非常规性油气资源产业现状及关键问题
摘要：
目前，世界石油天然气工业已进入常规油气与非常规油气并重发展的时代， 而且非常规油气在世界
油气新增储量和产量中所占的比例越来越大，已成为世界石油与天然气工业发展的必然趋势和必由之路， 是世界石油天然气工业的现实与未来。据相关统计，全球非常规油气资源的储量非常丰富，并且随着勘探和开采技术的发展，越来越多的非常规油气资源得以发现并得到重视，非常规油气资源的储量和产量将呈现井喷式增长。本文介绍了全球非常规性油气资源的开发利用现状及对全球能源格局带来的影响，重点论述了我国煤层气、油砂、油页岩、页岩气、天然气水合物、致密砂岩气、致密油等非常规油气的资源状况，分析了国家对非常规油气资源的战略需求，并提出了推进非常规性油气资源产业化进程中面临的关键问题及战略措施，最后对非常规性油气资源的发展前景进行了展望。
关键词：非常规油气资源；开发利用现状；能源格局；资源状况；战略需求；关键问题；战略措施 0.引言
能源一直以来是基础性、战略性的商品，是任何国家赖以生存与发展的物质基础，目前国际社会的能源格局是围绕传统常规能源储量及产量的布局而形成的。然而，由于常规油气资源的不可再生性，人们对新的替代性能源的探索从未停止过。近些年来，随着勘探、开采技术突飞猛进的发展，原本开发难度大、开发成本高、储存收集难的非常规油气资源逐渐进入人们的视野，成为未来“常规能源的重要战略性补充”。非常规油气资源的大规模发掘和开发必将颠覆以常规油气资源产地为核心的全球能源格局，在不久的将来，全球将形成以新兴非常规油气资源聚集地为中心的新的能源格局[1]。非常规油气资源是与常规石油、天然气资源相对而言的概念，目前非常规油气资源并没有明确的定义。一般来讲，非常规油气资源指储存地点、开采方法等与常规石油、天然气不同的油气资源，主要包括：页岩油、重油、油砂油、致密油、煤层气、页岩气、致密气等[2]。目前，全球非常规油气资源的储量非常丰富，并且随着勘探和开采技术的发展，越来越多的非常规油气资源得以发现并得到重视，非常规油气资源的储量和产量将呈现井喷式增长，还会成为常规油气资源的重要补充，未来取代常规性油气资源成为油气产业的主导资源已成必然之势。
1.非常规性油气资源的产业现状
1.1全球非常规油气资源开发利用现状
非常规油气资源开发与利用取得的成绩主要集中在西半球的美洲地区，其中以加拿大的油砂油、美国的页岩油和页岩气，以及巴西的超深水油田石油最为典型。 1.1.1加拿大油砂油
油砂油是砂、水、泥涂与沥青的混合物，其实早在18世纪初期，加拿大印第安人就发现了油砂资源，并进行简单使用。到20世纪中叶，随着技术的发展、成本的降低，加拿大油砂开始作为能源资源被加以运用，并进入了大规模开采与提炼阶段。如今，在全球石油供应紧张、国际油价高位运行等宏观环境下，加拿大油砂产业的发展面临前所未有的机遇。据加拿大官方统计，加拿大的石油储藏量极为丰富，约为1740亿桶，位居世界第三，其中97% 来自于砂油，约为1690亿桶[3]，主要集中在西部的匹斯河、冷湖和阿萨巴斯卡附近，其储量是美国全国油砂储量的8倍[4]。从开发方式来讲，加拿大油砂资源的主要开采方式有两种，即露天开采和井下开采。由于加拿
大境内的油砂大多埋藏于地面70 米以下，所以加拿大约80% 的油砂资源通过井下开采为主要方式获得。
由于多年的开采经验，加拿大已经掌握了油砂油开采、提炼的技术，并保持世界先进水平。根据加拿大石油生产商协会（CAPP）2011 年的统计，2011 年加拿大油砂油产量约为160万桶/ 天，占全部石油产量的一半；而到2025年这一数字预计将达到370万桶/天，约占加拿大石油产量的近80%。油砂油产量（334 万桶/天）的飙升使加拿大于2011年跻身于世界前六大石油生产国。 1.1.2美国页岩气
美国是最早开发利用非常规油气资源的国家，奥巴马政府期间，随着技术的提高，美国在非常规天然气领域取得了突破性进展，尤其是伴随着页岩气资源的勘探和大规模开发，美国成为页岩气开发领域的排头兵，这无疑将掀起美国能源历史上新的革命，并将开启“美国能源新纪元”。其实，早在19 世纪初美国就开始开发页岩气资源，但由于技术的制约，直到最近几年才取得技术上的突破。为了更好地鼓励页岩气等非常规油气资源的开发，2012年4月，奥巴马总统专门成立了旨在推动美国国内非传统天然气资源安全开发利用的 “部门间工作组”，用以协调美国能源部、环保局和内政部三个部门进行相关技术研究和资源开发。技术的突破直接推动了页岩气产量的急剧攀升，根据美国能源信息署（EIA）2011年的统计数据，美国页岩气的产量从2006 年的0.94 万亿立方英尺飙升至2010年的4.46万亿立方英尺，预计至2035 年美国页岩气的产量将达到12.25 万亿立方英尺，而美国本土页岩气的储藏量约为860 万亿立方英尺，开发潜力巨大，如图1 所示。目前，美国的页岩气主要储藏和生产地有七个，主要分布在美国的中南部和西部地区。
图1 1990-2035年美国天然气产量及趋势预测
美国页岩气资源的开发有效地降低了美国天然气进口数量，根据美国能源信息署的统计数据， 2007年以后，随着页岩气等非常规能源的开发技术的成熟与大规模应用，美国进口天然气数量大幅下降。截止到2011年， 美国天然气的净进口量相比2007年下降了约50% ；预计到2035年，美国天然气的生产与消费的缺口将从2007年的1.9万亿立方英尺下降至3173亿立方英尺。 1.1.3巴西深水石油
由于常规油气资源长期、过度地开采，陆地蕴藏的石油储量不断下降，深海石油开始引起人们的注意。近些年来，在巴西东南部海域的深海和超深海地区接连发现储量巨大的油气田，这些深海油田约蕴藏500—1000亿桶的油气资源。深海油气资源的发现使巴西的油气储量可与科威特和俄罗斯比肩[5],提升了巴西在全球能源格局中的地位。2009年5月，巴西首个平均水深达6000米的超深水油田开始产油，产油量约为1.5 万桶/天[6]， 此后巴西的超深水石油开采从试验阶段进入正式生产阶段。目前，巴西国家石油公司（Petrobras）已经掌握了深水油田石油生产的浮式采油、储油和卸油等超深水采油技术。巴西在深水石油开采方面取得的技术进步使其石油供应量大幅攀升。根据英国石油公司的预测，从2010年至2030年，巴西深水石油的产量每天将至少增加200万桶，能够有效地弥补常规油气资源的不足。
1.2非常规性油气资源的开发利用对全球能源格局的影响
西半球非常规油气资源的大规模开发与利用，将会对现有的能源地缘政治格局带来深远的影响，具体看来，至少会带来以下两个方面的影响。
(1)非常规油气资源的开发将会加速全球能源消费结构的转型。原来以常规油气资源为核心的能源消费格局将发生变迁，随着非常规能源所占比重的不断提升，如加拿大油砂、巴西深水石油、美国页岩油和页岩气等非常规油气资源将挤占常规油气资源的份额，能源消费结构进一步优化。全球能源消费结构的转型是在多种因素的加叠作用下形成的。从储量上来讲，非常规能源的蕴藏量高于常规能源；从技术角度来讲，在高油价时代，全球掀起了非常规能源研发热潮，非常规能源的开发技术取得了突破性进展，进而直接导致非常规油气资源的大规模开发利用；从成本角度来讲，在政策与技术的支撑下，非常规油气资源开发成本不断降低、利用效率及综合利用水平也得到了提高。这些要素的“共振”加速了全球能源消费结构的转型与优化。
(2)非常规油气资源的开发将会推进全球能源格局重心的分裂与转移。随着非常规油气资源的广泛推广，全球油气能源格局将发生“三段式”的变迁：第一阶段是以中东常规油气为中心的全球能源格局；第二阶段，随着非常规油气资源开采技术的进步，全球能源格局将形成“东西两极能源格局”，即“以中东为核心的东半球常规油气能源中心”和“以美洲为核心的西半球非常规油气资源中心”；伴随着常规油气资源的衰竭和非常规能源的大规模开发，全球能源格局将进入第三阶段，即形成以美洲为核心的全球能源新格局。全球能源格局的重心将从常规油气资源富集的中东地区转向“美国的后院”-非常规油气资源密集的美洲地区。目前，全球能源格局正处于从第一阶段向第二阶段的过渡阶段，如美洲非常规油气资源的开发继续保持当前态势，且中东地区常规油气资源的储量持续下降，“两极能源格局”雏形将会在不久的将来形成，并最终步入全球能源格局的“美洲时代”。据英国石油公司（BP）的预计，到2030年，美洲国家的液体能源供应量将增加800万桶/天，约占全球液态能源供应增加量的40%，其中，由于钻井技术的进步，加拿大油砂油增加220万桶/ 天、巴西深水石油增加200 万桶/ 天、美国页岩油增加220万桶/ 天；此外，在2030年的生物燃料生产总增量中，美国和巴西将贡献一半以上，约增加350 万桶/ 天[7]。全球能源格局重心向美洲偏转的转变将会进一步增强美国在全球能源政治经济格局中的地位与作用，强化美国在全球能源格局中的主导地位和话语权。
1.3我国非常规性油气的资源状况
我国非常规油气资源分布十分广泛，储量丰富，无论是中部的鄂尔多斯盆地和四川盆地，还是西部的塔里木、准噶尔、吐哈盆地，以及东部的松辽、渤海湾海域盆地等均有广泛分布, 而且资源潜力巨大。迄今， 中国投入或即将投入工业化勘探开发的非常规油气可以归纳如下。 1.3. 1煤层气
煤层气是一种以吸附状态赋存于煤层中的非常规天然气， 又名煤矿瓦斯, 其中甲烷含量大于90% ，它是天然气最现实的接替能源[8]。我国煤层气资源蕴藏十分丰富，是世界上除俄罗斯、加拿大之后的第三大煤层气储量国， 占世界排名前12位的国家煤层气资源总量的13%。以华北、西北、东北、滇藏及华南为主要的聚煤大区， 其中又以华北和西北聚煤大区为主， 资源量分别占全国总资源量的62. 67%和27. 98% ， 其次为华南聚煤大区， 东
[8]
北聚煤大区煤层气资源量相对较低 (表1)。据国土资源部新一轮全国油气资源评价结果，我国42 个主要含煤盆地煤层埋深2000m 以浅的煤层气地质资源为36. 8 ×1012 m3 [9]。目前煤层气的开采方式主要有两种:一种为地面开采方式，通过地面钻井方式进行开采，目前国内已经建成产能大约7. 5×108 m3 / a ;另一种为煤矿井下抽放开采，2007年井下抽放产能大约为47 ×108 m3 / a 。我国地质构造普遍比较复杂，受多期构造活动影响，煤层渗透率、储层的压力普遍偏低，给开采带来一定的技术难度，经过近20a的发展，煤层气勘探技术已经比较成熟，开发技术已经取得突破，煤层气正处于快速发展的时期，就目前煤层气产量与资源量比例关系来看，煤层气还有很大的发展潜力。
表1 我国煤层气资源分布数据表
1. 3.2油砂
油砂又称沥青砂，通常是由砂、沥青、矿物质、黏土和水组成的混合物，一般将油砂油定义为在油层温度条件下，黏度大于1 ×104 mPa ·s 或相对密度大于0. 95 的原油[10] 。我国油砂资源非常丰富， 储量位居世界第5 位， 资源潜力很大， 可能是今后我国非常规油气资源勘探开发的一个重要领域[2]。国土资源部新一轮全国油气资源评价结果表明，我国陆地24 个盆地埋深500 m 以浅油砂油地质资源量为59. 7 ×108 t ，可采资源量为22. 58×108 t ，其中0～100 m 埋深油砂油地质资源量为18. 56 ×108 t ，100～500 m 埋深油砂油地质资源量为41. 14 ×108 t ，主要分布于西部和东部的盆地。准噶尔、塔里木、羌塘、柴达木、松辽、四川和鄂尔多斯等7 个盆地油砂油地质资源量为52. 92 ×108 t ，占全国总资源量的88. 6 %[10] 。中国石油勘探开发研究院廊坊分院从2003 年开始系统开展了新疆油砂野外地质调查和油砂资源评价工作，基本查明了新疆油砂矿的分布和资源量;优选出准噶尔盆地西北缘的6 个油砂开采有利区块，摸清重点区块油砂矿体的空间展布、含油率变化及分布规律;在准噶尔盆地西北缘风城地区发现了我国首个大型油砂矿，建立了年处理1 ×104 t 油砂的水洗分离基地，显示了该地区良好的开发前景。 1.3. 3油页岩
油页岩又称油母页岩，是一种高灰分、低热值的化石燃料，含不溶于溶剂的有机质，经低温干馏可得到页岩油、干馏气和页岩半焦。我国油页岩资源十分丰富，全国油页岩资源量7 199 ×108 t 。页岩油资源量476 ×108 t ，位居世界第二，主要集中在东部、青藏和中部地区。其中含油率为5 %～10 %的页岩油资源量占182 ×108 t ，含油率大于10 %的页岩油资源量占140 ×108 t ，远比国内已经发现的天然石油的储量要多。页岩油探明程度较低，全国页岩油探明储量约20 ×108 t ，主要分布在吉林、广东、辽宁等省[11] 。我国油页岩的开发利用有70 多年历史，主要用于提炼页岩油和发电。2006 年页岩油产量超过20 ×104 t ，生产地区有辽宁省抚顺、广东省茂名、吉林省桦甸、汪清、山东龙口和甘肃省炭山岭等。 1.3. 4页岩气
页岩气为产自极低孔渗、富有机质暗色页岩地层系统中的天然气， 是近期可实现经济规模勘探开发、资源丰富的非常规天然气资源[12] 。其特点是可自生自储，与煤层气具有一定的相似性，其储层主要是页岩和泥岩，其中吸附气含量一般为20 %-80 %。我国南方古生界海相页岩、华北地区下古生界海相页岩、塔里木盆地寒武—奥陶系海相页岩、松辽盆地白垩系湖相页岩、准噶尔盆地南缘上二叠统、中—下侏罗统湖相页岩和鄂尔多斯盆地上三叠统湖相页岩等具有分布范围广、厚度大、成熟度高等特点，具有页岩气成藏的基本地质条件。刘洪林等[13]通过与美国页岩气成藏条件对比，采用类比法初步估算我国页岩气资源总量约为30. 7 ×1012 m3 。通过对已有油气井资料井下复查与解释，四川盆地威远地区具有页岩气成藏的有利条件， 是目前页岩气勘探开发的现实有利区[14] 。
1. 3.5天然气水合物
天然气水合物俗称“可燃冰”，1 m3的天然气水合物可释放出164 m3 的甲烷气和0. 8 m3的水。天然气水合物的形成需要低温和高压的环境条件，所以一般分布于深水的海底沉积物中或寒冷的永冻土中。据能源专家估算，全球天然气水合物中蕴藏的天然气总量为1. 8 ×1012 ～2. 1 ×1012 m3 [15] 。但是天然气水合物的开采是一项世界性的难题，海底天然气水合物开采方式和控制方法不当，可能导致海底失稳，大量天然气水合物释放到大气之中，引起强烈的温室效应，将使全球气候发生灾难性的改变。中国近海最有利的天然气水合物找矿远景区为南海北部陆坡区、南海南部陆坡区和东海的冲绳海槽及其两翼斜坡， 其次为南海西部陆坡区和台湾东部海域。据预测， 我国天然气水合物资源量至少为2000亿吨油当量， 其中南海海域约为650亿吨， 青藏高原和黑龙江的冻土带则有1400多亿吨， 我国冻土带的可燃冰储量可能大大超过南海等海域[2]。 1. 3.6致密砂岩气
致密砂岩气赋存于低孔( 孔隙度小于10%) 低渗( 渗透率小于0. 1×10- 3 ",m2 ) 储集层中， 含气饱和度低 (小于60%) ， 一般要经过特殊作业才有开采价值[16] 。致密砂岩气藏存在于世界许多盆地中，资源量巨大，其开发活动主要集中于美国、加拿大等国家。以致密砂岩气开采最为成功的美国为例，其非常规天然气产量占天然气总产量比重逐年增加，而致密砂岩气产量居非常规天然气产量首位，2008 年致密砂岩气产量占美国天然气总产量的24. 1 %，已成为美国天然气产量的重要组成部分。1970年以后我国根据北美的经验结合我国含气盆地的地质条件，开展了致密砂岩气藏的研究和勘探工作，随着苏里格大气田的开发，致密砂岩气逐渐成为我国天然气勘探生产的重要组成部分。中国致密砂岩气展布面积较大， 储层以岩屑砂岩、长石砂岩为主， 埋深跨度大， 从2000～8000m， 经历了较强的成岩改造， 多处于中成岩A - B 阶段， 压实、胶结等破坏性成岩作用对储层影响较大， 储层物性差[17] 。中国致密砂岩气分布范围广， 有利区面积为32×104km2 ， 贾承造等[18] 采用类比法初步评价了中国致密气资源潜力， 认为致密气地质资源量为17. 4×1012～25. 1×1012m3 ， 可采资源量为8. 8×1012～12. 1×1012m3(表2) 。
表2 中国致密砂岩气分布及资源量预测( 贾承造等， 2012)
1.3.7致密油
致密油是一种非常规石油资源， 有低密度的特点。致密油主要赋存空间分为两种类型， 一类是源岩内部的碳酸岩或碎屑岩夹层中， 另一类为紧邻源岩的致密层中。中国致密油分布范围比较广， 大致有3种类型:[18]（1）陆相致密砂岩油藏， 如鄂尔多斯盆地延长组油藏;（2）湖相碳酸盐岩油藏， 如渤海湾盆地岐口凹陷、四川盆地川中地区大安寨组油藏; （3）泥灰岩裂缝油藏， 如渤海湾盆地济阳坳陷、酒泉盆地青西凹陷油藏( 图2) 。初步评价结果显示， 中国致密油有利勘探面积为18×104km2, 地质资源量为74×108～80×108 , 可采资源量为13×108～14×108t。