地质风险决定我国需谨慎开发页岩油气
来源: 作者: 时间:2016-02-24 17:03:56
近日,辽宁成大发布公告称,因页岩油市场价格持续下跌,公司决定将子公司吉林成大弘晟能源有限公司投资开发的桦甸油页岩综合项目实施长期停产,预计将因此计提资产减值准备11亿元。
目前,我国除中国石油和中国石化分别在长宁—威远和涪陵地区的海相页岩气勘探中取得实质性进展并已开始商业生产外,其他大部分勘探成果实际上仅停留在“点火成功”或“产出页岩气流”的初级阶段,进展缓慢。
在生产页岩气的地带,利用水平钻井和多段水力压裂可将与页岩气共生、伴生的致密油开采出来。美国近几年国内石油产量突飞猛进,便得益于其致密油的持续高产。我们常说的“页岩油气”其实是指页岩气和致密油。
美国“页岩革命”改变了北美区域的能源供给格局,并对全球能源格局和能源结构产生重大影响。其非常规油气资源开发的成功经验,也给同样身为页岩气储量大国的中国带来了一定启发。
中国在不同地质层位、不同区域广泛发育着富有机质泥页岩。南方地区、华北地区、塔里木盆地和羌塘盆地发育海相页岩,准噶尔盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地等广泛发育陆相页岩,页岩气资源潜力较大。南方地区元古界—古生界发育6套海相页岩地层,其中志留系龙马溪组和寒武系筇竹寺组页岩有机质含量高、厚度大,页岩气资源潜力大。目前,中国页岩气勘探开发区域主要位于南方海相地区。
与美国相比,中国海相页岩气的成藏地质条件具有复杂性和特殊性。一是中国南方海相页岩沉积时代比美国早,主要以早古生代寒武纪和志留纪为主;而目前美国页岩气开发的主要盆地中,页岩形成时代以晚古生代泥盆纪、密西西比纪和中生代白垩纪为主。二是中国下古生界海相页岩热演化程度高,已演化至高—过成熟阶段;而美国主要页岩气储层正处于生气高峰期。三是中国南方海相页岩埋深小于3000米的范围较小,部分储层埋深超过5000米;而美国目前开发的页岩气藏埋深范围主要在1000米至3500米之间。四是中国海相页岩构造改造强烈,页岩气储集层受多次改造,断裂发育,保存条件欠佳;而美国页岩层构造活动简单,断裂稀少,页岩气保存条件相对较好。五是地表条件差异大,目前中国页岩气成藏最有利的南方海相地区多处于地形复杂的山区;而美国高产气页岩主要分布于地势较为平坦的地区。
因此,我国页岩气勘探绝非“有页岩就有页岩气,有页岩气就可商业开发”那么简单。在构造挤压变形强烈、构造断裂发育的复杂区进行页岩气勘探,将面临极高的风险。
由于中国页岩气开发地质条件的特殊性,国外现有理论和技术不能完全适用于中国的页岩气开发。北美页岩气开发经验表明,水平井钻井和分段压裂是页岩气有效开发的主体技术。不过,长段水平井井眼的形成打破了地层原始的力学平衡,钻遇的页岩地层的水化作用、次生裂纹的扩展、弱面的作用大大加剧了地层的不稳定性,最终可能导致井漏或井塌,严重制约了页岩气勘探开发进程。
大量现场测试证实,常规储集层压裂多形成单一裂缝,而页岩气储集层具有复杂层理、裂缝特征,决定了压裂可能形成更为复杂的裂缝或裂缝网络,能否形成有效的缝网是页岩气井能否高产的关键。
页岩油气开发带来的环境问题也一直是页岩油气资源未在全世界范围内获得广泛开采的一个重要原因。它对环境可能带来的破坏风险涉及土地、水、大气等各方面,且目前我国页岩气开发突破较大的川渝地区又是人口密度极大、地壳活动频繁的地带。若无相关保障和应急措施,一旦发生污染或生产事故,有可能对整个生态环境造成不可逆的危害。
首先,土地占用与污染。通常陆上常规气田平均每10平方米不足1口气井,而页岩气田可能超过10口气井。除气井占地外,配套道路、储水槽及输气设施建设同样需要用地。开发过程产生的废水、废物若处置不当,也会对附近土壤造成污染。美国宾夕法尼亚州的钻井活动便引发了对土地污染和生物多样性减少的忧虑。
其次,水资源消耗与污染。由于页岩储集层渗透率极低,一般需要进行压裂改造,通过高压泵将大量水、化学添加剂和支撑剂混合物注入地层,形成复杂的裂缝网络,来提高渗透率。页岩气开发多采用水平井多段压裂,一般压裂用水量占钻完井阶段用水量的80%以上。从单井用水量来看,页岩气水平井远高于常规天然气直井,一般在8000立方米至10万立方米,平均1.5万立方米。压裂液及后续产生的废水可能对地下水和地表水造成污染。废水中除了含有有害化学添加剂成分,还有储集岩中浸出的烃类化合物、重金属和矿物盐类。若这些废水渗透到地下含水层或流入地表水体,会造成严重的水污染。
在现有工农业用水的基础上,大量增加的页岩气开采用水还会引起对环境的累积影响,如河流等地表水和地下水资源的枯竭、含水层储水能力的丧失、水质的恶化等,危害当地生态系统。此外,水力压裂操作中向地层大量注水,高压操作形成裂缝,可能诱使深层岩石滑动,诱发地震。但目前这一观点还存在争议。
再次,大气污染与温室气体排放。天然气开发活动是甲烷、挥发性有机化合物及其他空气污染物的来源之一。天然气燃烧所产生的碳排放强度相对较低,但其主要成分甲烷不仅会造成当地空气污染,它还是一种高强度温室气体,其温室效应影响约是二氧化碳的25倍。
当前,国际油价持续低迷的态势已长达19个月,不少页岩油气生产商早已入不敷出,而可再生能源技术的快速进步又对其形成追击之势。考虑到我国页岩油气开发可能带来的特殊的地质、环境和经济风险,未来页岩油气开发的前景还应持谨慎乐观的态度为佳。
(作者为中国地质大学(北京)非常规油气研究学者)