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非常规能源的开发与利用

发布时间:2021-03-14人气:

  目前非常规油气资源的勘探开发主要是指煤层气、油页岩和油砂。前两项资源量较大,与常规石油、天然气资源量接近,可以形成大规模的生产基地,今后将是石油、天然气的主要补充能源,对其进行开发是保证中国石油天然气集团公司可持续发展的重要举措,也是实现油气可持续发展的一项重要战略。

1、煤层气

  煤层气与天然气的赋存状态差异较大,开采方法也不尽相同,但煤层气的成分主要为甲烷(占98%),可以和常规天然气共输、共用。它是储存在煤层中的吸附气,特点是低压、低产、低效益。其资源量是随着煤炭的开采而减少,同时还污染了大气环境。

(1)资源潜力

  我国煤层气资源比较丰富,我国对煤层气的资源也研究过多年,曾列专题研究。近期又重新对我国煤层气资源潜力进行了评价和核定,确定我国煤层气资源量为34×1012m3,技术可采资源量为10×1012m3,其中埋深在300--1500m范围内煤层气资源量为20×1012m3,技术可采资源量为6×1012m3,具备大规模开发利用的资源基础。

(2)可利用性及发展预测

  世界上煤层气的开采技术已很成熟。美国已有很多先进开采技术。我国近几年也做了大量试验,技术发展较快,开采的常规技术都已具备,已能配套实施。现阶段正在引进和试验羽状水平井开发技术和注氮气、二氧化碳气开采增产技术,先后在河北大城、山西柳林、山西晋城、辽宁阜新、铁法、陕西韩城等地区进行了勘探和开采试验,取得了较好的效果。探明煤层气地质储量1023×108m3,并在山西晋城地区,辽宁铁法、阜新地区开展试验,已打生产井1000多口,年产煤层气约l×108m3,根据当前企业的重视程度,煤矿安全生产以及环保的需要,煤层气产业将会很快发展,预测2020年可年产(80一100)×108m3,2030年可年产(200一250×108m3,2050年可年产(400一500)×108m3

2、油页岩

  油页岩是固体矿藏,是高灰分的可燃有机岩石,含油率一般在4%一20%左右,经提炼可获得液体石油。世界上开发利用油页岩己有近200年历史。以往,油页岩的利用主要在以下几个方面,即69%用于发电,25%用于提取页岩油,6%用于化工和其他。新中国成立前和建国初期曾经发展过所谓的“人造油”,就是用油页岩炼油,建设有抚顺和茂名两个基地,年产石油几万吨。克拉玛依油田,特别是大庆油田发现以后,天然石油的勘探开发、加工利用得到快速发展,油页岩炼油工业逐步萎缩、停滞。

(1)资源潜力

  我国油页岩资源丰富,但品位较低,含油率变化较大。在全国63个已勘察的地区中有49个区的油页岩含油率在3.5%--5%之间,10个区的油页岩含油率大于10%,可达26.7%,已查明的油页岩资源量为330×108t,技术可采系数为56.4%,查明技术可采油页岩资源量186×108t。按33t油页岩炼出1t油的初期经验计算,查明可采页岩油资源量5.64×108t。除此之外,对潜在的资源量也进行了研究(中国工程院课题),主要对松辽、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木、四川、茂名、喀什等盆地进行预测,油页岩潜在资源量为2.03×1012t。按可采系数32.2%计算,油页岩可采资源量为6523×108t;按每40t油页岩炼出1t油计算,页岩油潜在可采资源量为163×108t。以上两者合计为168.64×108t,表明我国在油页岩开发方面有一定的资源潜力。

(2)资源可利用性

  国际上提炼页岩油技术比较成熟,主要是通过地面干馏获得页岩油;适合这种技术的油页岩,一般埋深要小于l00m,采用露天开采和矿井开采两种方式;大于100m者则需采用地下干馏技术,提取页岩油。我国目前以露天开采为主,在东北桦旬地区等已有一些小型企业开采页岩油,技术已过关。埋深小于l00m,含油率大于5%的页岩油可采资源量(相当石油可采资源量)初步测算约有(9一10)×108t根据我国保护耕地的政策,限制建筑材料占用、利用土地。若用油页岩炼油,其废渣等则是生产水泥、制砖的好原料,可节约占、利用耕地。此外,也可用于化肥生产。目前,市场矿渣需求旺盛,既有利于发展页岩油生产,又有利于环保,获益颇丰,效益很好。总之,页岩油我国资源量较大,开发技术成熟,开发利用它既有利于环保,也会促进企业发展。在高油价形势下,发展空间较大。但也有很多难题亟待解决,例如资源与分布不清,需组织系统评价摸清家底;基础研究和技术研究薄弱;开发规模小,环境污染治理和综合利用低,缺乏统筹规划;缺少政策扶持。

  从油砂中获得的石油产量约占总产量的一半左右。我国油砂资源量不太大,但都分布在油田附近,易于开发利用。

(1)资源潜力

  我国对油砂矿资源的研究做的工作很少,尚未开展系统评价。近期在松辽盆地发现了大面积油砂,油质好,埋藏浅,含油率高,有很大开发潜力。由中国石油勘探开发研究院和中国石化勘探研究院共同合作对9个主要地区进行调查测算,采用0一l00m(可露天开采)和100一500m两个层次(500m以深没有计算)。我国有油砂资源量70.6×108t,可采资源量30×108t,主要分布我国西部准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地和松辽盆地等,这5个地区油砂矿可采资源量19×108t,占总可采资源量的63%。

(2)可利用性及预测

  我国目前对油砂油的分离技术比较成熟。油砂矿开采方法主要有露天开采和原地开采两种,露天开采技术上更为成熟一些,所需的设备好解决,开发费用也不高,沥青回收率较其他方法更好,但一般要求油砂层厚度较大(厚度在30m左右),埋深不超过l00m,含油率大于8%;原地开采法适于埋藏较深的油砂矿(300m以深的)采掘成本较高,国外油砂开采技术已成熟。我国油砂矿多分布在一些油田附近,利用油田已有技术开采,有利条件多,经济效益会更好。在油价走势较高的情况上,开采油砂技术经济都是可行的。

  开采油砂矿时环境保护问题是个难点。开采及分离都需要大量的水,分离后废砂及污水的处理必须系统配套。

4、甲烷水合物资源潜力

  甲烷水合物是在极地冻土带和大洋深水区适宜的温度压力条件下,由甲烷和水分子综合形成的可燃冰。甲烷水合物的开采技术,世界上还处于试验研究阶段(美国、日本、俄罗斯等在开展试验),主要是采用温差解吸的方法,把温度较高的水注入甲烷水合物赋存部位,让甲烷解析。目前冻土层之下的甲烷水合物开采技术,相对成熟,而洋底的甲烷水合物资源的开发利用尚处于探索之中。尽管如此,从长远看甲烷水合物无疑是一种很有远景的潜在可利用资源。

  我国的海洋和青藏高原,具备形成水合物的基础。2007年6月5日国土资源部发布我国在南海海域神狐海域发现天然气水合物并取到了实物样品。据调查中国南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡,以及青藏高原和东北地区冻土带均有发现。目前,资源潜力还难以评估,但从长远看水合物是重要的补充资源。

  我国非常规油气资源开发利用前景

  当前我国非常规油气资源的勘探开发处于初期阶段,没有系统的认识,没有系统配套技术的发展,也没有系统的资源利用管理和扶持发展的政策规章,处于自由发展、自由竞争的状态。截止到2007年底,中国石油煤层气产能达3亿立方米,国内规模30亿立方米煤层气处理厂正在建设中。

  我国煤层气资源丰富、发展较快,资源量36.8万亿立方米,居世界第三位,相当于常规天然气资源量的66%;中国石油、中联公司等已在沁水盆地南部开始进行商业开发。我国油砂资源丰富、分布广,主要分布在西部和东部盆地。我国油砂油资源量为59.7亿吨,重点分布在准噶尔、柴达木、松辽、鄂尔多斯、塔里木、四川等大盆地中。11个主要盆地占全国地质资源量的97.6%,可采资源量的97.5%。2007年,中国石油在准噶尔盆地的油砂勘探取得重大突破,获得油砂控制储量1.2亿吨,向油砂的产业化发展迈出了关键的一步。

  我国已具备新能源开发的资源基础和技术储备,在能源宏观政策指导下,充分发挥资源、技术和资金优势,积极推进非常规油气资源规模开发,稳步发展可再生能源,新能源的规模开发为保障能源安全作出新的更大的贡献。

  随着地质认识不断深入,地质理论不断创新,为指导非常规油气勘探提供了坚实的科学技术。非常规油气资源勘探开发由浅层向深层发展,由圈闭成藏向源岩发展,由低黏度向高黏度发展,由高渗区向低渗区发展。二次压裂技术,有效提高页岩气单井产量,可使产量接近或超过初次压裂时的产量。水平井技术的应用,使无裂缝或少裂缝通道的页岩气藏得到有效的经济开发。煤层气增产技术不断创新,产量不断提高,氮气解堵技术在阿尔伯特盆地应用广泛,大幅提高煤层气井采收率。油砂开发技术不断创新,形成多种特色技术。

  随着常规油气勘探开发成本的不断增加,全球将更加重视新能源,对新能源的投入不断加大。非常规油气资源的查明程度将越来越高,页岩气、水合物将逐步进行规模开发,因此需要建立新的理论、找到新的资源。非常规油气在我国存在点多、面广、难度大的特点,其评价方法、开采方式、应用技术等方面,与常规油气存在巨大差异,缺乏新思维、新技术。部分关键技术如煤层气水平井压裂、油页岩、油砂提炼技术等需要进行攻关,应用新技术取得新突破。

  非常规油气资源产业发展中所面临的挑战有:一是非常规能源资源的勘探程度较低,需要加大资源评价力度;二是非常规油气资源部分关键技术需要持续攻关;三是环境保护对非常规油气资源业务发展提出了更高的要求;四是非常规油气资源业务投入大、周期长,经济效益短期内难以体现。

  在油价持续走高和经济利益的驱动下,地方或民营企业已经加入到油砂矿、油页岩、煤层气等矿种的矿权竞争行列。为有效合理地开发利用这些资源需注意如下几个方面。

  一是发展初期就要制定战略发展规划,有序开发利用,避免无序竞争,浪费资源,污染环境。非常规油气资源具有一定的发展潜力和重要战略意义,需从长远性、战略性来用好资源。应制订具体发展规划,制定非常规能源矿权使用登记办法,引导各企业及地方民营企业有序发展。

  二是应考虑非常规能源开发利用的扶持政策,根据其发展的难易程度和规模,逐步出台。目前煤层气的开发利用有了比较优惠的扶持政策(如增值税先交后返,每销售和自用1m3煤层气,财政补贴0.25元,用煤层气发电,1kW·h补贴0.2元)。这些都将激励煤层气快速发展。同时制定环境保护和综合利用的相关政策。使这些能源的利用一开始就是高起点,避免先泛滥后治理,得不偿失。

  三是在当前油价走势较高的情况下,应引导企业对非常规能源的开发利用加大投资力度。建立规模性生产基地,尽快形成规模性生产。

  四是要组织研究非常规油气资源的发展理论,组织科技攻关,研究适合我国资源状况的配套勘探开发技术。企业应给与科技发展足够的投入,以加快非常规油气资源的发展。

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