曹秋香, 郭福生, 崔京钢, 曹建文, 刘向铜
(1.东华理工大学,江西南昌330013;2.中国石油勘探开发研究院实验研究中心,北京100083;3.江西省地质矿产开发研究中心,江西南昌330002)
2001年,全球天然气的需求量为24 566亿立方米,石油为35.956亿吨;至2011年,天然气的需求量增至32 229亿立方米,而石油需求量是40.591亿吨,在这十年时间里全球天然气和石油的需求增量分别为7 663亿立方米和4.635亿吨,同比分别增长31.2%和12.9%。其中美国和俄罗斯虽说其增量百分比不大(图1),却是天然气需求量最大的国家,需求量分别是6 901亿立方米和4 246亿立方米,在2011年它们的消费量超过全球总量的1/3,达到 34.6%。
2001到2011年间,伊朗、中国、日本、加拿大、沙特阿拉伯、英国、德国、意大利也成为天然气的需求大国,其中中国的消费增量是土耳其、印度、巴西、韩国、伊朗、卡塔尔、西班牙、埃及、土库曼斯坦的2倍多。而在欧洲,除波兰、比利时和白俄罗斯外,其它一些发达国家在2001到2011年间则减少了天然气的需求量,如意大利、荷兰、法国、德国、英国、乌兹别克斯坦、罗马尼亚、乌克兰等(图1)。
图1 2001到2011年间主要需求大国的天然气消费增量百分比(%)
全球三个主要经济大国(美国、中国、日本)已成为石油需求量最大的国家。其中,2001至2011年间中国的需求量增加了将近一倍(图2)。在欧洲,除波兰和比利时的增量百分比为36.9%和18.7%外,其它一些发达国家在2001到2011年间则不同程度地减少了石油的消费量,其缩减比例为12% ~24%[1-3]。
图2 2001到2011年一些需要大国的石油需求量(亿吨)
在全球如此庞大的油气资源需求量面前,俄罗斯一直扮演着极其重要的角色。俄罗斯是世界油气资源大国,它集中了全球1/3的天然气和12%的石油资源,目前俄罗斯77%的现有石油储量投入开采,其类型分别为A、B、C1和50%的C2。其中俄罗斯天然气工业股份公司(Газпром)拥有世界上最丰富的天然气储量,占世界储量的18%,占俄罗斯境内储量的72%。截至2012年12月31日该公司拥有的A+B+C1类别的天然气含量为35.1兆立方米[4]。2000-2014年俄罗斯联邦对外的出口量见图3至图5[5-7],其原油出口贸易2/3在欧洲,其次是独联体等国家。以2013年为例:俄罗斯原油出口量达2.37亿吨,约合1 740亿美元,即石油出口的平均价格达到每桶100美元,出口量占俄罗斯原油年产量的45.3%;成品油出口量达1.52亿吨,约合1 090亿美元,其平均价格为每吨721美元,出口量占俄罗斯成品油年产量的54.4%;天然气出口量达1 960亿立方米,约合672亿美元,每一千立方米平均价格为342美元,出口量占俄罗斯天然气年产量的 29.4%[8]。
图3 2000-2014年俄罗斯联邦原油出口量(百万吨/年)
文中提及的人类对能源巨大需求及需求增量无一不在印证早前的预测:21世纪油气资源将消耗殆尽,先是石油、然后是天然气,且这一过程是无法避免的,随着开采力度的持续增大,将使全球的油气资源都面临枯竭。一般认为,2040年后,除北极圈这一盲区外(在该区的油气开采成本非常昂贵),全球油气资源的远景区分布,石油仅存在于波斯湾周边的一些国家,天然气为俄罗斯联邦和波斯湾地区。
图4 2000-2014年俄罗斯联邦成品油出口量(百万吨/年)
图5 2000-2014年俄罗斯联邦天然气出口量(十亿立方米/年)
作为世界油气大国的俄罗斯已经深刻地认识到这一发展趋势,并一直致力于常规油气资源的高效开采、加工及其发展和利用新技术进行非常规油气资源的开发,且取得了一系列成果,使其在近20年来一直保持着较高的石油储量替代率,比如:2001年,俄罗斯当年天然气的储量为42.4兆立方米,开采量为5 262亿立方米;2011年其储量则达到44.6兆立方米,而开采量仅为6 070亿立方米[3]。2001年,其石油储量为730亿桶,开采量为3.481亿吨;2011年的储量为882亿桶,而开采量为 5.114 亿吨[9]。
俄罗斯石油产业原料基地在2008年的现状特征可总结如下:俄罗斯境内达到收支平衡的石油矿床有2 600处。其中比例约占90%的绝大多数矿床为小矿(<1.5千万吨,主要为1~3百万吨的矿床),大矿109处(>3.0千万吨)。当前石油储量的绝对值仍相当丰厚,但俄罗斯境内的油气专家深刻认识到:未来油气资源的增幅将无法填补开采的空白,而储量的增量超过其缩减值的原因与其重新评估相关[10]。为延缓油气大量开采引发的负增长局面的提前来临,俄罗斯天然气工业股份公司及其境内的油气专家建议:完善油气资源的开采税收等法律条文,并根据某一类别油气资源的开采质量和特殊性进行细化条文[9],从以下三个方面着手研究,形成一套较成熟的从油气勘探、开采到加工的工艺流程。
俄罗斯的大型石油和天然气矿床,一般位于陆架区和非复杂冰区的浅水海域,散布于俄边缘和油气资源省。储集岩的特征为:0.1平方微米的渗透率;含矿矿层的结构相同和物理性质均一;埋深基本小于3.5千米。获取的原油品质特征表现为:密度小于0.89g/cm3;粘度小于5 mpa·s;含硫量小于1%;含石蜡量小于6%;含焦油量小于15%。天然气原料的质量特征为:能源气体类为干甲烷气藏;工艺气体类指的是具经济技术开发效益的相关产品,如:冷凝物(聚合物)、甲烷的重同系物、氦气等。可达到的地质工业条件为:东西伯利亚油气盆地内石油钻井的日均产量大于15吨/天,其它油气盆地内则大于10吨/天,石油提取率大于0.4;东西伯利亚油气盆地内天然气钻井的日均产量大于1.5万m3/天,其它油气盆地内则大于1万 m3/天[11]。比如2007年俄罗斯基本已确定53%的石油储量,且伏尔加河沿岸联邦区集中了约71%~85%的储量。随着对富矿的大规模集中开采,首先使老油田开采区内的当前石油储备情况变得更糟。
非常规油气资源的开发无疑是对俄罗斯油气资源的完善及其储量的补充。非常规油气资源的基本类型分别为:重油和油砂(沥青砂)、低渗透油藏及其仍存在争议的水溶气和气水化合物。与常规油气资源不同的是,它们集中分布于难开采地层,或是分布于现阶段无法进行开采作业的地质体中。在地下储层里它们的流动性较差或是不具流动性,需要特殊工艺将其从地下深处开采出来,这将使成本投入大大提高。然而,随着在油气资源工业开采方面取得的进展,部分非常规油气资源可陆续投入开采阶段,在不远的将来,其开采成本将会和油气在国际市场上的预测价格等价,即能产生赢利。它们将在俄罗斯资源平衡和油气储备中起着非常重要的作用,极大地丰富俄罗斯油气储备。
重油在俄罗斯分布广泛,而且它们集中分布在一些独特的地层里。60%的重油储量集中在15个主要地区,这大大简化了其开发环节。比如,在西西伯利亚的鲁斯咖、凡-依岗斯咖、费德罗夫斯咖(音译)等地区,乌拉尔-伏尔加地区的新-伊尔哈夫斯咖和拉玛施金斯咖地区及蒂曼-伯朝拉地区的乌新斯咖、伊列格斯咖、达拉韦斯咖等地。在俄罗斯境内重油的主要产地分布在西西伯利亚(46%)和乌拉尔—伏尔加(26%)。2007年,其开采量达到3 520万吨,而其它的地区尚处于未开发状态[9]。
低渗透性储层(油藏)。预测其油气采收率时,渗透率的绝对标准参数是无法获取的,因为它不仅取决于储集岩的结构和成分(空隙度、破碎度、导水性、粘土等等)及原油的质量(密度、粘性),同时也取决于油层的热力学条件(温度、压力)。埋深为1.5~3.0千米处储层中石油,对具如下特征:渗透率小于0.05平方微米、具高密度(>0.9克/立方厘米)或高粘度(>30毫帕斯卡秒)的产层的油藏已确定其开采的工艺。在这一类型储层中的石油储量占全世界份额为35% ~65%(评定方案不同),而俄罗斯就占其中的37%,主要分布于西西伯利亚地区的油藏,其中一些代表性的油层含量极其丰富(沙磊姆斯咖、普利欧巴斯咖等地)。西西伯利亚的油藏按最差指标统计的资源量也是十分可观的,约占65%。油藏的渗透性能基本决定井的产量,也决定了开采规模和成本。
在煤层气这一非常规油气资源储量方面,俄罗斯同样具有重大潜力,且对其所做的评估是非常可靠的。煤层气地层和盆地,在俄罗斯多数煤系盆地里的煤层中煤层气的含量为10~45立方米气/吨煤。此外,多数气体存在于基岩中,亦或是自由态。仅在俄罗斯14号煤系盆地中煤系地层里煤层气总量预计有45~50兆立方米,可开采率达到50%左右。最大的几个煤层气盆地为:通古斯卡(26兆立方米),库兹涅茨克(13兆立方米),连斯克(3兆立方米),伯朝拉(2兆立方米)。在开采煤的过程中,俄罗斯每年可分离出近30亿立方米的甲烷气体,然而有小于3%的气体不能用于当地的天然气供应。煤层中的可燃气开采在对当地燃料供给中的经济、环境和社会可行性影响是毋庸置疑的,虽然相关法律条文亟待完善,相应的煤系盆地甲烷储量的评估细则及其稳定开采的加工手段等方面亟待提高,然而在俄联邦对该资源进行合理开发的立场不会改变。
布雷等经过分析提出,具实际重要性的页岩气和致密砂岩中的油气资源的开发都将推迟到2030年左右进行[12];天然气水合物资源尚处于众说纷纭的状态,有些专家不看好其储量,有些专家评估出来 的储量 大于 300 兆立 方米,Басниев 和Щебетов按区域和剖面图预测其分布,认为将来会在梅索亚哈河、扬堡、极地地区勘探出大型天然气水合物矿床,然而在米萨油气冷凝物地层并没发现有开采价值的天然气水合物储量及其天然气水合物在该地层中的存在[13-15]。
俄罗斯天然气工业股份公司设立了一系列的专项科研课题,为了保障专项课题的顺利开展,其与高校(分别为俄罗斯古宾国立石油天然气大学、莫斯国立大学、矿业大学、秋明国立石油天然气大学、国立石油技术大学、国立托木斯克理工大学、鄂木斯克国立技术大学)及科研团队(俄罗斯科学院-拓布其维石化研究所、国家研究中心“库尔恰托夫研究所”、全俄石油加工科研所、俄罗斯科学院西伯利亚分院-鲍利斯果夫催化作用研究所、俄罗斯科学院西伯利亚分院-烃类加工处理所、俄罗斯热工学研究所、俄罗斯公路科研所;全俄石油地质勘探科研所)建立紧密合作关系,开展有针对性的人员培训、共同研发等活动。2013年到2015年投入校企合作的费用为1.2亿卢,其中5千万卢布建立8个科研实验室(3千万卢用于科研活动,另2千万卢用于实验室设备的添置),合作解决的相关课题分别为:拟定矿层中新型物理-化学开采方法;地层中水力压裂开采新方法的应用;钻探溶液的研制与测试;防腐蚀金属和防生物磨蚀金属的研发。
在“碳氢化合物时代”,俄罗斯于近20年来一直保持着100%的石油储量替代率,继续占据着全球石油格局中举足轻重的地位,更是这一时代获益的颇丰者。这一成果与俄罗斯油气资源的利用政策、油气资源的丰厚储量、油气资源类型的不断丰富(包括对非常规油气资源的研发)等因素紧密相关。针对未来即将出现的境内探明油气储量的日益枯竭现象,俄罗斯从非常规油气资源着手,勘探不同类型的油气矿床,针对不同类型的油气资源,研发并改善可行的开采加工工艺。与此同时,为继续满足全球油气需求量,尤其是在亚太地区市场,俄罗斯在保有欧洲市场的同时,加快对亚太地区市场的投入。
[1]Якуцени В.П.,Петрова Ю.Э.2009.Проблемы и практика формирования государственных резервов нефти и газа[J].Нефтегазовая геология.Теория и практика.Электрон.научн.журнал,2009(4):1-11.
[2]Новиков Ю.Н.Динамика изменений и современное состояние мировых запасов,добычи и потребления нефти [J]. Нефтегазовая геология. Теория и практика.Электрон.научн.журнал,2013(8):1-36.
[3]Новиков Ю.Н.Динамика изменений и современное состояние мировых запасов,добычи и потребления газ[J].Нефтегазовая геология.Теория и практика.Электрон.научн.журнал,2013(8):1-25.
[4]韩学强.俄罗斯石油天然气工业现状及其长期规划与发展前景[J].当代石油化工,2009,17(3):36-40.
[5]Запасы газа и нефти.[2015 - 06 - 25].http://www.gazprom.ru/about/production/reserves/.
[6]Экспорт российской федерации сырой нефти за 2000-2015 годы (по данным ФТС России и Росстата)[2015 -06 -25].http://www.cbr.ru/statistics/credit_statistics/print.aspx?file=crude_oil.htm.
[7] Экспорт российской федерации нефтепродуктов за 2000 - 2015 годы (по данным ФТС России и Росстата)[2015 -06 -25].http://www.cbr.ru/statistics/credit_statistics/print.aspx?file=oil_products.htm.
[8] Экспорт российской федерации природного газа за 2000 - 2015 годы (по данным ФТС России и Росстата)[2015 -06 -25].http://www.cbr.ru/statistics/credit_statistics/print.aspx?file=gas.htm.
[9]Якуцени В.П.,Петрова Ю.Э.,Суханов А.А.2009.Нетрадиционные ресурсы углеводородов-резерв для восполнения сырьевой базы нефти и газа россии[J].Теория и практика.Электрон.научн.журнал,2009(4):1-20.
[10]Суханов А.А.,Петрова Ю.Э.2008.Ресурсная база попутных компонентов тяжёлых нефтей России [J].Нефтегазовая геология. Теория и практика.Электрон.научн.журнал,2008(3):1-11.
[11] Якуцени В.П., Петрова Ю.Э. Проблемы формирования государственных резервов запасов нефти и газа[J]. целевое назначение, виды.Нефтегазовая геология. Теория и практика.Электрон.научн.журнал,2007(2):1-17.
[12] Пригорьев Г.А.,Афанасьева Т.А.Перспективы промышленного освоения нетрадиционных ресурсов газа в России.Нефтегазовая геология [J].Теория и практика.Электрон.научн.журнал,2012,7(2):1-21.
[13] Басниев К.С., Сухоносенко А.Л. 2010.Перспективы освоения ресурсов газогидратных месторождений [J]. Газовая промышленность.,2010(1):22-23.
[14] Щебетов А. 2006. Месторождения газовых гидратов:ресурсы и возможные методы разработки[J].Технологии ТЭК.,2006(4):12-16.
[15] Жагрин А., Шленкин С., Кулишкин Н.,Харахинов В., Попова О., Коняев Д.2010.Уникальная Мессояха.Новые данные об известном нефтегазоконденсатном объекте[J].Oil & Gas Journal,Russia,2010(7-8):22-27.