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页岩气知识全解

日期:2016-06-23    来源:中辉今创实战操盘基地

国际燃气网

2016
06/23
11:46
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关键词: 页岩气

    前言
 
    随着原油价格的逐年攀升,环保法规的日趋严格,新能源的利用逐步被各国提到日程上来,可燃冰、风能、水力发电都是各国政府关注的焦点。2012年,一种“旧”能源成为各国的宠儿,美国的页岩气在今年忽然爆发。随之而来的是美国原油进口量同比下降,火力发电用煤同比下降,页岩气的开发改变了美国的能源结构,也影响了世界的能源格局。
 
     一、何为页岩气
 
    页岩气,是从页岩层中开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点,往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比,页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点,大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。[1]
 
    页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,是一种清洁、高效的能源资源和化工原料,主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等,用途广泛。与常规天然气相比,页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点,具有较高的工业经济价值。因此,世界许多国家越来越重视寻找和开采页岩气,作为常规天然气的补充能源资源。[2]
 
    根据文献和外国资料可知,页岩气在以前就存在的,在岩石中存贮的,只是由于开采技术及储量的原因采集不了,一句话就是成本不合算,大家都不乐意。
 
 
 
   二、页岩气分布
 
    页岩气的分布很广泛,只要有石油的地方就有页岩气,,页岩气的分布比较广泛。世界主要页岩气分布如下:
 
    全球页岩气盆地及储量最多的国家分别是中国、美国、阿根廷、墨西哥、南非、澳大利亚、阿尔及利亚、巴西、利比亚、波兰。中国和美国都是能源净进口国,美国是页岩气革命的发源地;中国是页岩气储量最大的国家之一。
 
    中国富有机质页岩分布广泛,南方地区、华北地区和新疆塔里木盆地等发育海相页岩,华北地区、准噶尔盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地等广泛发育陆相页岩,具备页岩气成藏条件,资源潜力较大。据专家预测,页岩气可采资源量为25万亿立方米。
 
    尽管中国页岩气的储量局世界前列,但中国为何不能成为页岩气革命的国家呢?最重要的问题就是相对于美国的页岩气来说,中国的页岩气大多数位于5000米左右的,而美国的页岩气只位于3000米左右,两者相差2000米左右,整个儿成本的压力就不同了,对于技术的要求更加严格。
 
    三、如何开采页岩气
 
    页岩储层具有超低孔低渗特性,钻完井后需要压裂改造后才得到经济产量。国外油田服务公司最新工具达到了很高水平,水平井裸眼封隔器投球滑套分段压裂技术用高强度低密度球级差达到1/16in,封隔器耐压差达到70MPa,TAM公司自膨胀封隔器最高可达302℃;泵送桥塞射孔分段压裂技术所用桥塞可分为:堵塞式、单流阀式和投球式复合桥塞,桥塞耐压差达103.4MPa,耐温232℃;哈里伯顿CobraMax H连续油管喷射工具系统,目前最多达到44段。
 
    这是外方的打井流程,一个页岩气的开采涉及到方方面面的东西。勘探、打井、水平井、水力压裂等等一个都不能少。我们与国外差的就是水平井、水力压裂,两者都是高科技的东西,也是最具有技术含量的。勘探不难,打井也不难,难的是如何将页岩气开采出来,而且是持续的勘探、采集,那样一个页岩气块才具备开采经济性。
 
    随着2002年Devon能源公司沃斯堡盆地的7口Barnett页岩气试验水平井取得巨大成功,业界开始大力推广水平钻井,水平井已然成为页岩气开发的主要钻井方式。根据美国Barnett区块开发经验,水平井最终评价的开采储量是直井的3倍以上,成本只相当于直井的1.5倍,此外页岩气井初始产量与最终总产量也有很大关系。[5]
 
   四、页岩气成本分析
 
    1 勘探
 
    油气的成本主要包括两部分:勘探开发成本、生产成本(含设备折旧等)。据悉,目前中东地区的勘探开发成本每桶只有5美元左右,该地区的完全生产成本每桶也只有5.5美元,而记者在采访青海油田时发现该油田要开采出来一桶原油,从勘探开发到生产的综合成本就要接近50美元,还不包括税费和枯井投资。
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    某油气田实施“储量增长高峰期工程”全年油气预探部署二维地震900千米,三维地震700平方千米,探井46口、进尺12万米;全年勘探项目总投资近10亿元。(二维地震一公里就要10万块左右)
 
    上述例子,我们都知道了。勘探的成本是很高的。
 
    2 打井及开采
 
    “我们一共打了4口井,只有这口成功出气了,成功率只有25%。如果按1口井花5千万算,4口井已经花了2个亿,这只是打井的钱,再加上前期做其他基础工作的钱,可能好几个亿都投下去了,但是现在一天只有2万方气,与投入的几个亿比可能20年也收不回来。”吴聿元说,这口井总共投资大概近1个亿,按目前1个亿的投入产出2万方气是没有经济效益的。
 
    在山区平均钻出一口井要7000万元,需要每天产出4万方的产量来支撑,实际上现在日开采量平均是2万方。而美国基础设施完善,管网成系统,打井后,接1~2公里就是管网。国内管网不发达,基础设施投入成本比美国要高出很多,页岩气售价降不下来,只有成本降了产量上来了,商业开发才能进行
 
    3 高端技术费用
 
    国内技术与美国的差距主要体现在周期和经济性上。国内从打井到压裂到投产的周期在3个月左右,而美国只要20天左右。除了因彭水是新区,对地层的特性需要摸索过程外,在压裂液的配方和设计及使用工具上也有差距。以打水平井为例,页岩气真正有效的产层,最关键的也就10来米,水平井需要在地下几千米进行定向,旋转导向定位不准可能穿出层位,这就要求精度上的效果,而国外的工艺比国内有优势。
 
    “压裂环节的工具配套绝大部分还是依赖国外,人家有工具有诀窍就必须请他,请几个人一套旋转导向仪器的服务费一天就要近十万美元,只有提高国产化率,成本才能降下来,才会有经济效益。”吴聿元感叹。
 
    不过,地质工作认识有不确定性,从地表线索信息要判断地下2000米深的情况还是比较难的,过程中总有不确定性,更不用说2000米后还要打1000多米的水平井,还要压裂改造,这对技术精度的要求是相当高的。“因此,我们总希望学习借鉴国外的技术来少走弯路。”吴聿元说。
 
    国外发展历程很漫长,美国从七八十年代开始勘探开发页岩气,上世纪末开始大规模开发,到2000年后才突破并找到一些规律,他们有30多年成功经验,而中国的页岩气是2009年后才提到议事日程,缺乏应用型科研。在吴聿元看来,借鉴和学习别人的技术可以缩短赶上他们的时间。“现在中石油、中石化勘探开发从前期的调查评价,到井位选定、钻探施工、水平井的实施都能做,压裂也能做,但效果不太好,这就是关键环节要与国外合作的原因,我们没有太多时间
 
 
     五、页岩气价格分析
 
     中国天然气的消耗受环保及能源需求影响,在不就的将来可以预见是持续攀升的。但天然气的价格是不可避免的增加的,低价的时候已经过去。作为天然气能源的一种,页岩气的价格也是可以预见的不会持续低价,随着天然气占全国能源比例的上升(能源比例由2%上升至4%),各种工业用气的增加,天然气升价是必然。企业如果能够签订长期供货合同,不失为一种避险手段。
 
     美国企业的天然气成本为0.67元/方,而中国的页岩气没有进入大规模的商业开采阶段,其成本气价已经达到1.2~2.8元/方,因此,如果要降低企业或者居民用气的费用,要嘛政府补贴,要嘛企业通过多种措施降低勘探成本和开采成本。不然,天然气超过4元/方的价格是可以预见的。
 
   六、页岩气的作用
 
    页岩气中含量较大的为乙烷,国外的页岩气开发主要是去裂解装置裂解后生产乙烯,而国内的企业主要是做燃料或者民企做天然气制氢或者进行丙烷脱氢。
 
    Dow化学公司将对美国德克萨斯州的大型丙烯生产装置进行详细工程设计和设备购置的进一步投资,该生产装置的基本工程设计已经开始进行,拟定于2015年投产。此举反映了Dow化学公司全面提高乙烯和丙烯产量的决心,同时积极利用美国页岩气供应持续增长所带来的低成本原料。根据此前签订的协议,该生产装置将采用UOP公司的“C。Oleflex”丙烷脱氢制丙烯(PDH)专有技术,将来源于页岩气的丙烷转化成750 kt/a的聚合级丙烯,据称这将是美国首个此类型装置,也是北美最大的单系列PDH 生产装置。
 
    中国利用页岩气的企业也不少,典型的如东华能源,与外国企业签订了长期合同,以保证其丙烷脱氢装置的原料。如果页岩气的开发能够实现美国的规模及低价的成本,那么对于中国将是一种机遇。
 
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