楊冰:美國(guó)天然氣:需求、供給和儲(chǔ)量美國(guó)夭然氣:需求、供給和儲(chǔ)量編譯:楊冰(大慶油田工程有限公司)審校:張興平(大慶油田工程有限公司)要評(píng)價(jià)了美國(guó)過去和目前天然氣的時(shí)間或標(biāo)準(zhǔn)日期,a;產(chǎn)量,給出了天然氣未來儲(chǔ)量的來源。目前t。—峰值產(chǎn)量年;美國(guó)常規(guī)天然氣供給緊縮,只能提供需求的b—產(chǎn)量變化因子,1012ft43%。美國(guó)能源信息管理局(EIA)預(yù)測(cè)目Q—時(shí)間t時(shí)的累積產(chǎn)量前44%的天然氣需求來自非常規(guī)能源,另Hubbert理論曲線在獲得了充分的長(zhǎng)期生產(chǎn)數(shù)據(jù)外的13%來自進(jìn)口。還介紹了僅應(yīng)用歷史后與生產(chǎn)數(shù)據(jù)擬合得很好。自1989年以來,當(dāng)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)來估算天然氣儲(chǔ)量的方法,該方法生產(chǎn)達(dá)到最大產(chǎn)量且產(chǎn)出約一半的天然氣時(shí),數(shù)據(jù)趨涉及價(jià)格、地質(zhì)、政治、技術(shù)、最終可采氣勢(shì)與理論曲線非常一致,從此曲線不能馬上看出未來量或儲(chǔ)量的增長(zhǎng),不做任何假定,可見這種產(chǎn)量,尤其在離散數(shù)據(jù)數(shù)量相當(dāng)大時(shí)。圖2表明,到評(píng)估是現(xiàn)實(shí)的2020年常規(guī)大然氣可能減至7×102ft詞天然氣需求供給儲(chǔ)量進(jìn)口美國(guó)Dol:10.3969/.isn.1002-641X.2010.50141概述母常凈進(jìn)口1987年以來,美國(guó)天然氣的消耗量已經(jīng)超過了美國(guó)的生產(chǎn)能力,兩者之間的差距通過管道和船只進(jìn)口液化天然氣(LNG)來彌補(bǔ)。供給中最大的部分是常規(guī)天然氣,但已開始不斷降低,現(xiàn)在只圖1美國(guó)天然氣資源的最近走勢(shì)能提供總需求量的43%;供給中的第二大部分是致密天然氣,目前為29%,且在迅速增長(zhǎng);供給中的第三部分是管道天然氣的進(jìn)口,占12%;其余的來自煤層甲烷、頁巖氣和LNG。天然氣供給中各部分的趨勢(shì)如圖1所示。非常規(guī)天然氣產(chǎn)量在最近的20年中已增長(zhǎng)了4倍。2常規(guī)天然氣圖1表明,美國(guó)常規(guī)天然氣產(chǎn)量持續(xù)下降,從1990年的15×1012ft(1ft3=38.317dm3)降至圖2美國(guó)常規(guī)天然氣的產(chǎn)量2008年的10×1012ft。天然氣歷史產(chǎn)量與時(shí)間的可以重新描制生產(chǎn)數(shù)據(jù)曲線,以檢測(cè)是否與關(guān)系曲線呈現(xiàn)出鐘形(圖2),曲線不包括非常規(guī) Hubbert理論相符,并表明什么時(shí)候開始達(dá)到似天然氣產(chǎn)量。圖2中的紅色曲線是一個(gè)對(duì)數(shù)分布,合。圖3是年生產(chǎn)量與累積生產(chǎn)量的比值(y軸)該曲線方程是 M. King Hubbert使用的對(duì)數(shù)曲線與累積產(chǎn)量(x軸)的關(guān)系曲線,可以看到一線的導(dǎo)數(shù)。導(dǎo)數(shù)曲線方程為P=dQ/dt,其中性圖形(紅色),從1989年開始與 Hubbert理論2P曲線cOS為零中國(guó)煤化工軸相交時(shí),產(chǎn)量終累積產(chǎn)量為式中P—天然氣產(chǎn)量,1012ft;CNMHG新發(fā)現(xiàn)一個(gè)大的峰值產(chǎn)量天然氣田,那么這條曲線將會(huì)改變,但迄今為止產(chǎn)52國(guó)外油田工程第26卷第5期(2010.5)量數(shù)據(jù)跟從 Hubbert曲線已經(jīng)20年了。從圖3可求的7%。正如它的命名,頁巖氣產(chǎn)自頁巖,也需以看出,美國(guó)至今產(chǎn)出常規(guī)天然氣約930×1012要水平井或水力壓裂開采。由圖4可知,頁巖的增ft,還有約230×1012ft·待生產(chǎn)長(zhǎng)速率在它的指數(shù)階段。顯然, Fort Worth盆地中的 Barnett Shale是頁巖氣產(chǎn)量最大的地區(qū),2008年產(chǎn)量為1.4×102ft3。在1993年與2008年間 Barne產(chǎn)出5.0×1012ft2頁巖氣,剩余儲(chǔ)量能接近26×1012ft'。人們相信,目前32%的生產(chǎn)增長(zhǎng)率是不會(huì)持久的,尤其在目前的高油價(jià)(4美元/10°Btu)情況下。一些研究人員估測(cè)可能達(dá)到6美元或更高。路易斯安娜州西北部和東得克薩斯州的13美國(guó)常規(guī)天然氣的累積產(chǎn)量增長(zhǎng)速率Haynesville Shale是目前天然氣市場(chǎng)的亮點(diǎn)。初始產(chǎn)量在15~20MMcd( 1 MMcfd=10°ft3)是3非常規(guī)天然氣正常產(chǎn)量。第一年的降幅達(dá)65%~80%。計(jì)算的天然氣可采量為34×102ft3。每口井鉆至11500美國(guó)非常規(guī)天然氣生產(chǎn)份額從1998年總產(chǎn)量15250ft需7.5~9.5百萬美元的成本的28%上升到2007年的46%。圖1表明,產(chǎn)量穩(wěn)Haynesville可能需要6~8美元/10Btu才可達(dá)到步增長(zhǎng),目前已與常規(guī)天然氣的產(chǎn)量相當(dāng)。非常規(guī)經(jīng)濟(jì)開采天然氣可以分為三類:致密氣、頁巖氣和煤層氣。在美國(guó)有20多個(gè)頁巖生產(chǎn)區(qū),據(jù)估測(cè),到非常規(guī)天然氣基本上能彌補(bǔ)常規(guī)天然氣的下降,因2020年7個(gè)大的生產(chǎn)區(qū)的產(chǎn)量可以達(dá)到10×102此國(guó)內(nèi)天然氣的總產(chǎn)量一直很穩(wěn)定,只是近幾年有14×1012ft3,這個(gè)預(yù)測(cè)可能太樂觀了。了明顯的不足。近年來,商天然氣價(jià)格帶來了高鉆3.3煤層甲烷機(jī)數(shù)量的動(dòng)用,鉆井?dāng)?shù)量增多,產(chǎn)量自然增長(zhǎng)。圖煤層甲烷(CBM)是指煤層基質(zhì)中吸收的甲給出美國(guó)非常規(guī)天然氣的生產(chǎn)產(chǎn)量。烷。在煤夾層中可能存在一些自由氣,這是煤開采中的危險(xiǎn)因素,但目前它成了受歡迎的天然氣資源。圖4表明,CBM產(chǎn)量不像其他非常規(guī)能源增位密氣長(zhǎng)得那么快。產(chǎn)量還不到峰值點(diǎn)的50%,目前產(chǎn)量是2.0×1012ft3/a,占需求的8%。1985年,產(chǎn)煤層甲量只有0.01×1012ft3.大約80%的CBM來自Rocky Mountain地區(qū)的 San Juan和 Powder riv貞巖氣er盆地。在過去的10年,CBM產(chǎn)量提高了38%。3.4甲烷水合物圖4美國(guó)非常規(guī)天然氣產(chǎn)量甲烷水合物常作為非常規(guī)天然氣的未來資源被3.1致密氣提及。它們代表著巨大的資源潛力,但一直以來達(dá)致密氣在非常規(guī)天然氣中儲(chǔ)量最大,總量幾乎不到經(jīng)濟(jì)開采的目標(biāo)。無生產(chǎn)數(shù)據(jù),也就無法進(jìn)行為7×102ft,可滿足美國(guó)需求的29%。致密氣是 Hubbert分析。指產(chǎn)自低滲透率巖石的天然氣,通常是砂巖。致密對(duì)其他非常規(guī)能源進(jìn)行 Hubbert可靠性分析氣藏通常需要水平井或水力壓裂開采,或兩者同時(shí)還過早,因?yàn)樵诿總€(gè)開采實(shí)例中,產(chǎn)量都很小,遠(yuǎn)進(jìn)行,以達(dá)到經(jīng)濟(jì)開采。從圖4可以看出,致密氣達(dá)不到中間點(diǎn)或峰值產(chǎn)量。的生產(chǎn)其是有發(fā)展前途的,其未來有增長(zhǎng)潛力。表1給出非常規(guī)氣儲(chǔ)量的一些早期預(yù)測(cè)。注Rocky Mountains地區(qū)提供了大約45%致密氣產(chǎn)意,這是技術(shù)可采儲(chǔ)量,不是必要的經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量,另外35%來自 Gulf coast。 Rocky Mountains量。中國(guó)煤化工儲(chǔ)量有增長(zhǎng)的趨在2003年產(chǎn)量超過 Gulf coast勢(shì)CNMHG的平均儲(chǔ)量為3.2頁巖氣10t,致氣刀118xIu-t3,CBM為88頁巖氣產(chǎn)量約為1.7×102ft,可滿足美國(guó)需1012ft3,非常規(guī)氣的總量為480×l012ft'楊冰:美國(guó)天然氣:需求、供給和儲(chǔ)量53表1非常規(guī)氣的技術(shù)可采量(單位;1012ft2)圖7是加拿大的剩余氣儲(chǔ)量與時(shí)間的關(guān)系曲先期的儲(chǔ)量國(guó)家石油委員會(huì)美國(guó)地質(zhì)勘查線。注意,官方估測(cè)的60×1012ft儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于估算年份已證實(shí)未開發(fā)20032003Hubbert的110×102ft儲(chǔ)量。圖8示出加拿大天頁巖氣然氣生產(chǎn)與消耗的趨勢(shì)。生產(chǎn)已達(dá)到了峰值產(chǎn)量,致密氣61341175但消耗仍在增長(zhǎng)。加拿大生產(chǎn)萎縮而同時(shí)需求增層甲烷1983268長(zhǎng),美國(guó)從加拿大進(jìn)口天然氣量的增長(zhǎng),甚至是維持,似乎都不太可能。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)要改1996年,EIA預(yù)測(cè)2005年非常規(guī)氣的產(chǎn)量為5×1012f3,2000年預(yù)測(cè)2005年非常規(guī)氣的產(chǎn)這一狀況只有一個(gè)因素,那就是加拿大所報(bào)道的量為4.9×10ft3;到了2003年末,預(yù)測(cè)為6.1巨大的頁巖氣資源。102ft2,而2005年的實(shí)際產(chǎn)量為8×102ft34管道外輸天然氣管道外輸天然氣主要來自加拿大,目前凈進(jìn)口報(bào)告的約3×10ft/a,可滿足美國(guó)12%的需求。這一進(jìn)口量接近加拿大緊縮產(chǎn)量的50%。這里應(yīng)用Hubbert分析來預(yù)測(cè)未來進(jìn)口氣的份額。加拿大產(chǎn)量峰值2004年為6.6×1012ft3/a,2008年為5.9×10ft/a(圖5)。圖6給出了累積生產(chǎn)增長(zhǎng)率,表明的最終累積量(即紅線與x軸的交點(diǎn))是280圖7加拿大天然氣儲(chǔ)量1012ft'。從1995年至2008年的13年,數(shù)據(jù)與Hubbert理論相擬合。2008年末累積產(chǎn)量為170×1042ft3,所以目前 Hubbert儲(chǔ)量為110×1012ft3在過去的13年中,生產(chǎn)數(shù)據(jù)與直線吻合得很好面水圖8加章大天然氣生產(chǎn)與消耗5LNG的進(jìn)口美國(guó)擁有著大量的LNG進(jìn)口來源,約75%來圖5加拿大天然氣產(chǎn)量自特立尼達(dá)島,運(yùn)輸距離不長(zhǎng),而且該國(guó)的天然氣生產(chǎn)一直在增長(zhǎng),所以美國(guó)的進(jìn)口量也會(huì)增長(zhǎng)。美國(guó)其他的LNG進(jìn)口來源國(guó)有著豐富的天然氣資源,且產(chǎn)量也在增長(zhǎng),所以美國(guó)未來的LNG進(jìn)口睡量不會(huì)因?yàn)閬碓吹亩倘倍艿较拗?。其他可能的限?shí)際制條件,如運(yùn)輸裝置和再氣化終端站,只要肯花費(fèi)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)就可以克服。中國(guó)煤化工的進(jìn)口價(jià)格家積產(chǎn)量/10ft直緊界最大的LNG進(jìn)口CNMHG些。日本進(jìn)口圖6加章大累積產(chǎn)量增長(zhǎng)速率LNG的量是美國(guó)的9倍。國(guó)外油田工程第26卷第5期(2010.5)6結(jié)論提出, Kenneth S. Deffeyes對(duì)其進(jìn)行了解釋與擴(kuò)展,尤其適用于大范圍鉆井與生產(chǎn)的大區(qū)塊,且該盡管美國(guó)常規(guī)天然氣的產(chǎn)量迅速下降,同時(shí)需區(qū)塊的生產(chǎn)已達(dá)到了其峰值產(chǎn)量。該評(píng)價(jià)技術(shù)不適求日益增長(zhǎng),但美國(guó)非常規(guī)天然氣的生產(chǎn)增長(zhǎng)迅合單井或單個(gè)油田的應(yīng)用,也不適合生產(chǎn)剛剛開始速,足以保持美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的穩(wěn)定。供需之間的小區(qū)塊。它在美國(guó)與加拿大的天然氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中的任何差異都可以通過從加拿大管輸天然氣與從特發(fā)揮了很好的作用。該評(píng)價(jià)技術(shù)對(duì)未來的儲(chǔ)藏發(fā)現(xiàn)立尼達(dá)島船運(yùn)LNG來得以解決。加拿大天然氣產(chǎn)與技術(shù)改進(jìn)沒有做任何假定,也未考慮儲(chǔ)量增長(zhǎng)因量增長(zhǎng)的潛力似乎受限,但加拿大擁有著巨大的未素,但該技術(shù)還不能應(yīng)用于非常規(guī)天然氣資源的評(píng)開采的頁巖氣資源,而且LNG的進(jìn)口看起來更有價(jià),因?yàn)樗鼈兊臍v史生產(chǎn)數(shù)據(jù)還不充分。前景。另外,LNG出口國(guó)的天然氣產(chǎn)量也在不斷增長(zhǎng),且儲(chǔ)量豐富。資料來源于美國(guó)《 World Oil》2009年10月基于歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)的天然氣儲(chǔ)量評(píng)價(jià)理論的有收稿日期2009-04-26)效性得到了證明。該理論最先由 M. King Hubbert(上接第23頁)和鉆頭性能,可以達(dá)到意想不到的◇有計(jì)劃嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男阅茏粉櫴沁_(dá)到從每個(gè)鉆頭到鉆頭進(jìn)尺,最后兩個(gè)鉆頭進(jìn)尺都超過2000ftHA的性能優(yōu)化的重要方法;相比計(jì)劃的總鉆井時(shí)間56天,所用時(shí)間為◇在鉆井液系統(tǒng)中使用潤(rùn)滑劑和好的射流對(duì)減48.7天。小扭矩、拖拉和井眼問題都非常有效;在10天內(nèi)用7in生產(chǎn)封隔器和4.5in碳鋼管◇減少側(cè)鉆部分長(zhǎng)度的理論優(yōu)勢(shì)是減少整個(gè)井柱進(jìn)行了完井作業(yè)。眼軌跡的扭矩,這在 Haradh-AX1井已得到完全5結(jié)論的實(shí)現(xiàn);◇很明顯, Khuff-A、B和C儲(chǔ)層都有充足的◇中半徑水平鉆井技術(shù)已成功應(yīng)用于 Haradh-厚度和空間,這三個(gè)層都可用于側(cè)鉆和使用中、短AX1井,造斜率是12.1°/100ft;半徑軌跡鉆相同壓力體系和井眼尺寸的井?！笙啾冗^去在沙特阿美石油公司的 Ghawar油田的9口長(zhǎng)半徑再入側(cè)鉆井,用常規(guī)BHA、鉆桿資料來源于美國(guó)‘SPE120393》和導(dǎo)向工具的中半徑水平鉆井技術(shù)節(jié)約了34天的收稿日期2009-03-31)操作時(shí)間和33%的作業(yè)費(fèi)用(上接第31頁)分析能識(shí)別出泥巖層。通常,使用傳播電阻率測(cè)量位電阻率測(cè)井儀。油層含水飽和度變化導(dǎo)致電阻率值來估測(cè)方位電阻測(cè)量?jī)x對(duì)油田電阻率變化的反大約從300Ω(油層頂部)變化到0.5Ω(油水界應(yīng)。從觀察到的方位信號(hào)強(qiáng)度減去傾斜的強(qiáng)度信號(hào)面以下)。需要用超深測(cè)井儀從最佳的井眼軌跡就能得到一個(gè)距導(dǎo)電層比較準(zhǔn)確的距離。結(jié)果較好油水界面以上9m)中來確定大規(guī)模的電阻率結(jié)地解釋了井眼之上或井眼附近的導(dǎo)電層。構(gòu)。淺測(cè)量常用于分析近井眼的電阻率變化。方位測(cè)量能確定導(dǎo)電層的方向,顯然,井眼之資料來源于美國(guó)《SPE115675》上的導(dǎo)電層與井眼下面的電層有不同的校正方法。中國(guó)煤化工05)當(dāng)接觸面在井眼之下時(shí),三種電阻率測(cè)井儀的綜合CNMHG