El estado geológico y la importancia del petróleo y el gas no convencionales
En los últimos 150 años de historia de exploración y desarrollo de petróleo y gas, la gente siempre se ha preguntado si los recursos de petróleo y gas se agotarán pronto. La práctica ha demostrado que las reservas y la producción de petróleo y gas siguen aumentando cada año. El petróleo y el gas no convencionales han sido un tema candente en la exploración en los últimos años y han desempeñado un papel importante en la exploración y el desarrollo.
El petróleo y el gas no convencionales y sus características geológicas se han observado desde hace mucho tiempo en el extranjero (Tabla 1-5), y la mayoría de ellos son petróleo y gas continuos. El primer yacimiento continuo de gas reconocido fue un yacimiento de gas de arenisca compacta, que se descubrió en la cuenca de San Juan en los Estados Unidos en 1927 y se puso en desarrollo a principios de la década de 1950. En ese momento se le llamaba depósito de gas oculto. En 1950, Silver mencionó dos características importantes de la cuenca: la falta de agua en el fondo y el omnipresente gas del Cretácico. En la década de 1970, muchos investigadores explicaron varios mecanismos de este tipo especial de yacimiento de gas y propusieron opiniones sobre yacimientos de gas aislados (porosos), yacimientos de gas estratigráfico-diagenéticos, yacimientos de gas hidrodinámicos y yacimientos de gas sellados con agua. De 1943 a 1976, se descubrió el gigantesco yacimiento de gas de la cuenca profunda de Elmworth en la cuenca de Alberta, en el oeste de Canadá. No fue hasta 1979 que Masters propuso el concepto de gas de cuenca profunda basándose en el análisis de los campos de gas de Elmworth, Mill Creek y Blanco. En 1986, Rose et al. utilizaron por primera vez el término "gas del centro de cuenca" al estudiar la cuenca de Raton. El “gas arenisca compacto” fue estudiado por Law et al. El Servicio Geológico Federal de Estados Unidos propuso el concepto de "acumulación continua de petróleo y gas" en 1995 (Schmoker, 2005), enfatizando que los yacimientos continuos de gas son depósitos atmosféricos que no se ven fuertemente afectados por la columna de agua y el enriquecimiento de gas no está directamente relacionado con la misma. flotabilidad del agua sobre el gas No está compuesto de campos de gas discretos y contables delineados hacia abajo por la interfaz gas-agua. En 1996, Schmoker utilizó formalmente el concepto de "reservorios de gas continuos". En 2006, el Servicio Geológico Federal de EE. UU. propuso que el gas natural profundo, el gas de esquisto, la arena gaseosa de zonas compactas, el metano de yacimientos de carbón, la arena gaseosa microbiana poco profunda y el hidrato de gas natural (hidrato de metano) son seis tipos de gas natural no convencional, denominados colectivamente gas natural continuo. gas.
Lo "no convencional" en el concepto de petróleo y gas no convencionales se refiere a algunos petróleo y gas que no pueden explorarse, desarrollarse y procesarse completamente mediante métodos y tecnologías convencionales. Se basan principalmente en algunos criterios especiales, como permeabilidad máxima de la matriz, estatus regulatorio especial, que requieren tecnología especial o áreas de difícil acceso (como aguas polares o profundas), pero estos estándares cambiarán a medida que avance la industria del petróleo y el gas (Schmoker, 2002). ), diferentes personas tienen diferentes puntos de vista sobre "." Las características geológicas generales de los yacimientos continuos de petróleo y gas son: falta de rocas de capa y trampas obvias, difusamente ricas en petróleo o gas, ampliamente distribuidas, baja permeabilidad de la matriz del yacimiento, presión anormal y cerca de las rocas generadoras son: recuperación; La eficiencia es baja, faltan pozos realmente vacíos, el desarrollo depende de la permeabilidad de la fractura y la producción es relativamente alta, pero ocasionalmente se produce "éxito o fracaso" en la perforación (Schmoker et al., 1996). Aunque todos los pozos perforados en yacimientos continuos de petróleo (gas) encontrarán yacimientos de petróleo (gas), muchos pozos pueden carecer de valor económico (Schmoker, 2005).
La investigación y exploración de petróleo y gas no convencional en mi país comenzó relativamente tarde. Después de la década de 1990, surgieron en China conceptos como gas de cuenca profunda (Jin Zhijun et al., 2003), petróleo de cuenca profunda (Hou et al., 2006) y petróleo sinclinal (Wu et al., 2007). Zou Cai (2009) propuso el concepto de "yacimientos (campos) continuos de petróleo y gas" para recursos no convencionales como el metano de yacimientos de carbón de Qinshui, el gas de esquisto de Sichuan, el gas de arenisca de arenas compactas de Sichuan-Shaanxi, el petróleo de arenas compactas de Songliao y Ordos, y el gas natural del Mar de China Meridional. hidratos de gas. Y reveló sus mecanismos de migración, filtración y agregación.
Desde el siglo XXI, a medida que la exploración petrolera se ha extendido desde yacimientos convencionales de petróleo y gas a yacimientos no convencionales de petróleo y gas, la investigación geológica de petróleo y gas no convencional ha recibido cada vez más atención. En los últimos años, se han logrado avances significativos en la investigación geológica de petróleo y gas no convencional, principalmente en el estudio de la microestructura del espacio de los yacimientos de petróleo y gas, y la escala de la investigación de yacimientos se ha expandido del nivel de micras al nivel de nanómetros. Las investigaciones muestran que existen principalmente tres tipos de poros a nanoescala en el esquisto: materia orgánica, poros intergranulares y poros intragranulares, con una permeabilidad extremadamente baja.
En segundo lugar, la posición estratégica del petróleo y el gas no convencionales.
Los yacimientos de petróleo y gas no convencionales son las principales áreas de exploración en el futuro. Según las estadísticas del Servicio Geológico Federal de EE. UU. y el Departamento de Energía de EE. UU., la escala total de los recursos petroleros no convencionales globales es de 4495 × 108 t, de los cuales el petróleo de esquisto es de 2770 × 108 t, el asfalto natural es de 1067 × 108 t y el petróleo pesado es de 658. ×108t. La producción mundial de petróleo no convencional ha aumentado rápidamente, casi duplicándose en 2008 en comparación con 2001 y superando las 6.000×104t (Figura 1-8). Según las estadísticas, la escala total de los recursos mundiales de gas natural no convencional es de 3922×1012m3, incluidos 3000×1012m3 de hidrato, 456×1065438 de gas de esquisto y 02m3 de metano de carbón. La producción mundial de gas natural no convencional está aumentando rápidamente y representa el 18% de la producción de gas natural (Figura 1-9).
Figura 1-8 Cambios en la producción mundial de petróleo no convencional
América del Norte lidera la exploración y el desarrollo de petróleo y gas natural no convencionales. La contribución y la tendencia de crecimiento del petróleo y el gas no convencionales a sus reservas y producción de petróleo y gas reflejan el estado del petróleo y el gas no convencionales en las futuras estrategias de petróleo y gas. De 2000 a 2008, el descubrimiento de yacimientos de gas de arenisca compacta y gas de esquisto en la plataforma de América del Norte (Tabla 1-6) fue un avance importante en la adquisición continua de petróleo y gas a nivel mundial (Hille et al., 2007). gas, metano de carbón y gas de esquisto en los Estados Unidos. Los recursos han alcanzado una producción comercial a gran escala, con una producción que alcanzó 1.890×1,08 m3, 576×1,08 m3 y 930×1,08 m3 respectivamente en 2009 (según las estadísticas de la EIA). La producción de gas natural no convencional representó aproximadamente el 55% de la producción total de gas natural de Estados Unidos ese año. También se ha explotado a gran escala el petróleo de arenisca compacta de Bakken en América del Norte. En 2009, la producción de petróleo de arenas compactas alcanzó 1230×104t, un aumento de 240×104t en comparación con 2008. También se ha descubierto significativamente petróleo de piedra caliza compacta de Eagle Ford, convirtiéndose en otra área importante de exploración y desarrollo en América del Norte después del gas de esquisto.
Figura 1-9 Cambios en la producción global de gas natural no convencional
Tabla 1-6 Tabla estadística de descubrimientos de yacimientos de gas de esquisto en América del Norte de 2000 a 2008
Figura 1-10 Composición de la producción de gas natural en Estados Unidos de 1998 a 2008
Los hidratos de gas natural existen ampliamente en todo el mundo. Alrededor del 27% de la superficie terrestre y el 90% de las aguas oceánicas son áreas potenciales de almacenamiento de depósitos de hidratos de gas, con enormes recursos. Se estima que los recursos de hidratos de gas natural son más del doble que todos los recursos de combustibles fósiles conocidos y tienen las ventajas de un entierro poco profundo, una amplia distribución y una alta densidad de energía. Actualmente se cree que el hidrato de gas natural se puede extraer mediante el método de choque térmico, el método de reducción de presión y el método de reactivo químico, por lo que se lo conoce como "la energía del futuro" y "la energía del siglo XXI".
Los recursos de petróleo y gas no convencionales de China son ricos, diversos y están ampliamente distribuidos, y ocuparán una posición importante en la futura industria del petróleo y el gas. Según los resultados de una nueva ronda de evaluación de recursos, los recursos de petróleo de esquisto de mi país son 476×108t, los recursos de arena bituminosa son 59,7×108t y los recursos de metano de capas de carbón son 36,8×1012m3 (la profundidad de enterramiento es inferior a 2000m). China tiene abundantes recursos de petróleo y gas no convencionales, como petróleo de arenas compactas, gas de arenas compactas, gas de esquisto, esquisto bituminoso y asfalto de petróleo pesado.
3. Avances estratégicos e importancia del petróleo y el gas no convencionales
Como todos sabemos, el petróleo y el gas no convencionales son recursos que no pueden explorarse ni desarrollarse con los métodos y medios técnicos convencionales actuales. Se caracteriza por grandes recursos totales, altos requisitos técnicos, malas propiedades físicas, permeabilidad general al aire <1× 10-3 μ m2 y porosidad <10. El desarrollo de sus recursos requiere condiciones técnicas y económicas necesarias. Sólo emancipando la mente podremos liberar petróleo y gas y promover la transformación de recursos no convencionales en recursos convencionales.
En los últimos años, la exploración mundial de petróleo y gas no convencional ha logrado una serie de avances importantes. El gas de arenas compactas y el metano de yacimientos de carbón se han convertido en áreas clave para la exploración global de gas natural no convencional, el petróleo de arenas compactas se ha convertido en el punto culminante de la exploración mundial de petróleo no convencional y el gas de esquisto se ha convertido en un punto caliente para la exploración global de gas natural no convencional. La exploración y el desarrollo mundiales de petróleo y gas no convencionales han logrado avances significativos y avances estratégicos. Especialmente en América del Norte, la producción de gas natural representa el 27,2% del total mundial, lo que la convierte en la mayor zona productora de gas natural del mundo.
El desarrollo del gas natural no convencional en los Estados Unidos se ha desarrollado rápidamente y la proporción de producción de gas natural no convencional ha llegado a 50. En 1970, la producción total de gas natural en los Estados Unidos superó los 6000 × 108 m3, alcanzando un máximo de 6400 × 108 m3. en 1973. Después de 20 años, la producción siguió disminuyendo y en 2009 la producción total alcanzó los 6000×108 m3, principalmente gracias a la contribución del gas natural no convencional (Figura 66). El primer avance fue el gas de arenas compactas, seguido por el metano de yacimientos de carbón y el gas de esquisto.
Figura 1-11 Cambios en la producción de gas natural en Estados Unidos a lo largo de los años
Los avances globales en petróleo y gas no convencionales han traído las siguientes revelaciones importantes: Primero, el desarrollo de petróleo y gas no convencional debe llevarse a cabo en capas, con pruebas industriales en primer lugar; en segundo lugar, los avances tecnológicos y las aplicaciones a gran escala son factores importantes para promover el desarrollo de petróleo y gas no convencionales; en tercer lugar, el apoyo político El aumento de los precios del petróleo y el gas ha dado un fuerte impulso; para el desarrollo de petróleo y gas no convencionales; cuarto, los avances en campos importantes requieren investigación teórica básica y preparación para la investigación técnica a largo plazo; quinto, el malentendido es un área prohibida para la exploración. Sólo liberando la mente se puede liberar y promover el petróleo y el gas. Los recursos no convencionales se transforman en recursos convencionales. Tomando como ejemplo el gas de esquisto, los avances en la exploración y el desarrollo del gas de esquisto son de gran importancia en términos de incremento de recursos, teoría de formación de yacimientos, tecnología de desarrollo, etc., y son de gran importancia para el. expansión del campo de exploración y desarrollo de la industria del petróleo y el gas Impacto de gran alcance: ① Atraviesa el área prohibida de recursos y aumenta el tipo y la cantidad de recursos que la exploración convencional trata como un no yacimiento. ignora sus recursos efectivos como fuentes y yacimientos integrados (2) Rompe con la formación tradicional La teoría de yacimientos rompe con la visión de que existe un límite inferior para los yacimientos de petróleo y gas convencionales y la acumulación de trampas tradicionales, y confirma que los yacimientos de petróleo y gas con las gargantas de poros a nanoescala también pueden acumular gas natural (3) romper con la tecnología no convencional, mejorar la tecnología de exploración y desarrollo de petróleo y gas, y promover tecnologías de desarrollo de petróleo y gas convencionales y no convencionales para promover el petróleo y el gas compactos, el petróleo de esquisto y otros; recursos no convencionales para convertirse en recursos convencionales.
1. El gas de arenas compactas se ha convertido en un área clave de exploración de gas natural no convencional.
El gas de arenas compactas es el más temprano en el mundo, lo que representa. alrededor del 75% de la producción de gas natural no convencional. Actualmente, Estados Unidos ha descubierto más de 900 campos de gas compacto en 23 cuencas, con recursos recuperables de 13×1012m3, reservas recuperables de 5×1012m3 y 65.438 pozos de producción. El gas de arena compacta se debe principalmente al avance de la comprensión geológica y los avances en la tecnología de fracturación.
China ha descubierto abundantes reservas en las cuencas de Ordos, Sichuan y Tuha que actualmente representan alrededor del 30% de los recursos de gas de arena compacta del país. Las reservas y la producción de gas de arenas compactas Los resultados de la evaluación de las siete cuencas principales de China muestran que el área de exploración favorable para el gas de arenas compactas es de 27 × 104 km2 y el volumen de recursos es de aproximadamente (9 ~ 12) × 1012 m3, que es un área práctica importante para el futuro natural. exploración de gas.
2. El petróleo de arena compacta se ha convertido en el punto culminante de la exploración mundial de petróleo no convencional.
El petróleo de arena compacta de Bakken en América del Norte es el último avance en gas de esquisto. El petróleo de arenas compactas también se conoce como "oro negro". El descubridor Findley ganó el premio AAPG Outstanding Explorer Award en 2008. En 2008, el petróleo de arenas compactas de Bakken logró un desarrollo a gran escala y fue identificado como uno de los diez descubrimientos más importantes del mundo. El yacimiento es de arenisca limosa y roca carbonatada intercalada en rocas generadoras. El embalse de Bakken tiene un área de 7 × 104 km2, una profundidad de enterramiento de 2590 ~ 3200 m, un espesor de 5 ~ 10 m y una permeabilidad de (0,1 ~ 1) × 65438. En la actualidad, se han descubierto 19 cuencas de petróleo compacto en América del Norte. Cuatro conjuntos de capas principales de producción de petróleo compacto, incluidas la arenisca compacta de Bakken y la caliza compacta Eagle Ford, tienen reservas recuperables probadas de 6,4×108t y una producción en 2009 de 1230×100t. El desarrollo a gran escala del petróleo de arenas compactas en América del Norte se beneficia principalmente de la aplicación a gran escala de la tecnología de fracturación por etapas de pozos horizontales después de 2005. La producción inicial de petróleo de los pozos horizontales es de 500t/d, y la producción estable es de 15~25t/d, logrando un rápido desarrollo industrial.
El petróleo de arenas compactas en China está ampliamente distribuido, incluido el Jurásico en la cuenca de Sichuan, la arenisca compacta del Miembro Chang 7 en la Cuenca de Ordos, la roca carbonatada lacustre de la Formación Shahejie en la Bahía de Bohai, la Marga del Cretácico en la cuenca de Jiuquan y dolomita del Pérmico de la cuenca de Junggar, etc. , con las condiciones geológicas para la formación de petróleo compacto a gran escala.
3. El metano de yacimientos de carbón se ha convertido en un campo importante de exploración de gas natural no convencional.
Se estima que los recursos globales totales de metano de yacimientos de carbón son aproximadamente (91 ~ 260) × 1012 m3, y el último resultado estadístico es 256,1 × 1012m3 (Petroleum and Natural Gas Magazine Online, 2007). En 2001, los recursos de metano de yacimientos de carbón en los Estados Unidos eran 21,19×1012 m3, y los recursos de metano de yacimientos de carbón en Rusia eran (17 ~ 113)×1068. Los principales países productores de carbón del mundo conceden gran importancia al desarrollo del metano de las capas de carbón. Actualmente, 35 de los 74 países carboníferos del mundo han llevado a cabo investigación y desarrollo de metano de yacimientos de carbón, y aproximadamente la mitad de ellos han llevado a cabo exploraciones y pruebas especiales de metano de yacimientos de carbón. El desarrollo y utilización de metano de carbón en Estados Unidos, Reino Unido, Alemania, Rusia y otros países comenzaron antes. Desde finales de la década de 1970 hasta principios de la de 1980, Estados Unidos comenzó a explotar el metano de capas de carbón en la superficie y logró el éxito. Entre 1983 y 1995, la producción anual de metano de yacimientos de carbón aumentó de 1,7×108m3 a 250×108m3, formándose rápidamente. En 2005, la producción superó los 500×108m3, lo que representa entre el 8 y el 10% de la producción total de gas natural en los Estados Unidos, lo que lo convierte en un importante recurso energético en los Estados Unidos. La velocidad de desarrollo de la industria del metano de capas de carbón en los Estados Unidos ha atraído la atención mundial. En Canadá, los experimentos en la extracción de metano en vetas de carbón comenzaron en 1978. La producción anual de metano de capas de carbón fue de aproximadamente 1×108m3 en 2002, aumentó a 15,5×108m3 en 2004 y se espera que alcance 207×108m3 en 2020. Australia produjo 12,85 × 108 m3 de metano de carbón al año entre 1996 y 2004. El desarrollo de metano de capas de carbón en Australia se concentra principalmente en varias cuencas carboníferas del Pérmico-Triásico en el este, incluidas Sydney, Kennedy, Galilea y Bonn, de las cuales el 78% de la producción de metano de capas de carbón proviene de la cuenca de Bonn en Queensland.
El desarrollo del metano de yacimientos de carbón en China comenzó tarde. Desde que comenzó la exploración especial de metano de capas de carbón en 1994, sólo la cuenca Qinshui ha logrado producción industrial de metano de capas de carbón. En la actualidad, mi país está entrando en una etapa de gran avance en el desarrollo del metano de yacimientos de carbón. En 2010, la capacidad de producción de metano de yacimientos de carbón de mi país alcanzará los 25×108m3, logrando el rápido desarrollo de la industria del metano de yacimientos de carbón de mi país. Otros países, como la República Checa, Polonia, Bélgica, el Reino Unido, Rusia, Ucrania, India y Zimbabwe, también participan en la evaluación y exploración de CBM. En general, actualmente no es posible el desarrollo a gran escala de metano de yacimientos de carbón. En 2007, la producción mundial de metano de capas de carbón fue de aproximadamente 700 × 108 m3, de los cuales Estados Unidos, Canadá y Australia son los mayores productores de metano de capas de carbón del mundo. La producción de Estados Unidos es de aproximadamente 540 × 108 m3, la producción de Canadá es de casi 100 × 108 m3. y la producción de Australia es de 50×108m3.
4. El gas de esquisto se ha convertido en un área candente de exploración de gas natural no convencional.
En los últimos años, se ha desatado una "revolución" del gas de esquisto en todo el mundo. El avance del gas de esquisto radica en aumentar el tipo y la cantidad de recursos, superar el límite inferior de los yacimientos convencionales y el concepto tradicional de acumulación de trampas, promover el desarrollo de tecnologías de desarrollo de petróleo y gas convencionales y no convencionales y lograr la mejora de los cuellos de botella. tecnologías en el desarrollo de petróleo y gas. La producción de gas de esquisto en América del Norte superó los 200×108m3 en 2006 y los 900×108m3 en 2009. El rápido desarrollo del gas de esquisto se debe principalmente a los avances en la tecnología de fracturación y pozos horizontales posteriores a 2003. En la actualidad, se han formado ocho importantes áreas de producción de gas de esquisto en América del Norte, incluidas Barnett, Fayetteville y Haynesville. Las reservas recuperables probadas son de aproximadamente 1×1,01,2 m3. La producción en 2009 fue de 1.000×1,08 m3, de los cuales Estados Unidos. La producción de gas de esquisto fue de 930 × 1,08 m. Los poros de 3100 ~ 200 nm se desarrollan principalmente en el esquisto. Las primeras perforaciones confirmaron que el esquisto casi no tenía permeabilidad, y la permeabilidad "artificial" se logró mediante la fracturación de pozos horizontales para formar "gas artificial" de esquisto.
Hay tres tipos de esquisto en China: esquisto marino, esquisto marino de transición y esquisto continental. Entre ellos, el gas de esquisto marino es el más realista, y el Paleozoico Inferior en el sur de Sichuan es el área central de los últimos años. avances. La investigación de exploración de gas de esquisto de China ha logrado avances importantes, como la optimización del área central a través de investigaciones regionales, el descubrimiento de poros a nanoescala en el Pozo Wei 201 por primera vez y avances en el primer lote de zonas de demostración de industrialización de gas de esquisto de China, como Changning y Zhaotong. establecido por China National Petroleum Corporation. Buena suerte e hice descubrimientos importantes.
Sin embargo, el gas de esquisto de mi país tiene las características de alta evolución térmica, enterramiento profundo, superficie terrestre compleja y falta de recursos hídricos. Se debe prestar especial atención a la exploración y el desarrollo.
En la historia de la exploración de petróleo y gas, los malentendidos son un área prohibida para la exploración. El pensamiento convencional no puede encontrar petróleo y gas no convencionales, y la comprensión de los yacimientos continuos de petróleo y gas rompe las discontinuidades convencionales y las áreas prohibidas de exploración.