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推动能源结构转型与我国"能源自主"之路
专访中国科学院院士、中国石油勘探开发研究院副院长邹才能
  新闻来源:石油商报 2018-09-29 10:00  

邹才能:

  邹才能:石油天然气地质学家。1963年9月生于重庆,1987年毕业于西南石油学院,2004年获中国石油勘探开发研究院博士学位,2017年当选为中国科学院院士。现任中国石油勘探开发研究院副院长,主持建立国家能源致密油气研发中心并任首任主任,国家能源页岩气研发(实验)中心主任。主要从事常规-非常规油气地质理论研究与勘探实践及能源发展战略研究,推动了我国油气勘探战略转变与重大发现,通过研判世界能源发展大势提出我国能源发展策略建议。

  “近年来,美国爆发的页岩气革命,在对世界产生深远影响的同时,也对我国的能源战略形成了明显的影响。在美国即将重启对伊朗油气出口制裁等新地缘政治因素影响下,全球油气价格已出现波动,油气供给安全问题重新被提上日程。

  如何开采出更多的非常规油气,保障我国的油气安全?如何推动我国能源结构转型革命,保障我国能源战略性长久性安全?在前不久召开的2018年能源大转型高层论坛峰会上,记者专题采访了中国科学院院士、中国石油勘探开发研究院副院长邹才能。”

  我国海相页岩气资源丰富开发潜力很大

  石油商报:在我国油气对外依存度逐年攀升和环境保护的压力下,非常规油气的开采将对缓解国内能源短缺问题起到重要作用,请您介绍一下非常规油气发展史和我国页岩气开发现状?

  邹才能:世界常规石油工业从1859年开始,已经发展了160年,非常规油气在最近10年进入了一个革命性发展的新时代,石油和天然气在非常规勘探开发领域都取得了全面的突破。在新的时期,非常规油气革命成为全球石油工业的一个大亮点,去年全球生产的原油产量中,非常规石油约占14%,非常规天然气约占25%,非常规的天然气比石油的比例更大。

  页岩气是全球天然气产量增长的主体,预计2030年全球的页岩气产量将超过1万亿立方米,去年的产量近5000亿立方米,美国生产的页岩气占据主要地位。在去年生产的5000亿立方米页岩气中,美国生产了4772亿立方米,中国年产量90亿立方米,成为世界第二大页岩气生产国,加拿大的页岩气产量是中国的一半,排在第三位,阿根廷是加拿大的一半,排在第四位,目前全球共有4个国家实现了页岩气的商业开发。

  我国海相深层页岩气获得重大突破

  石油商报:美国的页岩气革命带给我们怎样的启示?

  邹才能:从美国的页岩气革命中,我们总结出至少3条经验,一是提出连续性聚集理论;二是创新水平井体积压裂技术;三是国家的长期政策支持。美国66年来对整个油气的财税支持超过5000亿美元。美国页岩气高速发展有3点启示:一是重视科技创新;二是重视降低成本;三是产量可爆发式增长。

  我国的页岩气从2007年开始进行工业性资源评价,美国能源署给我国的页岩气资源潜力评价,是排名全球第一位,而美国对自己的页岩气资源评价是全球排名第四位,实际上我国土资源部对国内的页岩气资源评价只有22万亿立方米,主体还是海相。美国目前发现的页岩气资源也都是海相,但我们国家的页岩气有三类资源,不仅有海相,还有陆相、海陆过渡相。2017年我国页岩气产量是90亿立方米,截至目前探明页岩气地质储量达10456亿立方米,页岩气工业化取得重大快速的进展。

  四川盆地是唯一实现页岩气工业革命的地区,实现了3500米以浅的成功开发,目前已累计产出页岩气超230亿立方米。最近中国石油在四川盆地部署实施的足202-H1井,在埋深近4000米的深层页岩气储层获得了高产工业产量,单井日产量达45.67万立方米,海相深层页岩气获得了战略性的突破,对我国开发资源潜力更大的深层页岩气具有十分重大的意义。

  石油商报页岩气的开采不同于常规天然气,请您介绍一下页岩气革命的内涵?页岩气生成与产出的理论是什么?

  邹才能:页岩气革命内涵至少包括四个革命,第一是理论革命,第二是技术革命,第三是管理革命,第四是战略革命。理论革命就是突破了烃源岩、突破了储层、突破了圈闭的经典石油地质学概念。传统页岩只是一个生油的岩石、生气的岩石,“铁板一块”像磨刀石,不可能有储层,地层更不具有工业开采价值。但实际上,页岩气发育丰富的、具有工业性的纳米级孔隙,储集空间只有5~100纳米。页岩气在平面上发育大面积的富集“甜点区”,在纵向上发育厚层高产“甜点段”,页岩气富集新认识,颠覆了传统经典圈闭成藏的理论。

  在四川盆地页岩气“甜点段”,厚度有20~40米,气体蕴藏在富含笔石地层里。页岩气形成过程是在距今4.48亿~4.40亿年古老时代,广大南方海相的深水陆棚缺氧和硫化事件,造成了笔石、藻类等古生物大量死亡,封闭在页岩地层内,生成石油后,再原位裂解成天然气,由此演变成为页岩气田。在页岩地层纳米孔隙系统中,能够形成超压甲烷富集,这种甲烷分子直径只有0.38纳米。根据我们研究发现,一个甲烷分子的进出只需要5纳米喉道门槛,相当于我们人进出门口需要大约半米大小左右。我们最新成果还表明,5纳米喉道里,一侧有1层的水膜和2层甲烷分子。通过水平井体积压裂后,这种甲烷分子可以从页岩地层释放出来,实现工业化开发。因此,藻类生物死亡以后先生成油,再裂解成气,再通过水平井的压裂,大规模甲烷分子可以释放出来,这就是页岩气生成和产出的全过程。

  中国页岩气的勘探开发大概经历了十年的革命性发展,2009年中国石油在川南部署了页岩气威201直井,2010年发现了奥陶系五峰组—志留系龙马溪组、寒武系筇竹寺组两大套页岩气目的层系,并获得工业性页岩气流,威201井也成为中国第一口页岩气发现井,由此开启了中国页岩气工业化进程。在10年的工业化进程中,有三条成功经验,第一是选准“甜点区”,第二是打进“甜点段”,第三是压好“甜点体”。第一个选准“甜点区”早已成功,打进“甜点段”基本工业化,而压好“甜点体”,我们目前仍在继续实践。

  总体而言,中国页岩气与美国相比,南方页岩气地层总体时代古老、地层改造强、山地地表复杂等等,不可能照搬美国经验和模式,我们已经形成中国页岩气革命的“理论技术、开发模式和成功经验”,这些在未来我国页岩气大规模工业化进程中,将发挥不可替代的作用。

  技术创新与政策扶持将推动我国能源结构转型革命

  石油商报美国的非常规油气革命改变了世界能源版图,您认为美国的“能源独立”目标何时能实现?

  邹才能:由于北美非常规油气的过量生产,造成了前两年的国际油价在很低位徘徊,迫使石油公司进行了油气开采的“管理革命”。由于油价的低迷,最近两年,无论是国外油公司还是气公司都在亏本,油气价格的低迷倒逼原油和天然气的开采成本降低了近一半。根据全球九个权威机构预测,2018布伦特原油价格在每桶60美元左右,目前来看,超出了机构预期,最近油价攀升到每桶79美元。

  美国致密油气和页岩油气等非常规革命,重塑了全球能源新版图,这也是非常规油气开发带来的“战略革命”。目前来看,美国最早在1973年提出的能源独立目标,根据预测,2026年前后最有可能实现。今年3月7号,美国能源部长佩里在第37届“剑桥能源周”年会讲话中,提到要通过技术创新来解决页岩油气生产,使能源成为美国经济增长的主力,美国目前正在推动这个目标,而且取得良好效果,美国正在依靠页岩油气、致密油气等非常规资源大规模开发,使美国能源逐步独立。正是由于非常规油气的革命,使得全球的油气能源版图发生了很大变化,目前已经形成了四大类非常规油气生产的新版图,其中包括西半球的美国和东半球的中国,我国非常规油气正在进入快速发展阶段。

  世界范围内的常规油气工业已发展了150年,现在来看至少还可以延长150年以上。油气不可再生,但非常规油气革命可以延长油气工业的生命周期。全球常规石油、天然气已探明的储量,都还可以开发利用50年。页岩革命的成功,带来了更大的勘探开发潜力和动力,预计天然气开发利用在2030年将超越煤炭,2040年超越石油,那时将迎来天然气为主的清洁能源黄金发展时期。到本世纪中叶,世界将进入天然气时代。从全球来看,天然气将成为化石能源向新能源跨越过程中的一座不可逾越的桥梁。

  石油商报:根据中国能源潜力和工业基础,您认为我国是否能实现“能源自主”?

  邹才能:从世界一次能源消费来看,世界油气占比是57%,中国煤炭是61%,世界处于油气消费为主的时代,中国处于煤炭消费为主的时代。中国煤炭资源丰富但油气相对不足的先天禀赋条件,决定了能源生产和消费具有中国能源特殊的生产与消费结构,构成“一大三小”的中国能源结构。 在2017年中国一次能源生产中,煤炭占70%、石油占8%、天然气占5%、新能源占17%。中国常规天然气进入持续增长期,非常规天然气步入跨越发展期,页岩气在中国取得了跨越式的发展。中国天然气的增长主要来自于页岩气,这需要我们技术创新和国家政策继续支持与扶持。

  从我国能源工业发展出发,需要实现3个更大更快跨越,一是常规油气向非常规更大跨越。全力提升国内常规油气生产能力,强力推进非常规油气增产上产,保持石油长期基本稳定生产,加快天然气快速生产。二是国内向国外跨越。打造“一带一路”油气合作升级版,加快国内油气、管道油气、储库油气、LNG气“四个产能”提前建设。三是油气向新能源更大跨越。太阳能、风能增长最快,水电、核电占比最高,氢能、储能、新材料、可再生能源最具颠覆性,加快煤炭清洁化利用和新能源“两个规模”提前到来,减少油气在我国能源利用中的时间跨度和安全压力。

  从战略性和长久性角度来看,我国需要谋划加快实现常规—非常规油气的“生产革命”,煤炭发展的“清洁革命”,新能源发展的“速度革命”,力争2050年前后实现能源结构从“一大三小”向煤炭、油气、新能源“三足鼎立”的能源结构转型革命,届时煤炭约占一次能源消费比例40%,油气占30%,可再生与新能源占30%。2100年前后,可依靠可再生能源与新能源等实现国家“能源自主”,化石能源约占一次能源消费比例30%,非化石能源占70%,实现二者历史地位转换。

 
  【作者: 本报记者 周靖华 关闭窗口
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