面對世界油氣需求的持續(xù)增長與常規(guī)油氣產(chǎn)量不斷下降的形勢，具有較大資源潛力的非常規(guī)油氣逐漸成為全球石油勘探新的亮點領(lǐng)域。 截至2013年底，美國原油生產(chǎn)已占世界石油總產(chǎn)量的10%以上，在一定程度改變了世界傳統(tǒng)能源格局。受此影響，世界各國石油工業(yè)爭相介入非常規(guī)資源的勘探開發(fā)。相比之下，中國致密油資源非常豐富，但研究尚處于起步階段，不僅缺乏有效的勘探開發(fā)技術(shù)，更為重要的是，當(dāng)前國內(nèi)對致密油地質(zhì)特征的認(rèn)知十分淺顯。 因此，全面認(rèn)識致密油這一非常規(guī)輕質(zhì)油，對中國致密油勘探開發(fā)具有極大的指導(dǎo)意義。本文通過詳實而系統(tǒng)的資料調(diào)研，闡述了國外（特別是北美地區(qū)）致密油勘探開發(fā)的最新進展，并針對致密油這一新領(lǐng)域在資源利用過程中存在的問題，提出了相應(yīng)的對策，以期為中國的致密油資源勘探開發(fā)提供惜鑒。 1 國外致密油資源勘探開發(fā)現(xiàn)狀 1.1 全球致密油資源分布 近年來，致密油勘探開發(fā)極為活躍，作為一種重要的能源供給形式，世界大部分國家和地區(qū)均已發(fā)現(xiàn)了致密油資源（下圖）。 據(jù)統(tǒng)計，全球致密油資源總儲量為67840×108桶，技術(shù)可采儲量為3362×108桶，平均采收率為4.96%，其中，2/3以上的致密油資源集中于俄羅斯、美國、中國、利比亞、阿根廷、澳大利亞6個國家（下表）。 然而，全球致密油勘探開發(fā)最成功的地區(qū)為北美，特別是美國和加拿大兩個國家致密油產(chǎn)量的大幅提升已經(jīng)逆轉(zhuǎn)了該地區(qū)石油產(chǎn)量下降的趨勢。此外，俄羅斯同樣將水力壓裂技術(shù)應(yīng)用于西西伯利亞盆地（Western Siberia Basin）的致密油地層，成為除美國和加拿大以外僅有的生產(chǎn)了商業(yè)數(shù)量致密油的國家，2013年，致密油日產(chǎn)量為12×104桶，占俄羅斯石油總產(chǎn)量的1%。 1.2 北美致密油資源開發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展預(yù)測 目前，北美已有19個盆地發(fā)現(xiàn)了致密油，其中已經(jīng)牛產(chǎn)的地層主要分布于美國中陸（Mid-continent）和落基山（Rocky mountain）地區(qū)，范圍從阿爾伯塔盆地（Alberta Basin）中部一直延伸到德克薩斯州南部，同時，西南地區(qū)及加利福尼亞（California）南部的Monterey地層也已經(jīng)開始生產(chǎn)致密油。已被證實的致密油預(yù)測區(qū)遍及落基山地區(qū)、墨西哥灣（Mexico Gulf Coast）地區(qū)、西南地區(qū)和美國東北部地區(qū)（下圖）。 北美致密油主要賦存于泥盆紀(jì)新近紀(jì)的地層中，具有4套主力產(chǎn)油層。其中，最著名的致密油地層為威利斯頓盆地的Bakken地層、德克薩斯州的Eagleford地層、阿爾伯塔盆地的Cardium地層以及加利福尼亞圣華金盆地（San Joaquin Basin）的Monterey地層，這些致密油地層均具有區(qū)域性、大面積分布的特點。 在北美致密油資源構(gòu)成中，美國致密油產(chǎn)量占北美致密油總產(chǎn)量的91%，而加拿大僅占9%（下圖）。2013年下半年，美國原油日產(chǎn)量超過300×10 4桶，主要來源于Eagleford、Bakken、Barnett、Marcellus、Niobrara這5大致密油地層。在加拿大，2013年致密油日產(chǎn)量平均為34×104桶，占加拿大原油日總產(chǎn)量（352×104桶）的近10%。這些致密油生產(chǎn)完全集中在該國西部的阿爾伯塔省、馬尼托巴?。∕anitoba）和薩斯喀徹溫省。 基于對當(dāng)前致密油資源量、開發(fā)技術(shù)以及油價環(huán)境的認(rèn)識，從定性的角度來看，未來的40年中，北美致密油產(chǎn)量將在2015-2025年之間達到高峰（下圖）。北達科他州礦業(yè)資源局（NDDMR）頇計到2050年，從該州的Bakken地層生產(chǎn)的致密油日產(chǎn)量能夠達到（25～35）×104桶。若用這種遞減速率計算其他致密油地層的產(chǎn)最，到2050年，致密油日產(chǎn)量仍舊能夠達到（100～200）×104桶。 1.2.1美國致密油資源 2011年美國定向井油產(chǎn)量首次超過了氣產(chǎn)量，水平井?dāng)?shù)量超過了直井?dāng)?shù)量，致密油日產(chǎn)量超過了45.6×104桶。受致密油產(chǎn)量不斷上漲的推動，2013年第4季度，美國原油（日產(chǎn)量322×104桶）生產(chǎn)占世界總產(chǎn)量（日產(chǎn)量784×104桶）的10%以上；僅2014年1-4月，美國致密油日產(chǎn)量就高達83.8×104桶，是2013年的1.17倍。2014年5月，美國已鉆致密油氣井45468口，在鉆1861口，預(yù)計到2020年致密油使美國原油總產(chǎn)量增加1/3，原油日產(chǎn)量將達到1071×104桶，2030年日產(chǎn)量達到1300×104桶。 目前，美國致密油勘探開發(fā)典型代表是威利斯頓盆地的Bakken地層和德克薩斯州的Eagleford地層（下圖），其中Bakken地層是美國最大的致密油生產(chǎn)地層，主要位于威利斯頓盆地的中部及北部，地質(zhì)資源量為1643×108桶，技術(shù)可采資源量42×108桶，待發(fā)現(xiàn)資源量為26×108桶油及相近數(shù)量的伴生氣。2000-2010年Bakken地層累計產(chǎn)油已超過2×108桶。而Eagleford地層的油氣種類較多，致密油主要賦存于區(qū)帶北部，2010年全年產(chǎn)致密油約142×104桶。 在儲量方面，歸因于水平井和水力壓裂等資金密集型技術(shù)在致密油儲層中的應(yīng)用，美國原油和伴生氣凝析油探明儲量在2012年增加了45×108桶，這是美國原油探明儲量連續(xù)增長的第4年，其中，90%以上的致密油探明儲量增長來源于5大致密油地層（下表），可見開發(fā)致密油大大增加了美國原油探明儲量。在美國各州中，德克薩斯州增加的石油探明儲量最大，增加近30×108桶，其中，Eagleford地層致密油的探明儲量為34×108桶，首次超過了威利斯盆地Bakken地層的32×108桶石油儲量，成為美國最大的致密油地層。 1.2.2 加拿大致密油資源 加拿大是世界上第5大石油出口國，致密油資源同樣具有非常好的前景。加拿大的致密油主要產(chǎn)于西加拿大沉積盆地，始于2005年薩斯喀徹溫省東南部以及馬尼托巴省西南部的Bakken地層。在西加拿大沉積盆地，Bakken/Exshaw地層、Cardium地層和Beaverhill Lake地層、Viking地層、Lower Shaunagvon地層、Duvernay/Muskwa地層、Lower Amaranth地層都發(fā)現(xiàn)了致密油 2010年致密油開發(fā)已經(jīng)延伸到盆地的其他儲層，水平井?dāng)?shù)量從2005年的10口增加至2010年的140口。Bakken頁巖油日產(chǎn)量在2011年3月超過了7.8×104桶。目前，阿爾伯塔箍地已經(jīng)是西加拿大主要致密油產(chǎn)區(qū)。 西加拿大盆地致密油主要分為8大致密油區(qū)帶（下表），但是盆地總儲量目前尚未查明。目前，加拿大境內(nèi)的Bakken地層致密油儲量是2.25×108桶，Cardium地層為1.3×108桶，Viking地層為5800×104桶，Lower Shuanavon地層為9300×104桶。隨著勘探開發(fā)的不斷進行，儲量必然還會繼續(xù)上升。此外，在加拿大西部的紐芬蘭（Newfoundland）島也進行了Green Point地層致密油儲量測試作業(yè)，位于魁北克（Quebec）Anticosti島的奧陶系Macasty頁巖目前也被認(rèn)定為主要致密油儲層。 2 致密油資源利用存在問題及對策 盡管致密油是非?，F(xiàn)實的石油接替資源，但是由于致密油的勘探開發(fā)和相關(guān)研究仍處于初步階段，總體勘探程度與地質(zhì)認(rèn)識程度較低，對于致密油資源的勘探開發(fā)、儲量評價仍存在一些問題需要探討，主要體現(xiàn)在3個方面： ①定義多樣，不利于資源對比； ②儲層致密，常規(guī)儲量計算方法和參數(shù)的確定方法不適用； ③過于依賴政策及資金密集型技術(shù)。 致密油資源特點及當(dāng)前的定義 在致密的儲層中，孔隙空間的數(shù)量、大小以及連通性都明顯低于常規(guī)儲層，油氣生產(chǎn)極為困難。對加拿大148個致密儲層進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，賦存于泥頁巖、砂巖與粉砂巖、碳酸鹽巖3類儲層中的致密油占90%以上，主要儲層是泥頁巖，約占50%。 通過對比Bakken、Eagleford、Cardium這3個致密油地層的儲層特點（下表）可以發(fā)現(xiàn)，致密油儲層主要是大面積分布的物性極差的儲層，成熟優(yōu)質(zhì)的生油層廣覆式分布，生油層與儲層緊密聯(lián)系，無明顯圈閉邊界，無油“藏”的概念；致密油品質(zhì)成熟，油質(zhì)較輕，需要利用水平井和多級壓裂等資金密集型技術(shù)才能實現(xiàn)經(jīng)濟開采。從空間角度來看，致密油通常賦存在地層深部致密沉積巖中（下圖）。
基于上述特點，不同的機構(gòu)和學(xué)者先后從不同角度對致密油進行了描述（下表），但這些定義除了在開發(fā)方式上認(rèn)識一致外，在儲層、巖性、物性的認(rèn)識上均存在分歧，而且容易和頁巖油混淆，給資源評價和對比帶來了一定的困難。當(dāng)前國內(nèi)對于致密油定義的爭論焦點在于“什么是致密油”，致密油是否包括“頁巖油”，這些問題就是準(zhǔn)確認(rèn)識頁巖油和致密油的關(guān)鍵。
筆者從儲層的角度提出更加豐富與完善的定義，即致密油是指以吸附或游離狀態(tài)賦存于未納入常規(guī)油田產(chǎn)層的低滲儲層或地層深部致密巖石中（包括原地致密烴源巖，如泥頁巖；與烴源巖互層或緊鄰的致密儲層，如致密砂巖、致密碳酸鹽巖、致密巖漿巖、致密變質(zhì)巖等），必須通過水平井或多級壓裂等資金密集型開發(fā)技術(shù)才能實現(xiàn)經(jīng)濟采出的輕質(zhì)石油聚集。 建立針對致密儲層的儲量評價方法 致密油開發(fā)具有其特定規(guī)律，如果按常規(guī)石油儲量評價方法開展評價容易造成動用程度偏低、采收率偏低等一系列低估致密油儲量的認(rèn)識問題，要結(jié)合致密油特點制定一套相應(yīng)的儲量評價方法。 對于致密油儲層各項參數(shù)的評價應(yīng)在傳統(tǒng)的測井和實驗室測試分析方法的基礎(chǔ)上，在考慮儲層改造技術(shù)的前提下，積極探索針對極低孔滲儲層的物性測試技術(shù)和測井反演方法，建立致密油儲層定量評價方法，同時充分調(diào)研國外致密油開發(fā)生產(chǎn)資料，借鑒基于開發(fā)動態(tài)的產(chǎn)量遞減法對可采儲量的評價，是更為切實可行的做法，也是國外通用的做法，這些專門針對致密油儲層的可采儲量評價方法包括Duong法、SEPD法及YM-SFPD法等。 建立積極有效的保障性扶植政策 成功的致密油開發(fā)強烈依賴于鉆井、完井、數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展，以及對于給定地層地質(zhì)特征昀準(zhǔn)確認(rèn)識。除此之外，從北美致密油開發(fā)經(jīng)驗看來，Bakken地層和其他北美致密油地層的開發(fā)很大程度上也取決于政策性因素。 盡管Bakken地層的成功率很高（有些報道中稱成功率超過90%），但是，這些成功均建立在資金密集型技術(shù)的基礎(chǔ)上，其額外的花費將與政府法規(guī)或者稅收掛鉤，如果政府不制定積極的扶持政策將在很大程度上影響致密油地層的經(jīng)濟可行性。因此，中國也應(yīng)該制定相應(yīng)的政策鼓勵開展致密油的勘探開發(fā)，為致密油資源的利用提供保障。 |
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