然气资源储量分布情况显示:我国海域的天然气储量增加迅速,陆上西部的塔里木、鄂尔多斯、四川、柴达木、准噶尔盆地,东部的松辽、渤海湾盆地以及东部近海海域的渤海、东海和南海莺琼盆地是我围天然气储量的主要聚集区域(见表2-9) (二)煤层气
1、关于煤层气的基本概念
煤层气是我国常规天然气最现实、最可靠的替代能源,开发和利用煤层气可以有效地弥补我国常规天然气在地域分布和供给量上的不足。2020年全国煤层气产量将达到300亿立方米,煤层气在气体能源消费中的比重达到15%左右,将成为常规能源的必要补充。
作为一种重要的、储量丰富的煤炭副产品,煤层气的资源化利用,以及产业化开发与利用,2009年以来已进入快速发展通道。
煤层气,即煤层瓦斯或煤层甲烷,是与煤共生,开采煤炭时从煤体内析出一种气体。煤层气的主要成分为高纯度甲烷(90%以上),是成煤过程中生成的自储式天然气体,以吸附和游离状态赋存于煤层及岩层,属于非常规天然气。 2、资源分布
从资源的角度看,我国的煤层气资源十分丰富,国际能源署(IEA)统计,我国煤层气资源量位列俄罗斯(113万亿立方米)、加拿大(76万亿立方米)之后,居世界第三,美国排第四。
根据中联煤层气有限责任公司最新一轮全国煤层气资源预测结果显示,我国煤层气资源总量为31.64万亿立方米。与天然气的资源总量相当。而国土资源部油气中心的新一轮煤层气资源评价结果更高,达到36.81万亿立方米,可采储量10.87万亿立方米。 3、勘探情况
我国煤层气资源勘探近年来逐步进入产业化阶段,先后在山西沁水盆地、河东煤田,安徽淮南和淮北煤田,辽宁阜新、铁法、抚顺、沈北矿区,河北开滦、大城、峰峰矿区,陕西韩城矿区,河南安阳、焦作、
平顶山、荥巩煤田,江西丰城矿区,湖南涟邵、白沙矿区,新疆吐哈盆地等地区,开展了煤层气勘探和开发试验工作。截至2006年,我国煤层气勘探登记区块64个,总面积81810平方千米,分布在12个省区。 (三)页岩气
1、关于页岩气的基本概念
页岩气是指赋存于富含有机质的页岩及其夹层状的泥质粉砂岩中;主体上是自生自储成藏的连续性气藏;以吸附和游离状态储藏在极致密页岩地层系统中的天然气聚集,属于非常规天然气。
页岩气(shale gas)是从页岩层中开采出来的天然气,主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气,它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态(大约50%)存在于裂缝、孔隙及其它储集空间,以吸附状态(大约50%)存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面。
极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后,在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式,与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。
按照国土资源部油气中心的解释,如果符合以下条件,可以理解或定义为页岩层: (1)夹层的单层厚度≤3米; (2)夹层的总厚度的比重≤40%。
2、页岩气资源预测
世界页岩气技术可采资源量前20排名表 (单位:万亿立方米) (单位:万亿立方米)
序号 国家 1 2 中国 美国 页岩气技术可采资源量 36.10 24.41 序号 国家 11 12 波兰 法国 页岩气技术可采资源量 5.30 5.1 3 4 5 6 7 8 9 10 阿根廷 墨西哥 南非 澳大利亚 加拿大 利比亚 21.92 19.28 13.73 11.21 10.99 8.21 13 14 15 16 17 18 19 20 挪威 智利 印度 巴拉圭 2.35 1.81 1.78 1.76 巴基斯坦 1.44 玻利维亚 1.36 乌克兰 瑞典 1.19 1.16 阿尔及利亚 6.54 巴西 6.40 4、页岩气的开采
值得注意的是,这两年的政府工作报告都提到了页岩气。其中,2012年政府工作报告的表述是,“优化能源结构,推动传统能源清洁高效利用,安全高效发展核电,积极发展水电,加快页岩气勘查、开发攻关,提高新能源和可再生能源的比重。” (1)关键技术
与常规天然气相比,页岩气存在初期投入大、开发成本高、回收周期长(一般为30年到50年)等特点。
从开发生产上讲,开采页岩气的两项核心技术是水平钻探和压裂,石油工业有数十年经验的成熟技术,随着页岩气事业的迅速发展,这两项技术将会得到进一步的发展,其适用性和效率会的提高。 (2)存在的问题
开展科技攻关,掌握适用于中国页岩气开发的关键技术。中国大大小小的石油企业都不掌握核心技术。国务院发展研究中心研究员张永伟先前也曾撰文表示,“中国在钻机、压裂车组、井下设备等装备制造方面已有较强的技术和生产能力,国内公司的钻井设备已批量出口美国,用于页岩气开发。目前主要在系统成套技术和一些单项配套技术设备方面存在差距。
(四)可燃冰 1、可燃冰的基本知识
一定的低温和压力下,某些低分子量气体(如:O2、H2、N2、CO2、CH4、H2S、Ar、Kr、Xe)以及某些高分子量碳氢化合物气体被包进水分子中,形成一种冰冷的白色透明结晶一一气和水结合在一起的固体包合物,称为笼形包合物(Clathrate kydrate),当包含气体为甲烷(Methene)时,其外表看上去像冰,但又具易燃特性,能像蜡烛一样燃烧,故称为“可燃冰”。在同等条件下,可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多,而且燃烧后不产生残渣和废气,不污染环境。
可燃冰还有另外5个名称:天然气水合物、甲烷水合物、固体瓦斯、气冰、甲烷笼形包合物。英文名称为Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate。 可燃冰的分子结构式为:CH48H2O2。
可燃冰就像一个天然气的压缩包,包含着数量巨大的天然气。据理论计算,1立方米的可燃冰可释放出164立方米的甲烷气和0.8立方米的水。这种固体水合物只能存在于一定的温度和压力条件下,一般它要求温度0~10℃,压力高于3MPa,一旦温度升高或压力降低,甲烷气则会悄悄逸出,固体水合物便趋于崩解,倏然消失。在常温常压下,可燃冰会分解成水与甲烷。因此,可燃冰也被看成是高度压缩的固态天然气。
2.可燃冰的成因
形成可燃冰有三个基本条件:温度、压力和原材料。首先,可燃冰可在0℃以上生成,但超过20℃便会分解。而海底温度一般保持在2-4℃左右;其次,可燃冰在0℃时,只需30个大气压即可生成,而以海洋的深度,30个大气压很容易保证;最后,海底的有机物沉淀,其中丰富的碳经过生物转化,可产生充足的气源。海底的地层是多孔介质,在温度、压力、气源三者都具备的条件下,可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。
3.可燃冰是未来的新能源
目前地球上可供人类开采的石油、煤炭等能源正在目益减少,各国纷纷开始寻找新的替代能源,可燃
冰受到人们的密切关注。世界上掀起寻觅可燃冰的热潮,一些国家相继把可燃冰作为后续能源进行开发研究,对可燃冰的科学考察取得了可喜成绩。美国、日本等国家先后在海底获得了可燃冰实物样品,而加拿大在冻土带内找到了可燃冰。专家认为,可燃冰这种新能源一旦得到开采,将使人类的燃料使用史延长几个世纪。
由于可燃冰的商业开发尚在研究中,可燃冰的商业用途尚无法进行定量估计,但可以定性分为以下几种商业用途。
(1)直接燃烧,可产生热量做功,且只产生少量二氧化碳和水,其用途等同于液化天然气(LNG),是一种绿色清洁燃料。 (2)作为汽车燃料。 (3)用于民用天然气调峰。 (4)在石化行业中使用。 (5)用于燃料电池。
根据现有资料,国内外尚无可燃冰在发电厂应用的试验研究。可燃冰的实际使用技术是常规的,不存在大的技术障碍。
4.可燃冰在地球上的分布与储量 (1)分布
据最新资料统计,目前己至少在全球116个地区发现了天然气水合物,其中陆地永久冻土带38处,海洋78处。其中美国日本各12处;俄罗斯8处;加拿大5处;挪威、中国、墨西哥各3处;秘鲁、智利、印度、阿根廷、新西兰、巴拿马、澳大利亚、哥伦比亚各2处;巴西、危地马拉、尼加拉瓜、委内瑞拉、巴巴多斯、哥斯达黎加、乌克兰、巴基斯坦、阿曼、南非、韩国1处;南极永冻带5处。
可燃冰矿藏探明储量与开展研究调查细致程度有关。许多没有被关注的海域也有可能存在可燃冰矿藏,随着研究和调查探查的增加,世界海洋中发现的可燃冰矿藏还将进一步增加。 (2)储量