万凿千锤捧蓝金
天然气水合物

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天然气是名副其实的金娃娃,不仅是重要的清洁燃料,可用来驱动汽车、发电、取暖,而且是工业生产的重要原料,可以生产化肥、甲醇、乙烯等产品。但是地下的天然气如何开发出来,为人类所用?

在确定了一个气田的工业开采价值以后,经过勘探初步发现储量,就要进行开发前期评价,评价储量品质,确定技术政策和方案。这一阶段最重要的关键性工作是开发方案的制定。开发方案包括气田的设计规模、开发方式、开采速度、井网井距、单井生产指标等。下一步就是方案执行,建成产能。这个过程一般需要2年至3年。产能建成后,经过长时间的开采,气田度过青壮年后就进入中年、老年阶段,递减逐渐加大,产量下降。这时需要发现新的资源弥补递减,或者采取有效技术手段,延缓递减,保持气井产量。

我国的天然气家族是一个大家庭,兄弟姐妹众多。常规气藏就有砂岩气藏、凝析气藏、深层高压气藏、碳酸盐岩气藏、火山岩气藏、高含硫气藏、疏松砂岩气藏。非常规气藏主要有致密气、页岩气、煤层气。我国大部分气藏单个储量规模小、产量低。

在开采方式上,气井与油井差别较大。这跟天然气的物理性质有关,气有很强的压缩性,而液体基本没有压缩性。也就是说,油是靠保持地层的压力开采,气是靠本身的弹性来开采。采油讲究注采系统,一旦采出少量的油,地层压力就会下降,需要通过注水来保持地层压力。气藏就不存在这个问题,只要不是到了废弃阶段,依然可以依靠自身的弹性来开采,压力仍然可以将气顶到井口。所以科学确定开发速度非常重要。因为随着开发的进行,地层压力不断下降,上覆地层压在储层上的压力增加,地层敏感性就会体现出来。如果不调整生产速度,可能使井的产气量降低,也会使大量的天然气留在地下无法再开采,造成资源的浪费。

天然气非常怕水。天然气开发讲究的是合理的生产制度,合理的压差控制,还有防止水侵。水是如何产生的?这是因为在天然气最后形成的过程中,气藏逐渐聚集在储层里,这时上面是气,下面是水,如果气足够多,就会把水驱替得很干净,如果不够多,就会和水伴生。水有底水,也有边水。开发过程中,开发人员会想尽各种办法来避水。如果水在底下,需要通过控制开采速度,不要让水过早的侵入进来,让水均匀推进到气藏顶部。最怕出现的是边水锥进,水绕到气藏边上发生突进,就会将一大块气藏封在水下,难以开采出来。气井产水会使井筒积液、回压增大、井口压力下降,严重影响气井的生产能力。

天然气还怕砂患。疏松砂岩气藏出砂严重,地层疏松,没有压差。有的气藏地层非常致密,但是也出砂,这可能是因为在放大压差生产时,气体在地层中高速流动,把岩石中的砂带出来;还有一种可能是,在非常规气藏开采中,会使用支撑剂,如陶粒或者石英砂,采气速度控制不好,也会导致砂窜。

压裂是提高天然气开发效果利器。有些非常规气藏是气水共存的,气藏中既有水又有气,只不过气的比例很高。致密气藏储层像钢板一块,储层物性大、渗透性差,必须依靠储层改造技术,才能有效动用。页岩气形成时经过高温高压过程,地层中没有自由水,但是开发时会产液,主要是压裂液。页岩几乎没有渗透能力,更加致密,更依赖储层改造技术,压出大量裂缝来开采。

近年来,我国天然气开发取得一系列重大突破,已成为石油工业的主营核心业务,产量及消费量快速攀升。从2010年至2017年,天然气消费量由1112亿立方米上升至2373亿立方米,在能源消费中的比例由4%提高至7.5%,天然气产量由948亿立方米升至1487亿立方米。

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但与主要能源消费大国相比,我国清洁能源消费比例明显偏低,天然气将在调整和优化能源结构中发挥更大作用。按照国家能源发展战略,2020年我国天然气占能源消费比重将提高到10%,预计年消费量将达到3000亿立方米。天然气能源消费比重的提高,将有助于推动我国能源结构转型,同时也给天然气自身发展带来了新的机遇。

天然气产量由常规气、非常规气(包括致密气、煤层气及页岩气等)组成。总体表现为常规气稳定发展,非常规天然气快速上产的特征。常规天然气在一定的时间内将保持稳定发展,并在较长时间内仍将保持国内主体地位。页岩气产量快速上升,由2015年44.6亿立方米增长到2016年78.9亿立方米;煤层气产量稳定增长。未来天然气产量将呈持续增长趋势,但产量结构将发生重大变化,非常规天然气占比将逐渐增加。

“十三五”期间,在国家大力倡导低碳绿色能源、积极进行能源转型的背景下,秉承有质量、有效益、可持续发展的开发理念,积极发展天然气开发业务,对保证我国能源供给、实现能源转型具有重要意义。

(文章来源:中国石油报)