四川盆地川南頁巖氣立體開發經濟可行性研究

楊濟源 李海濤 張 勁 程曉雯 謝正龍

中國石油西南油氣田分公司勘探開發研究院

0 引言

2006年以來，中國石油和中國石化等公司分別在四川盆地開始了頁巖氣前景評價及勘探開發工作，目前已在四川盆地奧陶系五峰組——志留系龍馬溪組海相頁巖取得了重大突破，探明了焦石壩、長寧——威遠等千億立方米級的大氣田，2017年建成了逾100×108m3頁巖氣年產能力，頁巖氣年產量達到 90.25×108m3[1]。

截至目前，國內基本掌握了埋藏深度小于3500 m的頁巖氣勘探開發關鍵技術，建成了長寧——威遠、焦石壩等國家級頁巖氣示范區，實現了規模有效開發。在威遠和瀘州等地區埋藏深度在3 500～4 000 m范圍也已經部分實現工業化開采，在大足等地也見到了較好的苗頭。埋藏深度4000～4500 m范圍已經獲得了高產工業氣流[2]。而四川盆地及鄰區埋藏深度3500～4 500 m范圍的頁巖氣可采資源量達1.57×1012m3[3]，具有良好的勘探開發前景。同時，龍勝祥[4]等專家也指出，目前四川盆地奧陶系五峰組——志留系龍馬溪組頁巖氣埋藏深度普遍大于3 500 m，四川盆地的頁巖氣產量能否實現快速增長取決于埋藏深度大于3 500 m的頁巖氣能否實現大規模商業開發。伴隨著埋藏深度的增加，頁巖氣開發的工程難度也不斷加大，其開發成本也相應提高，因此要實現中深層乃至深層頁巖氣的大規模商業開發，仍然有較長的一段路要走。根據目前的分析成果，川南頁巖氣在縱向上的動用率較低，僅靠1套水平井網難以兼顧厚度達幾十米的整個優質頁巖層段[5]。為此，筆者從經濟效益角度出發探討縱向上兩套井網實現立體開發頁巖氣的可行性，為下步川南深層頁巖氣的規模商業開發提供理論依據。

1 川南頁巖氣井產量估算模型

國內外頁巖氣的開采歷程均表明頁巖氣井具有投產初期產量遞減迅速，中后期產量遞減逐漸減緩的特點，且單井壽命一般都在25年以上。綜合北美地 區 Barnett、Fayetteville、Woodford、Haynesville和Marcellus等5大頁巖氣田及國內焦石壩、長寧——威遠等區塊的頁巖氣井產量遞減分析成果，筆者將頁巖氣單井產量年遞減率模型確定為第1年65%，第2年35%，第3年25%，第4年15%，第5年11%，第6年10%，第7年9%，第8年8%，第9年7%，此后一直按7%遞減，如表1所示[5]。根據頁巖氣單井第一年平均日產量和年遞減率估算模型，可以估算頁巖氣單井EUR。

表1 四川盆地頁巖氣單井產量年遞減率趨勢表

結合四川盆地多數區塊的頁巖氣井生產情況，假設氣井單井第一年平均日產量（7～11）×104m3/d，根據上述產量遞減率趨勢模型，估算出氣井20年的EUR如表2所示。

2 川南頁巖氣立體開發經濟可行性研究

雖然近十年來國內在四川盆地五峰組——龍馬溪組海相頁巖氣的勘探開發方面取得了較大進展，但下步的穩步發展也面臨著諸多挑戰。董大忠[1]等系統總結了四川盆地五峰組——龍馬溪組頁巖氣勘探進展、挑戰與前景，并指出目前的頁巖氣產量主要來自于厚度不足5 m 的優質頁巖“甜點段”，而在此“甜點段”之外TOC＞2%的層段在蜀南地區厚度超過30 m，有些地區厚度甚至超過70 m，而目前的體積壓裂技術產生的人工裂縫在縱向上延伸高度僅20～30 m，因此相當一大部分的優質頁巖資源量并沒有得到動用。實鉆資料表明四川盆地五峰組——龍馬溪組海相頁巖由下至上儲層品質逐漸變差，即目前已成功開發的“甜點段”儲層品質是最佳的，因此其經濟效益也是最好的。基于當前的天然氣行情，單獨開發此“甜點段”以上的頁巖氣有可能達不到預期的經濟效益，因此可考慮將上、下的優質頁巖分別采取兩套水平井網，實現優勢互補，共同實現商業開發。

表2 氣井單井EUR計算結果表

頁巖氣開發經濟可行性分析主要涉及單井投資、產量、氣價、國家財政補貼、操作成本等參數，其中天然氣操作成本、氣價在一段時間內可以認定為固定值，單井投資、產量和國家財政補貼均為不確定性參數。根據《財政部下發關于頁巖氣開發利用財政補貼政策的通知》（財建〔2015〕112號），“十三五”期間，中央財政將繼續實施頁巖氣財政補貼政策，具體補貼標準為：2016～2018年補貼標準為0.3元/m3；2019～2020年補貼標準為0.2元/ m3。2018年9月5日國務院發布《關于促進天然氣協調穩定發展的若干意見》（國發〔2018〕31號），該《意見》中明確指出我國要建立天然氣發展綜合協調機制，由國家發展改革委、國家能源局負責研究將中央財政對非常規天然氣補貼政策延續到“十四五”時期，并且將致密氣納入補貼范圍，但《意見》未提及具體的補貼標準。

針對“十四五”期間的頁巖氣財政補貼，假設3種不同標準，討論不同單井成本和產量對應的內部收益率。為了便于分析，此處忽略上、下兩套井網在鉆前工程、地面建設等方面的成本節約，并且將2套井網的成本和產量都取平均值，統一計算其內部收益率[6-17]。

1）“十四五”期間的補貼標準0.2元/m3

假設“十四五”期間的頁巖氣財政補貼標準與“十三五”后兩年補貼標準相同，即為0.2元/m3。分別考慮單井成本5 000萬元/口、6 000萬元/口、7 000萬元/口和8 000萬元/口4種情形，并計算氣井的內部收益率，計算結果如表3和圖1所示。

表3 氣井單井內部收益率計算結果統計表（假設“十四五”期間頁巖氣補貼0.2元/m3）

圖1 氣井單井內部收益率（假設“十四五”期間頁巖氣補貼0.2元/m3）

根據該計算結果，假若單井成本能夠控制在5000萬元/口之內，上、下2套井網的井均第一年平均日產量達7×104m3，則其內部收益率為6.7%；假若在該成本條件下，上、下2套井網的井均第一年平均日產量達8×104m3，則其內部收益率可達10.44%，因此上、下2套井網的井均第一年平均日產量在（7 ～8）×104m3范圍，即能實現8%的基準內部收益率。同理，表3中其他數據及后續表4和表5中的計算結果都是相同的解讀方法。

2）“十四五”期間的補貼標準0.1元/m3

假設“十四五”期間的頁巖氣財政補貼標準由“十三五”后兩年補貼標準0.2元/m3降至0.1元/m3。分別考慮單井成本5 000萬元/口、6 000萬元/口、7 000萬元/口和8 000萬元/口4種情形，并計算氣井的內部收益率，計算結果如表4和圖2所示。

表4 氣井單井內部收益率計算結果統計表（假設“十四五”期間頁巖氣補貼0.1元/m3）

表5 氣井單井內部收益率計算結果統計表（假設“十四五”期間無頁巖氣補貼）

圖2 氣井單井內部收益率（假設“十四五”期間頁巖氣補貼0.1元/m3）

3）“十四五”期間無財政補貼

假設“十四五”期間無頁巖氣財政補貼，分別考慮單井成本5 000萬元/口、6 000萬元/口、7000萬元/口和8 000萬元/口4種情形，并計算氣井的內部收益率，計算結果如表5和圖3所示。

圖3 氣井單井內部收益率（假設“十四五”期間無頁巖氣補貼）

3 結論

1）“十四五”期間的頁巖氣國家財政補貼對于商業開發頁巖氣具有重要意義，補貼標準每增加0.1元/m3，內部收益率增加0.8%～1.5%。

2）從經濟可行性的角度來看，上、下2套水平井網立體開發川南頁巖氣是可行的。

3）努力提高單井產量，最大程度降低成本依然是頁巖氣可持續發展的首要任務。