美国从页岩气到页岩油的发展-【zixun】

美国从页岩气到页岩油的发展

从形成机制上的分类形象生动地说明常规与非常规、页岩气与页岩油的关系。地质历史上富含有机质的暗色泥页岩(可包括煤层)层系(不强调地质术语的准确性，在实践中统而简之地称为页岩)。其中特别富含可生油有机质而且后期尚未经历深埋条件下的高温压者，因其中有机质在人工加热分馏对可产出各类油品(如汽、柴油等)，特称油(母)页岩。而大部分这类页岩在后期经历深埋、有机质在热演化过程中产生大量烃，气态和液态者可从生烃层系中运移出去赋存于有孔隙的储层中。其中孔渗条件好的储层中富集的便是常规油气，因致密而孔渗条件差并使其油气难采出的就是非常规的致密(储层)油气。己大量进入储层的油在近地表情况下受地下水氧化和生物降解就形成了非常规的重(稠)油和(沥青质)油砂、甚至更难利用的固体沥青矿。而在生烃层中不可避免仍有大量烃以吸附态和游离态而残留，留在煤层中的为煤层气、留在页岩(类)中者则为页岩油、气[8]。众所周知,有机质热演化历程中既生成油也生成气，在初期以气为主，在中期以油为主，在晚期又以气为主且已形成的油亦可裂解成气。从物质的相态上看，气液两态亦可互溶，气溶于油为 (油田)伴生气或溶解气，地下高温压条件下溶于气中的油亦可在地表析出并被称为凝析油。从空间上看，油与气共存于一处为伴生，两者分别富集于一个盆地、油气田不同地段为之共生。

页岩气研究程度最高的美国沃斯堡盆地Barnett页岩产层就是页岩气和页岩油共、伴生的良好实例。盆地沉积中心位于这个簊状断陷西缘，西部高成熟区(Ro>1.1％)以产气为主，特别是页岩气的甜点(亦称核心区、图1中深红色者)产油量最低。成熟度适中("生油窗"，即生产的延伸区)处油气并产，成熟度过低处产油井亦明显减少。按1982-2006年6月的统计[9] (笔者作了单位换算和相应计算)，该盆地产气6129亿立方米、油102.5万吨，油占油气当量和的比例为1.64％，在所产油中凝析油占86.3％、一般原油(生产中常称为黑油)占13.7％。从核心区和延伸区的待发现资源量看，油为1.43亿吨、气为7422.8亿立方米，油占油气当量和的比例为16.2％。显然，今后油的生产有较大潜力。

图1 美国沃斯堡盆地Barnett页岩镜质体反射率与生产井分区

图内背景上的直线为区块界，引自参考文献[9]90页

由于气的流动性明显比油大，在同等技术条件下气更易被采出，因而在向非常规领域开拓时首先指向页岩气。但美国页岩气的快速发展导致气出现供大于求，气价大幅度降低。2008年美国Henry Hub中心的标准气价为每百万英热单位(MBtu)12美元左右，2011年以来仅约4美元左右，2011年底曾降至2.98美元。过低的气价(特别是同一油当量气价与油价的差)压抑了页岩气生产者的积极性，却大为鼓励了同样地质条件和类似技术要求的页岩油开采。与页岩气开采使美国天然气产量明显回升类似，稍滞后一点时间页岩油的投入生产也改变了自1970年以来美国石油持续减产的趋势，开始回升。以近年未开发页岩油的2001-2005的5年计，石油平均年增率为-2.34％，而由于页岩油的投产2009-2010两年的石油平均年增率为5.63％；与同期世界石油产量有所减少相对照，美国成为石油增产最显著的国家之一。页岩油的开发与页岩气、煤层气开发类似，需钻大量的井。与美页岩油的产量激增相应的是石油钻井量的大增，达到几十年来的峰值。继页岩气开发高潮之后页岩油的快速上产使美国对油气的投资持续增长，过去大量涌向国外的油气投资也开始向国内回流。美国巴克莱资本(咨询)公司预计, 一反过去美国油气上游投资增长长期低于世界增长率的局面,2012年美油气上游投资增长11％，而该年世界增长率为10％。除Barnett页岩外，目前美国页岩油开发进展最大的是Bakken和Eagle Fort两套页岩层系。据报道(笔者对作了单位换算和相应计算)，Bakken页岩油产量2006年约为500万吨，2010年已近2000万吨，计划到2015年达4000万吨。随生产规模扩大和技术改进其生产成本也快速降低，2006年每桶为34.45美元，2009年降到每桶11.16美元[10]。Eagle Fort页岩也是油与气共/伴生，以在该页岩区更注重石油开发的Petrohawk公司为例，其原(黑)油产量为37.5万吨/年，凝析油产量为29.5万吨/年，天然气产量折合油当量约为77.5万吨/年。石油产量占油气当量和的46.4％，且其黑油产量明显大于凝析油。把这组数据与前面列出的以采气为目的沃斯堡盆地Barnett页岩相应数据对比，可以发现在页岩层系内当强调生产的重点不同时油、气产量构成的明显差别。2010年仅Bakken页岩和Eagle Fort页岩区北部(其南部以产干气为主)的页岩油产量就达2355万吨，占该年美石油产量的6.27％；预计2015年该二层系产量达6335万吨，即可占2010年美石油产量的16.9％。据剑桥能源咨询公司等机构对全美各页岩气产层的预测，2015、2020年美页岩油产量可望分别达到每天200、300万桶[10]。这些产量分别相当于页岩油未大力开发前2008年美石油产量的29.2％和44.6％，分别相当于2010年美从中东进口原油量每天172.9万桶(这个数字是原油加油品的量，由于美从中东进口的油品量很小故可近似的视为原油进口量)的115.7％和173.5％,分别相当于2010年美进口原油量的21、9％和32.9％。考虑到同时美国还加强致密油开发，加大以气代油、以新能源(特别是第二代生物乙醇太阳能风能等)代油，可以认为美国在近期"斩断中东石油进口的脐带"、在2030年代石油和能源基本自给等就有实现的可能性。

全球非常规石油资源目前认识差异较大。邹才能等指出全球非常规石油(可采)资源量为4495亿吨，其中页岩油2770亿吨。另据世界能源理事会（World Energy Council，2010）估计，截止到2008年末，世界非常规石油(地质)资源量达1.4万亿吨，其中页岩油为6893亿吨。而据美国地质调查局（USGS）2007年评价结果，世界非常规石油(地质)资源总量为1.6万亿吨，其中页岩油资源量4090亿吨[3]。不同预测者依据资料、统计范围和方法皆有不同，其结果有异是可以理解的，但他们一致显示出非常规油潜力巨大且其中页岩油占重要地位。

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