近年来,非常规油气成为全球油气储产量增长的重要组成部分,其资源重要性不断加强。世界石油工业正在进行一场从常规油气到非常规油气的“黑色页岩革命”,占资源总量80%的非常规油气成为关注焦点。
近日,中国科学院院士、国家能源页岩气研发(实验)中心主任、中国石油勘探开发研究院副院长邹才能教授,在接受《中国科学报》记者专访时指出,我国已经实现从常规向非常规油气的跨越式发展,取得了“革命性”突破。但是,理论技术研究、实验室建设、人才队伍培养等仍需进一步加强。需要依靠“非常规”人才不断探索新理论、新方法、新技术、新管理,支撑非常规油气快速发展。
我国非常规油气取得“革命性”突破
《中国科学报》:你带领团队创建了非常规油气地质学理论,在非常规油气工业化实践中提出了许多建设性建议。你认为在“十三五”期间,我国非常规油气发展取得了哪些重大突破和进展?
邹才能:从定位上说,我们国家已经实现从常规油气向非常规油气跨越式发展,非常规油气勘探开发取得“革命性”突破,在“十三五”期间实现了工业化发展。
产量上说,非常规油气在我国油气总产量中占比超过22%,其中非常规气产量达35%左右、非常规油产量达10%,特别是页岩气储量和产量都取得了大幅增加。2019年,全国页岩气探明储量达1.8万亿立方米,产量达到154亿立方米。致密气产量近400亿立方米,煤层气产量近60亿立方米,致密油产量近200万吨。
理论上,打破了常规渗透性储层、经典圈闭油气成藏的概念,突破了直井达西渗流开发的技术路线,提出了连续型“甜点区”非常规油气理论,为非常规油气地质新学科的建立创造了条件。
技术上,创新了水平井工厂化技术,颠覆了传统圈闭型“油气藏”生产模式,提出了非常规油气水平井平台式体积压裂制造“人造渗透率”形成“人工油气藏”,突破了依靠达西渗流开发的传统认识。
《中国科学报》:“十三五”期间,我国非常规油气发展还存在哪些亟待改变的问题?
邹才能:在资源类型、理论技术认识上还需更大突破,非常规油气提高采收率还需进一步提升。海相页岩气埋深3500~4500米资源有重大突破但还没实现大规模开发,陆相页岩气还没取得重大进展。致密油产量还没实现规模性上产,煤层气产量也需要进一步提升。
相关技术研究、实验室建设、人才队伍培养仍然欠缺,需要培养更多的非常规人才投入到理论创新与生产需求中去。
《中国科学报》:你认为“十四五”时期非常规油气最应该在哪些方面继续作出改革或改变?这样的改变将会对油气行业带来哪些影响?
邹才能:要继续加大资金投入、科技创新力度、政策扶持和支持。
非常规是一个战略性接替领域,需要国家和相关产业持续加大投入,大幅度降低成本,使“非常规”资源实现“常规”开采。
《中国科学报》:在页岩气的消费层面,你认为“十四五”期间将会发生哪些变化?页岩气将在我国能源结构中发挥怎样的作用?
邹才能:目前,页岩气工业化实践发展很快,预计在未来天然气产量增长中占重要地位。但我们仍面临一系列理论技术问题:其一,陆相和海陆过渡相页岩气是新领域,基础地质理论和技术仍处于探索试验阶段;其二,我国页岩气在3500米以浅海相地层实现了工业化生产,但3500~5000米深层海相页岩气是产量增长主要方向,其核心关键技术尚未获得突破。页岩气生产的“卡脖子”技术还需要进一步攻关,生产技术仍需要进一步降低成本。
两场“非常规油气革命”值得期待
《中国科学报》:请谈一下,非常规油气勘探开发技术上需要做出哪些突破?即“十四五”非常规油气技术发展路线。
邹才能:我们非常规油气有很多种类型,需要对各类非常规资源全面布局,对所有资源类型加大科技攻关及理论创新的力度,加大投入来提升总体非常规油气的产量。
非常规油中,中高成熟度页岩油在我国起步较早,通常采用页岩气开采类似的方法利用水平井压裂,提高地层渗透率,目前已开展相关工业试验。另一类低熟页岩油采用“地下炼厂”原位改质技术,利用电加热方法使页岩油轻质化。目前这个技术正在先导试验,仍需加大技术攻关。致密油在未来发展中也需关注提高采收率技术,采用注水或注气驱替,实现规模效益开采。油砂油或重油,利用蒸汽辅助重力泄油(SAGD)或加热的办法,可使产量进一步提升。
非常规气虽已实现部分资源工业化开采,但大规模开采的技术还没完全形成,总体产量还较低。目前,致密气产量已经是比较高了,但仍需进一步提高规模,进一步提高采收率,降低成本。页岩气要全面实现工业化和规模化发展,天然气水合物等资源仍需加强理论和科技攻关,持续推进工业化试验。煤炭清洁化利用可采取“煤地下气化”技术,将煤炭在地下加热,生成氢气、甲烷等气体产物。该项技术投资大、技术高、前景好,需要国家大力支持。
非常规油气技术需要进行全面科技攻关、全面部署,进一步梳理政策支持措施,加大财政补贴力度。
非常规油气工业化进程中,还可能有两场“革命”可形成产业突破,有望大幅度提高产量。
一是煤炭“地下原位气化”革命,将埋深1000—3000米的煤炭资源利用直井再打水平井,实施地下加热,生产氢气、甲烷等气体产物,有望成为我国“天然气革命”。
二是页岩“地下原位改质”革命,有望成为中国陆相“页岩油革命”。工业试验的最核心“卡脖子”技术是地下水平井耐高温、耐腐蚀等加热系统和技术。
《中国科学报》:2030年全球页岩气万亿方级产量,主体是美国和中国,你认为加大页岩气开发我们应该做那些准备?
邹才能:2018年,美国页岩气产量是6072亿方,达到历史最高峰,占全美国天然气总产量8318亿方的73%,2019年页岩气超过7000亿方。致密油(页岩油)产量为3.1亿吨,占全美国原油总产量6.7亿吨的近一半。美国油气对外依存度为5%左右,油气缺口非常小,有望通过“非常规油气革命”,在2022年左右实现“能源独立”。
我国已实现常规向非常规的跨越突破,非常规油气革命实现了工业化。但非常规油气仍有“卡脖子”技术,整体发展具有不均衡性,有的实现工业化,有的仍刚起步,整个非常规油气工业还没真正实现规模工业化生产,还有两场革命需要技术支撑。未来,我国非常规油气潜力很大,相关理论突破、技术研发仍需国家政策、财政支持,仍需加大科技投入、创新力度和人才团队建设。
建立“氢气工业”是新能源的“一场革命”
《中国科学报》:你提出,当前中国进入常规—非常规革命并重发展新时代,以新能源消费为主是必然趋势和必然选择。对于“十四五”时期,有哪些能源产业需要转型升级?
邹才能:2018年,我国能源综合对外依存度是19%,主要进口能源类型是原油和天然气。保障我国能源供给安全,就必须关注“四大领域”:第一,依靠“洁煤稳油增气”,推动煤炭清洁化和集中化利用,加大油气勘探开发力度,提升化石能源清洁化利用和持续增长,保障能源“供应安全”;第二,实施“大力发展新能源”战略,发挥新能源无碳、清洁的优势,提升新能源生产、消费占比,未来以新能源为主是必然趋势和必然选择;第三,实施“氢能生产革命”,加快与油气基础建设融合,布局氢能产业,要向油气、煤炭、电力等工业一样,建立我国氢气工业;第四,突破“储能和新材料技术低廉化大众化”,加大科技投入、工业试验,在太阳能、风能、水能、核能等方面实现规模化低成本利用。打通多种能源融合,实现生产、消费智能调配,大幅提高能源利用率、降低能耗,构建“智能源”管理体系。
《中国科学报》:“十四五”期间,如何做好中国能源结构转型,贡献“非常规”力量?
邹才能:在全球木材向煤炭、煤炭向油气、油气向新能源的“第三次重大转换期”,在“第六次科技革命”和“第四次工业革命”的新背景下,强化国家提出的“四个革命、一个合作”,加快中国能源结构转型要做好产业结构顶层设计,以“问题需求”为导向开展前瞻性研究,加大实施新能源人才技术储备。要发展绿色能源,推动能源低碳化、去碳化转型;要培育新兴能源,实现绿色能源战略替代;要坚持清洁生产,实施节能减排;要坚持科技创新,引领能源利用绿色发展。人才、技术和平台是科技创新三大支点,要激发人才创新意识和创造能力,形成氢能、核能、新材料储能等领军人才;要持续攻关、潜心研究,掌握核心技术突破“卡脖子”壁垒;要打造超前尖端、世界一流新能源实验室,解决战略性、前瞻性重大科学问题。为保障能源安全,寻找更多的“新能源”,贡献更大的“非常规”力量。
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