中国页岩油开采面临的问题

2019年03月26日

     中国具有丰富的页岩气和页岩油储量,勘探潜力巨大,集中分布在塔里木盆地、准噶尔盆地、松辽盆地、四川盆地、扬子地台、江汉盆地和苏北盆地。中国拥有4746 Tcf①的页岩气地质储量,页岩以湖相和海相沉积为主。其中技术可采储量1151 Tcf,分布于四川盆地(626 Tcf)、塔里木盆地(216 Tcf)、准噶尔盆地(36 Tcf)和松辽盆地(16 Tcf),剩余的222 Tcf分布在规模较小、地质构造复杂的扬子地台、江汉盆地和苏北盆地。同样,中国页岩油勘探潜力也很巨大,地质储量约为643 B bbl②。由于页岩多为湖相沉积页岩,富含粘土矿物,不利于水力压裂技术的开采,技术可采储量较低。准噶尔盆地、塔里木盆地和松辽盆地的技术可采总储量为32.2 B bbl。

图表1 中国页岩油气盆地分布图undefined



    页岩极强的非均质性决定了开采的复杂性。同一区块相邻的井位产量可能会有明显的不同,同一个位置不同层位的产量也可能不同,同一层位不同深度产量还可能不同。预测一个区块的页岩油气产量则需要投入更多的资金打更多的井。此外,影响可采资源量的主要因素还有:水平井和水力压裂技术。页岩呈水平层状分布,且开采周期短,需要不断的打井,资金投入大,效益小。水平井技术能够把尽可能多的页岩用一口井连接起来,极大地降低了开采成本。页岩是低孔低渗的储层,需要足够的外界压力驱使油气排出。水力压裂技术能够提供外界压力并可造成微裂缝作为排烃通道,提高采收率。页岩的矿物组成成分。脆性矿物在外界压力下容易产生裂缝。粘土矿物含量低、脆性矿物含量高的页岩有利于在水力压裂过程中产生微裂缝。地质结构的复杂度,特别是断层的分布。断层的存在可能影响水平井的长度,还可能导致地层水进入页岩储层而减小渗透率和含油或含气饱和度。

图表 2中国盆地页岩油地质参数表


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图表 3中国盆地页岩油地质参数表


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    从以上三个影响因素分析中国的主要页岩油和页岩气盆地:四川盆地、江汉盆地、苏北盆地和扬子地台组成的中国页岩走廊。为典型的海相沉积,石英含量丰富,具有和美国页岩相似的寒武-志留系黑色页岩。四川盆地作为中国最早的页岩气开采地区,拥有天然气管道、充足的地表水来源、位于主要城市周边等优势,开采区域主要集中在断层相对较少、硫化氢含量低的川西南第四系地层。相邻的扬子地台、江汉盆地、苏北盆地地质构造相对简单,毗邻重要城市,所以也有很好的开发条件。塔里木盆地。主要为埋藏相对较深的寒武-奥陶纪的海相沉积黑色页岩。由于地处偏远以及埋藏很深,还未进行页岩油气的开采。盆地构造相对简单,但是绝大多数页岩都埋藏很深,少数被抬升至可开采深度的页岩的TOC值却很低(1%~2%)。

    高含氮杂质和喀斯特坍塌构造也是开采需要考虑的问题。水平井技术已经运用于盆地中致密油气的开采,对未来应用于页岩具有重要的借鉴意义。准噶尔盆地。虽然不是最丰富的含页岩油气资源盆地,却有着最优的页岩地质条件。二叠纪的湖相页岩厚度大,平均厚度可达300米;有机质含量丰富,平均TOC值高达4%,最大可达20%;并且地层内压力大,地质构造极其简单,利于开采。主要的风险来源于湖湘页岩脆性组分含量相对于海相页岩要少,压裂过程中效果较差。松辽盆地。作为中国最大产页岩油区域,发育一套处于生油或生湿气窗的晚白垩系页岩。虽然这些富含有机质页岩是湖湘页岩,脆性含量低,但由于本身地层超压和自然裂缝的存在,对于开采还是有利的。有利区带位于孤立的半地堑,深度在300m到2500m不等,断层较多。吉林油田已经开钻一口水平井并采用水力压裂技术开采了一套致密砂岩储层,这口长1200米11段压裂的井也可以用于未来的页岩油储层。

    吐鲁番-哈密盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地,在新疆地区,杭州飞科电气PK10计划的井口含水仪ALC05的广泛使用,使得新疆油田石油开采效率提高很多。吐鲁番-哈密盆地发育一套二叠纪富含有机质湖湘页岩,处于生油到生湿气窗。柴达木盆地中孤立断层边界的洼地发育早三叠泥岩,TOC较高,倾向生油,但是埋藏很深。鄂尔多斯盆地构造简单,三叠纪的页岩TOC值低并且粘土含量高达80%;而石炭和二叠的泥岩含煤高,脆性含量低。综上,虽然中国页岩气和页岩油的储量丰富,但由于复杂的地质构造、严格的地质数据控制、不成熟的技术以及高额的开采费用,导致可采资源量不足地质储量的5%,决定了大规模的商业开发仍是一个严峻的挑战。

 

注:① :1万亿立方英尺(Tcl)= 283.17亿立方米(m3)

② :1 B bbl =10亿桶,1 桶(bbl)= 0.159立方米(m3) 

③: 数据来源EIA,截止2013年6月

来源:杭州飞科电气PK10计划

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