟的技術以及高額的開採費用,導致可採資源量不足地質儲量的5%,決定了大規模的商業開發仍是一個嚴峻的挑戰。
注:
① :1萬億立方英尺(Tcl)= 283.17億立方米(m3)
② :1 B bbl =10億桶,1 桶(bbl)= 0.159立方米(m3)