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非常规天然气资源潜力分析 现在，能源问题关系到经济的发展和社会的稳定。世界能源需求的不断扩大，导致供求矛盾的差距越来越大，世界各国通过各种渠道解决能源问题。最重要的手段之一是找到替代能源。由于其巨大的资源潜力和经济效益，各国政府和能源公司都重视常规天然气。非常规天然气在发达国家能源结构中的贡献在逐步增大,随着勘探开发技术的进步,其必将成为新一代环保、高效的优质替代能源。 1 加大执行典型矿产资源 2007年,世界石油理事会(WPC)、美国石油地质学家协会(AAPG)和石油评价工程师协会(SPEE)公布了“石油资源管理系统(SPE-PRMS 2007)”为石油储量分类和资源系统的导向系统。SPE-PRMS定义非常规能源为:非常规石油资源存在于面积广阔、并且不受水动力影响的油藏中(也称为连续型矿床),例如煤层气(CBM)、盆地中心气、页岩气、天然气水合物、天然沥青、油页岩矿床等。 Holditch在其著名的“资源三角”中对非常规能源做出了更加直观的描述:储量极大而难以开发,并且需要先进勘探开发技术的支持。资源三角展示了非常规油藏的几种类型:含气致密砂岩层、低渗油层、重油油层、含气页岩、煤层气(CBM)、油页岩、天然气水合物等。Etherington和Mc Donald在2004年提出了第三种非常规油气藏的定义方法,即非常规油气藏是一种必须依靠大规模增产措施或者特殊的开发方法,才能以有经济价值的产量生产的油气藏。 通常所说的非常规天然气是指致密砂岩气(TSG)、煤层气(CBM)、页岩气(SG)、天然气水合物、高压气(水溶气)和深层气。现今,非常规天然气资源的商业化生产并不成熟,迄今为止在美国进行商业化生产的只有前3种气体。对于Cornell大学Thomas Gold教授所提出的深层气,现今还没有证明其是否存在。 1.1 储砂地层的水饱和度 致密砂岩气最原始的定义可以追溯到1978年,美国天然气政策法案将其定义为:砂岩储层天然气的渗透率小于或等于0.1×10-3μm2的气藏。1995年关德师等人将其定义为:孔隙度低、渗透率比较低、含气饱和度低、含水饱和度高、天然气在其中流动速度较为缓慢的砂岩层中的天然气藏。2006年,Stephen A Holditch提出了“致密含气砂岩是一种不经过大型改造措施(水力压裂)或者是不采用水平井、多分支井就不能产出工业性气流的砂岩储层”的观点。2008年,杨晓宁等又提出了“致密砂岩一般是指孔隙度为7%~12%、空气渗透率小于1.0×10-3μm2、砂岩孔喉半径一般小于0.5μm的砂岩储层”。 现今最为认可的是美国联邦能源委员会(FERC)的致密砂岩气定义,即地层渗透率为0.1×10-3μm2的砂岩储层。我国对致密砂岩气藏的规定为有效渗透率小于0.1×10-3μm2(绝对渗透率小于1×10-3μm2)、孔隙度小于10%的气藏为致密气藏。 1.2 气体及碳酸盐岩 广义的煤层气是指储藏在煤层及其周围岩石中的天然气,其来源为:地层中有机物煤化过程中生成的气体(有机生成);岩浆岩侵入时产生的气体及碳酸盐岩受热分解产生的气体(无机生成);地壳中放射性元素衰变过程中产生的气体及地下水中释放出的氦、氡等气体(无机生成)。狭义的煤层气则是指可供能源开发利用的、在煤层及其周围岩石自生自储的以甲烷为主的天然气,这类天然气与石油天然气藏中的气藏气、油层的气顶气、石油中的溶解气等常规的天然气不同,因此也称为非常规天然气。 1.3 页岩气的主要特征 页岩气是从页岩层中开采出来的,主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中。页岩气主要是生物成因、热成因和生物-热成因的连续型天然气聚集,它的主要特征是含气面积大、隐蔽圈闭机理、盖层岩性不定和烃类运移距离较短。页岩气可以是储存在天然裂隙和粒间孔隙内的游离气,也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或是干酪根和沥青中的溶解气。页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征,气流的阻力比常规天然气大,需要实施储层压裂改造才能实现有效开采。 1.4 “可燃冰”或“固体瓦斯” 天然气水合物(Natural Gas Hydrate)因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”或“固体瓦斯”和“气冰”。它是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、p H值等)下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。 天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架及海洋和一些内陆湖的深水环境。 2 油气、致密气、页岩气和水合物资源 与常规天然气相比,非常规天然气的储量要大得多。根据Hans-Holger Rogner的研究,世界天然气水合物总的地质资源量相当大(