我国中深层煤炭地下气化商业化路径

全球已开展的煤炭地下气化(UCG)矿场试验绝大多数都是在浅煤层进行的,受环境保护因素的制约很大;而中深煤层UCG项目环保优势突出、发展前景好于浅煤层,但选址因素却更加复杂、地下工程难度更大。为了实现我国中深层UCG技术的商业化,在调研国内外UCG技术发展现状的基础上,分析归纳了UCG技术商业化所面临的主要问题,进而探析了中深层UCG项目商业化的路径。现有的问题包括:①浅煤层气化存在着较大的环保风险;②中深煤层气化工程难度较大;③在目前的技术水平条件下,UCG项目投资的经济性较差;④选址和系统配套等条件对于UCG项目的竞争力影响较大。研究结果表明:①从投资经济性的角度来考虑,中深层UCG项目单个地下气化单元(UGU)设计需要实现较高的日产气量和累计产气量,同时也需要较长的气化通道来控制大量的煤炭资源,还要解决好气化通道堵塞和破坏失效等问题;②中深层UCG属于资金和技术密集型项目,项目选址不仅要考虑地下条件因素,而且还要充分考虑产品市场和公用工程系统配套等条件。结论认为,我国可以优先考虑在新疆准东、哈密、三塘湖,内蒙古鄂尔多斯、二连、海拉尔等煤炭资源条件优越的油气产区建设UCG试验基地、部署先导试验和商业项目。这样做能够发挥与油气产业链的协同效益,或将是推动中深层UCG技术研发试验和商业化的最佳路径之一。     

页岩油气革命及影响

页岩油气革命延长了世界石油工业生命周期、助推了全球油气储量和产量增长、影响着各国能源战略格局。地质历史时期生命大爆发及生物大灭绝事件控制了全球富有机质页岩的形成和演化。结合世界页岩油气勘探开发实践分析,页岩油气革命包涵科技革命、管理革命和战略革命。科技革命将资源视野从源外单一资源类型扩展到"源岩油气"系统;管理革命实现页岩油气低成本开发;战略革命重塑世界能源新版图。通过系统介绍中国陆相页岩油、海相/陆相页岩气两大领域的工业实践,明确了地下原位加热转化技术是中—低成熟度页岩油资源规模开发利用的现实探索,水平井体积压裂技术是实现中—高成熟度页岩油经济开发的有效途径,指出鄂尔多斯盆地延长组7段中—低成熟度页岩油和四川盆地侏罗系自流井组大安寨段中—高成熟度页岩油具有很大的资源潜力。当前,中国3 500 m以浅海相页岩气开发已有成功经验,海陆过渡相和3 500 m以深海相页岩气勘探取得了重要突破。地下煤气化试验探索煤炭清洁化和可持续利用新模式。页岩油气革命对中国能源发展具有深远影响：页岩油气革命突破传统找油理念,助推"源岩油气"成为新的油气系统;页岩油气革命推动"技术爆发",加快能源类型迭代;页岩油气革命开启"坚持常规、突破非常规、开启新能源"的发展道路,有望实现中国"能源独立"。     

页岩油气革命及影响

页岩油气革命延长了世界石油工业生命周期、助推了全球油气储量和产量增长、影响着各国能源战略格局。地质历史时期生命大爆发及生物大灭绝事件控制了全球富有机质页岩的形成和演化。结合世界页岩油气勘探开发实践分析，页岩油气革命包涵科技革命、管理革命和战略革命。科技革命将资源视野从源外单一资源类型扩展到"源岩油气"系统；管理革命实现页岩油气低成本开发；战略革命重塑世界能源新版图。通过系统介绍中国陆相页岩油、海相/陆相页岩气两大领域的工业实践，明确了地下原位加热转化技术是中-低成熟度页岩油资源规模开发利用的现实探索，水平井体积压裂技术是实现中-高成熟度页岩油经济开发的有效途径，指出鄂尔多斯盆地延长组7段中-低成熟度页岩油和四川盆地侏罗系自流井组大安寨段中-高成熟度页岩油具有很大的资源潜力。当前，中国3 500 m以浅海相页岩气开发已有成功经验，海陆过渡相和3 500 m以深海相页岩气勘探取得了重要突破。地下煤气化试验探索煤炭清洁化和可持续利用新模式。页岩油气革命对中国能源发展具有深远影响：页岩油气革命突破传统找油理念，助推"源岩油气"成为新的油气系统；页岩油气革命推动"技术爆发"，加快能源类型迭代；页岩油气革命开启"坚持常规、突破非常规、开启新能源"的发展道路，有望实现中国"能源独立"。     

“进(近)源找油”:油气地质理论创新与重点领域勘探思考

创新地质理论和勘探重点领域是石油地质学科发展与工业探索发现的永恒主题,"进（近）源找油"正成为石油地质研究和油气勘探的新方向。地质理论创新引领石油工业从常规油气向非常规油气跨越,立足中国特色石油地质条件和勘探研究历程,取得4项研究认识。（1）松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地是中国的常规-非常规油气"共生富集"大盆地,未来油气勘探潜力仍很大,常规-非常规油气地质学将指导"共生富集"大盆地实现两种油气资源类型的整体发现、极限开发与协同发展。（2）石油地质理论在大油气田的发现中发挥重要作用,深化烃源岩认识可以不断开辟常规-非常规油气资源新领域,挖潜"共生富集"大盆地可以不断推动常规-非常规油气大发现。（3）重点领域是油气规模增储和战略发现的主力军,深层-超深层和非常规烃源岩层系是未来陆上重点发现和发展领域,中西部突出深层-超深层优质油气资源,中东部突出中-深层非常规规模油气资源。（4）立足6大常规-非常规油气"共生富集"盆地基础研究,突出烃源岩附近及其内部油气资源的规模快速利用,常规油气聚焦"富油气层系"战略发现,非常规油气聚焦"人造油气藏"规模开发,攻关"共生富集"盆地资源序列、重点领域风险勘探、万米超深层科学探索、非常规油气人工改造、煤炭一体化地下气化、页岩油及煤岩油原位转化6大战略领域,努力实现深层-超深层油气发现成规模、非常规油气资源能动用。面向未来10~15年,新一轮地质理论创新和重点领域优选,将带动中国油气工业继续增储上产。     

Outlook for Oil and Gas Engineering Technology in China

In the field of global oil and gas engineering science and technology, innovative progress has been made in deep sea exploration, unconventional oil and gas exploration, deep exploration in mature areas, and improvements in recovery efficiency and supporting technologies. The oil and gas industry in China has entered the stage of "simultaneous development of both shallow and deep sea areas, conventional and unconventional oil and gas, and onshore and offshore exploration", withonshore deep areas,deep sea areas,and unconventional oil and gas as important exploration priorities. Oil and gas engineering science and technology in China has seen 14 breakthroughs made in key areas and 6 key tasks to be completed in the fields of "onshore deep exploration, deep sea exploration, unconventional oil and gas exploration, recovery efficiency improvement and supporting engineering technologies". These developments will effectively promote the orderly succession of oil and gas exploration and the efficient use of oil and gas resources to achieve a sustained and healthy development of the oil and gas industry in China and boost the development and utilization of overseas resources.     

“十四五”油气勘探开发科技创新重点领域与方向

国家能源局、科学技术部发布的《“十四五”能源领域科技创新规划》是指导我国“十四五”能源领域科技发展的纲领性文件。围绕《规划》中油气勘探开发技术部分内容,深入解读国家对油气供应安全的关注;提出油气勘探开发重点领域、技术差距和攻关方向等方面的认识;主要针对陆上常规油气、非常规油气勘探开发的9个技术方向,详细分析各项技术的生产需求;指出陆上常规油气勘探开发技术关注的重点是低渗透、高含水老油田提高采收率技术和深层油气勘探开发技术,非常规油气重点技术攻关方向包括页岩油气、煤炭地下气化和天然气水合物等,油气上游行业在清洁低碳利用和数字化智能化方面的发展具有很大潜力;提出应做好上下结合、横向结合、基础研究与工程实践的结合,加快油气勘探开发科技创新,推动油气行业高质量发展。     

油气开采企业开展深层煤炭地下气化业务的前景分析

我国主要含油气盆地深层煤炭资源蕴藏量丰富,但长期以来未能得到有效开发利用。煤炭地下气化技术（UCG）属于煤炭资源清洁高效开发和利用的范畴,符合国家“能源革命”的相关要求,国内外的发展经验已经初步证实,UCG在技术、经济和市场方面均是可行的。分析结果认为,油气企业在推动深层UCG发展的进程中具有很大的优势,具体表现在以下方面：①国家政策层面大力支持UCG工业化;②油气开采企业具有一定的资源优势;③油气开采企业具有明显的工程技术优势;④油气开采企业具有类似的生产控制经验;⑤油气开采企业具有市场保障优势和天然气替代效益驱动;⑥油气开采企业具有利用深层UCG建设地下储气库的综合优势。综合宏观的国际形势及UCG业务发展所面临的困难,提出了对我国深层UCG可持续发展的建议：可以由油气开采企业牵头,煤炭开采企业和燃气发电企业参与,集中各家优势力量,实现互利共赢。结论认为,发展深层UCG业务可以将原来无法开发利用的深层煤炭资源转化为现实的、长期的清洁能源供应,这将有力推动中国“能源独立”的进程。     

从市场供需看我国煤制天然气发展前景

煤制天然气已成为国内投资和研究的热点,但该行业发展不能一哄而上,而需要统筹规划、合理布局,做好总量控制。为此,从分析我国天然气市场中远期需求量入手,综合考虑国产、进口等各类资源因素,预测了我国煤制天然气的市场空间;在剖析煤制天然气项目的特点、能耗、水耗和综合能源利用效率的基础上,结合煤炭资源保有量及其分布对我国煤制天然气产业的发展前景作出分析。结论认为：我国可实现的天然气消费需求量2020年约为3 800×10⁸ m³,2030年有望达到5 200×10⁸ m³;根据各类资源规划和合同签订情况,并考虑勘探开发的不确定性,初步判断我国煤制天然气合理规模2020年约为300×10⁸ m³、2030年约为500×10⁸ m³,峰值达到800×10⁸ m³。最后建议：①国家支持研发和示范,环境上严格准入;②结合我国的国情因地制宜,适度发展;③煤制天然气利用方向上应定位于城市燃气和工业燃料;④煤制天然气项目发展应统筹规划布局。     

中国东南沿海发展煤制天然气的可行性

随着近年来煤制天然气(SNG)技术的发展,国内呈现出积极开发SNG项目的热潮,但输送距离成为坑口建厂模式与天然气市场之间的巨大沟壑。通过在西部煤矿坑口建厂与在东南沿海地区建设SNG工厂的技术与经济可行性分析,认为沿海SNG工厂在价格和风险承受等方面更富竞争力,同时对于东南沿海地区掌握自主气源的意义重大。尤其对于国内石油公司而言,SNG相比在沿海建设的液化天然气项目,是一种更为可靠的资源和价格对冲工具,而且沿海SNG项目在获取煤炭资源方式上有更多的灵活性。在提高经济性方面,资源与运输费用的长期锁定、褐煤的坑口提质处理都是必要的,但在污染物排放、废水处理及废渣利用方面,应进行审慎的风险评估和措施论证,确保其成为受欢迎的新型能源项目。     

深埋煤层气藏水力压裂增产技术探讨

作为非常规天然气的煤层气,勘探开发技术具有特殊性。水力压裂增产技术在浅部煤层气开发中已经得到广泛应用。埋深大于1 000 m的深埋煤层气资源量巨大,占我国煤层气总资源量的61.2%。较之浅煤层,深煤层具有高地应力、高地温、高岩溶水压、强烈的开采扰动的工程力学特征。深埋煤层气藏水力压裂增产面临着井壁稳定难、人工裂缝延伸规律性差、支撑剂有效输运难、煤层渗透率保护困难、煤层气吸附解析规律复杂等难题。鉴于此,有必要在现有的浅煤层压裂增产技术基础上,研制超低密度支撑剂和多重功效的压裂工作液体系,形成深埋煤层气体积压裂的配套技术,从而推动深埋煤层气压裂增产技术的发展。     

中国石化石油工程技术现状及发展建议

石油工程技术是实现油气勘探开发的手段,是推进油气发展的重要动力。为了实现复杂油气藏的高效勘探开发和剩余油气的挖潜增效,满足勘探开发日益迫切的石油工程技术需求,中国石化近几年重点开展了优快钻井完井技术、复杂地层测井录井技术、特殊储层改造技术等技术攻关和相关装备的研制工作,有力支撑了中国石化70多个盆地、500多个区块的油气勘探开发和海外5大区域近40个国家油田技术服务市场的开拓。综述了中国石化石油工程技术的发展现状,着重介绍了钻井完井、测井录井和储层改造方面取得的技术突破;结合中国石化石油工程技术的发展目标和新的技术需求提出了发展建议,即加快发展关键核心技术,进一步完善适用于超深油气藏、页岩油气藏、致密油气藏、东部老油田等的集成配套技术,并重视非常规能源、深水油气开发技术的研究,全力打造一体化服务能力。      

中国天然气工业发展前景与挑战

中国天然气工业在改善我国能源结构、大力推动低碳经济发展过程中获得了前所未有的大发展。我国天然气资源丰富,目前已建成了鄂尔多斯、新疆2大油气区和四川、南海西部2大气区,天然气骨干管网逐步形成,天然气市场不断拓展,天然气工业体系初步形成。我国天然气资源分布具有明显的不均衡性,剩余资源量主要分布在岩性地层、前陆盆地冲断带、叠合盆地深层、成熟探区深层以及海洋等领域。从勘探的现实性看,碳酸盐岩风化壳地层油气藏、深层碎屑岩以及非常规油气等领域是未来天然气发展的重点,海相页岩气勘探突破、煤层气稳步发展,非常规天然气显现出良好的发展前景。从勘探发现潜力看,地层油气藏、深层、海域深水和致密油气是未来寻找大油气田的重点勘探领域。随着勘探程度的不断提高、勘探深度的不断增加,油气勘探成本总体呈现出明显的上升势头。天然气勘探新发现与储量增长更加依赖于理论技术进步,三维地震、水平井和压裂等工程技术作用更加凸显。通过增加天然气勘探开发投入、加强核心技术攻关,我国天然气工业仍将持续保持快速发展的良好态势。     

中国石油非常规油气开发进展、挑战与展望

中国石油天然气集团有限公司(简称中国石油)非常规油气已经初步实现了规模化动用,但相比于其丰富的资源量,其产量仍具有极大的提升潜力.文章系统梳理了中国石油非常规油气"十三五"勘探开发进展,展望"十四五"发展趋势,分析了非常规油气效益开发所面临的主要挑战及关键问题,并在此基础上提出推动中国石油非常规油气高效开发的对策.研究...     

煤制天然气碳排放全生命周期分析及横向比较

在中国天然气市场需求旺盛、供需缺口快速扩大的大背景下,煤制天然气（SNG）迎来了大规模的投资与发展热潮。然而,随着“低碳经济”发展模式的转变预期,SNG又面临着“低碳”与否的争议。为此,采用全生命周期（LCA）评价方法对SNG项目从原煤开采到转化为煤制天然气、直至进入终端消费全过程的直接和间接二氧化碳排放及其温室气体排放进行了清单分析。同时,对SNG与煤层气、液化天然气、管输天然气的全生命周期二氧化碳排放清单进行了横向比较,将相关产业链划分为国外和国内两个环节并进行分析,结果认为LNG在国际贸易中具有明显的碳减排优势。结合美国大平原SNG工厂碳减排对我国的启示,提出中国发展SNG的“低碳”途径与选择,并呼吁应从多方面谨慎对待具体SNG项目的前期规划和研究。     

中国沉积盆地油气立体综合勘探论

中国油气勘探近15年来进入发现高峰期,在成熟区精细勘探、新区、新层系、新类型、新领域勘探中不断取得突破,常规与非常规油气勘探取得重要进展,剖析这一阶段勘探的性质与思维方法将为中国油气勘探持续深入开展奠立重要基础。从沉积盆地系统论与油气勘探方法论的角度,通过剖析沉积盆地的油气地质基础,结合现阶段油气勘探实践,提出了新时期的勘探理念与方法。研究表明,中国的沉积盆地多为多旋回叠合盆地,沉积盆地的演化受周缘板块构造作用、陆内构造变形及其深部地幔地质过程的控制,复杂构造背景下油气多层系规模聚集。中国沉积盆地有常规油气、低熟油、生物气、致密气、页岩油气、煤、煤层气、盐类、天然气水合物和金属等多种矿产资源,资源潜力大。中国的油气勘探经历了构造油气藏、岩性-地层油气藏勘探阶段,现今进入常规与非常规油气并举的“立体综合勘探”阶段。这一阶段是针对“全盆地、多层系、多尺度储集体、多类型资源”的全链条的整体勘探,钻探进入万米尺度,海域进入深水区。立体综合勘探的理论基础是多旋回叠合盆地油气地质学、油气成藏动力学与非常规油气地质学,技术手段是多尺度（微米-纳米）储集体分析技术、“两宽一高”高精度地震勘探技术与“水平井+体积压裂”技术,主要工作方法是地质-工程一体化与勘探-开发一体化。立体综合勘探思维与方法将是常规与非常规油气一体化高效勘探与油气-煤-盐-金属等矿产资源综合勘探的重要保证。     

全油气系统定量评价:方法原理与实际应用

人类对油气的勘探开发和利用已超过150年,油气勘探进展大致划分为油气苗找油气、圈闭找油气、油气系统理论找油气和非常规油气藏勘探4个阶段。非常规油气勘探是对常规油气勘探的重大突破,在经典油气地质理论认为不可能形成油气藏的禁区发现了大量连续分布的非常规油气藏。非常规油气藏虽然需要采取特殊措施才能获得有效产能,但具有广泛连续的分布特征且资源潜力巨大,与常规油气藏的最大差异在于其运聚成藏不受浮力主导和圈闭控制。当前,非常规油气勘探在实践中遇到了一系列重大挑战,包括非常规与常规油气藏的差异性表征困难、无统一分类方案、分布边界不清、无量化判别标准、关联性不明、尚未建立起联合成因模式等。全油气系统概念的提出为复杂地质条件下常规和非常规油气资源的勘探开发提供了全新思路和新的理论指导,其研究内容涉及油气成藏全要素、形成演化全过程、资源分布全系列、预测评价全方位。基于全油气系统的学术思想,在国家重点基础研究发展计划("973"计划)等项目课题的资助下,以油气门限控藏研究为切入点,重点剖析了中国6个代表性盆地(塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地)12 237口探井中80 762个常规和非常规油气藏的钻探结果,并与北美地区已发现的常规和非常规油气藏进行对比,结合全球1 186个盆地已探明的52 926个油气藏的差异性统计分析,在全油气系统定量评价研究中取得了4方面成果:1发现全油气系统内普遍存在3类10种油气门限,揭示其成因机制和控油气特征,提出了研究方法和判别标准;2建立了油气运聚门限联合控油气资源形成分布模式,提出了有效资源量预测评价新方法;3建立了动力场控油气藏分布模式,提出了有利成藏领域和成藏区带预测评价新技术;4建立了分布门限组合控藏模式,研发了有利成藏区带和钻探目标优选新技术。全油气系统定量评价方法在常规和非常规油气藏成因分类、剩余资源预测、全球天然气水合物资源潜力评价等方面的应用成效展示了未来全油气系统研究的发展方向。     

非常规天然气成藏特征

随着油气资源的日趋紧缺和对于能源安全的考虑,世界各国都在加强对非常规油气藏的研究。本文从成藏要素、成藏机理方面介绍了页岩气、煤层气及深盆气藏的基本特征和研究现状。页岩气和煤层气属于自生自储的天然气藏,而深盆气藏是近源岩型天然气藏,与常规气藏相比三者都具有低孔、低渗、压力异常、勘探开发难度较大的特点。对页岩气、煤层气及深盆气藏的成藏要素和成藏机理的深入研究,旨在为我国非常规气藏的勘探开发提供理论依据。     

中国天然气产品及分析测试技术标准体系的建设和展望

在广泛调研、分析的基础上,针对中国天然气产品和分析测试技术标准体系的现状及其与国际标准之间的差距,提出了中国将在未来的5~10年间以自主创新、采用国际标准（国外先进标准）和信息化为手段,完善管输天然气分析测试技术及其标准,推进天然气能量计量技术标准的应用和实施,展开天然气上游领域取样和分析测试技术标准的研究,开展煤层气、页岩气等非常规天然气和煤制天然气代用品产品和分析测试技术的标准化工作,同时将通过广泛的国际合作,实质性参与国际标准的制定与修订,进一步构建和完善中国天然气产品和分析测试技术标准体系,推进中国天然气行业的标准化工作,为中国和世界天然气工业的发展提供技术支持和标准化保障。     

中国石化油气勘探进展与上游业务发展战略

战略重组以来,中国石化上游资源战略稳步推进,构建了由东部到西部、由石油到油气、由常规到非常规及新能源的发展格局,形成了石油稳定发展、天然气快速发展、新能源有序推进、海外油气业务持续优化、工程技术支撑能力不断提升、信息化与智能化建设快速推进的发展态势。2016年以来,油气勘探开发成效显著,塔里木盆地、四川盆地海相碳酸盐岩领域油气储量、产量实现大规模增长,东部成熟探区精细勘探开发实现效益增储建产,中西部盆地碎屑岩勘探开发实现效益建产,四川盆地深层、常压页岩气勘探开发取得新突破,海外油气勘探取得新进展。展望未来,中国石化以保障国家能源安全为己任,大力提升国内油气勘探开发力度、持续优化海外油气勘探开发结构、加快推进天然气产供储销体系建设、积极推进新能源业务发展,大力推进高质量勘探、效益开发,实现规模增储上产,确保“七年行动计划”目标顺利实现。     

中国石化石油工程技术新进展与发展建议

“十三五”以来,中国石化针对深层特深层油气、致密气和非常规油气高效勘探开发中的关键技术难题,持续加大科技攻关力度,突破了一批制约油气勘探开发的技术瓶颈,研发了一批高端技术装备、井下工具仪器和作业流体,形成了优快钻井完井、高温高精度测控、精细录井和高效储层改造等技术系列,促进了顺北油气田、涪陵页岩气田的高效勘探与效益开发, 为老油田和致密气田增储稳产提供了强有力的技术保障。但是,目前中国石化石油工程技术装备在作业效率、技术指标、综合成本等方面与国外先进水平相比还存在较大差距,因此在“十四五”期间,必须大力实施创新驱动战略,大力提升自主创新能力,突破钻井完井、测录井及储层改造等专业的关键核心技术,尽快提升石油工程技术装备水平,为中国石化稳油增气降本提供技术支撑。