我国天然气开发利用现状及前景分析

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    1、天然气供给现状：国内天然气供不应求，进口需求逐年提升
    图1：2000-2011年我国天然气产量、消费量及增速

    图2：2011年LNG进口来源

    我国进口天然气有液化天然气（LNG）和管道气两种运输形式。LNG主要进口国是卡塔尔和澳大利亚，管道气主要是中亚。我国天然气消费量近年来增长迅猛，其增速远超过国内天然气产量增速。2007年消费量首次超过生产量，此后国内天然气市场处于供不应求的局面，进口量逐年上升。2012年中国液化天然气（LNG）进口1468.35万吨，同比增长20.28%。其中从卡塔尔和澳大利亚两国进口的LNG分别为498.48和356.18万吨，合计854.66万吨，占到我国LNG总进口量的一半以上。我国的管道天然气的来源国主要是中亚。2012年管道天然气进口1580.07万吨，同比增长52.42%。2012年中国管道天然气进口量首次超过LNG进口量。中亚天然气管道是我国第一条跨国天然气管道，经新疆霍尔果斯口岸入境，年设计输气量为300亿～400亿立方米，境内与我国西气东输二线管道相连，可保证沿线4亿人口的生活燃料供应。从2012年2月份开始,中国进口中亚气占中国进口天然气的比例已超过一半。截止2013年2月底，中亚天然气管道累计向中国输气467.7亿立方米，折合3253.51万吨，货值157.15亿美元。未来进口管道天然气潜在的最大来源国为俄罗斯。据中俄两国ZF间签订的天然气协议，我国将每年从俄罗斯进口680亿立方米天然气，其中300亿立方米从西线进口，380亿立方米从东线进口。中俄天然气近道正式投运后管道天然气在整个天然气进口中所占比例将得到极大提升。
    2、天然气未来需求强劲
    2011年世界人均天然气消费量为462.12立方米，而中国人均消费量仅为97.25立方米，远低于其他主要国家，仅略高于同样是人口大国的印度（49.23立方米/人）。同期加拿大天然气人均消费量达3039.78立方米，俄罗斯为2991.38立方米，美国为2214.62立方米。
    图3：2011年各国天然气人均消费量（立方米/人）

    2012年，我国经济增长虽然放缓，但是油气市场仍旧平稳增长，天然气消费量快速上升。据《2012年国内外油气行业发展报告》显示，2012年我国天然气消费量达到1,475亿立方米，同比增长12.9%，增速低于2011年；天然气占一次能源消费的比重由增至5.4%，用气人口超过2亿。
    虽然目前我国天然气消费滞后于世界平均水平，但随着近年来能源安全及环保意识的上升，预测未来在天然气的需求上还有很大的增长空间。国内天然气开采力度的加强、管道天然气进口和沿海液化天然气（LNG）进口的增加将共同支持天然气消费需求的快速增长。与美国相比，我国天然气主要作为工业燃料和化工原料使用，两者占比超过50%。美国的天然气消费中，发电占比高达47.8%，而我国仅为17%，这与我国的资源禀赋相符。在中国多煤少气的资源背景下，我国65%以上的发电量来自于燃料煤。随着我国城镇化深入发展，城镇人口规模不断扩大，对天然气的需求也将日益增加。到2015年，我国城市和县城天然气用气人口数量将达到2.5亿，约占总人口的18%。中国天然气未来10年主要消费区仍为西南、环渤海湾、长三角和东南沿海，而天然气的主要消费领域将集中在工业和居民用气。据测算，“十二五”期间天然气的市场格局将为：城市燃气32%、工业31%、发电21%、化工16%。其中发电用气所占比重仍低于国外市场成熟国家水平。随着天然气价格的上调，天然气在工业及发电领域的经济性略有下降。
    图4：2011年美国天然气消费结构

    图5：2011年中国天然气消费结构

    3、非常规天然气开发潜力巨大
    图6：不同类别天然气在地层中的分布

    常规天然气是指通过常规的钻井方式开采出的地下储层中的天然气，其成因可以用传统的油气生成理论解释。常规天然气主要来自煤生气和油型气。根据新一轮油气资源评价和全国油气资源动态评价（2010年），我国常规天然气地质资源量为52万亿立方米，最终可采资源量约32万亿立方米。截至2010年底，累计探明地质储量9.13万亿立方米，剩余技术可采储量3.78万亿立方米，探明程度为17.5%。鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地和南海海域是我国四大天然气产区，合计探明剩余技术可采储量和产量分别约占全国的78%、73%，是今后增储上产的重要地区。
    非常规天然气与常规天然气在地质特征、勘探开采技术要求以及经济性等方面都有较大区别。因此非常规天然气可以定义为：在气藏特征与成藏机理方面有别于常规气藏，采用传统开采技术通常不能获得经济产量的天然气聚集，包括煤层气、致密砂岩气、页岩气、天然气水合物等；非常规天然气的开采成本高，通常需要得到ZF的优惠政策。非常规气在开发中有许多相似之处，如都需要打丛式井、水平井（甚至分枝状、阶梯状水平井），都需要压裂（特别是分段压裂）等。
    （1）致密气
    致密气是产自低渗透致密砂岩储集层中的非常规天然气，是最早被工业化开采的非常规天然气资源。一般认为渗透率小于0.1毫达西的砂岩地层天然气就是致密气。据估算，目前世界上可采的致密砂岩气储量为10.5万亿-24万亿立方米。开采技术最成熟的美国，其致密砂岩气可采储量约12.9万亿立方米，是常规天然气储量的3倍。
    有关资料显示，中国致密砂岩气藏总资源量约为12万亿立方米，广泛分布于鄂尔多斯、四川、松辽、渤海湾、柴达木、塔里木及准噶尔等10余个盆地。其中四川和鄂尔多斯盆地的致密砂岩气较为丰富。
    中国的致密气开发始于上世纪70年代，受技术、政策、市场等条件制约，长期以来开发进展缓慢。近十年来，随着“三低”（低渗透、低孔隙度、低丰度）油气藏开发技术的不断进步，致密砂岩气开发获得较快发展，中国陆续发现了一批大型致密气田，储量、产量不断增长。
    总体上来说，中国已基本掌握了致密砂岩气的开发配套系列技术，有些技术已达国际先进水平、甚至有自己的专利。我国致密气已在鄂尔多斯、四川盆地实现工业开发利用。2011年，我国致密气产量达到256亿立方米，占我国天然气总产量的1/4。业内专家认为，致密气在非常规气的开发利用中最具现实性。未来随着主要盆地内致密气实现大规模开发利用，产量将大规模增长，2015年有望达到500亿立方米左右。
    （2）煤层气
    煤层气是煤层在地质史漫长的煤化过程中所生成的以甲烷为主的非常规天然气资源,俗称煤矿瓦斯,是一种生成、储存于煤层并吸附于煤颗粒表面的气体。
    煤层气以游离状态、吸附状态和溶解状态三种形式赋存于煤层中,而其中以吸附态为主。要获得商业产量,首先必须使煤层气从煤的表面解吸,然后通过煤的基质和微孔隙进行扩散,最后从割理和裂缝中渗流到井底。煤层气的这种产出特点使得煤层气的开采有别于常规油气,主要方法是大规模的排水降压,以最大限度地降低井底压力,用油管抽水的同时利用套管产气,是石油开采和低压天然气井生产工艺的结合。而具体采用何种设备主要取决于井深、井底压力、水量、水气流速等因素。
    早在采煤业诞生之时人们就知道了煤层气，但直到1989年才实现商业化开发。目前，由于新技术的发展和针对煤层气开展的专项研究，美国的煤层气日产量达到44亿立方英尺。世界范围内煤层气的开发现也得到蓬勃发展，其中包括加拿大、澳大利亚、印度和中国。
    我国煤层气资源非常丰富。埋深2000米以浅煤层气地质资源量约36.8万亿立方米、可采资源量约10.8万亿立方米。经过近20年的技术攻关和开采试验，我国煤层气初步实现了地面工业化生产，初步建成了沁水南部和鄂尔多斯东缘两大生产基地。2010年我国煤层气产量为90亿立方米，其中地面开采煤层气15亿立方米；2011年煤层气产量已经达到115亿立方米，其中地面开采23亿立方米。
    我国煤层气虽然初步实现了商业性开采，但高效、低成本开发技术尚不成熟。产量规模虽然不小，但从我国实际情况来看产量还是偏低，尤其是地面抽排这一部分增长比较慢。资料显示，我国煤层气开发主要存在以下问题：探明率不高、开发利用量低、赋存地质条件复杂、开发后备基地严重不足、开发利用不集中等，每年煤矿开采过程中排空的煤层气约200亿立方米，相当于排放二氧化碳3.5亿吨。
    “十二五”期间将主要解决关键技术的突破及政策瓶颈、“气权矿权重置”等问题，依托沁水、鄂尔多斯东部两大基地奠定产业规模，将产业化基地扩大到3-4个盆地，使2015年产量达到300亿立方米左右，其中地面开采160亿立方米。
    （3）页岩气
    页岩气是一种特殊的非常规天然气，其主体位于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中，可以生成于有机成因的各种阶段。气体主要以游离相态（大约50%）存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，或以吸附状态（大约50%）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此，有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。
    页岩气的贮藏条件使得开采有一定的困难。页岩气具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、超低孔渗等特征，一般无自然产能或低产，需要大型水力压裂和水平井技术才能进行经济开采，开采难度大、成本高，单井生产周期长。
    全球页岩气资源非常丰富，总资源量约456万亿立方米，相当于煤层气和致密气之和，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非以及拉美等地区。主要特点是：分布范围广，以海相地层为主；沉积厚度大，一般300-500米左右，单层厚度大于50米；有机质含量普遍在2%以上，成熟度(Ro)在1.4-3.0之间；开采寿命长，一般30-50年，有些可达80-100年。
    美国能源情报署（EIA）评估了32个国家48个页岩气盆地，含70个页岩气层的资源情况。这些评估覆盖了所选择的国家最丰富的页岩气资源、可在短期内获得的储量。其中，技术可采资源量排名前5位的国家依次为：中国（约占19.3%）、美国（约占13%）、阿根廷、墨西哥和南非。
    图7：全球页岩气资源分布位置

    美国是世界上率先开发页岩气的国家，已探索出水平井加多段压裂技术、清水压裂技术和同步压裂技术等先进的开采技术。在阿巴拉契亚盆地的页岩气可采储量可同世界第二大气田—俄罗斯乌连戈伊气田相比。美国天然气总资源量为71.97万亿立方米，而其中页岩气技术可采资源量为24.39万亿立方米，占美国天然气总资源量的34%。美国页岩气对其天然气产量增长起着很大的作用，估计2035年页岩气产量将达到美国天然气产量的46%。
    表1：世界各国技术可采页岩气资源量

    我国的页岩气储层分布广泛,主要有海相和陆相两种类型。海相是主体,主要分布在南方地区、华北地区和新疆塔里木盆地；而陆相主要分布在松辽、鄂尔多斯、渤海湾、吐哈、准噶尔等盆地及其周缘。这些地区具备页岩气成藏条件，资源潜力较大。尤其是海相页岩，分布面积广、厚度大、有机质含量高、成熟度适中。据估计，国内三大地区海相页岩气资源量约占总资源量的70%。据EIA预测，中国页岩气的可采资源达到1275万亿立方英尺，约合36万亿立方米。而根据国土资源部的普查，中国陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿立方米，可采资源潜力为25.08万亿立方米（不含青藏区），与常规天然气相当。
    图8：我国页岩气资源分布图


我国天然气开发利用现状及前景分析：http://www.tianinfo.com/news/news5675.html

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