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非常规状况全球非常规油气资源开发状况

  全球非常规油气资源开发状况_能源/化工_工程科技_专业资料。全球非常规油气资源开发状况 常毓文 中国石油勘探开发研究院 2012年12月6日 1 汇报提纲 一、非常规分类及特征 分类、定义、特征 二、非常规油气勘探开发状况 三、非常规油气技术现状及发

  全球非常规油气资源开发状况 常毓文 中国石油勘探开发研究院 2012年12月6日 1 汇报提纲 一、非常规分类及特征 分类、定义、特征 二、非常规油气勘探开发状况 三、非常规油气技术现状及发展方向 2 1、非常规油气分类 分类依据 类型 致密砂岩 储层类型 种类 致密砂岩油气 特征 储层为致密砂岩,油气为近源生储 储层为致密碳酸盐岩,油气为近源生 储 储层为页岩,油气为自生自储 储层为煤层,天然气为自生自储 非常规天然气 非常规油 非常规油气 致密型 致密碳酸盐岩 致密碳酸盐岩油气 页岩 煤层 气态 页岩气 煤层气 致密气、煤层气、页岩气 致密油、重油 油砂 煤层气、页岩气、气水合物 致密油气 相态 液态 固态 连续型 油气藏呈连续分布,多属于自生自储 类型,储层物性差 油气藏呈准连续分布,储层为致密砂 岩或碳酸盐岩,主要为近源储集型 油气藏非连续分布,储层为常规储层, 部分致密层亦属此类,油气多为远源 储集型 3 油气分布或 准连续型 圈闭类型 不连续型 大部分油砂、稠油 主要有两种类型 1、致密性非常规-储层孔隙非常小: 常规—毫米与微米 非常规—微米与纳米 2、重质性非常规-密度特别大、原油粘度特别高: 常规-小于100mpa.s 非常规-大于100mpa.s(大体相当于20API) 其中:重油100-10000mpa.s 油砂大于10000mpa.s (大体相当于10API) 4 2、非常规油气定义 依据经济、勘探开发与工程技术要求、地质特征可有多种定义 ?经济概念(是指油气资源的经济性):将在经济上依靠高油价才能盈 利的陆地天然气及油气资源(包括小型生产者的资源)定义为非 常规油气资源 ?勘探开发与工程技术概念:美国全国天然气委员会(NPC)将只有采 用先进的开采技术组合才能采出的油气(即采用普通勘探开采技术难 于表征和进行商业性生产的油气聚集RPSEA)定义为非常规油气 ?地质概念:主要是非浮力驱动形成、且其分布不受构造圈闭或岩性圈 闭控制的区域性连续分布油气(Law and Curtis ,2002) “非常规油气资源”是一个动态、主要受技术、经济性影响的概念 5 各类非常规油气定义 (1)致密气:主要指致密砂岩气,是指只有经过大型压裂改造等措施才可 以获得经济产量的低孔渗砂岩气藏。其孔隙度一般小于10%, 空气渗透率一般小于0.1 mD (2)煤层气:俗称瓦斯或煤层瓦斯,是以游离、吸附、溶解等方式赋存在 煤层中的典型自生自储的伴生气体。一般需要先排水减压、 后排采 (3)页岩气:从自生自储在富含有机质的页岩纳米级孔隙中或致密储层页 岩夹层中,经过压裂改造等工程技术才能具有商业产能的天 然气。赋存孔隙为纳米孔,渗透率更低 6 各类非常规油气定义 (4)致密油:是赋存于生油岩中或与其直接接触的致密砂岩、致密碳酸盐 岩等岩石中的石油聚集,只有经过大型压裂改造等措施才可 以获得经济产量的油藏。其中,孔隙度一般小于12%,空气 渗透率一般小于1 mD,大部分小于0.1mD (5)油 砂:又称沥青砂,是一种含有高粘度原油或天然沥青的砂岩。其 中,原油粘度大于10000mPa· S,API重度小于10,沥青含 量一般超过10~12%,基本不流动 (6)重 油:是油藏次生改造过程中,轻质组分散失后残留的大分子量、 高粘度的残余稠油。其中,原油粘度100-10000mPa· S, API一般小于20°,流动性差 7 3、差异性对比 地质差异性对比 差异比较 常规油气 非常规油气 源储关系 来源多样(原生或次生);相隔相离 原生(或自生)来源;紧邻、互层或夹层 储层岩性 储层物性 圈闭 流体关系 富集分布 地层压力 碳酸盐岩、碎屑岩或其他 储层基质渗透率一般1mD 以毫米孔为主要富集空间 构造或地层岩性圈闭 有明确的油气水界面 局部分布、受限于圈闭边界 局部高点范围内的高度富集 正常、超压、负压均存在 通常为致密碳酸盐岩、致密砂岩、页岩 储层基质渗透率很低(1mD) 以微米和纳米孔为富集空间 无明显的圈闭和盖层 无明确的油气水界面 区域性分布、具有扩散性边界 大范围内低密度含油气 通常具有异常地层压力 储层孔隙: 常规—毫米与微米 非常规—微米与纳米 8 流体性质及产出物的差异性对比 差异比较 常规油气 非常规油气 烃类 API 烃类流动性 成藏环境 开发环境 20° 经历一次和二次运移 浮力作用下流体分异 遵从重力和浮力原理;达西流动 20° 无一次和二次运移 颗粒表面吸附 不遵从牛顿和浮力原理;扩散作用 储量与采出率 生产井特征 产物特征 产量特征 资源量大、采收率较好 油气井、水井、干井均存在 一般有自由水伴生采出 初始产量大且产量递减速率慢 资源量巨大、采收率很低 真正的干井很少 产自由水很少(煤层气除外) 初始产量较大,但产量递减较快 流动性: 常规—牛顿与达西流 非常规—非牛顿与非达西流 9 4、非常规油气特征 (1)非常规油气资源受经济界限决定 水平井分段压裂 From Devon Energy, 2006 非常规油气特低渗、致密储层中油气产量取决于井筒和压裂技术 10 (2)从“源外”到“源内”聚集、 改变了勘探开发视野 常规油气与页岩气 平面分布示意图 沉积盆地 ?从高部位到低部位 ?从局部到大面积 ?从“天然”聚集到“人造”成矿 页岩气与常规油气剖面分布示意图 煤层气 常规伴生气 常规气藏 盖层 砂岩 致密气藏 富气页岩 油 页岩气 常规油气藏 11 (3)超越了现有经典理论、改变了传统勘探开发理念 常规油气勘探 储层环境 毫米-微米级孔隙 光学显微镜 浮力作用下流体分异 经历一次和二次运移 页岩气勘探 纳米级孔隙 中子散射-计算化学 颗粒表面吸附 无一次和二次运移 非达西流动和扩散 成藏环境 开发环境 常 规 砂 岩 达西流动 相差 页 岩 100倍 10 ?m 12 汇报提纲 一、非常规分类及特征 二、非常规油气勘探开发状况 (一)非常规油气资源分布及特征 (二)非常规油气资源开发状况 三、非常规油气技术现状及发展方向 13 (一)非常规油气资源分布及特征 非常规原油 ? 非常规油(油砂、重油、油 页岩)地质资源量18818亿 吨,可采资源量4578亿吨 ? 国家分布:主要分布在俄罗 斯、委内瑞拉、加拿大和美 国 ? 地理分布:集中在阿尔伯达、 东西伯利亚、东委内瑞拉和 皮申思盆地 14 非常规天然气 ? 全球非常规气(致密气、煤 层气和页岩气):地质资源 量为802万亿方,可采资源 量204万亿方 ? 国家分布:主要分布在俄罗 斯、美国、加拿大和中国 ? 盆地分布:集中分布在阿巴 拉契亚、阿拉伯、阿尔伯达、 东西伯利亚通古斯 15 主要国家的非常规潜力 ? 美国 ? 页岩气:加拿大 阿尔伯达盆地 ? 致密油:委内瑞拉 东委内瑞拉盆地 ? 致密气:美国、中国 ? 煤层气:美国、澳大利亚、加拿大 ? 加拿大 ? 油砂 ?页岩气: ?煤层气 ? 委内瑞拉 ? 重油 ? 澳大利亚 ? 煤层气 ? 俄罗斯、中国等 ? 页岩气、煤层气、重油等 ? 勘探程度低 16 1、美国页岩气、致密油资源分布 33个盆地36个成藏组合(play) 页岩气:21万亿方 Marcellus:55% Haynesville:10% Barnett:6% 致密油:32.6亿吨 Monterey/Santos:64% Barkken:15%, Eagle Ford:14% 美国六大页岩基本特征对比 Barnett 面积,M i2 深度,ft 厚度,ft 初期生产速度, M M cf/d EUR,Bcf/井 平均段长,ft 井网密度, 井/mi2 TRR,Tcf 井成本,$M M 1.6 2500~3500 5.5 4.3 2.8 2.1 1500~5000 8 32 3.0 3.0 2500~5000 4 22 5~6 5.0 3800~5500 4 21 6~9 6.5 3500~3800 8 75 3.6 1.2 2500 8 410 1.2 4075 6500~8500 100~600 4.0 Fayetteville 9000 1000~7000 20~200 2.8 Woodford 3700 5000~9500 150~250 3.6 Eagle Ford 1100 10500~11300 180~375 6.0 Haynesville 9000 10500~13500 200~300 14 M arcellus 95000 4000~8500 50~200 3.5 待发现页岩气:1.6万亿方 (USGS) 17 2、美国致密气分布及特征 ? 地质储量:38.7万亿方 ? 剩余探明储量:1.7万亿方 Piceance Anadarko ? 累产:1.44万亿方 ? 资源潜力:2.65万亿方 ? 待发现资源量:21万亿方 数据来源:Woodmac 2011 18 3、美国煤层气分布及特征 ? 地质储量:5.4万亿方 ? 剩余探明储量:2915亿方 ? 累产:6651亿方 ? 资源潜力:9820亿方 ? 待发现:11.45万亿方 ? 美国煤层气主产盆地3个, 新区3个,前景区9个 19 19 4、加拿大页岩气、致密油分布及特征 ? 待发现资源量:30.5万亿方 ? 地质储量:31万亿方,主要分布 在Horn River、Montney盆地 ? 可采储量:1754亿方 ? 资源量估算可靠性差 加拿大五大页岩区基本特征对比 表5 Horn River 深度(m) 厚度(m) 含气孔隙度(%) TOC(%) 成熟度(Ro)* 硅(%) 方解石/白云石(%) 粘土(%) 自由气(%) 吸附气(%) CO2(%) GIP/段(百万 m3) GIP/段(Bcf) 储藏 GIP (十亿 m3) 2500~3000 150 3.2~6.2 0.5~6.0 2.2~2.8 45~65 0~14 22~40 66 34 12 1700~9000 60~318 4100~17000 加拿大 5 大页岩盆地对比 M ontney 1700~4000 300~ 1.0~6.0 1~7 0.8~2.5 20~60 20%~ 30 64~80 20~36 1 230~4500 8~160 2300~20000 Colorado 300 17~350 10 0.5~12 生物成因 砂和粉砂 — 高 — — — 623~1800 22~62 2800 Utica 500~3300 90~300 2.2~3.7 0.3~2.25 1.1~4 5~25 30~70 8~40 50~65 35~50 1 710~5950 25~210 3400 Horton Bluff 1120~2000 150 2 10 1.53~2.03 38 大 42 — — 5 2000~17000 72.4~600 3700 ? 2008~2009年,Horn River仅钻了 55口井,2009年TRR为120Tcf (储量600 Tcf,采收率20%) ? 2010~2011约为210口,Horn River的TRR高达96Tcf 20 5、加拿大致密气分布及特征 ? 待发现资源量:8.32万亿方 ? 地质储量:20万亿方 ? 可采储量:4245亿方 ? 储量潜力:2.15万亿方 ? 目前产量:507亿方,占天然气 总产量34% 数据来源:Woodmac 加拿大致密气的资料比较欠缺,只有3大致密气藏的基本资料(Dixon,2005) ? 浅层气:井深2000~2500ft,多数为直井;平均采气速度33Mcf/d,一些 达1.0MMcf/d ? BC东北部气藏:井深4000~4500ft,多数为水平井,水平段长 2900~5000ft;平均采气速度480Mcf/d ? 深部盆地:井深7000~11000ft,多数为直井;平均采气速度400Mcf/d 21 6、加拿大煤层气资源分布 ? 地质储量:7.1万亿方 ? 储量:2292亿方,主要是上层 ? 储量潜力:1.69万亿方 ? 2011年产量:87亿方,预计未 来几年产量将有所下降 ? 待发现资源量:8.32万亿方 ? 主要分布在阿尔伯达的上下两套煤层。煤层气产量的90%来自于上部的 Horseshoe Canyon,但埋藏较深的Mannville组资源潜力更大 ? 2002年商业开发,开发程度较低,只占有加拿大天然气总产量的7.8% 22 7、加拿大油砂分布及特征 ? 资源量:3825亿吨 ? 地质储量:2884.6亿吨 ? 剩余探明储量:70.5亿吨 ? 主要分布:阿尔伯达阿萨巴斯卡、冷湖、和平河三个 地区,总面积14.08 万平方公里 23 8、委内瑞拉重油分布及特征 世界重油储量分布 来源:SLB ? 委内瑞拉是重油储量最为丰富的国家,奥 里诺科重油开发最具影响力和代表性 ? 总面积55314平方公里,原始地质储量2 000亿吨,按23%的采收率计算,其可采 储量约460亿吨 ? 正常温压系统,岩石固结差,非均质性中 等,岩性圈闭为主,局部受断层控制 24 9、澳大利亚煤层气资源分布 澳大利亚煤层气储量、潜力分布 ? 资源量:7.4万亿方 ? 地质储量:6.5万亿方, 其中Bowen和Surat盆地 盆地 Bowen Surat GUNNEDAH Sydney Clarence Moreton Gloucester 总计 地质储量 90.0 60.0 40.0 30.0 7.0 2.5 229.5 12.3 2.0 26.6 0.3 储量 5.7 6.1 0.2 6.1 2.5 产量 0.5 1.5 潜力 18.0 储量最大,开发最热 ? 探明储量:3481亿方 ? 潜在储量:1.75万亿方 ? 大部分煤层气项目计划LNG出口,面临共同的挑战,公司策略相似 ? 煤层气制LNG前景不明,主要是市场,其他还有人力和资源等等 25 汇报提纲 一、非常规分类及特征 二、非常规油气勘探开发状况 (一)非常规油气资源分布及特征 (二)非常规油气资源开发状况 三、非常规油气技术现状及发展方向 26 1、美国:页岩气 (1)开发状况分析 页岩气, 1745, 5% 美国页岩气开发历程 (亿方) 天然气, 31015, 95% 来源:Douglas Westwood; BP 2011年世界页岩气产量及占比 ? 美国页岩气储量大、开发早、技术先进, 目前世界页岩气产量基本源于美国 Mcf 美国进口天然气变化 ? 自2006年,美国的天然气进口量开始下降 ? 美国页岩气产量已从1980年18.2亿方增加 到2011年1720亿方,累计生产7267亿方 来源:EIA 27 (2)不同区带开发规律 主要区带的递减规律对比 主要区带产量变化 区带 Haynesville Eagle Ford Woodford Marcellus Barnett Fayetteville 初始产能 (万方/天) 50.9 7.4 4.5 2.8 2.8 2.4 峰值产能 快速递减末期 缓慢递减阶段 (万方/天) 产量(万方/天) 产量(万方/天) 53.2 12.5 7.9 5.7 5.7 4.1 5.7 2.3 2.4 1.1 1.0 1.0 5.7~1.2 2.3~1.3 2.4~0.9 1.1~0.6 1.1~0.5 1.1~0.14 ? Haynesville的平均单井初始产量及各阶段产量明显高于区带,是 优质的页岩气储层 ? 2011年,Haynesville已超越Barnett成为美国页岩气产量最大的区带 28 (3)美国页岩气经济性分析 亿立方米 百万美元 不同区带平均单井最终采出量 不同区带平均单井成本 ? 平均单井最终采出量最高的是Haynesville,约 1.85亿立方米,区带大致在0.4~1.4亿立方米 ? 最终采出量大的区带舍得在成本上多投入,相反 地由于成本投入大,促使最终采出量大 ? 多数区带的平衡气价在3~4.5美元/千立方英尺, 平衡气价越低,效益越好 不同区带平均平衡气价 29 (4)美国页岩气趋势预测 6000 5000 页岩气 致密气 非常规气比重 煤层气 常规气 30 25 4500 4000 3500 3000 (十亿立方米) 23.5% (亿方) ( %) 4000 3000 2000 20 15 10 2500 2000 1500 1000 1000 0 2008 2015 2020 来源:Douglas Westwood; BP 5 0 500 0 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 2033 2034 2035 2025 2030 2035 世界天然气产量分布预测 美国页岩气产量预测 ? 以页岩气为代表的非常规天然气地位愈发凸显,产量比重逐渐增大, 预计到2035年占比为23.5% ? 预计到2020年美国页岩气年产量达到2700亿立方米,2035年达到 3850亿立方米 30 2、美国:致密油 (1)开发状况分析 来源:JTC,EIA 2011年全美原油产量组成(万吨) ? 2011年,美国生产致密油2450万 吨(占全美原油产量的7%),其 中72%来自巴肯区带 美国致密油开发历程 ? 油气价格差、技术趋成熟,使得美 国投入到开采石油,尤其是致密油 的钻机比重逐渐升高 31 (2)美国致密储层井型变化 巴肯区带井型变化 Bcf 来源:HPDI,LLC Barnett区带井型变化 Barnett不同井型年产气量 ? 自2001年开始,美国巴肯区带开始以 水平井为主 ? Barnett区带1999年首次使用水平井; 从2004年的400口上升到2010年的 10000口以上。2010年,水平井的产 量已经超过了90% 来源: dmr.nd.gov 美国致密油储层井型发展及预测 32 (3)致密油初始产能与递减规律 25 21.3 20 递减率( % ) 15 前 60 天 10 5.51 5 60 天之后 0.96 0.19 0 日递减 月递减 巴肯油藏不同井型与完井方式的平均初始产量 致密油日递减率与月递减率 250 ? 前60天快递减,日递减率为0.96%, 出现次数 200 月递减率为21.3%;60天之后进入长 时间稳定的慢递减,日递减率维持 在0.19%,月递减率维持在5.51% ? 单井采收率集中在4%~14%,加权 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 采收率(%) 平均值为8.26% 单井采收率数据分布 33 (4)致密油经济性分析 资料来源:SPE文献 资料来源:美国石油公司 ? 随着压裂级数与规模的增加,单井最终可采量从11万桶增加到70万桶, 单位发现&生产成本从39.77$/桶减少到12.19$/桶 ? 目前油气价格差异致使投资致密油效益更好,收益率更高;当油价高于 90美元时,Bakken地区油田内部收益率超过50% 34 (5)美国致密油趋势预测 万吨/年 16000 14000 15000 万吨/年 12000 10000 10000 8000 6000 4000 2000 0 2011 2020 2035 2450 来源:National Petroleum Council 来源: NDPA 美国致密油产量预测 美国巴肯致密油产量预测 ? 预测2020年美国致密油产量将达1亿吨,2035年产量可达1.5亿吨 ? 美国的石油进口逐步减少,到2020年主要依靠美洲保障石油供应,预计 2030年前后,美国石油产量和需求量将实现基本平衡 ? 随着美国对中东北非油气依赖的减少,将对世界油气格局产生重大影响, 促进世界油气格局重构 35 3、美国:致密气 (1)开发状况分析 2000 1500 亿方/年 致密气, 1711, 28% 1000 500 0 来源:EIA 其他天 然气, 4329, 72% (亿方) 来源:EIA,BP 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 美国致密气产量变化 2011年美国致密气产量国内占比 ? 美国的致密气是三大非常规天然气中开采历史最长 ? 2011年美国的致密气产量为1711亿立方米,占天然气总产量的28% ? 美国生产致密气的四大盆地分别为 Pinedale Anticline 、 Anadarko 、 Piceance和Deep Bossier 36 (2)致密气开发规律 美国致密气藏典型生产规律 来源:fekete 美国四大致密气盆地对比 盆地 Pinedale Anticline Piceance Anadarko Deep Bossier 深度(m) 2330~7650 2150~3000 1550~4330 5430 厚度(m) 1650~2000 500~1500 1150~1200 200 平均单 TRR 初期生产速 EUR(B 井网密度 产液/气 井成本 (Tcf) 度(MMcf/d) cf/井) (英亩) $MM 9 3 10~15 15~20 6.5 3~8 7.0 1.5~2.0 气+ 水 干气+水 湿气 干气 5 10 80 20 5 1.5~4.0 7.0~8.5 7.6~11.0 73 7 6 6 37 (3)致密气开发经济性分析 美国致密气典型NPV与折现率关系曲线 美国致密气现金流与时间关系曲线 ? 对于单井控制面积为160英亩的致密气井,当折现率为25%时,税前NPV 大约1千万美元 ? 单井控制面积越小,NPV与折现率的关系曲线变化越平缓 ? 井网越加密,现金流保持为正值的时间越短 38 (4)美国致密气趋势预测 走势平稳 ? 美国致密气已经渡过快速发展阶段 ? 2012年之后,美国致密气绝对产量将长时间保持稳定 ? 美国致密气产量的相对占比将从2011年的28%逐渐下降到2035年的22% 39 4、美国:煤层气 (1)开发状况分析 澳大利 亚 7% 其他5% 煤层气产量 美国 88% (亿方) 2010年世界煤层气产量分布 2010年美国煤层气产量国内占比 ? 美国是世界上最早规模开采煤层气的国家;目前,世界最主要的煤层气 生产国为美国,其次为澳大利亚、中国等 ? 2010年,世界煤层气产量约600亿立方米,其中美国生产528亿立方米, 占88%;澳大利亚生产43亿立方米,约占7.1%;中国生产约15亿立方 米,约占2.5% ? 2010年美国天然气总产量的9%来自煤层气 40 (2)煤层气主要生产国开发状况对比 油藏 特性 发展 阶段 优: 高气体饱和度 高渗透率 优: 高气体饱和度 高渗透率 快速发展 预计2020年产量 超过美国 中: 低气体饱和度 低渗透率 相对成熟 年产量528亿 立方米 起步阶段 产量平稳缓慢增长, 预计2015年可增长 到22亿方 主要 公司 41 (3)美国煤层气产量分布规律 600 美国煤层气产量分布 West Virginia Virginia Pennsylvania Oklahoma 500 400 300 200 100 0 亿立方米 Montana Kansas Arkansas Utah Wyoming New Mexico Colorado Alabama 2000 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 ? 美国煤层气开发已经进入平台期,气价决定生产水平 ? 美国煤层气的生产主要在新墨西哥、科罗拉多和阿拉巴马州,产量已 经到达顶峰 ? 怀俄明州近10年来产量增加迅速,成为煤层气的另一主产区 42 2010 (4)美国煤层气经济性分析 储量 (亿方) 820.7 169.8 141.5 311.3 905.6 509.4 采收率 (%) 47 11 40.5 50 75 66 当前产量 平衡气价 IRR(%) (万方/天) ($/Mcf) 4380 945 849 1182 3710 169.8 38 11 18 12 17 31 3.03 5.65 5.03 5.02 4.49 3.69 盆地 San Juan Appalachian Black Warrior Raton Powder River Greater Green River 43 (5)美国煤层气趋势预测 ? 美国煤层气生产今后很长时间内变化不大,产量稳定 ? 产量相对占比将从2011年的9%逐渐下降到2035年的6% 44 5、加拿大:油砂 (1)开发状况分析 加拿大 委内瑞拉 沙特阿拉伯 加拿大 伊朗 伊拉克 科威特 阿联酋 俄罗斯 利比亚 尼日利亚 美国 0 463.0 364.6 274.6 282.3 阿尔伯达 207.7 193.1 139.8 129.8 绝大部分储 120.8 61.3 50.2 37.2 100 200 量来自油砂 亿吨 300 400 500 来源:BP,ERCB 加拿大阿尔伯达地理位置 世界石油储量大国分布 ? 全球油砂可采储量约85%集中在加拿大阿尔伯达省,总体开采程度低、 勘探开发潜力巨大 ? ? 丰富的油砂资源,使得加拿大的石油储量位列世界第三名 加拿大石油储量有约97%来自油砂 45 (2)加拿大油砂产量分布 54% 加拿大原油产量组成 ? ? ? 加拿大油砂产量基本来自阿尔伯达省 2011年加拿大油砂产量达7885万吨,占国内石油总产量的54% 油砂主要有原地开采与挖掘开采两种方式 46 (3)油砂生产经济性分析 不同资源品种平衡油价分布 ? ? 采用地面挖掘方式开采油砂成本较高,平衡油价达到65~90美元/桶 采用SAGD方式开采油砂成本有所降低,平衡油价约为55~65美元/桶 47 (4)加拿大油砂趋势预测 来源:ERCB ? 加拿大重油、稀油产量将保持稳定,波动不大 ? 油砂产量将逐步增大,预计到2030年,油砂将占加拿大石油总产量 的8成以上,约2.5亿吨 48 6、加拿大:页岩气 (1)开发状况分析 加拿大主要页岩气产区 加拿大页岩气产量分布 ? ? ? 目前加拿大页岩气产量主要来自为Montney与Horn River产区 加拿大页岩气还处于起步阶段,但潜力较大 2010年加拿大页岩气与致密气产量仅为134亿立方米 49 (2)加拿大页岩气趋势预测 Tcf 墨西哥 加拿大 美国 来源:AAPG 北美不同区带页岩气产量预测 ? ? 位于魁北克省的Utica页岩气区带即将投入商业开发 预计到2020年,加拿大页岩气产量310亿方,2030年产量为900亿方 50 7、加拿大:煤层气 (1)开发状况分析 ? 加拿大煤层气从20世纪70年 代末期开始在阿尔伯达省的 Canmore地区开始勘探, 80年代末90年代初进入评价 来源:Forward Energy 阶段 加拿大煤层气产量变化 ? ? ? ? 2009年,加拿大煤层气年产量为90亿方 北美市场天然气价格持续低迷,加拿大煤层气产业受到一定影响 2011年,加拿大在产煤层气井18263口,产量87亿方,略有下降 据Canadian Energy预测,到2025年,加拿大煤层气产量将达310亿方 51 (2)加拿大煤层气开发规律 平均值 加拿大煤层气单井最终采出量分布 ? 单井最终采出量平均在930万立方米 ? 单井最终采出量不高,加拿大煤层气的经济性对气价更加敏感 52 8、澳大利亚:煤层气 (1)开发状况分析 (Bcf) 澳大利亚煤层气盆地分布 澳大利亚煤层气产量变化 ? 澳大利亚煤层气产量从1996年以来连年增长,2004年达到13亿立方米, 2010年增加到60亿立方米,目前已成为天然气供应多元化的组成部分 ? Bowen、Surat和Sydney盆地是主要煤层气商业开采区 ? 2007年7月全面实施天然气市场自由化,是抑制天然气价格上升的主原, 煤层气生产商厂家纷纷考虑煤层气—LNG项目,确保较高收益 53 (2)澳大利亚不同盆地煤层气开发状况分析 盆地 资源量GIIP 目前产量 累计产量 期望采收率 典型井间距 Bowen 2.54 9.4 141 27 320 Surat 1.70 8.7 424 69 140 万亿方 百万方/天 亿方 % 英亩 开发程度 早期 早期 ? Bowen盆地煤层质量好、成本低,是世界上最好的煤层气资源。最 大的生产商是Santos,随后是Origin Energy和ConocoPillips ? Surat盆地是新兴的煤层气地区,拥有一定可采资源,煤层厚度大、 含气量高、渗透性好、经济回报较好,是澳大利亚最具吸引力的地区 之一。最有利地区由昆士兰天然气公司,Santos, Origin Energy和 箭牌能源占据 54 9、委内瑞拉:重油 (1)开发状况分析 常规油 30% 重油 15% 油砂 30% 超重油 25% 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 (亿吨) 来源:BP 世界原油储量组成 ? 世界重油、超重油及油砂储量占原油总储量的70% ? 委内瑞拉重油具有四高一低可流动的特性:高密度、高含硫、高含重 金属、高含沥青质、相对低粘度 ? 石油企业国有化与石油产业投资力度不够导致委内瑞拉原油产量近年 来有所下降 ? 2012年度,预计奥里诺科重油产量可达6430万吨(来源:COOEC) 55 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 委内瑞拉原油产量变化 (2)委内瑞拉储量大幅攀升 450 400 20.0 委内瑞拉 沙特 18.0 16.0 14.0 350 (亿吨) 300 250 200 150 100 50 0 (%) 加拿大 伊朗 伊拉克 科威特 阿联酋 12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 2006 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2007 2008 2009 2010 2011 俄罗斯 利比亚 世界主要国家可采储量变化 450 400 350 300 全国原油可采储量 100 90 委内瑞拉可采储量世界占比变化 ? 2010年委内瑞拉原油可采储量跃居世 界第一,达到400亿吨左右 奥里诺科重油带可采储量 奥里诺科/全国 80 70 60 50 40 30 (亿吨) (%) 250 200 150 100 50 0 ? 委内瑞拉可采储量的世界占比从2000 年6.1%上升到2011年17.9% ? 奥里诺科重油带可采储量全国占比从 20 10 0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 奥里诺科重油带可采储量变化 2006年8.7%上升到2011年74.2% 56 (3)委内瑞拉重油开发特征 奥里 诺科 重油 开发 特征 ? ? ? ? ? 采用水平井或多分支水平井 泡沫油冷采配以抽油泵开发 向井筒内掺入稀油以降低原油粘度 单井日产一般在160~400吨/天,冷采标定采收率6.5%~12% 蒸汽吞吐、蒸汽驱等热采方法通过现场试验,均能取得较好效果 委内瑞拉超重油油藏及流体特征与国内稠油差异对比 委内瑞拉奥里诺科超重油 国内稠油 一般为300-2500米,最深的3000米以上 20-35% 0.1-5达西 油藏埋深 孔隙度 渗透率 原油组份 150-1100米 平均34% 1-20达西 沥青含量高(9-24%),胶质含量低(2037%);高含硫(3-5%);高含重金属钒和 镍(500mg/L) 沥青含量较低(5%),而胶质成分高 (20-52%);含硫较低(一般小于 0.5%);金属钒和镍含量低 原油性质 API一般为6-10度,相对低粘度(一般 API一般大于10度,粘度高(一般在 10000cp),在冷采开发过程中可形成泡沫 2000~50000 cp,最高达500000 cp)。 油而流动 由于粘度高,在油藏条件下流动困难 57 汇报提纲 一、非常规分类及特征 二、非常规油气勘探开发状况 (一)非常规油气资源分布及特征 (二)非常规油气资源开发状况 三、非常规油气技术现状及发展方向 (一)技术现状 (二)发展方向 58 1、稠油热采技术 ? 稠油热采已形成了SAGD、蒸汽驱、火烧油层等技术 ? 提高热利用率和降低成本是热采技术发展的关键 ? 未来稠油开发将由常规注蒸汽向多介质复合注蒸汽转变,由高温火驱 热裂解向低温水热反应与智能催化裂解转变,但注蒸汽仍是主体技术 59 SAGD在热采技术中最具发展前景 产量随时间而增加, 当蒸汽腔上升到油层 的顶部时,产量达到 高峰值 产量保 持稳定 当蒸汽腔扩展到油藏边界或井 组的控制边界时,蒸汽腔沿边 界下降,产量也随之降低 SAGD工作流程示意图 SAGD典型生产动态 ? 重力作用是驱动原油的主要动力 ? 水平井增大了油层接触面积,生产压差小,产出液温度高 ? 需注入度蒸汽 ? 驱油效率高,可获得较高的采收率 ? 零星分布的薄隔夹层不影响蒸汽腔的扩展 60 国外SAGD应用典型代表:加拿大阿尔伯达 吨/ 天 加拿大SAGD产量变化 加拿大SAGD与其他方法产能对比 ? 加拿大使用原位热采的稠油和油砂产量中有45%来自SAGD技术, SAGD拥有巨大的发展前景 ? 2011年,加拿大SAGD井组数641对,产量2027万吨,平均单 井日产86.6吨 61 国内SAGD应用典型代表:辽河油田、新疆油田 60 辽河 产量(万吨) 50 SAGD 年产量(万吨) 25 新疆 产量(万吨) 辽河 新增井组数 20 40 新疆 新增井组数 15 30 10 20 10 0 5 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 中国与加拿大SAGD指标对比 中国SAGD产量与井数 ? 中国商品率67%,能耗率33%;加拿大商品率75%,能耗率25% ? 国内的SAGD最早应用于辽河油田,新疆风城油田从2007年开始试验。 2011年中国SAGD产量61.8万吨,井组数59对 62 蒸汽驱开发重油应用最广泛 蒸汽驱工作示意图 8成产量来自蒸汽驱 蒸汽驱是世界上目前规模最大 的热力采油技术,总采收率一 般在50%以上,平均采油速度 一般在4~6%之间。 预测 美国注蒸汽产量与热采产量对比 来源:Oil&Gas Journal 63 火烧油层开发重油独具特色 优势 ? 注入剂(空气)来源广泛,油藏适用 缺点 ? 乳状液的形成,降低了油井产能 ? 产出液中酸性气体加速了设备腐蚀 ? 生产井井筒附近有蜡、沥青沉淀 ? 生产井的高温导致生产管柱破坏 条件广泛 ? 具有注空气保持油层压力的特点,其 面积波及系数比气驱高 ? 具有混相驱降低原油界面张力的作用 ? 热源是运动的,所以火驱井网井距可 ? 对现场操作和管理要求比较苛刻 64 以比蒸汽驱、化学驱更灵活 2、稠油(泡沫油)冷采 委内瑞拉稠油具有泡沫油的特征 “泡沫油”——在连续油相中存在不连续气相的分散流动状态,是一种 “油包气”的状态 单相油阶段 泡沫油阶段 气泡连通阶段 ? 泡沫油的气油两相流具有非达西流动特性 ? 不同于常规两相流,需有一个连续液相才能使其流动,且其中包含分散气泡 ? 对具有泡沫油特性的稠油进行蒸汽驱时效果不佳 65 泡沫油冷采开发规律 泡沫油冷采压力与采出程度示意图 具有泡沫油流特征的稠 ? 原油粘度高(10000~50000 mPa· s) ? 原油产量高(100~250 t/d) ? 生产气油比低(20 m3/m3) 油油藏与常规溶解气驱 油藏的开发特点有很大 不同,主要表现在: ? 油藏压力下降慢 ? 产量递减慢(年递减率12%) ? 原油最终采收率高(预期10%以上) 66 3、致密油气开采技术发展 地质特点 大面积连续分布 渗透率低 解决方向 增加与储层接触面积 增大地层流通能力 解决办法 水平井 (多级)压裂 工业化应用 钻 井 现场推广 智能钻井 随钻地震 有缆钻杆 实验室研究 随钻前视 激光钻井 超临界CO2钻井 分支水平井 套管钻井 欠平衡钻井 压 裂 分段压裂 重复压裂 体积压裂 清水压裂 同步压裂 泡沫压裂 超临界CO2压裂 67 致密油气开采主体技术 第一类 钻井相关技术 第二类 压裂相关技术 ② 水平井钻井控制技术 ? MWD/随钻测量 ? LWD/随钻测井 ① 水平井压裂技术 ? 多级压裂 ② 压裂裂缝监测技术 ? 微地震 ? 地面测斜 ? 放射性示踪剂 ① 复杂钻井技术 ? 水平井 ? 大位移井 ? 丛式井 ? 多底井(分支井) ? 同步压裂 ? 体积压裂 ? 重复压裂 裸眼封隔器 & 投球滑套(OPBS) 尾管固井 & 桥塞射孔(LCBP) 68 4、煤层气排水采气开采 影响煤层气开采的因素有很多 ? 地质因素:煤层厚度、含气量、煤品、沉积方式和分布、煤层 压力、解析压力等 ? 完井方式:不同地质条件下煤层气完井方式不同 ? 渗透能力:渗透率是决定煤层气单井产量的关键因素之一 69 煤层气生产特点 常规天然气生产过程 煤层气生产过程 ? 特点1——煤层气生产有3个生产阶段:脱水降压、稳定生产、 产量下降 ? 特点2——随着脱水降压受效面积增大,甲烷解析和排放的面积 也逐渐增大,煤层气 “产量逐年增加”,通常3~5年达到最高 产量;然后逐渐下降而持续很长时间,这一阶段达到10多年至 20年不等,甚至30年 70 汇报提纲 一、非常规分类及特征 二、非常规油气勘探开发状况 (一)非常规油气资源分布及特征 (二)非常规油气资源开发状况 三、非常规油气技术现状及发展方向 (一)技术现状 (二)发展方向 71 未来技术发展方向 72 方向之一:智能化 目的 优化油藏经 营和生产管 理,提高经 济效益 智能化的本质 智能化的关键技术 ? 遥测技术 ? 可视化技术 ? 智能钻、完井技术 ? 数据集成、管理与挖掘 智能化 必要途径 ?实时监测、处理、反馈 ?提高采收率 ?降低成本 ?提高安全预警及应对能力 应用1——智能流体 ? 放入地层中自动完成特定任务 ? 遇水时与水化合膨胀完全堵塞水 淹层,遇油时脱水收缩允许油流 入层位 ? 进入地层以自己的方式自动工作, 不需要复杂的部署技术 应用2——智能驱油剂 ? 智能”扩大波及体积 ? 大幅度提高洗油效率 73 方向之一:智能化 停产干预 停产干预 应用3——智能井 产量(千桶/天) 实时 监测 生产方 式调整 ? 井内传感器 ? 远程遥控 ? 不间断生产 常规井 生产方式 数据 评价 智能井 生产方式 实时 控制 常规井与智能井生产方式对比 应用4——智能油田 智 能 化 管 理 智 能 化 勘 探 智 能 化 开 发 智 能 化 经 营 高度融合信息化平台 智能油田应用架构 智能油田应用示意图 74 方向之二:纳米技术 油气存储空间尺寸决定了须从微/纳米尺度思考问题 常规油气藏 连续型油气聚集 毫微米孔喉 纳米孔喉 纳米级孔隙 碳酸盐岩 砂岩 致密岩石 煤岩 页岩 80nm 微米级孔隙 Exxonmobil,2009 纳米级孔隙 微体化石 细菌 mm μm DNA nm 75 方向之二:纳米技术 纳米机器人——2010年十大国际石油科技进展 化学分子系统与机械 系统的有机结合 主要功能 ? 辅助圈定油藏范围 ? 绘制裂缝和断层图形 ? 识别和确定高渗通道 ? 识别残余油气 ? 探测油水特性与油藏特性 ? 优化井位设计 发展与现状 ? 壳牌公司正在进行联合攻关,试图研制出一种可以探测到油/水界 面与油/固界面的纳米机器人 ? 沙特阿美公司继2008年完成纳米机器人的可行性研究后,2010年 6月首次成功地完成了纳米机器人的现场测试 76 方向之二:纳米技术 纳米金属催化剂 可在200oC以下实现稠油水热裂解 C-S键断裂 纳米级氧化镍颗粒SEM照片 催化剂作用下沥青大分子断键 引自:T. Babadagli and J. Greff – 2011, IPTC, Thailand 纳米胶囊 ? 纳米胶囊也是纳米技术的体现,具有体积小与选择性融 合特征 ? 纳米胶囊被注入油气储层后,与原油接触释放出表面活 性剂,并与原油形成一种乳液,将这些乳液回收、分解 即可提取出石油 预计未来10年,油气领域内的纳米技术应用将会呈现 “爆炸式”发展势头。 77 方向之三:仿生技术 模拟生物对环境的适应性是仿生学的精髓 仿生井 ? 模仿植物根系“亲水性”生长特性,研制“亲油性”钻井方式 ? 通过井下智能控制阀实现不同储层液体特性的特殊化疏堵功能 ? 通过井下监测和地面控制技术分析储层流体物性与预测见水时间 仿生钻头 ? 模仿蜣螂、穿山甲等动物体表凹坑、凸 包、鳞片、波纹等各种非光滑形态 ? 具有减少黏附、降低阻力的功能,而且 具有非常高的耐磨性能和高效作业能力 ? 我国已于2010年研制出了第一代仿生钻 头,处于改进与完善阶段 78 方向之四:原位改质与转化 稠油开采面临的问题 ? 注入蒸汽笼统加热油藏 如何大幅提高 油藏热利用效率 ? ? 用于加热岩石热量占50% 油藏盖底层热损失大于15% 原位改质与转化— 2008年国外石油科 技十大进展 注蒸汽采油油藏能流图 79 常规油气资源(冰山一角) 非常规油气资源潜力 低品位、难开发 谢 谢! 80

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