寻找常规和非常规油气的边界

寻找常规和非常规油气的边界1、常规和非常规油气表面上看这是一组很少有争议的术语，但细究起来还是有不少分歧。1.1概念的时间含义常规与非常规油气概念开始流行大致在上世纪后半叶的中期，也可说是其70-80年代。以当时流行或主体的技术可以实现经济开发的油气类型被称为常规油气；而已知其客观存在，甚至蕴藏可观却无法实现经济开发的则为非常规油气。这一概念的流行可以说是对经济开发划出了一个并不严格的范围，更可以说是对油气新领域的开拓提出了方向，特别是那些处于常规与非常规间边缘的某些类型。如人们相当倚重作为常规油气主力之一的物性良好的砂岩储层，也就不断降低物性变差砂岩的可采边际，致密砂岩里低丰度油气成为最早被突破的非常规油气类型之一。既然上述概念有约定的时间范围，那么就意味着当时认为不可采的某些类型现在己可采了，现在尚不能经济开发的某种非常规油气（如天然气水合物）的技术难关将来得以突破而使其可被经济开发。与之相应，当时认为是正在研制完善过程中的非常规技术现在可能已经成为普及的常规技术了。对此，有人说，这些非常规油气已成为〃新常规油气”了。进而言之，既然这是一组与特定时期状况有关联的术语，那么随时间推移，与之相关联的一些认识或说法也可能有所改变。如一般说来，非常规油气的勘探开发成本高，相应要求的盈利边际价格也高，但随时间推移，大规模开发后相应的单井赛用及配套设备投入可大幅度甚至成数倍降低，导致产品成本大幅降低。

而与之相反，同一地区的常规油气勘探开发难度却趋大，成本可能升高。这样，就可能出现因技术成熟和大规模开发而使某种非常规油气成本低于相应的常规油气的情况，甚至可拉动包括常规油气在内的油气总体价格下降。美国在大规模开发页岩气前后气价的变化就是生动的实例，其2005-2008年气价为7~9美元/MMBtu,大规模开发后，2008年页岩气产量跃升至600x108m3,致使气价降至4美元/MMBtu左右。同期德国进口气价高于8美元/MMBtu，日本气价则高于10美元/MMBtu。有鉴于此，这就要求我们不能用静止的观点去简单评论非常规油气勘探开发难度大、成本高等问题，应作具体分析。1.2广义和狭义概念常规和非常规之间的界线既然是模糊的，在生产和研究中就形成其广义和狭义的差别。广义上说，上世纪70-80年代各种不可采的油气赋存都可列入非常规之例，如常提到的天然气水合物。目前有部分人甚至把非常规油气的范围扩大到超深层、超深水领域等，这都是可以接受的。在生产中，特别是各种储产量统计数字和相应的文图中所指的非常规油气往往是狭义的，所指仅为已投入经济开发的类型。以美国的非常规气为例，就包括致密气、煤层气、页岩气（有此3类翔实的产量数字）；而与之并列的常规气包括陆上、海上的气层气和溶解气，而不显示其中陆上超深层、海上超深水中产的气。我们可以笼统地说致密油气、煤层气、页岩油气等已成为可采的非常规油气，但也还必须看到每种类型内部在可采性上都存在巨大的差异性，仍存在着因低于目前经济下限而不可采的部分。这在致密油中表现更为明显。所以，即使在已可开发的非常规油气中仍然存在不断改进技术、降低其经济可采门槛的问题。

笔者强调，既然常规与否是从技术一经济可采性角度出发所作的分类，那么就无须涉及从成因、赋存机理上命名的类型。如生物气、深盆气以成因类型命名的气也不宜作为独立的非常规类型之一。2、致密储层油气2.1致密储层和其中的油气在非常规油气中因储层致密化而难采者占了相当大的比重，成为其研究的重要分支。从石油地质学基本概念来看，储层可以包括众多岩石类型：砂岩类、碳酸盐岩类、煤（岩）层、火山岩类。他们可因成岩作用而逐渐致密化，也可因次生变化而出现逆行变化。因而，从地质学的术语上看，凡是在致密岩石中赋存的油气，广义地说，都可称为致密油气。在目前流行的语言中，已投入工业性开发的致密油气包括砂岩、页岩和煤层中的油气。但这带来两方面的问题。其一，如何划分致密与否，对此不同国家、不同学者有不同的说法。致密与非致密划分方案的不统一造成致密油气储、产量数可能有不同的值。其二，既使在同样技术水平下，决定经济可采性的不只是储层物性（储量规范中对石油和天然气就有不同的分级标准），储层的岩石类型、油气层的埋深和压力、油的黏稠度等都有重大影响。受以上两方面制约，难以苛求对致密与否的界限有统一的规定。美国由于对低产油井有经济补助，使之对致密油气的产量有了认真的统计。但在中国，生产向更致密的储层延伸是个渐变的过程，在对致密储层中的低产油气没有经济补助时也没有权威机构去单独统计。这些都使致密与否的概念以及其产量数指存在一定的模糊性。2.2狭义的致密油气概念

广义的致密储层的范围太大，其开发技术必有很大差异，生产中必须再区分类别，各寻对策。沉积岩中首先分出碳酸盐岩类。在广为分布的灰岩类储层中各种岩溶作用使之较易产生溶蚀并形成次生孔缝洞体系。在白云岩类中重结晶作用形成了独特的次生孔隙。在生产中更强调酸化对碳酸盐岩类储层的改造并多与压裂技术联合实施。总之，包括致密化储层在内的碳酸盐岩常规和非常规勘探开发具有明显的特殊性，逐渐发展成独立的分支。众所周知，对煤层中的天然气、页岩（实际上是以页岩为主的细碎屑岩层系）中的石油和天然气勘探开发己形成了独立的研究和工业生产分支。火山岩也具有相当好的成层性，它不仅可与沉积岩互层和相变而且有其过渡类型（如沉凝灰岩），其成岩后生作用中原生孔隙的演化和次生孔洞的形成亦有其特殊性。近年来火山岩系中的常规和非常规油气有了重大进展，也逐步形成一个独立分支。当一个个各具特征的致密岩石和其中油气的勘探开发形成独立的研究和生产分支并被〃剥离”后，其最主要最常见的类型——致密砂岩油气便被突出出来。它成为致密类储层的代表甚至同义词。进而约定成俗地省去了砂岩二字。这样一来，致密储层和致密油、致密气就可以理解为以砂岩为主体的致密粗碎屑岩系及其中的油气，这就是其狭义概念。令人感到麻烦的是，在非常规油气开发上进展颇大的美国，广义和狭义的致密储层概念似乎都在流行和应用。具体辨别其所指便是读者分析其数据的前提条件。除了要阅读相应说明外，特别应注意其图表中并列的类别是什么。如与其中致密气并列的是煤层气、页岩气，则该致密气所指为狭义概念；如与其中致密油并列的是常规石油，那它多指广义概念，其中至少包含有致密砂岩油和页岩油。

2.3裂缝性储层的特殊性无论岩石致密与否，一旦油气赋存部位裂隙很发育，就会有许多特殊性。在浅层可能因破碎带使储层与地表有所连通而散失或使原油被氧化、稠化。在保存条件较好的深处，则可能因孔缝发育且连通性好而出现高产。一般说来，可将其另列为一种油气藏类型，而与常规与否、致密与否无关。在非常规油气勘探开发中倒是要注意因这类裂缝体存在而造成的〃干扰”：它可带来单井高产的喜讯，但却没有代表性，不能反映一般的页岩油气大面积〃贫矿”的特点。我们希望发现非常规油气中相对高产的甜点，但须注意到某些高产井可能是由于裂缝发育的局部因素所致。对此要认真分析，不可以偏概全、盲目乐观。3、页岩油气3.1正确理解此处页岩的含义美国页岩气快速上产推动了中国页岩气的起步。在把页岩气列为新矿种以利推动其勘探开发时，遇到什么是页岩的小争论。部分人从地质学术语的严格定义出发，认为中国很少有真正的暗色页岩，却存在不少暗色泥岩，甚至建议称为〃泥页岩气”；亦有人从细致的岩石分类着眼，认为甚至是暗色粉砂质泥岩。在讨论给页岩气开发以补贴时，有人提出对其夹层凡厚度大于1m者均应从页岩气计量中去除，不给予补贴。这个建议曾一度被某主管者采纳而列入文件初稿，但很快就因反对者众而撤消了。出现上述情况的原因在于不了解学科严格细致分类的术语与流行的社会语言间的差别。在沉积岩石学中细碎屑岩包括粉砂岩和黏土岩（又称泥质岩），后者中具薄片状层理者为页岩，层理不明显而呈块状的为泥岩；页岩按成分可包括钙质、铁质、硅质、碳索、凝灰质页岩等，富含可生油有机质者称为黑色页岩。而对业

外甚至某些半业内人士谁会按此繁琐的分类术语去表述呢！在社会流行语中，页岩气中的页岩指以泥质岩为主体的暗色细碎屑岩系。强调暗色是因为要求其含丰富的有机质，本身是生烃岩；强调是一套〃岩系”就允许其含有各类夹层甚至夹有其他岩类相当发育的岩性段。如作为美国页岩油气开发历史最久、发育相当典型的Barnett页岩。它是一个〃组”级地层单元，其内分3个（岩性）段（即上、中、下段），上、下段皆主为暗色页岩，中段以碳酸盐岩（灰岩、白云岩）为主，三段均程度不同地含有油气，甚至夹层（包括各种砂岩）和其中段可以因高产而成为页岩油气的甜点。显然，如果真按教科书上狭义页岩的定义来套，美国很大一部分页岩油气就要被〃开除”了。这正是上述过于严谨细碎的分类概念行不通的原因所在。许多人质疑，页岩概念的宽泛化、广义化就无法与常规、非常规的砂岩、碳酸盐岩储产层相区分，会〃乱套”，造成混乱。在实际生产中大可不必为此操心。在受常规油气局限的传统石油地质学中整个页岩层系都仅看作生烃层，不把它作为勘探油气的储层，即目的层。历史上整个Barnett组地层过去都曾被勘探家“置之度外”。而正是页岩油气的创新性理念使其成为重要的产层。页岩油气其他类型的常规、非常规油气的区别不是很明显吗？何必用夹层厚度来削足适履、作茧自缚。3.2页岩气和页岩油的伴生与共生业外人士往往认为页岩气和页岩油是两种资源，似乎它们没有太密切的关系。但业内人士多强调两者可呈伴生和共生关系，以致可笼统称为页岩油气。前面的认识似乎也有相当道理，在将页岩作为新领域开拓的初期只听说页岩气，故

有页岩气革命之说。这反映出页岩油、页岩气二者有时可单独成藏、开采的事实，也反映出类似条件下气比油更易采出的特点。暗色页岩内的可生烃有机质随埋深增大成岩作用的同时也在热演化中生成油气。概略地说，首先在较低温度时在生物作用下主要形成生物气。温度升高时有机质进入成熟期主要生成油，伴生部分气。温度进一步升高时有机质过熟，其生成的烃就以气为主且已生成的石油也被裂解成气，随温度升高由湿气变干气以致近于纯甲烷。在正常的热演化渐进过程中不仅形成油气的共生于同一套层系的不同地区，而且可使之相伴生，甚至产出于同一口井。后者油中可有气（溶解气），气中亦可有油（凝析油）。在含有相当多高碳数烃的湿气为主时其所赋存气可属凝析气，其中地下高温高压下呈气态的某些碳数较高的烃在压力和温度降低时就以色浅且流动性更好的轻质油形态析出。在实际开发中可人为控制地下压力变化使井筒中向上涌动的流体较长期保持仅为单相态的气以保障高产，凝析油仅在井口才从气中析出并被分离。众所周知，与一般原油（生产中往往称为黑油）相比，同体积凝析油的价格要高得多。在向页岩开拓的初期，技术水平较低，人们首先向页岩中有机质成熟度高而富气的地方探索。这是因为气较易流动，较易获得单井的经济日产量。这时，相当一部分井就打在地下为凝析气的地方。显然，即使在页岩气生产初期也可在大量产出气时获得伴生的油。美国沃斯堡盆地的Barnett页岩就是一例。2004年美国页岩油（绝大部分为凝析油）产量已达11.1x104bbl/d，正是由于页岩油的产量增加进而导致美国石油产量从2006年684.1x104bbl/d的最低点开始了具历史性的转降为升。

由于页岩气产量快速增长，导致美国2008年气价出现大幅降低，威胁到相关公司的经济效益。为了生存和发展，运营商们便更多地关注页岩中的油。首先多打油气同产的井并采取措施使上述的凝析气井多产油，同时向同一页岩层系中埋藏更浅的地方打井，那里热成熟程度较低因而井口产出烃类中油气比更高，甚至以油为主仅产少量溶解气。好在经过页岩气的规模开发，其相应技术体系更成熟，总体成本已大幅降低（特别是钻井深度变浅本身就降低了成本），这些都使开发页岩油的意图更容易实现。而大量原油的产出和仍高企的油价保证了页岩油气开发者的利润。这些措施使美国页岩油，乃至石油整体产量大增。2009年页岩油的产量为25x104bbl/d,到2011年为90x104bbl/d（占全美石油产量的11.5%），增加了2.6倍。按照美国能源信息署（EIA）的初步统计，2012年上半年致密油产量达860x104bbl/d，比上年同期增加9.7%。显然，美国致密油和石油总产量都呈加速增长之势，使近年来美国石油年增加量列世界之首。近年有部分人说，由于气价过低美国页岩气产量下降，进而欲证明页岩气并没完全攻克经济开发关，其前途堪忧。笔者强调，这与事实不符。气价低使专用于气的钻机数一度减少，至今仍明显低于专用于油的钻机数量，但美国页岩气和全部天然气的产量却一直保持强劲升势。2008-2012年的4年间页岩气产量年增率达35.9%;2012年页岩气产量达2049x108m3占全部气产量的30.1%,已超过致密气的产量。无论是仅指页岩中的产量，还是指全部产量，近年美国天然气比石油的增产势头都是有过之而无不及的。通过以上论述可以发现，美国发展页岩油的自觉性、主动性不够，似乎是气价过低而被迫加强页岩油的生产。而中国的勘探家们却从一开始就注重二者的并举，部署了专门从事页岩油的探井，在新生界陆相油田区很快取得了页岩油的突破。因而可以设想具有后发优势的中国页岩油气可以得到更快更均衡的发展。3.4致密油的轻质性在不少美国文献里讨论页岩气时往往将其与致密气、煤层气并列，其致密气的概念显然是狭义的；但在讨论石油构成时却往往将致密油与陆上、海上石油的产量并列，并在其文中透露其致密油的主体是页岩油，其致密油的概念显然是广义的。2013年5月于巴黎召开了IEA能源展望工作组的专题会议，名为〃致密油革命的未来"（Thefutureoftightliquidsrevolution）。会议指出其tightliquids包括两部分：LTO（LightTightOil轻质致密油）和NGLs（NaturalGasLiquids天然气液）。LTO即对（广义）致密油加上轻质的限定。而天然气液的主体为凝析油（CondensateOil），即前述曾提到过的与页岩气相伴生者。不言而喻它亦为轻质油，但它却可比生产者常称的黑油中的轻质原油分子中的碳原子数更少，因而比重更小、色更浅、流动性更好，价格也更高。目前国外流行的致密油概念中存在着其为轻质（Light）的定语，这就道破了致密储层中石油开发的〃天机”。由于油的分子比气大、采出更难，因而以目前技术能在致密类储层中实现经济开发的只能是其中油质相对轻的部分。油质趋重、流动性趋差者经济开采更困难，应是今后致密油进一步开拓的指向。4、油页岩4.1油页岩里没有原油在建国初的统计中曾显示石油产量分两部分