淺談我國天然氣資源

1、淺談我國天然氣資源石嵩能源與機械工程學院 南京師范大學 20080204摘要：本文通過從天然氣的特性、我國天然氣的儲量分布及勘探戰(zhàn)略和天然氣的開采技術三個方面大體介紹了我國的天然氣資源。本文旨在使讀者對于天然氣資源獲得一個感性的認識，同時本文著重強調天然氣作為清潔能源的優(yōu)勢，希望我國加強在天然氣的勘探、開采、以及使用方面的建設力度，增加天然氣在國內能源結構中的占有比例。關鍵字：能源；燃氣；天然氣；儲量與分布；開采技術引言：燃氣作為能源的一個組成部分，是發(fā)展國民經濟和改善人們生活的重要物質基礎。它與固體燃料、液體燃料相比，具有突出的優(yōu)越性。首先，采用氣體燃料有利于保護大氣環(huán)境，煤炭燃燒時所排放的

2、大量SO2、塵粒、NOx、CO等有害組分嚴重污染人類賴以生存的環(huán)境。有資料表明，大氣的主要污染源是煤炭，燃煤造成大氣中90的污染物和80的煙塵污染。若以氣代煤可減少NOx排放量的8090，減少SO2排放量9598，能有效地改善環(huán)境。其次，氣體燃料有利于提高熱效率、節(jié)約能源。如用于居民炊事與燃煤相比可提高熱效率2倍以上，較燃油提高近1倍。氣體燃料用于工業(yè)生產還可提高產品的質量和產量，有利于生產自動化，并降低工人的勞動強度提高勞動生產率。由于燃氣工業(yè)的發(fā)展，其應用領域不斷擴大，除用于民用、工業(yè)用外，還可應用于發(fā)電、燃氣透平機、內燃機及作為汽車的燃料等1。并且燃氣可用管道輸送，在很大程度上可減輕交通

3、運輸?shù)膲毫?。下表?996年世界幾個主要國家能源消耗的結構：表1 1996年世界幾個重要國家能源消耗結構項 目世 界中 國美 國日 本加拿大俄羅斯固體26.976.224.217.610.319.6液體39.519.739.153.835.621.1氣體23.51.826.711.829.852.4其他10.12.310.016.824.36.9從中可以看出在世界上各個重要的發(fā)達國家中，氣體燃料占能源總消耗的比重都很大，同時也遠遠超出我國。我國是一個以煤炭為主要能源的國家，但是燃氣具有清潔，高能等諸多優(yōu)點，所以燃氣這有燃料非常值得我國關注并加以大力發(fā)展。燃氣按氣源分類可分為天然氣、人工燃氣、液

4、化石油氣以及生物氣。在本文中筆者主要介紹天然氣。天然氣資源天然氣的特性天然氣是指通常生物化學作用及地質變質作用，在不同的地質條件下生成、運移，并于一定壓力下儲集在地質構造中的可燃氣體。通常根據(jù)形成條件不同，分為油田伴生氣、氣田氣及凝析氣田氣。天然氣是一種混合氣體，其組成隨氣田和產氣層位不同而異。其中氣田氣的主要成分為CH4,C2H6以上的烴類較少，同時還含有少量H2S、CO2、N2、H2O以及He、Ar等非烴類組分；油田伴生氣的特征是除含大量CH4外，C2H6以上的烴類含量較高；凝析氣田除含有大量CH4外，C5H12以上烴類含量較高，并含有汽油和煤油組分。用天然氣作燃料比其他燃料具有更多的優(yōu)點

5、：容易燃燒，清潔無灰，熱值高（3642MJ/m3），燃燒效率高，是最清潔的高能優(yōu)質天然燃料。無論用于工業(yè)、發(fā)電、燃氣透平機、內燃機，還是用于民用燃料都是非常理想的。天然氣既可以單獨供給各種加熱設備作燃料，也可以和其他地熱值燃氣混合后供給用戶使用。天然氣中含有大量的烴類氣體，經轉化后可得到以H2和CO為主的還原性氣體，用于冶煉工業(yè)。天然氣也是十分重要的基本有機化工原料2。我國天然氣的儲量及分布2.2.1 儲量現(xiàn)狀3中國是世界上最早發(fā)現(xiàn)和利用天然氣的國家之一，并在公元13世紀就開發(fā)了世界上第一個氣田自流井氣田。但是天然氣現(xiàn)代化的研究、勘探和開發(fā)則比較滯后，近20年才整體啟動。因此，中國天然氣資源潛

6、力大，儲量發(fā)現(xiàn)率低，發(fā)展天然氣工業(yè)的前景良好。截止1999年底，中國（未統(tǒng)計臺灣省，下同）探明天然氣（僅指氣層氣，下同）地質儲量總計20 635108m3,其中煤層氣為11 174108m3，占54；油型氣為9 461108m3，占46?？刹蓛α繛?13 049108m3，歷年累計采出2 836108m3，剩余可采儲量為10 213108m3。如果把油田溶解氣的可采儲量3 462108m3計入內，1999年底中國整個天然氣可采儲量為16 511108m3。由于溶解氣室隨石油開采產出，從屬于石油的儲量，一般天然氣儲量不將其包含其內。到1999年底，中國14個盆地共發(fā)現(xiàn)以烴類氣為主的有機成因的氣田

7、171個，同時還發(fā)現(xiàn)二氧化碳為主的無機成因的氣田21個，共有氣田192個（圖1）。圖1 中國天然氣田的分布值得指出的是二氧化碳含量達95以上的氣田也具有重要的經濟價值，但過去被忽略了。松遼盆地萬金塔二氧化碳氣田、渤海灣盆地花溝二氧化碳氣田、蘇北盆地黃橋二氧化碳氣田和三水盆地沙頭圩二氧化碳氣田現(xiàn)已投入開發(fā)。2.2.2 中國天然氣資源特點4一根據(jù)中國的天然氣地質和經濟發(fā)展程度，可以簡要地把中國分為東部區(qū)、中部區(qū)、西部區(qū)和陸架區(qū)四大含氣區(qū)。分布看，中國天然氣資源在區(qū)域上分布具有巨大的不均衡性（表2），天然氣資源集中分布在遠離東部經濟發(fā)達區(qū)的中、西部區(qū)，其天然氣可采資源分別為4.1151012m3和3

8、.5191012m3，兩者合計約全國天然氣資源量的66.15；其次是海域，中國近海大陸架天然氣可采資源約為2.9671012m3，占全國的25.71；東部區(qū)天然氣資源相當貧乏，僅占全國的8.14。表2 中國天然氣可采資源量地區(qū)及主要盆地分布統(tǒng)計表地區(qū)/盆地可采資源量/1012m3占全國的/東部區(qū)0.9398.14松遼盆地0.2001.73渤海灣盆地0.4213.65中部區(qū)4.11535.66鄂爾多斯盆地2.07117.95四川盆地2.04417.71西部區(qū)3.51930.49塔里木盆地2.40920.88準噶爾盆地0.1671.45吐-哈盆地0.0730.63柴達木盆地0.3943.41海域2

9、.96725.71鶯-瓊盆地2.03217.61東海盆地0.3653.16全國11.54100.00從盆地分布看，中國天然氣資源也集中分布在少數(shù)大型含油氣盆地中，其中塔里木、鄂爾多斯、四川和鶯-瓊四大盆地天然氣可采資源量依次為2.4091012m3、2.0711012m3、2.0441012m3和2.0321012m3,其綜合約占全國的3/4（74.15）。從經濟開發(fā)角度看，這四大盆地將是中國天然氣勘測開發(fā)最重要的基地。二氣田規(guī)模偏小，世界級大氣田較少 勘探實踐證明，無論石油還是天然氣主要分布在大型、特大型油氣田中，它們的發(fā)現(xiàn)對儲量及產量的增長起關鍵性作用。因此尋找大型、特大型油氣田對油氣工業(yè)

10、發(fā)展極為重要。按世界較流行的劃分方案，以可采儲量大于100001012m3為特大型氣田、以大于10001012m3為大型氣田的劃分標準。如表3所示，根據(jù)90年代初的資料，世界現(xiàn)特大氣田15個，其可采儲量39.821012m3，占界天然氣儲量的35.8；大型氣田100個，其可采儲量27.841012m3,占世界儲量的25.1,可見，世界天然氣儲量的主體是由10001012m3的大型、特大型氣田構成，兩者合計占60.9。表3 中國與世界氣田規(guī)模對比表5世界中國規(guī)模/108m3氣田數(shù)/個可采儲量/1012m3可占采儲量的比例/氣田數(shù)/個可采儲量/1012m3可占采儲量的比例/100001539.82

11、35.800010001000010027.8425.13557728.06100011567.6660.92557728.06注：世界值據(jù)世界氣田圖集統(tǒng)計(1991)，中國數(shù)據(jù)據(jù)2001年儲量公報。目前，中國氣田可采儲量大于10001012m3的僅有3個，其依次是塔里木盆地的克拉2氣田（可采儲量1814.021012m3）和蘇里格氣田（可采儲量1632.781012m3）,其儲量合計約占全國氣層儲量的28.06。三氣田儲量豐度較低，開采難度大，效益相對較低按國家天然氣儲量規(guī)范規(guī)定，天然氣儲量豐度分為四級，10108m2/km2者為高豐度，5108m2/km210108m2/km2者為中豐度，

12、1108 m2/km25108m2/km2低豐度，1108m2/km2者為特低豐度。據(jù)統(tǒng)計，全國氣田平均儲量豐度僅為0.79 x108m3/km，總體上屬于特低豐度類型，氣田儲量豐度以低、特低豐度類型為主。其中，高豐度氣田的探明儲量占儲量的18.74%，中豐度氣田的探明儲量占儲量的8,25%，低豐度氣田的探明儲量占儲量的38.56%，特低豐度氣田的探明儲置占儲量的34.45%，即低豐度和特低豐度氣田的探明儲量占總儲蚤的70%以上。中國氣田規(guī)模偏小、豐度偏低，再加上氣藏埋深偏大，除了影響儲量保證程度以外，更重要的是使勘探開發(fā)難度增大，最終影響氣價，使氣價總體明顯偏高。顯然，在利用規(guī)劃中不僅要重視

13、天然氣資源量一儲量系列的量，還要注意其“質”。2.2.3 21世紀勘探戰(zhàn)略一天然氣工業(yè)必須立足于找尋大、中型氣田。中國大中型氣田僅占中國氣田總數(shù)的3.1和25，但擁有中國天然氣地質儲量的43.8和43.6（表4），說明了大中型氣田在中國天然氣工業(yè)占有的重要地位，中國天然氣工業(yè)的發(fā)展取決于發(fā)現(xiàn)更多的大中型氣田。表4中國各類氣田比例簡表6類 別 特大型大型中型小型特小型氣田百分數(shù)/03.12553.618.3地質儲量百分數(shù)/043.843.612.10.8中型氣田的前提下實行大、中、小型并舉。三氣勘探的重點是天然氣資源最豐富的那些大、中型寒氣盆地和領域。這些盆地依次為四川盆地、塔里木盆地、鶯歌海-

14、瓊東南盆地、鄂爾多斯盆地、東海西湖凹陷、準噶爾盆地、柴達木盆地及渤海灣盆地、松遼盆地。雖然這些盆地在近10年來的天然氣勘探已取得了豐富的成果，但仍有豐富的天然氣資源有待勘探，可以找到更多的大中型氣田。四穩(wěn)油興氣”的總體戰(zhàn)略前提下，加快我國天然氣工業(yè)的發(fā)展。近中期我國天然氣勘探的總體布局是：立足中部、加快西部、發(fā)展海域、深化東部。五川、鄂爾多斯、塔里木、鶯-瓊等4個大型富氣盆地的持續(xù)勘探，力爭在21世紀初期建設成4個萬億立方米級儲量的大型天然氣基地；加速對東海、松遼、渤海灣、準噶爾、柴達木4個大型富氣油盆地天然氣勘探，力爭在21世紀初建設成4個中型（數(shù)億立方米儲量）天然氣工業(yè)后備基地7。天然氣的

15、開采 天然氣埋藏在地下幾百米至幾十米，要把它開采出來必須打井，井身結構的復雜程度決定于地質復雜情況與井的產量高低。氣井井身是由表層套管、技術套管、油層套管及油管組成。在表層套管與井壁之間及表層套管與技術套管之間均用水泥固結，以防止井壁坍塌及地層間氣、水串漏。油（氣）管懸掛在采油（氣）樹的油管頭。在地面控制氣井（油氣井）的設備是一套四通（三通）、閘門、針型閥（或油咀）、壓力表組成的井口裝置，常稱為采油樹或采氣樹。安裝好井口裝置后，一般對氣井進行替噴誘導以達到自噴的目的。2.3.1 天然氣開采技術現(xiàn)狀下面就以中石化為例分析不同類型氣藏開發(fā)現(xiàn)狀及存在的問題中石化氣藏按SY/T6168-1995標準的

16、分類，可以分成四種類型：中、高滲砂巖氣藏；低滲致密砂巖氣藏；凝析氣藏和碳酸鹽巖氣藏。隨著天然氣開發(fā)節(jié)奏的不斷加快，氣田新區(qū)地質條件越來越復雜，各個油田經過大力研究，初步形成了低滲透儲層改造、排液采氣技術、增壓開采技術、復雜結構井技術、氣井防砂、防堵、防腐等新技術，為氣田開發(fā)提供了強有力的支持，提高了氣田開發(fā)水平。但隨著開發(fā)的深入，暴露出的主要問題是：低滲低壓氣藏開采配套技術不完善，措施有效率低；凝析氣藏的開發(fā)技術不完善；缺少高含硫碳酸鹽巖氣藏的開發(fā)技術；中淺層氣藏穩(wěn)產難度大。勝利油田分公司不同類型氣藏開發(fā)現(xiàn)狀及存在的問題勝利油田的氣藏類型按SY/T6168-1995標準的分類，可以分成兩大類：

17、一類是中、淺層疏松砂巖水驅氣藏；另一類是深層低滲致密砂巖氣藏和深層低滲致密凝析氣藏。一、淺層疏松砂巖水驅氣藏現(xiàn)在，勝利油田主力氣田有陳家莊、墾西等9個氣田，共核定產能2.17108m3/km，能的90.5%；另外，還有10個低產氣田和9個停產氣田。這些氣田按SY/T6168-1995標準的分類，主要屬于中、淺層疏松砂巖水驅氣藏，它們面臨的主要矛盾是氣藏出水、出砂嚴重，導致低效井井數(shù)快速上升。其中，有49口井由于出砂、出水嚴重，導致關井、有168口井屬于低產、低效井，平均產能0.27104m3/d，主要原因也是出水出砂等原因造成的。只有124口井能夠穩(wěn)定生產。二、低滲致密砂巖氣藏和深層低滲致密凝

18、析氣藏對于這類氣藏，隨著這幾年勘探的深入，在孤北古1井、豐深1井獲得突破以后，今年，勘探事業(yè)部又布置了豐深2、3、4和渤8井等四口探井，目前，正在鉆進過程中；東辛采油廠布置了豐深1-X1和豐深1-2兩口開發(fā)準備井。這類油藏的特點是油藏埋藏深、油藏滲透率低，需要經過壓裂改造才能投產8。2.3.2 下一步工作方向9在油田內部，加強科技攻關和技術集成，爭取在以下二個方面獲得突破，即：(1)中、淺層疏松砂巖水驅氣藏防砂和排水采氣技術攻關、技術集成和推廣應用根據(jù)前面的分析，這類氣藏因出水出砂導致的關井或低產井有218口，因此，下一步我們準備搞好這類氣藏的調研分析，在調研分析的基礎上，搞好這類氣藏的技術攻

19、關立項工作。(2)深層低滲致密砂巖氣藏和深層低滲致密凝析氣藏開采技術研究。3總結103.1 天燃氣工業(yè)具備良好的發(fā)展基礎我國天然氣工業(yè)正處在歷史上最好的發(fā)展階段，形成了天然氣發(fā)展的大好局面。一是天然氣儲產量快速增長?！笆濉币詠?，我國天然氣勘探開發(fā)已經駛入快車道，先后在四川、鄂爾多斯、塔里木、柴達木、鶯-瓊、東海、松遼等盆地獲得天然氣大發(fā)現(xiàn)，基本形成了川渝、鄂爾多斯、塔里木、柴達木、海上等一批天然氣生產基地。2000年2007年，新增天然氣探明儲量3.6萬億立方米，年均新增天然氣探明儲量5199億立方米。2007年新增天然氣探明儲量達6545億立方米，比2006年增長14%，天然氣產量從200

20、0年的262億立方米增長到2007年的693億立方米，年均增產62億立方米。2007年我國天然氣產量世界排名第九位，首次進入世界前10名，成為世界產氣大國。是海外天然氣開發(fā)利用進展良好。近10多年來，以中國石油、中國石化、中海油三大國有油公司為主體的中國油公司海外業(yè)務已遍及全球50多個國家和地區(qū)。截至2007年底，三大石油公司在海外已有天然氣剩余可采儲量4300億立方米，海外天然氣作業(yè)產量和權益產量已分別達到80億立方米和60億立方米。我國首條跨國天然氣管道中亞天然氣管道已開工建設，中俄、中緬天然氣管道項目正在論證。LNG引進已有實質性進展，中海油、中石化、中石油三大石油公司已建、在建和規(guī)劃的

21、國內LNG項目共有16個，其中廣東LNG項目已于2006年建成投產，在建的項目有福建莆田、上海洋山、山東青島、浙江寧波、江蘇如東項目，已啟動的項目還有遼寧大連、河北唐山項目。2008年我國液化天然氣進口總量達300多萬噸。三是全國天然氣骨干管網已具雛形。自“十五”以來，隨著澀寧蘭、西氣東輸、陜京二線、冀寧線、忠武線等重要管線陸續(xù)建成，大大改善了我國天然氣輸氣管網格局，目前管道總長度達到3萬多公里。川氣東送、西氣東輸二線等骨干管線正在建設，已建成川渝、華北、長江三角洲等地區(qū)比較完善的區(qū)域性管網，完成了中南、珠三角地區(qū)的區(qū)域性天然氣管網主體框架，初步形成了以國內陸上天然氣為主，以海氣、引進LNG為

22、補充的多元化供氣格局。是天然氣市場不斷拓展。目前，我國基本形成了東北、環(huán)渤海、長江三角洲、中南、西南、東南沿海、西北七大區(qū)域不同類型的天然氣消費市場，其中西南地區(qū)、長江三角洲、環(huán)渤海和西北地區(qū)是我國天然氣主要消費區(qū)域，約占全國消費量的70%。我國天然氣消費呈現(xiàn)出快速增長態(tài)勢，天然氣消費量從2001年的264億立方米增加到2007年的673億立方米，年均增長近70億立方米。天然氣消費結構正在向多元化轉變，城市燃氣正在成為第一大用氣領域，發(fā)電用氣所占比例也有明顯增加。天然氣勘探開發(fā)程度低、發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｎ覈磥淼奶烊粴饪碧介_發(fā)還將繼續(xù)快速發(fā)展，天然氣儲量將保持高位增長態(tài)勢，天然氣產量將會持續(xù)增長。3

23、.2 天然氣勘探開發(fā)程度低到2007年底，我國累計探明氣層氣可采儲量3萬億立方米，可采資源平均探明程度僅16.7%，遠低于世界平均水平(60%左右)，還有待發(fā)現(xiàn)的常規(guī)天然氣可采資源量18.4萬億立方米。鄂爾多斯、四川、塔里木、松遼、柴達木、鶯歌海、瓊東南和東海陸架盆地的待發(fā)現(xiàn)常規(guī)天然氣可采資源量都超過5000億立方米，其中塔里木盆地是待發(fā)現(xiàn)常規(guī)天然氣可采資源量最多的盆地。在2007年底以前的已探明地質儲量5.86萬億立方米中，已投入開發(fā)儲量2.2萬億立方米，已開發(fā)的儲量僅占總儲量的37%，還有3.7萬億立方米探明儲量待開發(fā)。煤層氣資源的勘探開發(fā)還處在初期階段，僅有少量探明儲量和產量。3.3 天

24、然氣增儲上潛力大2000年以來，我國天然氣儲量保持了快速的發(fā)展勢頭，近6年新增天然氣地質儲量連續(xù)保持在5000億立方米以上，預示了天然氣勘探發(fā)展的美好前景。據(jù)有關機構預測，2011年2020年年均新增氣層氣地質儲量5000億立方米；2021年2050年年均增長氣層氣地質儲量4000億7000億立方米。 2010年氣層氣產量為900億950億立方米，2020年氣層氣產量為1900億2100億立方米；在2025年左右進入高峰期，高峰氣年產量為2400億2800億立方米，能夠穩(wěn)產到2050年以后。預計2010年我國煤層氣產量可達100億立方米，2020年產量超過300億立方米，2030年達到500億

25、立方米。3.4 發(fā)展我國天然氣的戰(zhàn)略舉措未來一段時期，我國天然氣工業(yè)發(fā)展要以保障國家能源供應安全、優(yōu)化能源結構為出發(fā)點，充分利用國內國外兩種資源、兩個市場，堅持上中下游一體化協(xié)調發(fā)展，強化科技創(chuàng)新能力，提高資源利用效率，促進我國經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。從戰(zhàn)略上要加強以下四個方面的工作。一是立足國內資源，加強天然氣資源勘探開發(fā)。我國天然氣發(fā)展首先要立足國內，要把國內天然氣資源勘探開發(fā)放在首位，加大勘探開發(fā)力度，不斷發(fā)現(xiàn)儲量，增加產量，為天然氣產業(yè)發(fā)展提供資源保障。在近中期，國內天然氣勘探開發(fā)的戰(zhàn)略布局是立足中部、發(fā)展西部、加快海上、擴大東部，加大以塔里木、四川和鄂爾多斯盆地為重點的八大氣區(qū)天然氣勘

26、探開發(fā)力度，不斷擴大常規(guī)天然氣生產規(guī)模，實現(xiàn)天然氣儲量、產量的快速穩(wěn)步增長，建立和擴大一批大中型天然氣勘探開發(fā)基地，夯實資源基礎。同時積極探索非常規(guī)天然氣資源，開展非常規(guī)天然氣資源評價和開發(fā)試驗，適時推動非常規(guī)天然氣資源商業(yè)化開發(fā)，進一步拓寬資源補充和產量增長領域。二是實施全球資源戰(zhàn)略，加快海外天然氣引進。引進國外天然氣是彌補國內天然氣供需缺口，實現(xiàn)氣源多元化，供氣網絡化，提高我國能源供應安全的重要措施。實施全球資源戰(zhàn)略，優(yōu)選目標資源國，積極開展海外天然氣勘探開發(fā)和貿易等業(yè)務，通過管道天然氣和LNG等途徑，加快海外天然氣引進步伐，利用國際市場調劑資源余缺，優(yōu)化資源配置。針對海外的天然氣勘探與開發(fā)，需要國家統(tǒng)籌協(xié)調，在資金和技術方面采取特殊鼓勵政策和措施，減小企業(yè)承擔的經濟風險。通過外交途徑妥善處理國際關系，為進入資源國市場和保證其環(huán)境穩(wěn)定創(chuàng)造條件。三是堅持上中下游一體化，實現(xiàn)天然氣產業(yè)協(xié)調發(fā)展。天然氣產業(yè)的鏈式結構決定其資源、管網、市場的三位一體性，必須保持資源、管網、市場的配套建設和運行，實現(xiàn)協(xié)調發(fā)展，提高整體效益。目前我國天然氣工業(yè)整體上尚處在早期階段，天然氣工業(yè)體系尚不成熟，上中下游的發(fā)展還不平衡，必須從戰(zhàn)略的高度來認識上中下游協(xié)調發(fā)展的問題，努力完善天然氣工業(yè)體系，保證整個天然氣工業(yè)健康順利發(fā)展。根據(jù)“西氣東輸，北氣南下，海氣登陸，就近供應”原則，加快