我國天然氣開發(fā)形式

1、中國天然氣的開發(fā)形式摘要:天然氣資源稟賦的不同、天然氣性質(zhì)的不同和天然氣藏類型的不同,決定了天然氣開發(fā)策略、開發(fā)原則和開發(fā)方式的不同,重點研究和分析了天然氣在這些方面的特殊性,提出了相應(yīng)的開發(fā)對策。從長遠(yuǎn)看,由于我國常規(guī)天然氣資源有限,我國一方面應(yīng)繼續(xù)提高天然氣資源勘探程度,合理開采已探明資源,另一方面應(yīng)進行非常規(guī)天然氣的開發(fā)準(zhǔn)備和考慮天然氣的引進。天然氣有其自身的特點,只有堅持一體化開發(fā)原則,針對不同類型氣藏的特點,采用不同的開發(fā)技術(shù)和手段,依靠科技進步,降低開發(fā)成本,才能提高開發(fā)效益。關(guān)鍵詞:天然氣;開發(fā);策略;氣藏;特征;原則中國天然氣工業(yè)正處于大發(fā)展階段的初期,正確認(rèn)識天然氣的開發(fā)特點

2、和天然氣工業(yè)的發(fā)展規(guī)律,是當(dāng)前天然氣開發(fā)工作的基礎(chǔ)。天然氣的開發(fā)特點與策略可從3個層次來看。一是從宏觀上看,由于我國天然氣的資源稟賦、主體市場位置和天然氣工業(yè)發(fā)展階段的不同,故其開發(fā)特點和開發(fā)策略應(yīng)有別于石油,也應(yīng)有別于其他國家的天然氣開發(fā)。二是從天然氣一般性質(zhì)上講,由于天然氣與石油有較大的區(qū)別,因此對其開發(fā)的原則也不同。三是從氣藏類型來看,不同類型氣藏的開發(fā)方法和技術(shù)不同,開發(fā)對策也就有本質(zhì)的區(qū)別。研究和分析這些特點和不同性對搞好天然氣開發(fā)工作十分重要。1中國天然氣的資源稟賦與開發(fā)策略中國天然氣的資源稟賦和天然氣工業(yè)發(fā)展階段有其自身的特點,這種特點在宏觀上主要表現(xiàn)在3個方面:一是資源相對不足

3、;二是主要資源區(qū)與目標(biāo)市場相距較遠(yuǎn);三是天然氣工業(yè)還處在大發(fā)展的初期。據(jù)此,為了天然氣工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,需要我們采與這3個特點相適應(yīng)的開發(fā)策略。1.1我國資源富集區(qū)遠(yuǎn)離主體市場,高的管輸費用要求必須降低開發(fā)成本中國天然氣資源主要分布在中、西部地區(qū),主要的消費市場在東部地區(qū),主要源區(qū)與目標(biāo)市場相距多在1000km左右?！拔鳉鈻|輸”管道長達4000km以上,輸送距離遠(yuǎn),管輸費用高,這樣,在市場價格一定的情況下,就壓低了井口氣價，如從塔里木到上海的管輸費在0.9元m3左右，使得氣區(qū)的井口氣價只有0.45元m3。針對資源遠(yuǎn)離市場的特點，必須制定相應(yīng)的開發(fā)策略。其中包括:首先，必須加強綜合地質(zhì)研究，尋找

4、大規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲量，降低開發(fā)成本，確保開發(fā)效益。其次，要依靠科技進步，努力降低勘探開發(fā)成本，研究出高效低成本技術(shù)，如成組氣田整體優(yōu)化開發(fā)技術(shù)，降低鉆、完井成本的先進技術(shù)，提高單井產(chǎn)量的綜合技術(shù)，高效實用的地面集輸處理技術(shù)等。再其次，加強儲氣庫規(guī)劃建設(shè)，在環(huán)渤海灣、長江三角洲、中南地區(qū)及東北地區(qū)建造地下儲氣庫，確保穩(wěn)定安全供氣。1.2天然氣開發(fā)即將進入大發(fā)展階段，必須從戰(zhàn)略上高度重視其協(xié)調(diào)發(fā)展通過研究美國、加拿大等國的天然氣工業(yè)發(fā)展歷史，再根據(jù)儲采比的變化，可將天然氣開發(fā)劃分為4個階段。第。階段為開發(fā)早期，第邵介段為開發(fā)大發(fā)展時期，第階段為勘探一開發(fā)平衡發(fā)展時期，第i階段為開發(fā)后期（圖1）。我們認(rèn)為

5、中國天然氣開發(fā)即將進入第祁介段即開發(fā)大發(fā)展時期，其主要有兩個明顯的標(biāo)志。儲量快速上升。借鑒美國的儲量增長模式（圖2），我們認(rèn)為中國天然氣勘探已進入儲量速增長時期，總體上說年探明儲量將維持1%以上的探明速度并在未來2030年內(nèi)出現(xiàn)快速增長高峰期。綜合翁氏旋回法、龔珀茲法、灰色系統(tǒng)法、歷史趨勢預(yù)測法等多種方法的預(yù)測結(jié)果,我國氣層氣累計探明儲量2005年將由目前的219X1012m3增加到4X1012m3,2010年將達515X1012m3,2020年將達到8.0X1012m3。國民經(jīng)濟快速增長。世界天然氣發(fā)展的歷史表明,經(jīng)濟發(fā)展是天然氣大規(guī)模利用的先決條件。國際上的經(jīng)驗是,人均GDP達到1000美

6、元左右時,天然氣利用將大幅度增長。目前我國人均GDP已達900美元以上，接近國際平均水平。另外我國天然氣市場需求目前增長迅速,可見天然氣發(fā)展的外部條件日趨成熟。“九五”以來，中國天然氣儲量增長快，新增儲量主要集中在中西部地區(qū)。然而，由于受市場的制約，大量新探明儲量難以很快投入開發(fā)，造成了儲采比的偏高。儲采比偏高并不是天然氣儲量的絕對過剩，而是由較低產(chǎn)量水平造成的暫時現(xiàn)象。當(dāng)前儲采比偏高是未來大發(fā)展前期的前兆，預(yù)計在今后幾年儲采比將快速下降。因此，為了保證天然氣工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)使儲采比在其大發(fā)展過程中保持合理的水平，我們應(yīng)加大天然氣勘探力度，繼續(xù)保持天然氣探明儲量增長的好勢頭。1.3從長遠(yuǎn)看，

7、由于中國天然氣資源相對不足，故應(yīng)加強非常規(guī)天然氣資源的開發(fā)準(zhǔn)備，并積極引進利用國外天然氣資源按照天然氣資源的豐富程度，世界上的國家大體可分為3種類型:一是天然氣資源非常豐富型國家，如俄羅斯和中東地區(qū)的一些國家等;二是天然氣資源相對不足型國家，如美國等;三是天然氣資源貧乏型國家，如日本、韓國等。從目前的勘探及對天然氣資源的評估來看，中國屬天然氣資源相對不足型國家。I新圖2美國天紜T植瑩堰民圧理圖4d49LQ18C01974ISOWQ毎*e.s小于昶強fej常十*fcltR.mt-lM?陣”i呈住式*1崔1HHE鞍審】0%年均擇型辜i?我國天然氣資源占世界資源總量的比重較低。從常規(guī)天然氣的可采資源

8、量來看，世界總量為280X1012m3,中國為11X101213X1012m3,僅占世界總量的4%。從已探明可采儲量來看，世界總量為146X1012m3,中國為1.96X1012m3，僅占1.34%。據(jù)中國石油規(guī)劃設(shè)計院的市場調(diào)查與預(yù)測，我國天然氣總需求量到2010年為1121X108m3,到2020年為2517X108m3,預(yù)測我國天然氣產(chǎn)量到2010年為960X1081060X108m3,到2020年為1550X1081650X108m3。可以看出，產(chǎn)量與需求量有較大差距，長遠(yuǎn)看國內(nèi)天然氣產(chǎn)量難以滿足市場的需求。從長遠(yuǎn)來看，我國天然氣資源相對不足。為了彌補不足，我國應(yīng)作2方面的工作。一方面

9、應(yīng)積極做好非常規(guī)天然氣資源如煤層氣、水溶氣、天然氣水合物等的開發(fā)準(zhǔn)備。煤層氣是我國重要的非常規(guī)天然氣資源，總資源量為22.5X1012m31。采用體積量法和地質(zhì)類比法兩種方法估算，中國水溶性天然氣的資源量分別為11.8X101265.3X1012m3和3916X10m3,我國對天然氣水合物的研究尚處于室內(nèi)試驗階段，從中國所處地理位置看，中國可能不存在大陸型水合物氣藏，但中國廣闊的海域具有形成海洋型水合氣藏的地質(zhì)地理條件。只要加強研究，煤層氣、水溶氣和天然氣水合物資源有可能成為中國可利用的能源。另一方面應(yīng)努力開拓國外天然氣勘探開發(fā)業(yè)務(wù)，積極準(zhǔn)備引進周邊國家天然氣資源。俄羅斯東西伯利亞及遠(yuǎn)東地區(qū)的

10、天然氣可采資源量為55X1012m3,伊朗為22.9X1012m3,土庫曼斯坦、哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦等3個中亞國家為20X101228X1012m3。初步評價，以上國家天然氣資源可為我國利用的出口量達600X108m3a以上。2天然氣的特性與開發(fā)原則2.1天然氣的特性及其對開發(fā)的影響天然氣不同于石油。天然氣有其自身的特點，主要表現(xiàn)在3個方面。其一，天然氣在地下以氣態(tài)存在、粘度小、滲流能力強、對儲層物性要求較低。天然氣粘度小，流動阻力就小，低滲區(qū)的氣就可以通過高滲區(qū)采出，實現(xiàn)“少井高產(chǎn)”減少開發(fā)井?dāng)?shù)、降低鉆井成本。其二，天然氣在地面常壓條件下的體積是地下高壓條件下的幾百到上千倍、彈性產(chǎn)率高，

11、衰竭式開發(fā)可獲得較高的采收率，但由于天然氣壓縮比大，地面儲運非常不方便。其三，由于天然氣與儲層巖石的親和力弱，在天然氣開發(fā)過程中容易引發(fā)兩個問題，一是氣層受污染的問題，即壓井液的侵入會大大降低近井地帶的含氣飽和度，造成氣層的嚴(yán)重或永久性傷害，二是開發(fā)過程中氣層一旦有水浸入就很容易造成水淹，結(jié)果會將本來完整的氣藏分割開來、形成“死氣區(qū)”從而大大增加開發(fā)難度和操作成本，降低氣藏的采收率。2.2天然氣開發(fā)的基本原則鑒于天然氣的上述特點，在天然氣開發(fā)中應(yīng)重點遵循以下3個原則。原則之一必須堅持“上、下游”一體化，促進生產(chǎn)-消費的良性循環(huán)。從氣田一氣藏一氣井一礦場一輸氣干線一儲氣庫一用戶是一個復(fù)雜的供應(yīng)鏈

12、。天然氣開發(fā)應(yīng)直接依賴于需求市場的發(fā)展，這種生產(chǎn)和消費的關(guān)系一經(jīng)形成，就需要保持長期的相對穩(wěn)定，其中任何一個環(huán)節(jié)中斷都會影響整個天然氣工業(yè)的運行和效能。原則之二必須加大開發(fā)早期評價力度，努力降低氣田開發(fā)風(fēng)險。在天然氣“上、中、下游”工業(yè)鏈中，雖然上游投資所占比例不大，但它的風(fēng)險卻決定了整個系統(tǒng)的風(fēng)險，如“西氣東輸”工程總投資約1500億元，其中上游投資約270億元，僅占18%，但是這18%的投資決定了整個工程投資的成敗。開發(fā)方案的正確與否對天然氣采收率的影響很大，方案不正確，可降低采收率幾十個百分點。與開發(fā)石油相比，影響程度要大得多，而且由于開發(fā)評價階段氣井少、試采比較困難,氣田開發(fā)決策所能利

13、用的資料比油田的少,故氣田開發(fā)風(fēng)險比油田的大。原則之三必須依靠科技進步,提高氣田開發(fā)綜合效益。天然氣開發(fā)工作的技術(shù)含量很高，如有些低滲儲層的滲透率小于010987X10-3Lm2,而且易受傷害,故儲層改造工作對技術(shù)要求很高。天然氣的性質(zhì)決定了開發(fā)部署時必須堅持“少井高產(chǎn)”的原則，這樣，在探井井距達幾公里以上、開發(fā)井井距往往大于1000m且多為以高滲區(qū)為核心不均勻布井的情況下，對氣層描述技術(shù)就提出了更高的要求。另外，由于氣井開采過程中要求盡可能不動管柱、通常應(yīng)采用永久性完井管柱，這對采氣工藝也提出了較高的要求。所有這些對技術(shù)和工藝的高要求只有依靠科技進步才能實現(xiàn)。3中國天然氣藏類型及其開發(fā)對策、

14、特點3.1中國的主要氣藏類型盡管對氣藏類型有從多種不同角度出發(fā)的劃分方法，但對氣田開發(fā)影響最大的是氣藏的驅(qū)動因素及天然氣的相態(tài)特征。綜合考慮這2個影響因素，可將氣藏劃分為氣驅(qū)氣藏、水驅(qū)氣藏、凝析氣藏等3個大類。我國的氣藏主要以氣驅(qū)氣藏為主，水驅(qū)氣藏次之，凝析氣藏所占比重最小。以中國石油天然氣集團公司為例，該公司已探明的39個大中型氣田（大于100X108m3）的儲量共為19103X108m3,其中氣驅(qū)氣藏的儲量為10004X108m3,占52%,水驅(qū)氣藏的儲量為6797X108m3,占36%，凝析氣藏儲量為2003X108m3,僅占12%。我國天然氣即將進入大開發(fā)階段，正確認(rèn)識氣驅(qū)氣藏、水驅(qū)氣

15、藏、凝析氣藏等3種類型氣藏的開發(fā)特征與技術(shù)措施,對天然氣開發(fā)工作有重要的指導(dǎo)意義。3.2三種類型氣藏的開發(fā)對策和特點3.2.1氣驅(qū)氣藏開發(fā)對策和特點。氣驅(qū)氣藏主要依靠氣體自身的彈性能量來開采,除少數(shù)凝析氣藏外,一般都采取衰竭式開發(fā)。生產(chǎn)過程一般可分產(chǎn)量上升、穩(wěn)產(chǎn)、產(chǎn)量遞減及小產(chǎn)等4個階段（圖3）。氣驅(qū)氣藏的開發(fā)一般說來具有3個特點:開發(fā)相對簡單,具有較高的采收率,通常可達到75%以上,地質(zhì)條件好的氣田可超過90%;開發(fā)效果主要受儲層條件的制約；采氣速度和單井配產(chǎn)高低對采收率影響小。根據(jù)上述特點,氣驅(qū)氣藏的開發(fā)主要應(yīng)做好3方面的工作:在精細(xì)儲層描述基礎(chǔ)上,應(yīng)采用以高滲區(qū)為核心的不均勻布井方式；可

16、選擇各種增產(chǎn)措施如大型壓裂、水平井等手段,最大限度的挖掘氣藏的生產(chǎn)能力；可采用局部高速開采并通過井間或區(qū)塊接替來實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)和最大限度地提高開發(fā)效、人益。最近,在長北（長慶北部）合作區(qū)塊的開發(fā)試驗中提出了開發(fā)氣驅(qū)氣藏的一個新思路,即由追求單井穩(wěn)產(chǎn)、一次布井、區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)轉(zhuǎn)向追求單井產(chǎn)能的最大發(fā)揮、井間接替、區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)的思路。具體操作方法為:實行規(guī)定井口壓力下的生產(chǎn),井口壓力略高于外輸壓力,最大限度的放大生產(chǎn)壓差,使氣井獲得最大產(chǎn)量，直井下限目標(biāo)產(chǎn)量為20X10430X104m3d;實行井組式水平井開采，對辮狀河流相復(fù)合砂體，用水平井貫穿幾個單砂體，以提高儲量動用程度與氣井穩(wěn)產(chǎn)能力；推行單井高產(chǎn)、井間接替

17、、實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)的開采方式。該方式縮短了單井投資回收期，使氣田開發(fā)投資為分步投入，降低了成本，提高了投資回報。3.2.2水驅(qū)氣藏開發(fā)對策和特點。水驅(qū)氣藏一般采用衰竭方式開采，開采歷程通常分為無水采氣、帶水自噴、排水采氣3個主要階段。由于水驅(qū)氣藏的邊、底水的活動性較強，氣藏的采氣速度和生產(chǎn)壓差均影響氣藏最終的采收率，因此在開采過程中，合理地控制地層水的活動，防止氣藏發(fā)生水侵、瀑性水淹,延長氣井見水時間是開發(fā)好水驅(qū)氣藏的關(guān)鍵。水侵方式因氣藏地質(zhì)條件不同而不同。水侵有3種基本方式（圖4）:錐型水侵方式，底水平緩而均勻的上升形成水錐；縱竄型水侵方式，地層水沿著高角度裂縫或斷層發(fā)生的縱向水竄;橫侵型水侵方式,

18、地層水沿著高滲層或低角度斷層或裂縫發(fā)生橫向水侵2。水地圖4水姿氣藏水侵摸戎示意圖*生產(chǎn)井I.水水R2.縱審星水換3.後、斷JSkjr為了合理控制地層水的活動，減少其對開發(fā)的影響，重點要搞好氣藏描述和研究地層水活動性的主控地質(zhì)因素。對孔隙型邊、底水氣藏主要是搞清水體體積、儲層均質(zhì)程度、斷層的封閉性、隔層的分布及其對地層水活動性的抑制作用等。對裂縫型氣藏重點是研究裂縫的分布規(guī)律、斷層的分布及封隔性、儲層的非均質(zhì)性、地層水分布、地層水的產(chǎn)出能力等。從多年的開發(fā)經(jīng)驗看，開發(fā)好水驅(qū)氣藏主要做好4個方面的工作:井位部署要避開邊、底水，并控制氣層射開程度；生產(chǎn)過程中合理控制生產(chǎn)壓差，盡可能采用水平井降低底水

19、的活動性；加強動態(tài)監(jiān)測，努力控制氣藏壓力均衡下降；排水采氣。俄羅斯奧倫堡氣田氣藏是國外典型的水驅(qū)氣藏3（圖5）。該氣田探明天然氣儲量480X108520X108m3，儲層類型為裂縫一孔隙型碳酸鹽巖氣藏類型為多產(chǎn)層塊狀底水氣藏，由底水、邊水綜合，驅(qū)動。個別氣井投產(chǎn)810個月后見水，產(chǎn)量大于44320X1030X10md的氣井底水上升快并沿裂縫垂直向上運移，然后沿高滲透層和層面方向徑向擴展。該氣藏經(jīng)過幾十年的開發(fā)，既有成功的經(jīng)驗，也有失敗的教訓(xùn)，對我們開發(fā)同類氣藏有所啟示。成功的經(jīng)驗主要有:重視細(xì)分層研究，弄清選擇性水侵機理；注重早期防水，采用高滲區(qū)中央布井、低滲區(qū)均勻布井方式，確定合理采氣速度和

20、生產(chǎn)壓差；實施中期阻水，在氣水界面含水一側(cè)打排水井，或在地層水活躍的斷裂帶、裂縫發(fā)育帶用高分子聚合物粘稠液建立阻水屏障;中后期加強排水,防止水向含氣帶侵入。失敗的教訓(xùn)主要有:對儲層的非均質(zhì)性在選擇性水侵影響方面未給予足夠的重視,高低滲透層采氣速度相同,使厚度小的高滲透層過早采空,導(dǎo)致選擇性水侵、部分區(qū)塊近50%的氣井過早水淹、形成封閉氣,嚴(yán)重影響了開發(fā)效果;對裂縫性氣藏采取了不恰當(dāng)?shù)亩滤椒▽?dǎo)致水侵更加惡化,奧倫堡氣田早期6種堵水法雖然取得暫時的效果,但實踐證明在采取堵水方法堵死一些氣層和封閉氣區(qū)的同時,會造成已形成的水道被堵,從而使不斷涌來的水竄向低壓含氣帶,使氣藏的水侵狀況更加惡化。3.2.3凝析氣藏開發(fā)對策和特點。凝析氣藏最大的特點是在衰竭式開采時,隨著壓力下降,會發(fā)生反凝析現(xiàn)象,析出的凝析液將降低儲層滲流能力,而且凝析液難再蒸發(fā)為凝析氣，通常有50%60%的凝析油損失在地層中。高效開采凝析氣藏的關(guān)鍵是確定開采方式。開采方式有衰竭方式與注氣保壓方式2種。根據(jù)凝析氣藏的相態(tài)特征，保壓方式又分為早期保壓和晚期保壓方式2種。早期保壓方式是地層壓力與露點壓力接近，在開采初期就開始注氣保壓。晚期保壓方式是先采取衰歇式開采，當(dāng)?shù)貙訅毫档铰饵c壓力附近時，再采取保壓措施。一般來說，開采方式主要取決