天然气科学研究促进了中国天然气工业的起飞——傅诚德评价天然气科技攻关

自1981年国民经济建设第六个五年计划开始至今，国家计委连续在4个五年计划内组织了长达16年之久的天然气重点科技攻关。这在我国是史无前例的。我国第一次天然气科技攻关开始于“六五”的“煤成气的开发研究”（编号65-18）。这项研究开辟了我国煤成气勘探的新领域，把我国长期以来仅以油型气理论（即一元论）指导天然气勘探，发展为以两元论即油型气和煤成气理论指导天然气勘探。把我国油气勘探从避开含煤的盆地和地层，而有科学依据地开始在含煤的盆地和地层勘探油气，这不仅是理论的突破，而且使煤成气探明储量从攻关前仅占全国气层气的9%至1995年底上升为约40％。     

煤成气是中国天然气工业的主角

煤成气是中国天然气工业的主角,充分表现在以下3方面：其一,2007年底中国煤成气探明总地质储量为39 583.80×10⁸m³,占全国天然气探明总储量的66.60%;其二,2007年底中国有储量大于300×10⁸m³的大气田41个（除台湾省外）,其中煤成气大气田总地质储量为35 926.74×10⁸m³,占全国探明天然气总储量的60.45%;其三,2007年底中国有四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、莺琼盆地和柴达木盆地5个大产气区,除四川盆地大产气区煤成气产量占26.29%外,其余4个大产气区煤成气产量均占到90%～100%。     

煤成气研究对中国天然气工业发展的重要意义

自1979年煤成气理论在中国产生以来,研究取得以下4个方面重要进展:①煤系成烃以气为主以油为辅(RO=0.5%~1.5%),中国的煤以腐殖煤为主,其原始物质组分中纤维素和木质素占60%~80%决定了以生气为主的低H/C值(原子)占优势;同时,腐殖型有机物化学结构上以甲基和缩合芳烃为主而利于生气;腐殖煤模拟煤化作用实验以生气为主。②对中国鄂尔多斯盆地和四川盆地等含煤盆地开展了含气潜力评价,中国西北地区中、下侏罗统盆地群、东南部大陆架上第二盆地带煤成气资源丰富,生气强度大,有利区多,形成大气田条件优等推进了气区的发现。③煤成气成因鉴别取得重大进展,在碳同位素系列、轻烃组分和生物标志化合物3个方面,建立了24类鉴别指标和3个鉴别图版。④开展了大气田形成的定量和半定量主控因素(如生气强度、晚期成藏和低气势)研究,加速了大气田的发现。煤成气研究推动了中国天然气工业的迅速发展:①中国从贫气国走向天然气大国,1978年中国天然气总地质储量和年产量分别为2 264×108 m3和137.3×108 m3,至2011年分别提高至1978年的36倍和7.5倍,成为世界第6产气大国。②煤成气是中国天然气储量和产量的主体,1978年煤成气总储量和年产量仅分别占全国总储量和年产量的9%和2.5%,而2011年则分别提高为69.7%和63.2%。③中国大气田以煤成气田为主,2011年底发现大气田总共48个,其中煤成气大气田31个。④目前,中国储量最大和年产量最高的苏里格气田的气源是煤成气。     

中国煤成气理论发展及其在天然气工业发展中的地位

煤系形成天然气的认识干20世纪40年代由德国学者提出,到20世纪70年代后期,煤成气在世界已探明天然气储量中所占比例已升至近70%.中国煤成气理论在过去30年中经历了引进、吸收,创新、发展、形成体系、及时指导天然气工业大发展的全过程,理论体系涵盖煤成气与煤层气两大常规与非常规资源系列,内涵包括气源鉴别指标体系、煤成气成藏机制与分布规律、评价预测技术方法等;已有效指导我国天然气工业的建立和发展,推动我国天然气产量和储量在过去30年间快速增长,为中国天然气工业快速发展做出重大基础性贡献,也是科技攻关紧密结合生产并有效解决国家重大需求的成功范例.     

煤成气研究促进中国天然气储量迅速增加

近年来我国天然气探明储量明显增长，主要得益于煤成气田的成功勘探。1980年以来，新增天然气探明储量的69％是煤成气；煤成大中型气田的探明储量占全部大中型气田储量的78．9％；我国最大的4个气田均为 成气田。煤成气储量迅速增长的一个重要原因在于煤成气理论研究。煤气理论大大拓宽了勘探领域，而国家组织的多年连续的科技攻关促进了这一理论的发展。目前中国煤气勘探依然大有潜力，有目的地勘探煤成气将继续取得明显效果。     

中国天然气工业发展趋势和天然气地学理论重要进展

当前中国天然气工业呈现出良好的发展趋势:一是中国从贫气国正迈向产气大国,2 0 0 5年产气量将达近5 0 0×1 0 8m3 ;二是中国天然气勘探理论从一元论发展为多元论;三是天然气产量的提高要求强化天然气的勘探和开发。近2 0多年来,中国天然气地学理论取得重要进展:一是揭示了煤系成烃以成气为主成油为辅的规律;二是建立了可信度和准确性高的各类成因天然气的鉴别指标;三是确定了半定量和定量的大气田形成主控因素;四是认识到了碳酸盐岩有机碳含量在0 .2 %左右及其以下时难以作为烃源岩和在0 .5 %及其以上时可作为有效烃源岩;五是查明了无机成因气不仅存在并可成藏,在中国东部盆地发现了一批CO2 气田(藏) ,还发现了世界上首个有地球化学依据的无机成因烷烃气藏。     

我国天然气地质理论与天然气工业的发展

我国天然气地质理论发展大致可分为两个阶段:1949～1980 年,以单一的油型气理论指导勘探;1980～现今,煤成气理论的提出和四轮国家攻关使我国的天然气理论不断完善,勘探有了大飞跃。目前,天然气中的40%用于化工原料,预计下世纪天然气将广泛用于发电、城市民用、商业、化工原料、天然气汽车等方面,成为我国重要的能源。由于需求量增长迅速,国内天然气产量在下世纪将不能完全满足需求,为了促进天然气工业的发展,应做到:(1) 把天然气资源勘探放在首位,不断增加资源利用的保证程度;(2) 上、下游同步发展;(3) 充分利用国、内外两种资源,开拓两个市场;(4)实现供需平衡。     

理论创新 科学预测——石宝珩评价天然气科技攻关和攻关项目负责人戴金星

1984年我已在石油部科技司工作，协助史训知同志组织“六五”国家天然气科技攻关；接着，“七五”、“八五”、“九五”天然气都是国家重点科技攻关项目。以项目主要负责人戴院士为代表的一批石油科技工作者。历经近20个春秋．在科技攻关中付出了艰辛的汗水。在科学探索过程中，有困惑、有艰辛。更有胜利的喜悦。自“八五”以来的10年间。我国天然气储量进入了高速增长阶段，探明储量成倍增加，有谁还怀疑科技攻关成果呢？     

中国天然气资源研究

中国天然气资源十分丰富，天然气远景资源量为47万亿m^3，最终可采天然气储量14万亿m^3。天然气资源量主要分布于鄂尔多斯、塔里木、四川、柴达木、东海、莺歌海、琼东南、松辽、珠江口、渤海湾、准噶尔等11个盆地中。西部地区的资源量约占总量的80％左右；东部占8％；海域占12％。中国天然气资源的勘探程度仍然很低，勘探潜力大，勘探领域多，中国陆上主要天然气勘探领域以四川、鄂尔多斯、塔里木、柴达木四大气区和松辽深层为主；海上以东海、莺歌海、琼东南以及珠江口盆地为主。中国煤层气资源也较丰富，煤层气远景资源量为27．3万亿m^3。图3表1参21     

雄关漫道：科技攻关与中国天然气工业发展——访中国石油天然气集团公司原科技局局长石宝珩教授

天然气是优质燃料,在产出同样能量的前提下,它燃烧时产生的CO2至少要比煤少40％,比原油少25％,并且几乎不产生制造酸雨的SO2。同时,天然气又是制造化工产品的宝贵原料。从世界天然气工业发展趋势看,天然气在能源结构以及经济领域中的地位越来越显著。     

中国天然气储产量快速增长的主要因素

1982年以前,中国天然气储产量增长缓慢.1983年初开始的天然气科技攻关,形成了符合中国地质特征的天然气地质理论,确立了中国发展天然气工业以找寻大中型气田为主的勘探战略,天然气勘探开发技术的研究也取得了重要进展,并指导在鄂尔多斯、塔里木、四川、松辽等盆地发现了一批储量大于500×108m3的大型气田和储量大干1 000×108m3的特大型气田,使中国进入了天然气储产量快速增长阶段,表明了天然气科技攻关是中国天然气储产量快速增长的主要因素.但是勘探现状也表明,中国还有80%～85%的天然气资源有待探明,四川盆地下古生界等众多含气领域尚未攻克,松辽盆地深部等许多领域的勘探有待深化.     

我国陆上天然气勘探开发形势和化工利用设想

天然气是世界上继煤和石油之后的第三大能源.1994年全世界天然气产量约2.2万亿立方米.原油产量约3O亿吨.天然气产量(当量原油)和原油产量之比为O.73:1近年来,世界上天然气探明资源快速增长,据预测将在未来10～20年内超过石油.天然气将成为下个世纪的主要能源,在满足世界能源需求方面将发挥越来越重要的作用.天然气资源的拥有量和占有量已成为衡量综合国力的重要标志之一.随着近年来勘探、开发技术水平的提高,我国陆上天然气储量增长很快,在陕甘宁、塔里木、吐哈、青 海、四川等油田发现了大量的天然气资源,预计“九五”期间我国陆上天然气产量将有较大增长,对改善我国的能源结构和环境保护将起到较大的作用.     

全球油气勘探新进展

随着地质认识的深化和新技术的应用,成熟盆地的勘探再现生机,加拿大的一些成熟盆地勘探又有了新发现。全球对非常规油气资源给予了更多的关注,许多学者对稠油、油砂和油页岩资源的勘探开发进行了研究;美国南部的煤层气勘探取得了实质性进展,西加拿大盆地的煤层气资源也逐步被利用;天然气水合物的开采方法目前正处于研究阶段。在油气地质基础理论方面,前陆盆地的构造分析更加强调对沉降特征及演化历史的研究,并且断层相关褶皱理论已应用于储层预测;对盐构造的研究集中于演化特征对构造变形的控制作用;碳酸盐岩台地形成的控制因素更加明确;深水沉积模式日趋完善。勘探技术的研发和应用也由单一技术向多项技术集成以及高精度、数字化、模型化方向发展。     

中国天然气基础地质理论问题研究新进展

经过30多年的天然气科技攻关研究,已经形成了具有中国特色的天然气成气、成藏地质理论,但随着国内天然气勘探难度的增大和供需矛盾的突显,需要不断发展和完善天然气地质理论,以指导寻找和发现更多的天然气资源。为此,“十一五”期间开展了有关大气田形成基础地质理论问题的攻关研究,取得了一系列重要进展和认识,主要包括：①3种成因类型天然气（煤成气、原油裂解气和生物气）的生成下限值降低;②高温高压条件下（温度超过150 ℃、压力超过40 MPa）砂岩溶蚀速率增大2～3倍;③建立了气藏盖层的多因素综合定量评价方法,盖层评价逐步走向定量化;④研究了5类气藏（大面积低渗透砂岩、礁滩与岩溶、火山岩、超高压、生物气）的形成条件与主控因素,建立了其成藏模式、明确了其分布规律。进而深化了3大领域的天然气勘探理论：①发展了近源高效聚集的低渗透砂岩气藏勘探理论,推动了苏里格气田、川中须家河组气藏天然气储量快速增长;②创立了以生烃断槽为基本单元的火山岩气藏勘探理论,实现了松辽盆地深层中小断陷火山岩气藏勘探的系列突破;③深化了碳酸盐岩台缘礁滩气藏勘探理论,有效指导了龙岗气田主体评价勘探与向西向东扩展以及四川盆地的天然气风险勘探。     

低油价对天然气产业链的影响

2014年下半年以来,国际原油价格迅速下跌,给全球天然气产业链都带来了深刻的影响。如何应对低油价,是所有油气从业者都不能回避的问题。为此,梳理了近年来全球天然气产业链从高油价时期步入低油价时期的发展历程;分析了低油价对全球天然气生产格局、价格,以及发展前景的影响;并着重探讨了持续的低油价为中国的天然气产业链带来的机遇和挑战。结论认为:1油价下跌使油气公司经营业绩下滑,为度过当前困境,油气公司都采取了削减资本支出等措施,对未来油气产量可能会产生不利影响;2低油价使世界天然气价格都有不同程度的下跌,相对原油价格,天然气经济性下降明显;3非常规天然气因其高成本遭受低油价冲击大,国外非常规油气公司破产现象加剧,国内油气企业对待非常规资产的态度差异大,以中石油、中石化为代表的部分企业继续加紧推进其他企业慎重对待;4油气资产并购市场因多个因素影响,市场表现较为"冷静";5中国天然气产业链正处于快速发展阶段,本轮油价下跌对天然气产业链结构改革而言则是机遇与挑战并存。     

海洋天然气水合物开采潜力地质评价指标研究：理论与方法

中国南海北部大陆坡具有良好的天然气水合物（以下简称水合物）资源前景,但目前还没有针对海洋水合物藏开采潜力的地质评价指标,无法对水合物藏进行简单高效的开采潜力评价预测。为此,重点分析了与产气潜力密切相关的地质参数（水合物层的孔隙度,水合物初始饱和度,储层渗透率,导热系数,储层上、下盖层的渗透性,储层的初始温度和初始压力）对产气潜力的影响情况。结果发现,在其他条件和参数不变的情况下：①水合物储层孔隙度越大,水合物分解产气速率越快;②水合物饱和度越高,初始产气效率较低,但总体产气开发效益较高;③水合物储层绝对渗透率越大,水合物分解和产气效率越高;④水合物储层导热系数对水合物分解产气效率影响不大;⑤盖层的存在有利于提高水合物的分解效率和气体的长期稳定生产;⑥水合物储层初始温度越高越有利于水合物快速分解;⑦当地层初始压力越高且离水合物相平衡边界越近时,水合物藏产气开发效率也越高。在此基础上,提出了水合物开采潜力地质评价指标研究的目标、内容、技术路线和方法。     

琼东南盆地深水天然气勘探开发一体化关键技术及实践

琼东南盆地中央峡谷深水区存在着天然气勘探、开发成本高，部分天然气探明、控制地质储量难以动用等问题。为了破解上述难题、推动该区深水气田的有效勘探开发，基于气藏地质、地球物理等资料，对该区深水天然气勘探开发一体化目标搜索、目标评价和目标钻探等关键技术开展了研究。研究结果表明：①目标搜索技术不仅包括区域规律指导的“区带潜力目标搜索技术”，而且还在目标评价、随钻跟踪过程中形成了“目标评价过程搜索技术”和“随钻跟踪过程搜索技术”，共搜索优选出潜力目标17个，落实潜在天然气资源量近1 600×108 m3；②目标评价技术借助于多种技术手段，对选出的潜力目标开展了圈闭、沉积储层、成藏条件、资源量预测、开发方案和井位部署等研究，优选出L17气田块4、L18气田L18-4构造、L25气田L25W构造等进行实施；③目标钻探技术能够通过开发评价井勘探模式、开发模式等灵活的钻探模式升级控制储量、实现增储上产，所实施的4口井均获得了成功，钻遇厚度为130 m的气层，加快了气田开发的进程。结论认为，勘探开发一体化技术既可以明确该区主要含气层系的天然气成藏规律，又可以缩短天然气勘探开发周期、提高储量动用程度和效率。     

深层页岩气有效开发中的地质问题——以四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组为例

深层页岩气是中国页岩气勘探开发的主要接替领域。四川盆地及其周缘五峰组—龙马溪组深层页岩气具有高温、高压、高地应力的地质条件,深层覆压的增加使储层的孔隙度降低15%～20%、渗透率降低90%～95%,页岩中裂隙对渗透性的贡献显著下降。不同地区五峰组—龙马溪组深层页岩含气量有一定差异,但总体上与已投入开发的中—浅层页岩差别不大,含气量主要受原始沉积条件和后期保存条件联合控制。深层页岩所经历的构造抬升剥蚀较少,保存条件相对较好。深层页岩地层温度较高,地应力较大且应力差值高,页岩塑性增强,导致裂缝起裂及延伸困难,且裂缝闭合压力高,支撑剂破碎和嵌入影响压裂支撑缝宽,裂缝导流能力递减快,长期导流能力难以维持。WF2—LM4笔石带硅质页岩生物成因石英含量高、抗压实作用强,有利于有效储层的形成和保存,由于脆性大,天然裂缝更发育,页岩气"甜窗"的底限可能超过5 km,是深层页岩气最优开发层段。深层页岩气的富集程度主要与先天沉积成岩条件的优越程度、埋藏及生-排烃历史以及后期构造抬升与变形的差异性有关。优选出具有高脆性、高孔渗性、高压力系数、高含气量等特性的深层页岩分布区,建立与深层页岩相适应的体积压裂改造...     

川渝地区建设中国天然气市场化改革发展示范区的思考

为了适应中国油气体制改革的新形势、实现天然气行业的高质量发展，需要打造一批高水平的示范区。为此，在提出中国天然气市场化改革发展示范区概念的基础上，归纳总结了川渝地区在天然气资源、基础设施、天然气消费与利用、市场化改革、能量计量计价等方面所具有的领先优势，提出了川渝地区天然气市场化改革发展示范区建设目标与推进措施。研究结果表明：①天然气市场化改革发展示范区是以政府、天然气产供储销企业、用户及利益相关方为参与主体，持续探索完善天然气市场化体制机制，在产业规模、供应保障、市场活力、公平交易等方面起到引领示范作用的区域总称；②川渝地区在天然气资源勘探开发、基础设施建设、天然气利用、市场化交易、能量计量计价等领域一直在全国具有引领示范效应，从发展趋势来看，其引领示范作用有可能得以延续；③可以采取推进天然气高效利用，整合产业链，发展绿色化工、LNG利用和天然气调峰发电利用，开拓城市燃气利用新领域等措施，建设天然气综合利用示范区；④可以采取创造竞争条件、创新交易品种等措施，建设天然气市场化交易改革示范区；⑤可以采取加大油气勘探开发力度、不断完善储气调峰体系建设、推进互联互通与外输通道建设、有序推动基础设施公平开放等措施，建设天然气产供储销体系建设示范区；⑥可以采取多方协同推进，政府主导、供用双方协作形成良好的实施条件，先行先试形成示范经验等措施，建设天然气能量计量计价示范区。结论认为，川渝地区具备打造可推广的中国天然气市场化发展改革示范区的基础条件。