摘要：我国非常规油气资源非常丰富，加快对其的开发利用对确保国家能源安全具有重要的战略意义。为此介绍了我国煤层气、油砂、油页岩、页岩气、天然气水合物.、致密砂岩气等非常规油气的资源状况，分析了国家对非常规油气资源的战略需求。结论指出，为加快我国非常规油气资源开发利用步伐，需对以下非常规油气领域的关键科学问题开展攻关：油砂成矿规律及提高分离效率基础研究、油页岩成矿规律及原位开采基础研究、页岩气成藏机制及高效开采基础研究、致密砂岩气成藏机理及开采基础研究、天然气水合物成藏富集规律及开采工艺基础研究。
关键词：中国；非常规油气；勘探；开发；现状；需求；基础研究
1 我国非常规油气资源基础
1.1 煤层气
据国土资源部新一轮全国油气资源评价结果，我国42个主要含煤盆地煤层埋深2000m以浅的煤层气地质资源为36.8×108m3[1]。目前煤层气的开采方式主要有两种：一种为地面开采方式，通过地面钻井方式进行开采，目前国内已经建成产能大约7.5×108m3/a；另一种为煤矿井下抽放开采，2007年井下抽放产能大约为47×108m3/a。我国地质构造普遍比较复杂，受多期构造活动影响，煤层渗透率、储层的压力普遍偏低，给开采带来一定的技术难度，经过近20a的发展，煤层气勘探技术已经比较成熟，开发技术已经取得突破，煤层气正处于快速发展的时期，就目前煤层气产量与资源量比例关系来看，煤层气还有很大的发展潜力。
1.2 油砂
油砂又称沥青砂，通常是由砂、沥青、矿物质、黏土和水组成的混合物，一般将油砂油定义为在油层温度条件下，黏度大于1×104mPa·s或相对密度大于0.95的原油[2]。我国地质历史构造运动复杂，为油砂的形成提供基础条件，几乎各个含油气盆地都有油砂分布。国土资源部新一轮全国油气资源评价结果表明，我国陆地24个盆地埋深500m以浅油砂油地质资源量为59.7×108t，可采资源量为22.58×108t，其中0～100m埋深油砂油地质资源量为18.56×108t，100～500m埋深油砂油地质资源量为41.14×108t，主要分布于西部和东部的盆地。准噶尔、塔里木、羌塘、柴达木、松辽、四川和鄂尔多斯等7个盆地油砂油地质资源量为52.92×108t，占全国总资源量的88.6%[2]。中国石油勘探开发研究院廊坊分院从2003年开始系统开展了新疆油砂野外地质调查和油砂资源评价工作，基本查明了新疆油砂矿的分布和资源量；优选出准噶尔盆地西北缘的6个油砂开采有利区块，摸清重点区块油砂矿体的空间展布、含油率变化及分布规律；在准噶尔盆地西北缘风城地区发现了我国首个大型油砂矿，建立了年处理1×104t油砂的水洗分离基地，显示了该地区良好的开发前景。
1.3 油页岩
油页岩又称油母页岩，是一种高灰分、低热值的化石燃料，含不溶于溶剂的有机质，经低温干馏可得到页岩油、干馏气和页岩半焦。我国油页岩资源十分丰富，全国油页岩资源量7199×108t。页岩油资源量476×108t，位居世界第二，主要集中在东部、青藏和中部地区。其中含油率为5%～10%的页岩油资源量占182×108t，含油率大于10%的页岩油资源量占140×108t，远比国内已经发现的天然石油的储量要多。页岩油探明程度较低，全国页岩油探明储量约20×108t，主要分布在吉林、广东、辽宁等省[3]。我国油页岩的开发利用有70多年历史，主要用于提炼页岩油和发电。2006年页岩油产量超过20×104t，生产地区有辽宁省抚顺、广东省茂名、吉林省桦甸、汪清、山东龙口和甘肃省炭山岭等。
1.4 页岩气
页岩气也是一种自生自储型非常规天然气，与煤层气具有一定的相似性，其储层主要是页岩和泥岩，其中吸附气含量一般为20%～80%。我国南方古生界海相页岩、华北地区下古生界海相页岩、塔里木盆地寒武-奥陶系海相页岩、松辽盆地白垩系湖相页岩、准噶尔盆地南缘上二叠统、中-下侏罗统湖相页岩和鄂尔多斯盆地上三叠统湖相页岩等具有分布范围广、厚度大、成熟度高等特点，具有页岩气成藏的基本地质条件。笔者通过与美国页岩气成藏条件对比，采用类比法初步估算我国页岩气资源总量约为30.7×1012m3。通过对已有油气井资料井下复查与解释，四川盆地威远地区具有页岩气成藏的有利条件，是目前页岩气勘探开发的现实有利区[4]。
1.5 天然气水合物
天然气水合物俗称“可燃冰”，1m3的天然气水合物可释放出164m3的甲烷气和0.8m3的水。天然气水合物的形成需要低温和高压的环境条件，所以一般分布于深水的海底沉积物中或寒冷的永冻土中。据能源专家估算，全球天然气水合物中蕴藏的天然气总量为1.8×1012～2.1×1012m3[5]。但是天然气水合物的开采是一项世界性的难题，海底天然气水合物开采方式和控制方法不当，可能导致海底失稳，大量天然气水合物释放到大气之中，引起强烈的温室效应，将使全球气候发生灾难性的改变。
1.6 致密砂岩气
致密砂岩气藏存在于世界许多盆地中，资源量巨大，其开发活动主要集中于美国、加拿大等国家。以致密砂岩气开采最为成功的美国为例，其非常规天然气产量占天然气总产量比重逐年增加，而致密砂岩气产量居非常规天然气产量首位，2008年致密砂岩气产量占美国天然气总产量的24.1%，已成为美国天然气产量的重要组成部分。致密砂岩气藏几乎在世界范围内各个产气盆地的低渗透含气层中都存在，加拿大、澳大利亚、墨西哥、委内瑞拉、阿根廷、印度尼西亚、俄罗斯、埃及、沙特阿拉伯在过去的10a中已经对致密砂岩气藏进行了开发和生产。1970年以后我国根据北美的经验结合我国含气盆地的地质条件，开展了致密砂岩气藏的研究和勘探工作，随着苏里格大气田的开发，致密砂岩气逐渐成为我国天然气勘探生产的重要组成部分。
2 国家对油气能源的战略需求
我国常规石油资源的勘探开发已经处于中期阶段，预测2020年达到产量峰值(约为2×108t)[6]，之后中国的石油产量将不断下降；常规天然气资源开发处于快速发展阶段，市场需求强劲，预计2020年缺口将达到800×108m3。我国非常规油气资源丰富，开发潜力大，大力开发利用非常规油气资源是我国能源领域的一项重要的战略决策。
2.1 发展非常规油气是国家能源安全的需要
我国经济长期保持较快速度发展对油气资源的需求日益加大，油气供需矛盾日益突出。2008年原油产量超过1.89×108t，部分老油田的开发进入了“双高阶段”，其主力油田综合含水高达90%，油田可采储量的采出程度高达80%，开发难度越来越大。1993年我国成为石油净进口国，2008年石油进口量近2×108t，对外依存度达到47%。天然气产量同样不能满足需求，2008年产量超过770×108m3，预计2020年中国天然气需求量将达1200×108m3，缺口将达800×108m3[7]。开发丰富的非常规油气资源可以缓解我国日益严峻的能源压力，在能源安全方面具有重要的意义。我国应借鉴国外非常规油气发展的技术理论以及产业化模式尽快实现非常规油气的规模开发。同时加大非常规油气理论创新，研发适用于我国地质特点的技术设备，促进非常规油气有效开发，缓解油气短缺的局面[8～9]。
2.2 加快非常规油资源开发利用，可以提高石油的自给水平
2.2.1加快油砂开发利用
根据美国地质调查局(USGS，2003)的研究，世界上油砂油可采资源量约为6507×108bbl(1bbl=0.159m3)，约占世界石油资源可采总量的32%[1]。目前，世界各国均在加速进行对油砂的研究和开发，随着勘探开发技术的提高，油砂占全球烃类能源的比重也在不断增大，加拿大油砂利用已进入大规模商业开发阶段。中国油砂资源丰富，具有点多、面广、类型复杂的特点，油砂成矿理论尚不系统，油砂资源研究处于起步阶段，怎样寻找高丰度的油砂区块是油砂勘探面临的最主要难题，这些问题严重制约了我国油砂矿的勘探及开发。
2.2.2加快油页岩开发利用
世界油页岩资源量巨大，随着油价高位运行，大规模商业化开发油页岩资源已成为可能，并成为世界大石油(能源)公司新的经济增长点。近几年，埃克森美孚公司、英荷壳牌公司集团、BP公司、雪佛龙公司、德士古公司等大油公司积极投资油页岩领域，加大对油页岩的勘探开发力度，2005年世界页岩油产量超过100×104t。中国应适应国内外能源发展形势，满足国家能源需求，加大油页岩勘探开发的投资力度，通过研发和引进，掌握和使用先进技术，加快油页岩产业化步伐，以保障我国国家能源安全。
2.3 加快开发非常规天然气，补充常规天然气长远资源量的不足
2.3.1加快煤层气勘探开发
我国具有丰富的煤层气资源，目前我国已探明煤层气储量为1043×108m3，控制储量超过3000×108m3，已经在沁水盆地南部钻井2000多口，形成年生产能力近7.5×108m3。因此，煤层气是除常规天然气以外，资源量最大、最为现实的洁净能源，勘探开发煤层气是国家能源可持续发展战略最为现实的选择之一。
2.3.2加快页岩气勘探开发
我国页岩气资源丰富，笔者认为四川盆地威远地区的九老洞组页岩和泸州地区下志留统龙马溪组页岩两个地层的页岩气资源潜力达(5.0～8.0)×1012m3，相当于四川盆地的常规天然气资源总量。我国黑色页岩分布十分广泛，南方、鄂尔多斯、吐哈等地区的页岩，都富含有机质，具有形成页岩气的良好基础与条件。但页岩气成藏、富集机理相关研究还相当欠缺，对页岩气地球物理探测技术、压裂增产技术、排采技术等缺乏相关的基础理论支撑。因此十分有必要加强对页岩气的理论基础研究。
2.3.3加快其他非常规天然气的勘探开发
我国致密砂岩气资源潜力巨大，在我国能源需求不断增长和传统化石能源储量有限的情况下，它可以作为一个稳定的接替能源来满足我国不断增长的能源需求。对致密砂岩气藏类型、成藏条件、成藏机理、成藏模式、分布规律和开采技术的研究具有重要的能源战略意义。我国海域辽阔，初步调查表明天然气水合物资源潜力巨大，其广阔的资源前景引起了我国政府的高度重视。
3 非常规油气领域的关键科学问题
3.1 油砂成矿规律及提高分离效率基础研究
通过对典型含油砂盆地进行剖析，建立油砂成矿理论，剖析不同类型油砂成矿特点，开展油砂资源成矿条件研究，总结其富集分布规律，建立不同类型油砂的成矿模式。开展油砂分离微观机理研究，搞清油、砂分离机制，研制油砂分离药剂，发展低成本分离技术。
3.2 油页岩成矿规律及原位开采基础研究
剖析不同类型盆地油页岩成矿特点，划分不同盆地油页岩的成因类型，建立不同类型油页岩的成矿模式，指出不同盆地油页岩富集的主要控制因素以及富集条件，总结其富集分布规律，指出其有利勘探方向。开展页岩油原位开采关键技术和小颗粒地面干馏技术攻关，形成页岩油综合利用技术。
3.3 中周页岩气成藏机制及高效开采基础研究
针对页岩气藏的特殊性和复杂性，开展页岩气成藏机理和富集主控因素研究，建立页岩气富集成藏规律，丰富我国非常规油气地质理论，为页岩气资源的勘探评价以及相关技术研发提供理论依据。针对页岩气储集的特殊性和储层低孔、低渗的特点，开展页岩气开采过程中渗流机理及增产改造机理研究，形成页岩气的开采理论和页岩气增产理论，为页岩气排采工艺、开采设备和增产技术研发提供理论基础。
3.4 致密砂岩气成藏机理及开采基础研究
开展全国致密砂岩气藏资源潜力评价，确立我国致密砂岩成藏理论，对致密砂岩气藏类型、成藏条件、成藏机理、成藏模式、分布规律做出系统的科学阐述。完善致密砂岩气藏地质评价技术、地球物理探测技术、致密砂岩气藏储层改造技术等系列勘探开发技术系列，形成针对致密砂岩气藏从勘探到开发的技术体系。
3.5 天然气水合物成藏富集规律及开采工艺基础研究
开展我国陆上永冻土区和海域天然气水合物成藏机理、控制因素研究，建立天然气水合物富集成藏规律和分布规律，为天然气水合物资源的勘探评价提供理论依据。针对天然气水合物成藏、赋存的特点，开展天然气水合物稳定开采机理、增产机理研究，形成天然气水合物的陆上和海域富集区带开采理论，为天然气水合物开采工艺和增产技术研发提供理论基础。
参考文献
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[8] 邱中建，方辉.对我国油气资源可持续发展的一些看法[J].石油学报，2005，26(2)：1-5.
[9] 章柏洋，朱建芳.世界非常规天然气资源的利用与进展[J].中国石油和化工经济分析，2006(9)：42-45.
(本文作者：刘洪林1，2 王红岩2 刘人和2 赵群2 张晓伟2 雍洪3 1.中国地质大学能源学院；2.中国石油勘探开发研究院廊坊分院；3.中国石油天然气集团公司国际事业部)
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