中國非常規天然氣資源前景

    能源問題關系到經濟的發展和社會的穩定，世哥各國通過各種渠道解決自身的能源問題，其中最重要的手段之一就是尋找替代能源，非常規天然氣由于其巨大的資源潛力和經濟效益而被各國政府及能源公司所重視。
    目前，至少已有40多個國家針對天然氣水合物展開了******的資源調查和研究。探測天然氣水合物的目標和范圍已覆蓋了世界上幾乎所有大洋陸緣的重要潛在遠景區、高緯度極地永凍土地帶和南極大陸及陸緣區。據美國地質調查局粗略統計：美國的天然氣水合物可以滿足其未來數百年的需要。
    美國計劃到2015年實現天然氣水合物的商業性開采。日本計劃在2015-2018年最終確定海上天然氣水合物的商業開發計劃。
    美國在煤層氣商業開發方面已經取得了巨大成功。2006年美國煤層氣年產量已超過500×10的8次方每立方米。澳大利亞、加拿大、英國、俄羅斯、印度、波蘭及德國等主要產煤國紛紛開展煤層氣勘探開發試驗：并制定了相應的鼓勵和扶持政策，以促進本國煤層氣產業的形成與發展。
    美國和加拿大已經開始了對頁巖氣的開發，2005年美茜頁巖氣產量已達到198×10的8次方每立方米，成為一種重要的天然氣資源。同年，美國致密砂巖氣產量也占到總氣產量的19％。日本對水溶氣的勘探開發則已有80多年的歷史，美國、菲律賓及前蘇聯等均不同程度地對水溶氣的前景進行了研究，有的已開始投入開發。
因此，無論是從經濟高速發展對能源的需求出發，還是從保障能源安全的需要著眼，中國都應該高度重視非常規天然氣的研究并加快開發利用的步伐。
一．非常規天然氣的富集條件
    非常規天然氣是指由于各種原因在特定時期內還不能進行盈利性開采的天然氣，非常規天然氣在一定階段可以轉換為常規天然氣（圖1）.在現階段主要指以煤層氣、頁巖氣、水溶氣、天然氣水合物、無機氣、淺層生物氣及致密砂巖氣等形式貯存的天然氣。由于其成因、成藏機理與常規天然氣不同，開發難度較大。中國目前能進行經濟開發的有致密砂巖氣、煤
層氣和淺層生物氣。
 
                      圖1 中國天然氣資源金字塔
1.天然氣水合物
天然氣水合物形成的****場所是海洋。只要氣水足夠充足、低溫高壓且具有一定孔隙空間，天然氣水合物的成藏既有簡單圈閉也有復合圈閉。簡單圈閉主要出現在永久凍土區或被動大陸邊緣的陸坡和陸隆或三角洲前緣的增生棱柱體中。
活動大陸邊緣（特別是匯聚板塊邊緣）為適合復合圈閉發育的環境，鹽丘底劈形成的圈閉也能形成復合圈閉。而陸地上適合天然氣水合物形成的溫度和壓力條件的地理環境是高緯度永久凍結層(包括永凍區淺海地帶)，在冰點溫度以上的永凍層也存在天然氣水合物，如中國青藏高原地帶。
2.煤層氣、頁巖氣和致密砂巖氣
中國的煤層氣、頁巖氣和致密砂巖氣在成藏機理上具有一定的相似性，它們都直接或間接來源于煤層、泥巖或頁巖，儲集空間類型相近，在成藏和分布上有一定的特征顯示。
   3.水溶氣
水溶氣藏是溶于水中的可燃氣體一般處于未飽和狀態。氣源有無機的（含氦氣），也有有機的（生物氣、深層裂解氣)，可以是單一氣源成藏，也可以是不同程度的混源成藏。當高溫高壓地層水中溶解的天然氣量足夠大時，便形成了可供工業性開采或可以綜合利用的水溶氣藏。水溶氣藏的形成受孔縫洞、底水活躍程度及連通性等較多因素的影響。
  水溶氣藏成藏的條件在于：地層水相對靜止，存在儲水層，無構造和物性限制，當以構造成藏時可出現含游離氣的氣頂，易于被發現，當以非構造成藏時則難于被發現。對于異常高溫高壓氣藏，氣水比相對較高，常溫常壓氣藏的氣水比則相對較低，僅為前者的1／6—1／5。而甲烷氣的含量隨著地層水礦化度的增加而降低，但隨溫度、壓力的變化呈現無規則變化。
  非常規天然氣成因多樣，成藏機理復雜，但在空間分布上有機組合，為天然氣的立體勘探創造了條件。
二非常規天然氣資源量及資源前
     1．資源量
  粗略統計，中國非常規天然氣資源量為200×10的12次方—380×10的12次方立方米，遠遠超過了現今常規天然氣的資源量(35。03×lO的12次方立方米)，具有巨大的開發潛力和經濟效益，非常規天然氣變成常規天然氣是完全可行和現實的。其中：天然氣水合物的資源量****，超過100×10的12次方每立方米，煤層氣資源量為36×10的12次方立方米，頁巖氣資源量大致與現今常規天然氣相當或稍低，致密砂巖氣資源量為50×10的12次方-100×10的12次方立方米，水溶氣資源量為11．8×10的12次方—65•3×10的12次方立方米。其他非常規天然氣尚缺乏全國資源量的數據。
(1)天然氣水合物
  據估算，中國東海沖繩海槽附近的天然氣水合物資源中天然氣量約為24×10的12次方每立方米。廣州海洋地質調查局在南海西沙海槽地區已進行了天然氣水合物試調查。據對南海深水陸坡區的地質、地球物理資料的綜合研究，初步估計南海地區天然氣水合物的資源量為84•5×10的12次方立方米。從地質情況看，中國東海陸坡、南海北部陸坡及西沙海槽、臺灣周邊海域、沖繩海槽、東沙和南沙海槽等地域均具備產出天然氣水合物的良好地質條件。
  凍土區也具備形成天然氣水合物的溫度和壓力條件。中國青藏高原和東北北部為主要凍土區，青藏高原永久凍土區占世界永凍區面積的7％。中國科學院(蘭州)冰川凍土研究所在20世紀60年代和70年代對祁連山海拔4000m多年凍土區和青藏高原4700m五道梁永凍區進行鉆探時，曾發現過類似氣水合物顯示的大量征兆和現象。勘探表明，西藏地區很有可能成為2l世紀繼塔里木盆地之后的第2個石油、天然氣資源戰略接替區。東北北部也是較有潛力的地區。
 (2)煤層氣
    根據最新一輪的中國資源評估結果，埋深小于2000m的煤層氣地質資源量為36．81×10的12次方立方米，埋深小于1500m的煤層氣可采資源量為ll×10的12次方立方米，相當于常規天然氣(22×10的12次方立方米)的50％。中國煤層氣資源主要分布在鄂爾多斯、沁水、準噶爾、滇東黔西、二連、吐哈、塔里木、天山和海拉爾盆地，其地質資源量均大于1×10的12次方立方米。川南黔北、豫西等16個中型含氣盆地(群)的地質資源量為0．1×10的12次方—10×10的12次方立方米。
 (3)頁巖氣
    中國南方廣大地區分布的志留系中，發育大套黑色頁巖，有機碳含量大多為10％一15％，演化程度較高，可形成的頁巖氣資源潛力相當可觀。較典型的是四川盆地，其在古生代海相沉積背景下形成的富含有機碳的頁巖(與美國東部地區頁巖氣發育盆地相似)、富含腐殖型干酪根的頁巖直接產氣，以及高演化程度下的原油產生裂解氣，使該盆地具有頁巖氣勘探的良好前景。2006年，中國石油勘探開發研究院油氣資源規劃所對四川盆地頁巖氣資源的調查結果表明，四川盆地威運地區和瀘州地區的頁巖氣資源潛力達6．8×10的12次方一8•4×10的12次方立方米，相當于四川盆地的常規天然氣資源總量。
    另外，松遼盆地白堊系、渤海灣盆地、江漢盆地的古近系——新近系、四川盆地的中生界、南華北、柴達木以及酒泉盆地均具有一定的頁巖氣。
  (4)致密砂巖氣
    中國許多盆地具備形成致密砂巖氣的條件，且有較大的資源潛力，這些盆地包括：鄂爾多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地、準噶爾盆地、吐哈盆地和南華北盆地等。
    近年來，一些學者對中國部分盆地致密砂巖氣資源進行了評價。鄂爾多斯盆地上古生界致密砂巖氣分布于下石盒子組和山西組，平面上主要分布于伊陜斜坡及其附近，資源量為50×10的12次方立方米左右。川西坳陷則主要分布于三疊系中，最有利的勘探區為前陸深凹陷部位，資源量達3．6×10的12次方每立方米。庫車前陸盆地致密砂巖氣分布于三疊系一侏羅系!最有利的拜城凹陷和陽霞凹陷的遠景資源量至少為10×10的12次方立方米。準噶爾盆地南緣致密砂巖氣分布于侏羅系和白堊系，其遠景資源量至少為3×10的12次方每立方米。吐哈盆地則主要分布于中下侏羅統，最有利的勘探區是勝北洼陷和小草湖洼陷，預測資源量達2．63×10的12次方—3．06×10的12次方立方米。除了上述盆地以外，在塔西南前陸盆地、東濮凹陷、松遼盆地和楚雄盆地等地區，也可能會有發現。
  (5)水溶氣
    水溶氣廣泛分布于中、新生代地層中，尤其是在古近紀一新近紀和第四系海相和海陸過渡相地層中。中國水溶氣分布比較廣泛，資源潛在量很大。中國中新生代含油氣盆地中廣泛分布著水溶性天然氣藏。王雪吾等用體積法初步估算中國43個盆地中的水溶氣資源量約為12×10的12次方—65×lO的12次方立方米。關德師等預測中國水溶氣資源量約為45×10的12次方立方米，其中東部水溶性天然氣遠景地質儲量合計為19×lO的12次方立方米。中國的四川盆地(威遠氣田)、松遼盆地、渤海灣盆地、瓊東南盆地、柴達木盆地、鄂爾多斯盆地和吐哈盆地等均具有勘探水溶氣的良好前景。
  2．資源前景
  中國天然氣水合物的資源前景巨大，未來條件下完全可以成為替代能源，其使用年限將超過現今的常規油氣，但開采難度大，技術要求極高，預計投入大規模商業開采需要50a以上的時間。
    中國的頁巖氣和煤層氣分布廣泛，資源豐富，部分地區已進行了商業性開采，但開采技術水平相對較低。只要合理加以引導開發，頁巖氣和煤層氣將是目前常規油氣的重要接替，它能從根本上緩解中國常規天然氣供需不足的問題。
    中國致密砂巖氣的前景看好，但勘探和開采難度較頁巖氣、煤層氣大，雖在局部地區已進行開采，但技術落后且經濟效益偏低。預計在現今的經濟和技術條件下，其發展速度會相對較緩。
    就中國非常規天然氣資源量而言，生物氣、水溶氣和無機氣的資源量相對較小，但其不容忽視。在現今的能源狀況下，合理的開發利用對于緩解中國的能源壓力非常重要，尤其是生物氣，其開采難度小，開發周期短，見效快。
  3．產量分析
    非常規油氣資源的成功開發與利用，可彌補未來很長一個時期常規油氣資源的不足，為中國經濟的可持續發展提供能源保障。中國近期能夠實現開發的非常規油氣資源包括煤層氣、致密砂巖氣、無機氣和淺層生物氣。對此，中國應當加大基礎理論和工程技術的研究力度，制定相關的優惠政策，為非常規油氣資源的充分利用創造條件。
    根據中國當前的經濟條件、勘探開發技術水平和發展趨勢，借鑒國外非常規天然氣預測理論及其勘探開發經驗，預測了中國未來非常規天然氣產量(圖2)。結果表明：常規天然氣的產量大致在2040年后達到高峰，產量超過3500×108立方米；煤層氣、致密砂巖氣、生物氣和無機氣的產量大致在2070年后達到高峰，產量可能接近3000×lO的8次方立方米；頁巖氣和水溶氣的大規模開發將在2070年之后；天然氣水合物的規模開采則大致在2080年以后；頁巖氣、水溶氣和天然氣水合物的產量大致在未來一段時間內呈逐漸上升的趨勢，并會持續較長時間。
 
年份
圖2中國天然氣產量預測
三、結束語
    中國非常規天然氣資源潛力巨大，就資源量而言，非常規天然氣的資源量遠大于常規天然氣資源。煤層氣、致密砂巖氣、生物氣和無機氣將逐步成為常規天然氣的接替資源，預測2040年之后會達到產量高峰。頁巖氣、水溶氣開采難度較大，預測形成規模的商業性開采至少在2040年之后，而中國天然氣水合物資源量****，其開采難度亦****，投入商業性開采所需時間也最長。