太阳2:依靠天然气开采新技术 中国能源描绘新蓝图

近两年来,美国页岩气开发快速发展的重要意义越来越受到全世界的广泛认可。至少在较短时期内,美国国内天然气市场结构为之改头换面,环大西洋地区的液化天然气市场也深受其影响。这一技术进步的浪潮正在向全世界扩张。作为全球第二大能源消费国,中国能源生产和消费的发展轨迹也可能会在相当程度上受这一发展势头的影响。而对中国能源市场的影响通常会带来世界范围内的连锁反应,表现在能源市场、投资流向和二氧化碳排放等多个方面。
非常规天然气储存于孔洞较少、透气性不佳的岩层中,因而要求创新的技术来开采。目前常常被开采的非常规天然气藏主要有三种:致密砂岩气、页岩气和煤瓦斯。在美国,上述三种结构的天然气田都已经有了数十年的开采历史。但只是在最近一段时间,技术的进步才使得页岩气生产效率上升到了较低成本大规模生产的程度。
非常规天然气藏的另一个特点是,气藏不再是零碎的小块,而是可以覆盖整个盆地。也就是说,无论是在北美洲还是在世界的其它地区,都有发现超大规模天然气藏的潜力。目前的估计数字认为,可开采的非常规天然气储备量可能会超过现已探明的常规天然气储量总和。由此推断,我们可以认为,未来很多年内,天然气在世界能源消费构成中的比重会逐年攀升。另外,新发现的非常规天然气田很多都可能会位于目前能源消耗量巨大的地区,比如北美洲、欧洲、中国和印度。
世上没有免费的午餐。通过破碎岩层的办法开采非常规天然气田可能会对水资源的保护和减少水体污染的目标带来巨大挑战。破坏岩层需要消耗大量的水,而如果防卫措施不到位的话,用于辅助破坏岩层的化学物质就可能会污染水源。
最近正在发生的事态变化对中国来讲具有非常重大的意义。首先,这会对全球天然气价格产生下行压力,这对中国这样的天然气进口大国来讲是一件好事。其次,这会让中国获得更多的液化天然气进口来源。这点可以通过一些实例来说明:比如中石油和壳牌联合收购阿罗能源就很能说明问题。阿罗能源拥有大量煤层气的开采权,分布于印度、印尼、越南和中国。
对中国来讲,最重要的问题就是要搞清楚国内到底有多少非常规天然气资源可能被探明和开采。在北部的鄂尔多斯和西南的四川盆地,致密砂岩型的天然气藏已经投入开采。早在上世纪九十年代开始,中国的能源公司就已经开始与外资企业合作开发煤层气,这类资源在中国北方的产煤区储量非常丰富。由于技术方面困难重重,煤层气开采一直进展缓慢。油页岩天然气的开采在中国还处于刚刚起步的阶段。
中国非常规天然气工业的未来发展也面临很多问题,最重要的问题还是地质性和技术性的。中国潜在的天然气产量到底会有多大规模?品质如何?提升开采技术以实现低成本大规模开发利用这些资源需要多长时间?这些问题的答案,取决于天然的地质结构、中国公司与国际合作伙伴的合作程度、国内天然气市场的定价水平等。所有这几个方面的影响因素都是难以预测的。目前政府可以直接控制的只有天然气价格,中国政府还需要权衡天然气生产者与消费者之间的利益平衡。
政府需要面临的另外一项重要的管理难题是,如何严格监测和控制水资源利用以及减少水源污染、避免环境破坏。在中国很多人口稠密的地区,水资源已经严重短缺且质量低下。对非常规天然气田的开发会给中国政府的监管能力造成更大压力。
在能源政策方面,也会产生一些问题。未来国内增加的非常规天然气田产量,是用于替代进口,减少对国外的能源依赖,还是仅仅作为进口的补充?这一政策抉择对中国的潜在天然气供应国会产生重大影响。这也将会影响到中国建设低碳经济的步伐。如果中国致力于提高能源自给率和国家能源安全水平,那么就很有可能对进口天然气设限,而更多地依赖于国产煤炭和天然气。还有一个值得注意的问题就是,新的国产天然气供应渠道,会不会让政府有意无意地放松提高能源利用效率方面的努力。
最后,中国勘探开采非常规天然气田的过程,会要求国有石油公司投入大量的资金和管理成本。在近期海外业务急速扩张之后,也许他们会考虑适当减少一下国际市场的投资,集中人力财力,在国内开展非常规天然气资源的勘探。

戴金星院士:致密砂岩气比页岩气更“靠谱”

天然气的碳含量较低,是一种较为洁净的化石能源。我国天然气资源比较丰富,大力勘探开发天然气资源是调整能源结构,实现低碳发展的重要途径。相关预测认为,今后十年,我国一次能源消费中天然气所占比例有可能从2009年的3.9%提高到10%以上。
我国天然气发展加速
能源结构调整的巨大压力和“到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%”的承诺,要求我国必须高度重视天然气利用。
2010年12月31日,西起陕西榆林、蜿蜒1026公里的陕京三线通至北京,来自中亚的进口天然气和长庆气田天然气沿着管道送至北京和华北地区,可每天新增2000万立方米的天然气供应能力。赶在2010年最后一天竣工,陕京三线的贯通为“十一五”期间天然气产业的发展画了一个圆满的句号。
“十一五”期间,我国天然气产业实现了快速发展。在刚刚召开的全国能源工作会议上,国家能源局负责人表示,“”十一五”期间,我国先后建成了塔里木、长庆和普光等大型气田,发现了荔湾等气田。建成西气东输二线西段、川气东送、陕京三线等国内天然气骨干管线,天然气管道总长度达到4万公里。”数据显示,2010年我国天然气产量达到950亿立方米,消费量1200亿立方米,分别是2005年的1.9倍和2.6倍。
“”十一五”期间我国天然气快速发展顺应低碳发展的趋势,必将在我国能源结构中占据更为重要的位置。”中国石油大学教授刘毅军表示。
2009年12月18日,国务院总理温家宝在丹麦哥本哈根气候变化会议领导人会议上,向世界承诺到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。这个承诺是我国转变经济发展方式,实现科学发展的重要举措,展现了我国负责任的态度和节能减排的决心,能源行业必须在低碳能源方面做出重大突破才能实现这一目标,而天然气正是其中的关键。
“大力发展天然气是我国在一次能源消费中降低碳排放的最好选择。至少在2035年之前,煤炭、石油、天然气等化石能源仍将是我国能源供应的主体,特别是煤炭在保障我国能源安全中仍然发挥着基础性的作用。如何降低煤炭、控制石油、提高天然气在一次能源消费中的比例,将是”十二五”期间我国调整、优化能源结构,实现减排目标的重要任务。”中国中化集团原总地质师曾兴球表示。
事实上,我国天然气勘探开发近十多年来已经取得长足进步,截至2010年9月底,西气东输二线西段投产,加上原已建成的西气东输一期工程,累计向我国东部地区输送天然气660亿立方米,相当于减少煤炭运输7826万吨,减少二氧化碳排放2.9亿吨。
“与美国、俄罗斯相比,我国天然气产业起步较晚,我们可以借鉴他们的经验和教训,科学规划、引进技术,促进我国天然气工业快速发展,一方面可以替代煤等高碳能源,减少碳排放;另一方面也可以减少原油进口,降低对外依存度。”曾兴球说。
“十二五”将继续推进
如果说“十一五”是我国天然气产业快速发展时期,那“十二五”期间,天然气产业发展将迈上一个新的台阶。
“从目前我国天然气产业发展的状况和市场环境来看,”十二五”期间,我国天然气产业发展将迈上一个新的台阶。”刘毅军表示。
首先,从天然气供应网络方面,“十一五”期间我国勘探开发并建成多个油气田。其次,通过努力,我国已初步形成横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外的天然气管网,逐步实现保障多元化、资源调配网络化、管道管理自动化的天然气供应局面。清洁能源需求也在逐步增加,我国天然气需求将继续旺盛。专家认为,我国天然气需求增长速度将超过煤炭和石油。巨大的需求将促使天然气产业更多的投资和更快的发展速度。
鉴于天然气巨大的发展潜力和优势,国家能源局也加快了天然气产业的指导和规划,“十二五”期间,我国将按照“稳定东部、加快西部、常规和非常规并举”的思路,加大鄂尔多斯、川渝、塔里木等重点产气区的勘探开发;抓好主力气田增产,加快建设塔里木、西南、长庆三个年产量200亿立方级大气田;积极开发海上天然气资源。同时,我国还将继续加快油气管网建设。根据国内新建整装油气田上产,以及老油气田增产需要,加强西气东输三线、东北管网等天然气骨干管道建设。预计到2015年,国内油气管道总长度将达到14万公里左右。
“”十一五”为我国天然气的发展奠定了良好基础,国内市场需求旺盛,国家政策支持发展,相信”十二五”我国天然气产业发展前景更加广阔。当然不能排除我国天然气产业在今后加速发展过程中,还会遇到许多新的困难和问题。”曾兴球指出。
季节性供需矛盾是近年来天然气发展遇到的一大难题。
曾兴球认为,出现这样的问题,主要原因有三点:第一,供求不平衡。近十年来,我国天然气市场开发速度较快,有的地区需求超计划增长太多,造成资源供应一时紧张。第二,输气系统配套工程滞后,储气库的调峰设施尚在建设之中。第三,能源消费结构单一,市场调节平衡能力比较差。曾兴球表示,解决上述问题,首先是要统筹兼顾,根据资源开发情况,有计划、有步骤地开发天然气市场。天然气开发一定要做到资源开发和市场开发基本同步,不能盲目。要分类规划天然气使用单位,明确优先类、允许类、限制类、禁止类,有效地控制市场发展的节奏。其次,要着力提升天然气供应调峰的能力。国家能源局已经将加快天然气调峰能力的建设作为今后几年发展天然气产业工作的重点。今年我国将利用地下盐穴、废弃油气田,抓紧建设一批天然气储气库;加快推进江苏、大连、山东、珠海、宁波等5个液化天然气接收站建设;抓紧西气东输东段工程建设。把天然气储气库、液化天然气接收站与全国天然气骨干管网互通互联,提高应急调峰能力。
非常规天然气成为有效补充
在市场需求、技术进步的驱动下,非常规天然气的常规性成规模开发将成为现实。
虽然我国天然气产业发展势头迅猛,未来预期看好。然而与巨大的市场需求相比,仍然存在很大缺口。
过去30多年间,我国天然气消费量从1979年的145亿立方米增长到2009年的887亿立方米,增长了512%。据国际能源机构预测,中国天然气的需求量到2030年时将增加到4440亿立方米,按目前国内生产量的增长速度,存在巨大的缺口。如何弥补这个缺口?一是引进国外天然气弥补不足;二是加大国内资源开发的力度,包括常规气、非常规气的开发。政府正在积极规划,企业也已加大投入。
日前,商务部、国土资源部、国家发改委、国家能源局等部门联合下发通知,同意新增中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司、河南省煤层气开发利用有限公司与外国企业开展合作开采煤层气资源的试点,以煤层气为代表的非常规天然气进入了人们的视线。非常规天然气的开发前景如何,能否迅速形成规模,成为人们关注的热点问题。
所谓非常规天然气,是指储集条件比较复杂,用常规技术难以开采出来的天然气。像煤层气、页岩气、天然气水合物等都属于非常规气,致密砂岩气虽然没有列入非常规气,但开发技术难度很大。
据有关方面测算,我国非常规天然气资源十分丰富,仅煤层气的储量就达38万亿立方米,与常规天然气的资源量相当,目前探明煤层气生产主要分布于鄂尔多斯盆地和山西沁水盆地,2009年产量达71亿立方米;我国页岩气资源分布范围广阔,前景可观,仅四川盆地预测页岩气储量是已探明常规天然气的两倍;我国南海天然气水合物勘探取得重大突破,初步探明储量190多亿吨,成为世界第五个掌握天然气水合物勘探技术的国家。我国致密砂岩天然气总资源量约为12万亿立方米,2009年全国致密砂岩气产量约为150亿立方米,主要来自鄂尔多斯盆地和四川盆地。如果能够将各种类型的天然气资源开发利用起来,对于保障我国天然气供应将起到积极的作用。
“开发利用非常规天然气,关键在于引进国外的新技术,创新配套适合我国地质情况的实用技术。”曾兴球认为。
我国通过国际合作的方式,引进技术,在开发致密砂岩气方面,以长庆油田为代表,取得了重大突破,基本掌握气藏精细描述、低成本高效钻井以及储层增产改造等主要技术,并在实践中普遍推广应用;非常规天然气开采技术攻关也取得了一些成绩,煤层气方面,借鉴国外煤层气勘探开发的成功经验,结合我国的地质特点,形成了一些具有自主知识产权的煤层气勘探开发特色技术;我国页岩气技术开发尚处于起步阶段,但黔北、川南、渝东南、渝东北等6个国家页岩气先导试验区已相继建立,油气资源与探测国家重点实验室重庆页岩气研究中心也于近期成立。
“我国非常规天然气资源丰富,开发前景令人鼓舞。当下最要紧的是做好长远规划,抓起步、谋发展,从技术开发做起,夯实发展的基础,逐步形成规模,有效开发利用非常规天然气,充分挖掘我国非常规天然气资源的潜力。”曾兴球说。

赋存于页岩中的非常规天然气——页岩气,是一种重要的天然气资源。据美国能源信息署估算,美国有超过49.38万亿立方米的技术可采天然气储量,其中页岩气、致密型砂岩气和煤层气等非常规天然气占60%。美国有48个州广泛分布着有机页岩。EIA认为,未来美国天然气可采储量的增长将主要来自非常规天然气藏,预计页岩气产量占天然气总产量的比例将从2007年的12%上升到2013年的35%,到2030年这一比例将上升到55%。

■本报记者
龙九尊
国土资源部最近给页岩气发展注入一剂强心针:同意建设46个重点实验室,其中包括两个页岩气资源勘探、评价的实验室。对于页岩气热潮,中科院院士、中国石油勘探开发研究院教授级高级工程师戴金星持谨慎态度。他对《中国科学报》记者说,发展致密砂岩气比页岩气更“靠谱”。今年3月份,《页岩气发展规划(2011-2015年)》发布,提出“十二五”时期探明页岩气地质储量6000亿立方米,可采储量2000亿立方米;2015年页岩气产量65亿立方米,确定至2020年页岩气总产量为600亿~1000亿立方米。“完成这些页岩气产量是不可能的。”这位77岁的科学家解释,2011年和2012年没有页岩气大的产量。如果要达到2020年的目标,除非今后8年页岩气年产量平均达75亿至125亿立方米。事实上,据戴金星介绍,2002年至2011年10年间,是中国天然气产量最好的时期,年平均也只增产72亿立方米,而其中没有一点页岩气。“现在页岩气储量等于零,产量微乎其微,资源量争论很大。”他对一些科学家目前提出页岩气高指标产量的根据不解,“他们不应该误导国家决策。”他说,从技术可采资源量、探明储量、产量三个方面看,目前中国非常规天然气的勘探开发,应该以致密砂岩气为先导。可采资源量大致密砂岩气和页岩气属于非常规天然气,主要成分都是甲烷。两者的区别是,页岩气蕴藏在页岩层,致密砂岩气埋藏在致密砂岩层。通常认为,中国致密砂岩气技术可采资源量为11×1012立方米,页岩气技术可采资源量为11×1012立方米,煤层气技术可采资源量为12×1012立方米。三类天然气的可采资源量几乎相当。“但是,可信度以致密砂岩气最高。”戴金星解释,致密砂岩气可采资源量主要分布在鄂尔多斯盆地和四川盆地等,为全国三次资源评价以及一些研究单位和众多学者先后40年多次评价所证实。煤层气技术可采资源量也曾作过几次资源评价,但在研究层次、深度等方面与致密砂岩气相比差距较大,且近年来产量欠佳,其技术可采资源量可信度尚待检验。而页岩气在2003年才开始进入初始研究阶段,其技术可采资源量可信度远差于致密砂岩气。储量最丰富戴金星透露,截至2010年底,中国15个致密砂岩气大气田探明天然气储量共计28656.7×108立方米,占全国天然气总探明储量的37.3%,如再加上全国中小型致密砂岩气田储量,致密砂岩气探明储量将达30109.2×108立方米,占全国天然气总探明储量的39.2%。他把中美两国近年来天然气产量作了对比。1990~2010年20年间,美国天然气年产量的递增,主要有致密砂岩气产量增长作支撑。“美国储量排名前100的气藏中有58个是致密砂岩气藏。”在中国,截至2010年底,共发现储量大于1000×108立方米的大气田18个,其中9个为致密砂岩气大气田。总探明地质储量25777.9×108立方米,占18个大气田的53.5%。戴金星认为,中国与美国致密砂岩气储量有相似之处——致密砂岩气在全国天然气储量中占举足轻重的地位,因此把致密砂岩气作为中国今后一段时间非常规气勘探开发之首是合理的。产量大幅攀升太阳2,另一方面,近20年来,中国致密砂岩气产量在逐年增加。1990年,中国常规天然气产量占绝对优势,约占总产量的95.1%,致密砂岩气产量仅占4.9%。2000年,常规天然气占84.7%,致密砂岩气上升至15.3%。2010年时,致密砂岩气占全国天然气总产量比重达到24.6%,成为近期天然气产量迅速提高的主要支撑。戴金星说,至少在未来10年内,对天然气产量的迅速提升,致密砂岩气有稳定的支撑作用。因此,在今后一段时间内,中国非常规天然气勘探开发应以致密砂岩气为先。不过戴金星认为,将来页岩气在中国天然气工业中的作用应该给予乐观评价。在近年,页岩气应以应用基础和开发技术研究为主,为将来大量勘探和开发作好准备。《中国科学报》
(2012-07-05 A1 要闻)

目前,北美以外的地区和国家对页岩气也产生了浓厚兴趣,并开始采取行动。随着美国先进页岩气开发技术的不断扩散,全球各地非常规天然气的开采成本必将大大降低,进而影响各国的天然气使用政策,改变全球天然气市场的竞争态势以及世界经济和能源地缘政治格局。

页岩气开发潜力巨大,但历史上页岩气的开发和生产一直存在经济性问题。美国得克萨斯州沃思堡巴涅特页岩层实验室通过融合水平钻井技术和水力压裂技术,实现了页岩气开采技术的历史性突破,大大降低了单位开采成本。以美国巴涅特页岩层为例,其页岩气产量从1998年的9.7亿立方米增加到2007年的312亿立方米,增长了30倍。

美国页岩气产量快速增长,对全球天然气市场也产生了重要影响。由于非常规天然气产量迅速提高,美国从加拿大进口的管道天然气量显著减少,从而造成加拿大天然气产能严重过剩。另外,美国页岩气的发展还影响了北美液化天然气的进口,一些液化天然气出口商已经将出口目标从美国转移到欧洲和亚太地区。非常规天然气产量的突发性增长,还促使世界主要机构纷纷修正了美国成为天然气净进口国的所有预测。据国际能源署预测,美国和加拿大非常规天然气增长将使全球天然气产能增加近一倍,对全球天然气市场和亚太液化天然气市场都起到了非常重要的支撑作用。

到目前为止,业界对开发页岩气资源的一个重要担心,是碳氢化合物或化学品可能流入到提供饮用水的蓄水层。但在大多数情况下,含气层和含水层的垂直距离很大,页岩气水力压裂法污染饮用水的可能性不大。虽然水力压裂法用水量大,但与其他能源生产过程相比,水的消耗要少得多。

开采技术日臻成熟和成本降低,促进了页岩气生产的快速增长,并对能源以及相关产业产生了明显影响。近年来,在美国发电行业,许多即将退役的煤炭发电机组因为页岩气产量的快速增长而改用天然气发电。以往一直向海外转移的一些高耗能制造业公司,也因天然气供应价格相对便宜而纷纷选择留在本土发展。

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