國外致密油勘探開發新進展及其對中國的啟示

孫張濤，田黔寧，吳西順，邵明娟(1.中國地質調查局地學文獻中心，北京 100083；2.中國地質圖書館，北京 100083)

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國外致密油勘探開發新進展及其對中國的啟示

孫張濤1，2，田黔寧1，2，吳西順1，2，邵明娟1，2
(1.中國地質調查局地學文獻中心，北京 100083；2.中國地質圖書館，北京 100083)

致密油已成為全球非常規油氣勘探開發的重要領域之一，正逐漸影響著世界能源供需格局，許多國家都加快了對其勘探開發的進程。本文通過調研世界主要國家致密油勘探開發的最新進展，對全球致密油資源量概況、主要國家致密油勘探開發利用現狀、技術研發新進展以及國外致密油開發的相關政策進行了介紹，美國和加拿大是全球主要的致密油生產國，俄羅斯也開始了致密油的商業化生產。這些國家不僅在致密油開發關鍵技術方面遙遙領先，而且逐步形成了一系列有利于致密油等非常規能源開發的相關政策。鑒于致密油開發對我國的重要戰略意義，本文提出了一些思考和建議，以期為中國的致密油勘探開發給予參考。

非常規能源；致密油；頁巖油；勘探開發；進展啟示

1 國外有關致密油的定義

致密油(Tight Oil)是一種非常規石油資源，主要賦存于源巖內部的碳酸巖或碎屑巖夾層中或者緊鄰源巖的致密層中。當前有關致密油的概念并沒有一個統一規范、普遍認同的說法，各國以及各油氣管理機構或協會之間都有不同的表述。美國能源信息署(EIA)認為致密油是從頁巖中開采出來的石油，其在“2012年度能源展望”報告中對致密油的定義是“采用水平鉆井和多段水力壓裂技術從頁巖或其他低滲透性儲層中開采出來的石油”[1]。美國國家石油委員會(NPC)的非常規石油工作組在一份《北美地區非常規石油資源潛力評價》中對致密油的定義是“一般而言，非常規致密油賦存于那些埋藏較深，較難開采的沉積巖層中，這些巖層具有很低的滲透率(故此得名“致密”)；在有的致密油區塊，石油直接產自頁巖層，然而，有的致密油則是產自與作為烴源巖的頁巖具有密切關系的砂巖、粉砂巖和碳酸鹽巖中”[2]。加拿大自然資源部(Natural Resources Canada)指出，致密油可以直接產自頁巖，但多數來自低滲透的與烴源巖頁巖相關的粉砂巖、砂巖、石灰巖和白云巖中，需要借助包括水平井鉆井和水力壓裂在內的增產技術[3]。2011年，加拿大卡爾加里大學的Clarkson等將致密油分為三類：裙邊油、致密油和頁巖油[4]。加拿大國家能源委員會(NEB)把致密油分為兩大主要類型：①頁巖烴源巖中采出的石油，與頁巖氣相似，通常稱作頁巖油(Shale Oil)；②從頁巖烴源巖中運移至附近或遠處的致密砂巖、粉砂巖、灰巖或白云巖等地層中的石油，與致密氣類似，但這類油藏的儲層物性比頁巖好很多[5]。因此，加拿大國家能源委員會認為頁巖油屬于致密油的一種，致密油包含的種類更多，除頁巖油外還包括致密砂巖、粉砂巖、灰巖及白云巖等致密儲層中的石油。

從北美主要國家的權威機構所給出的定義可以看出，國外的“致密油”概念比較廣義，包括了致密砂巖油、致密頁巖油等，其差別主要是致密程度不同。這些機構在很多報告中也基本將致密油和頁巖油作為同樣的概念交叉使用。 由于本文的焦點是關注國外致密油勘探開發進展狀況，將根據所引用的不同文獻，同時使用“致密油”和“頁巖油”兩個術語作為致密油的關鍵詞。

2 國外致密油開發現狀

2.1 全球致密油資源量概況

2013年，美國能源信息署(EIA)發布了一份關于41個國家的致密油(頁巖油)技術可采資源量報告。表1所示為全球致密油資源評估量位列前10名的國家。技術可采資源量是指使用目前的技術可以生產石油的數量，而不考慮與生產相關的成本以及石油和天然氣價格[6]。

2.2 主要國家致密油開發狀況

美國和加拿大是全球主要的致密油生產國。近年來，北美的生產商已開發了先進的鉆進和完井工藝，以從致密建造中生產出原油。

2.2.1 美國

據美國能源信息署估計，美國2013年第四季度的致密油平均日產量為322萬桶。這一生產水平足以使美國的原油平均日產量達784萬桶，使美國原油供應量占全球的比重突破10%。美國已明確具有致密油潛力的區帶主要包括巴肯、鷹灘、尼奧巴拉、馬塞勒斯、尤蒂卡等，其中巴肯、鷹灘以及沃夫坎普/克林致密油資源潛力最大，也是目前美國致密油勘探開發活動最活躍，致密油產量增長幅度最大的地區(圖1)。

2014年2月，美國致密油產量的63%來自兩個盆地：得克薩斯州南部的鷹灘(Eagle Ford)(日產121萬桶，占全球致密油總產量的36%)以及北達科他州和蒙大拿州的巴肯(Bakken)頁巖(日產94萬桶，占全球致密油總產量的28%)。美國的致密油產量占北美總產量的91%，其余9%來自加拿大(圖2)。

表1 全球致密油(頁巖油)技術可采資源量前10名

注：*括號里的數字為高級能源國際(ARI)的評估結果。

圖1 2000～2014年美國主要致密油區塊生產
(資料來源：EIA，2014)

圖2 2005～2014年北美致密油產量變化

2.2.2 加拿大

除美國外，加拿大和俄羅斯也開始了致密油的商業化生產。2013年加拿大的致密油總平均日產量為34萬桶，接近其原油總日產量(352萬桶)的10%。主要產于該國西部的艾伯塔省、馬尼托巴省和薩斯喀徹溫省。根據NEB的最新數據，加拿大西部的輕 質油生產總量(不含凝析油)從2011年中期的50萬桶/d(7.9萬m3/d)上升到2014年初的75.5萬桶/d(12萬m3/d)，超過50%來自致密油生產[7](圖3)。

圖3 加拿大西部的致密油生產
(數據來源：來自Divestco數據，NEB的數據和計算結果(2014))

2.2.3 俄羅斯

俄羅斯正在通過在致密建造(主要位于西伯利亞盆地)應用水力壓裂來生產一些原油。其2013年的致密油日產量為12萬桶，占其總原油產量的1%，主要產于西伯利亞盆地。2012年，俄羅斯石油公司(Rosneft)與埃克森美孚(ExxonMobil)簽署協議，共同勘探西西伯利亞Achimov組和Bazhenov組致密油田，估算資源量約58億桶油當量[8]。2014年5月，俄羅斯盧克石油公司(Lukoil)和法國道達爾集團(Total)簽署一份協議，組建一家合資公司在西西伯利亞巴熱諾夫(Bazhenov)組勘探致密油[9]。

2.2.4 其他國家

2014年4月7日，日本石油資源開發公司(Japan Petroleum Exploration Co，JAPEX)宣布位于日本秋田縣利本莊市的鲇川油氣田(Ayukawa)實現頁巖油商業化生產，日產量約220桶。JAPEX估計，秋田縣地下蘊藏著大約1億桶頁巖油儲量，相當于日本國內年石油需求量的8%左右，鲇川油氣田頁巖油儲量約500萬桶[10]。日本頁巖油實現商業化開采使日本從一個原油產量幾乎為零的國家變成一個擁有石化能源的國家；也標志著日本的勘探開發技術有了較大提升。

澳大利亞和英國有望繼北美之后成為下一批實現致密油商業生產的國家。除了這兩個國家，有許多能源企業正打勘探井和建立大規模的投資計劃以開發致密油建造。這些建造中的大多數位于墨西哥、俄羅斯、中國和加拿大那些已生產常規原油的盆地。阿根廷國有石油公司YPF在其2013年第三季度報告中宣稱從內烏肯盆地(Neuquin Basin)的瓦卡穆爾塔(Vaca Muerta)頁巖油氣區日產1萬桶油當量以上，其中7887桶為原油。

2.3 國外致密油勘探開發技術研發現狀

鄭軍衛等(2009)選用德溫特創新專利索引為主要數據源，以湯森數據分析師為主要分析工具，對1968年以來的低滲透油氣資源勘探開發國際專利進行了分析。分析結果表明，近20年以來的開發技術研發的熱點和重點主要集中在低滲透油氣層的識別和改造技術、儲層聯通技術、注入采油技術、鉆采工藝技術等方面；美國、加拿大、俄羅斯等國家是國際低滲透油氣資源研發專利的主要擁有國；大的跨國油氣公司和油氣技術公司是低滲透油氣資源研發的主體[11]。

水平井鉆井技術、大規模壓裂技術和微地震實時監測診斷技術是致密油開采的三大關鍵技術。水平井分段壓裂技術已經成為油田提高采收率和開發綜合效益的重要手段。Chaudhary等(2011)通過研究發現，應用水平井多級分段壓裂能將致密油的最終采收率提高6%[12]。國外已形成較為完善的適應不同完井條件的水平井分段壓裂改造技術，主要包括水力噴射分段壓裂技術、裸眼封隔器分段改造技術和快鉆橋塞分段壓裂技術，其中裸眼封隔器分段壓裂技術應用最為廣泛，快鉆橋塞分段壓裂技術能夠滿足大排量施工。

近幾年出現了一種新型的高速流道水力壓裂技術(HiWAY flow-channel hydraulic fracturing technique)。它打破傳統水力壓裂依靠支撐劑導流能力增產的理念，通過采用“非連續支撐技術”和高強度凝膠壓裂液在儲層內形成開放的流道，并利用一種新型的纖維添加物來使流道保持穩定分布，這樣，流體的滲流阻力大大減小，裂縫的導流能力不再受支撐劑充填層的約束，從而具有無限導流的能力[13]。相較于傳統支撐劑充填層與油藏的孔隙接觸，流道與油藏具有更大的接觸面積[14]。高速流道水力壓裂技術在開發致密油氣方面極具潛力，已經在美國、加拿大、俄羅斯、阿根廷、墨西哥等20多個國家的非常規油氣開采中得到成功應用，累計壓裂級數達24000多級，平均增產超過20%。據統計，相較于一般水力壓裂處理技術，采用該技術能減少用水量約25%，減少CO2排放量近3200萬磅[15]，顯示出其在非常規油氣開采領域的巨大潛力。

微地震實時監測診斷技術是近年來非常規油氣藏改造中的一項重要技術，它能與壓裂作業同步，現場快速監測壓裂裂縫的產生，實時動態顯示壓裂裂縫的三維空間展布，以及提供壓裂裂縫生成的方位、長度、寬度、高度、傾角、覆蓋范圍等信息，從而為優化壓裂設計和油田開發措施提供依據，提高油氣采收率。目前，美國、加拿大、法國等國家的一些大型公司能夠提供多樣化的高端微地震監測技術服務，包括實時油藏監測、無源微地震監測、淺井和井中微地震監測采集、地面微地震監測等。

2.4 國外致密油開發相關政策

致密油的開發離不開政策的支持，如今各國對非常規油氣開發的重視程度越來越高，美國和加拿大在非常規能源開發方面有著相對完善系統的一系列政策，其他國家也相繼出臺了一些鼓勵非常規油氣開發的政策。總體而言，世界各國的非常規能源開發的相關政策都在經歷著從單一到系統、從籠統到具體、從單純刺激到理性規范的演變完善過程。各主要國家都力求從降低企業風險、維護公平的市場競爭與保護環境三個角度出發，尋求政策的最佳平衡點，主要國家制定的非常規油氣政策大致可以分為兩大類——鼓勵/補貼類與監管類政策，前者涉及研發支持、稅收優惠等，后者則多與市場規范、環保有關(表2)。

表2 世界主要國家非常規油氣政策

2013年9月，俄羅斯的礦產開采稅減免政策正式生效，對不同的地區實施不同的減稅優惠。俄羅斯政府對西伯利亞巴熱諾夫、阿巴拉克(Abalak)、俄羅斯南部的哈杜姆(Khadum)以及俄羅斯中部伏爾加-烏拉爾地區(Volga-Urals)的多馬曼尼克(Domannik)4座油田實行礦產開采零稅率，其他頁巖油藏和更多致密油藏將享受20%～80%的減稅優惠。俄羅斯能源部希望該政策將促使致密油產量在俄羅斯原油總產量中的份額由目前的0.2%到2020年增至11%[16]。

3 國外致密油開發對我國的啟示

3.1 我國致密油開發的重要戰略意義

從全球范圍來看，目前致密油的成功開采為世界油氣勘探開發帶來了重大變革，同時也正逐漸影響著世界能源供需的格局，眾多國家都加快了對其勘探開發的進程。

中國在致密油勘探總體處于起步和探索階段，但已有良好開端。經過近3年的穩步推進，中國陸相致密油地質評價方法已經基本成熟，在儲集層類型、源儲關系、甜點主控因素及致密油聚集類型等方面已經形成較系統的認識[17]。近年來，致密油勘探在鄂爾多斯長7段、準噶爾和松遼等6大盆地取得重要進展，形成了多個超億噸級規模儲量區，獲得6項新發現和新油苗[18]。2015年5月，中國石油長慶油田公司在陜北姬塬又發現了新安邊大型致密油田，探明地質儲量1億t。 致密油開發取得了戰略性突破。

根據國土資源部的新一輪油氣資源評價結果，致密油在我國的可采石油資源中占2/5。業界專家認為，將致密油作為是一種可靠的石油替代資源是非常現實的，隨著勘探開發力度的加大和新技術的廣泛推廣應用，在“十三五”規劃中，致密油將成為中國原油增儲上產的一個重點領域。然而，我國在致密油基礎地質理論、評價標準、控制因素和資源潛力等方面還存在諸多難題。

3.2 對我國致密油開發的思考和建議

中國致密油分布范圍廣，資源潛力巨大，為了盡早實現我國致密油的規模、有效開發，緩解長期以來常規油氣開發所帶來的壓力，還需加大科研投入開展深入系統的研究與探索，全力突破我國陸相致密油的地質環境認識和相關工藝技術瓶頸。

1)摸清家底與科學規劃結合。縱觀美國致密油開發的歷程，不難看出，美國不僅在致密油勘探開發、技術創新方面遙遙領先于其他國家，而且在弄清本國資源量的同時，注重對全球非常規油氣資源潛力的整體把握，這有助于其制定長遠的油氣資源發展規劃，逐步推進其“能源獨立”政策。我國的致密油開發需結合國家重大地球科學項目和行業戰略發展目標，在全國范圍內開展致密油資源潛力評價等相關研究，摸清資源家底。同時，通過立法和制定行業規范，構建國家致密油(頁巖油)數據庫，為致密油勘探開發長遠科學規劃提供數據支撐。

2)理論研究與技術創新并舉。進一步加強致密油基礎理論研究和新技術的研發，包括開展致密油的資源潛力研究，摸清資源潛力、評價優選“甜點區”與有力勘探目標，進一步落實致密油的儲量與產能規模；積極實現關鍵技術難題攻關，結合中國陸相地質條件的重要實際，選取典型試驗區進行現場攻關試驗，加強配套技術創新研究，降低成本，探索形成適合我國地質條件的特色致密油勘探技術體系，推動致密油勘探開發科技創新和工業化發展。

3)國際合作交流與國內自主研發結合。我國致密油尚處于起步階段，要加快發展，一方面要走出去不斷學習借鑒國外致密油勘探開發理論技術，加強與國際石油公司的合作與交流，借鑒國外成熟技術和經驗，提高致密油勘探與開發的技術水平。另一方面，由于我國致密油以陸相沉積為主，與北美海相致密油相比，有著自身的復雜性和特殊性，我們需因地制宜的探索適合中國致密油儲層特點的地質評價與儲層改造技術研究。加強勘探與開發、地質與工程、科研與生產、技術與經濟、地面與地下5個一體化的基礎研究，設計出適合我國陸相致密油的勘探、開發、工程、管理等各環節的優化設計方案，努力提高儲量動用率，降低開發成本，保障致密油的快速發展。

4)扶持激勵與監管約束并重。建議應從長遠角度和國家能源安全的角度著眼，從資金、政策、統籌和資源共享方面加大致密油開采方面的支持力度，將致密油開發提升至戰略層面，逐步形成我國致密油開發的系統政策法規。以激發我國致密油生產企業的積極性為切入點，完善致密油開發利用的財稅優惠政策，促進致密油資源的合理開發利用，總結美國加拿大等國一些主要致密油區塊勘探開發的成功經驗，通過學習和借鑒成功地區的勘探開發經驗、發展歷程及運營特點，早日實現致密油產量的大幅提高。另一方面，要采取多種措施、嚴格環境監管。對致密油勘探開發，要制定嚴格的法律操作指引、監測計劃和技術規范，有效規范企業的開發行為，加強對開采企業的全程環境監測；建立第三方監測、評估和認證體制，監督和保證企業遵循相關法規政策，可進行不定期檢查和獨立測量監測；建立專家評估機制，為分析和降低致密油開發環境風險和監管提供專家建議，不斷完善監管制度；重視相關環境保護方面的技術研究和法律法規的制定，把能源資源的勘探開發裝進法律法規的“籠子”里，避免先開發后治理。

致謝：衷心感謝王淑玲研究員對本論文寫作提出的寶貴指導意見。

[1] U.S.Energy Administration.Annual Energy Outlook 2012，with Projections to 2035[M].United States：Energy Information Administration，2012.

[2] The unconventional oil subgroup of the resources & supply task group.Potential of North American Unconventional oil resource.Working Document of the NPC North American Resource Development Study，2011，September 15：84.

[3] http://www.nrcan.gc.ca/energy/crude-petroleum /4559#oil1.

[4] Clarkson C R，Pedersen P K.Production analysis of Western Canadian Unconventional Light Oil Plays.

[5] Tight Oil Developments in the Western Canada Sedimentary Basin.2011.http://www.neb-one.gc.ca/nrg/sttstc/crdlndptrlmprdct/rprt/archive/tghtdvlpmntwcsb2011/tghtd-vlpmntwcsb2011-eng.html

[6] KPMG Global Energy Institute.Shale development：Global update.2013.7

[7] http://www.neb-one.gc.ca/nrg/ntgrtd/mrkt/snpsht/2014/10 -01tghtl-eng.html

[8] Will Russia replicate US success in tight oil development? http://www.platts.com/news-feature/2012/oil/russianoil/index.[9] http://www.total.com/en/media/news/press-releases/russia-total-combines-efforts-lukoil-explore-and-develop-tight-oil.

[10] JAPEX.The Tight Oil Initiative at the Onnagawa Formation in Akita Prefecture，2014，April 7.

[11] 鄭軍衛.低滲透油氣資源研究專利態勢分析[J].科學觀察，2009，4(4)：16-24.

[12] Chaudhary A，Ehlig-Economjdes C，et al.Shale oil production performance from a stimulated reservoir volume.SPE Annual Technical Conference and Exhibition，Denver，Colorado，30，2011.

[14] 方文超，姜漢橋，孫彬峰，等.致密油藏特征及一種新型開發技術[J].科技導報，2014，32(7)：71-76.

[15] HiWAY Flow-Channel Hydraulic Fracturing Technique.http://www.slb.com/services/completions/stimulation/tight_gas_stimulation/hiway_channel_fracturing.aspx

[16] http://www.reuters.comarticle/2013/09/02/russia-energy-tax-idUSL6N0GV2 VH20130902.

[17] 杜金虎，劉合，馬德勝，等.試論中國陸相致密油有效開發技術[J].石油勘探與開發，2014，41(2)：198-205.

[18] 杜金虎，何海清，楊濤，等.中國致密油勘探進展及面臨的挑戰[J].中國石油勘探，2014，19(1)：1-9.

那西郭勒礦區找礦潛力巨大

“青海省格爾木市那西郭勒地區鐵多金屬礦預查”項目是青海省地質勘查基金投資的重點項目，也是“青海省格爾木市卡而卻卡地區銅多金屬礦整裝勘查”的支撐項目之一，從2013年開始勘查。那西郭勒地區鐵多金屬礦項目負責人劉智剛說：“截至2014年年底，全區鐵礦石資源量累計達到4220.51萬t，達到中型鐵礦床規模，找礦取得重大突破。2015年，那西郭勒地區鐵多金屬礦調查分隊4月份便開赴工區開展地質調查工作，雖受到雨雪天氣的嚴重影響，但項目分隊成功完成了兩個鉆孔的鉆探工作，深部均發現了磁鐵礦，在其中的一個孔中還發現了沉積變質型晶質石墨礦，進一步擴大了調查區的找礦礦種。”

“那西郭勒礦區元古界金水口巖群地層廣泛分布，通過找礦工作，全區圈出了48處磁異常，4條磁鐵礦帶，共圈定了28條磁鐵礦體。到2015年底，那西郭勒鐵礦石資源量有望達到7200萬t以上，其潛在的鐵礦石資源量預計能夠達到2億t左右。另外，調查區內還有38處礦致磁異常有待進一步開展驗證工作。”劉智剛說。

Advancements in global tight oil exploration and exploitation and the implications for China

SUN Zhang-tao1，2，TIAN Qian-ning1，2，WU Xi-shun1，2，SHAO Ming-juan1，2

(1.Geoscience Documentation Center，China Geological Survey，Beijing 100083，China; 2.National Geological Library of China，Beijing 100083，China)

Tight oil has become one of the significant areas of global unconventional oil and gas exploration and exploitation.Many countries have speeded up the exploration and exploitation of tight oil，since it has gradually affected the energy supply and demand pattern worldwide.Based on investigation and research on the latest developments of tight oil in major countries in the world，this paper presents an overview of the world’s tight oil resources，current exploration and exploitation and progress in technology of major countries，as well as the related policies.The U.S.，Canada and Russia，which are not only in the leading position in technologies innovation but also set up a series of policies on unconventional energy development，have realized the commercial production of tight oil.In view of the strategic significance of tight oil for China，this paper comes up with some suggestions with the aim of giving some reference for tight oil exploration and exploitation in China.

unconventional energy；tight oil；shale oil；exploration and exploitation；advancement；implications

2015-02-04

中國地質調查“非常規能源信息集成與熱點專題調查”項目資助(編號：12120114049401)

孫張濤(1981-)，女，碩士，助理研究員，現主要從事非常規能源信息、地學文獻情報研究。E-mail:123223493@qq.com

F416.2

A

1004-4051(2015)09-0007-06

隨著世界石油資源供需矛盾的加劇，世界油氣行業逐步將焦點集中到了非常規油氣資源的勘探開發上，而前幾年居高不下的油價和核心技術的突破又使得致密油成為非常規油氣開發中增速最快的前沿陣地。目前，美國、加拿大和俄羅斯都已實現了致密油的商業化生產，一定程度上改變了世界能源格局。