美國天然氣:需求、供給和儲量

楊冰:美國天然氣:需求、供給和儲量美國夭然氣:需求、供給和儲量編譯: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)摘要評價(jià)了美國過(guò)去和目前天然氣的t—時(shí)間或標準日期,a;產(chǎn)量,給出了天然氣未來(lái)儲量的來(lái)源。目前tm—峰值產(chǎn)量年;美國常規夭然氣供給緊縮,只能提供需求的b—產(chǎn)量變化因子,101ft3;43%。美國能源信息管理局(EIA)預測目Q—時(shí)間t時(shí)的累積產(chǎn)量。前44%的天然氣需求來(lái)自非常規能源,另Hubbert理論曲線(xiàn)在獲得了充分的長(cháng)期生產(chǎn)數據外的13%來(lái)自進(jìn)口。還介紹了僅應用歷史后與生產(chǎn)數據擬合得很好。自1989年以來(lái),當實(shí)際生產(chǎn)數據來(lái)估算天然氣儲量的方法,該方法生產(chǎn)達到最大產(chǎn)量且產(chǎn)出約一半的天然氣時(shí),數據趨涉及價(jià)格、地質(zhì)、政治、技術(shù)、最終可采氣勢與理論曲線(xiàn)非常一致,從此曲線(xiàn)不能馬上看出未來(lái)量或儲量的增長(cháng),不做任何假定,可見(jiàn)這種產(chǎn)量,尤其在離散數據數量相當大時(shí)。圖2表明,到評估是現實(shí)的2020年常規天然氣可能減至7×102f關(guān)鍵詞天然氣需求供給儲量進(jìn)口美Dol:10.3969/ issn.1002-641X2010.50141概述凈進(jìn)口1987年以來(lái),美國天然氣的消耗量已經(jīng)超過(guò)了美國的生產(chǎn)能力,兩者之間的差距通過(guò)管道和船00520102015只進(jìn)口液化天然氣(LNG)來(lái)彌補。供給中最大的部分是常規天然氣,但已開(kāi)始不斷降低,現在只1美國天然氣資源的最近走勢能提供總需求量的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(cháng);供給中的第三部分是管道天然氣的進(jìn)口,占12%;其余的來(lái)自煤層甲烷、頁(yè)巖氣和LNG。天然氣供給中各部分的趨勢如圖1所示。非常規天然氣產(chǎn)量在最近的20年中已增長(cháng)了4倍。2常規天然氣1表明,美國常規天然氣產(chǎn)量持續下降,從1990年的15×1012ft(1ft2=38.317dm3)降至圖2美國常規天然氣的產(chǎn)量2008年的10×102ft3。天然氣歷史產(chǎn)量與時(shí)間的可以重新描制生產(chǎn)數據曲線(xiàn),以檢測是否與關(guān)系曲線(xiàn)呈現出鐘形(圖2),曲線(xiàn)不包括非常規 Hubbert理論相符,并表明什么時(shí)候開(kāi)始達到似天然氣產(chǎn)量。圖2中的紅色曲線(xiàn)是一個(gè)對數分布,合。圖3是年生產(chǎn)量與累積生產(chǎn)量的比值(y軸)該曲線(xiàn)方程是 M. King Hubbert使用的對數曲線(xiàn)與累積產(chǎn)量(x軸)的關(guān)系曲線(xiàn),可以看到一線(xiàn)的導數。導數曲線(xiàn)方程為P=dQ/dt,其中性圖形(紅色),從1989年開(kāi)始與 Hubbert理論曲線(xiàn)達到很好的似合。當此線(xiàn)與x軸相交時(shí),產(chǎn)量P-1+cosH[b(L-t)為零,可以預測常規天然氣的最終累積產(chǎn)量為式中P—天然氣產(chǎn)量,102ft3;1200×102ft3。如果在美國能夠新發(fā)現一個(gè)大的峰值產(chǎn)量;天然氣田,那么這條曲線(xiàn)將會(huì )改變,但迄今為止產(chǎn)國外油田工程第26卷第5期(2010.5)量數據跟從 Hubbert曲線(xiàn)已經(jīng)20年了。從圖3可求的7%。正如它的命名,頁(yè)巖氣產(chǎn)自頁(yè)巖,也需以看出,美國至今產(chǎn)出常規天然氣約930×1012要水平井或水力壓裂開(kāi)采。由圖4可知,頁(yè)巖的增ft,還有約230×1012ft待生產(chǎn)。長(cháng)速率在它的指數階段。顯然, Fort Worth盆地中的 Barnett Shale是頁(yè)巖氣產(chǎn)量最大的地區,2008年產(chǎn)量為1.4×102ft3。在1993年與2008年封名碳間 Barnett產(chǎn)出5.0×102ft3頁(yè)巖氣,剩余儲量可能接近26×1012ft3。人們相信,目前32%的生產(chǎn)增長(cháng)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。一些研究人員估測可能達到6美元或更高。60080010001200路易斯安娜州西北部和東得克薩斯州的圖3美國常規天然氣的累積產(chǎn)量增長(cháng)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非常規天然氣正常產(chǎn)量。第一年的降幅達65%~80%。計算的天然氣可采量為34×10ft3。每口井鉆至11500美國非常規天然氣生產(chǎn)份額從1998年總產(chǎn)量15250ft需7.5~9.5百萬(wàn)美元的成本,的28%上升到2007年的46%。圖1表明,產(chǎn)量穩Haynesville可能需要6~8美元/10°Btu才可達到步增長(cháng),目前已與常規天然氣的產(chǎn)量相當。非常規經(jīng)濟開(kāi)采天然氣可以分為三類(lèi):致密氣、頁(yè)巖氣和煤層氣。在美國有20多個(gè)頁(yè)巖生產(chǎn)區,據估測,到非常規天然氣基本上能彌補常規天然氣的下降,因2020年7個(gè)大的生產(chǎn)區的產(chǎn)量可以達到10×1012此國內天然氣的總產(chǎn)量一直很穩定,只是近幾年有14×1012ft3,這個(gè)預測可能太樂(lè )觀(guān)了。了明顯的不足。近年來(lái),高天然氣價(jià)格帶來(lái)了高鉆3.3煤層甲烷機數量的動(dòng)用,鉆井數量增多,產(chǎn)量自然增長(cháng)。圖煤層甲烷(CBM)是指煤層基質(zhì)中吸收的甲4給出美國非常規天然氣的生產(chǎn)產(chǎn)量。烷。在煤夾層中可能存在一些自由氣,這是煤開(kāi)采中的危險因素,但目前它成了受歡迎的天然氣資源。圖4表明,CBM產(chǎn)量不像其他非常規能源增液氣長(cháng)得那么快。產(chǎn)量還不到峰值點(diǎn)的50%,目前產(chǎn)量是2.0×102ft3/a,占需求的8%。1985年,量只有0.01×1012ft3。大約80%的CBM來(lái)自Rocky Mountain地區的 San Juan和 Powder Riv-負巖氣er盆地。在過(guò)去的10年,CBM產(chǎn)量提高了38%。20042006200a0103.4甲烷水合物圖4美國非常規天然氣產(chǎn)量甲烷水合物常作為非常規天然氣的未來(lái)資源被31致密氣提及。它們代表著(zhù)巨大的資源潛力,但一直以來(lái)達致密氣在非常規天然氣中儲量最大,總量幾乎不到經(jīng)濟開(kāi)采的目標。無(wú)生產(chǎn)數據,也就無(wú)法進(jìn)行為7×102ft3,可滿(mǎn)足美國需求的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。致密對其他非常規能源進(jìn)行 Hubbert可靠性分析氣藏通常需要水平井或水力壓裂開(kāi)采,或兩者同時(shí)還過(guò)早,因為在每個(gè)開(kāi)采實(shí)例中,產(chǎn)量都很小,遠進(jìn)行,以達到經(jīng)濟開(kāi)采。從圖4可以看出,致密氣達不到中間點(diǎn)或峰值產(chǎn)量。的生產(chǎn)其是有發(fā)展前途的,其未來(lái)有增長(cháng)潛力。表1給出非常規氣儲量的一些早期預測。注Rocky Mountains地區提供了大約45%致密氣產(chǎn)意,這是技術(shù)可采儲量,不是必要的經(jīng)濟可采儲量,另外35%來(lái)自 Gulf coast。 Rocky Mountains量。隨著(zhù)開(kāi)發(fā)與發(fā)現的增加,報告儲量有增長(cháng)的趨在2003年產(chǎn)量超過(guò) Gulf coast勢。2007年的一項研究公布頁(yè)巖的平均儲量為2743.2頁(yè)巖氣×102ft2,致密氣為118×102ft3,CBM為88頁(yè)巖氣產(chǎn)量約為1.7×102ft,可滿(mǎn)足美國需1012ft,非常規氣的總量為480×10ft3。楊冰:美國天然氣:需求、供給和儲量表1非常規氣的技術(shù)可采量(單位:1012ft23)圖7是加拿大的剩余氣儲量與時(shí)間的關(guān)系曲先期的儲量國家石油委員會(huì )美國地質(zhì)勘查線(xiàn)。注意,官方估測的60×1012ft儲量遠遠低于估算年份已證實(shí)未開(kāi)發(fā)Hubbert的110×102ft儲量。圖8示出加拿大天頁(yè)巖氣35然氣生產(chǎn)與消耗的趨勢。生產(chǎn)已達到了峰值產(chǎn)量,致密氣但消耗仍在增長(cháng)。加拿大生產(chǎn)萎縮而同時(shí)需求增煤層甲烷1983268長(cháng),美國從加拿大進(jìn)口天然氣量的增長(cháng),甚至是維持,似乎都不太可能。在相當長(cháng)的一段時(shí)期內要改1996年,EIA預測2005年非常規氣的產(chǎn)量為2.5×1012ft3,2000年預測2005年非常規氣的產(chǎn)變這一狀況只有一個(gè)因素,那就是加拿大所報道的量為4.9×10ft3;到了2003年末,預測為6.1巨大的頁(yè)巖氣資源。102ft,而2005年的實(shí)際產(chǎn)量為8×102ft3。4管道外輸天然氣管道外輸天然氣主要來(lái)自加拿大,目前凈進(jìn)口報告的約3×102ft/a,可滿(mǎn)足美國12%的需求。這一進(jìn)口量接近加拿大緊縮產(chǎn)量的50%。這里應用Hubbert分析來(lái)預測未來(lái)進(jìn)口氣的份額。加拿大產(chǎn)量峰值2004年為6.6×102ft3/a,2008年為5.9×1012ft/a(圖5)。圖6給出了累積生產(chǎn)增長(cháng)率,表明的最終累積量(即紅線(xiàn)與x軸的交點(diǎn))是280×圖7加章大天然氣儲量1012ft3。從1995年至2008年的13年,數據與Hubbert理論相擬合。2008年末累積產(chǎn)量為170×102ft3,所以目前 Hubbert儲量為110×102ft2在過(guò)去的13年中,生產(chǎn)數據與直線(xiàn)吻合得很好。礦水習2畫(huà)代20007010圖8加拿大天然氣生產(chǎn)與消耗LNG的進(jìn)美國擁有著(zhù)大量的LNG進(jìn)口來(lái)源,約75%來(lái)圖5加章大天然氣產(chǎn)量自特立尼達島,運輸距離不長(cháng),而且該國的天然氣生產(chǎn)一直在增長(cháng),所以美國的進(jìn)口量也會(huì )增長(cháng)。美封名國其他的LNG進(jìn)口來(lái)源國有著(zhù)豐富的天然氣資源,且產(chǎn)量也在增長(cháng),所以美國未來(lái)的LNG進(jìn)口量不會(huì )因為來(lái)源的短缺而受到限制。其他可能的限制條件,如運輸裝置和再氣化終端站,只要肯花費亂時(shí)間和經(jīng)費就可以克服。在過(guò)去的20年間,美國LNG的進(jìn)口價(jià)格一家積產(chǎn)量/10°ft直緊跟國內天然氣價(jià)格。日本,世界最大的LNG進(jìn)口國,其LNG進(jìn)口價(jià)格稍高一些。日本進(jìn)口圖6加章大累積產(chǎn)量增長(cháng)速率LNG的量是美國的9倍。國外油田工程第26卷第5期(2010.5)6結論提出, Kenneth S. Deffeyes對其進(jìn)行了解釋與擴展,尤其適用于大范圍鉆井與生產(chǎn)的大區塊,且該盡管美國常規天然氣的產(chǎn)量迅速下降,同時(shí)需區塊的生產(chǎn)已達到了其峰值產(chǎn)量。該評價(jià)技術(shù)不適求日益增長(cháng),但美國非常規天然氣的生產(chǎn)增長(cháng)迅合單井或單個(gè)油田的應用,也不適合生產(chǎn)剛剛開(kāi)始速,足以保持美國天然氣總產(chǎn)量的穩定。供需之間的小區塊。它在美國與加拿大的天然氣儲量評價(jià)中的任何差異都可以通過(guò)從加拿大管輸天然氣與從特發(fā)揮了很好的作用。該評價(jià)技術(shù)對未來(lái)的儲藏發(fā)現立尼達島船運LNG來(lái)得以解決。加拿大天然氣產(chǎn)與技術(shù)改進(jìn)沒(méi)有做任何假定,也未考慮儲量增長(cháng)因量增長(cháng)的潛力似乎受限,但加拿大擁有著(zhù)巨大的未素,但該技術(shù)還不能應用于非常規天然氣資源的評開(kāi)采的頁(yè)巖氣資源,而且LNG的進(jìn)口看起來(lái)更有價(jià),因為它們的歷史生產(chǎn)數據還不充分。前景。另外,LNG出口國的天然氣產(chǎn)量也在不斷增長(cháng),且儲量豐富。資料來(lái)源于美國《 World Oil》2009年10月基于歷史生產(chǎn)數據的天然氣儲量評價(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(yè))和鉆頭性能,可以達到意想不到的有計劃嚴謹的性能追蹤是達到從每個(gè)鉆頭到鉆頭進(jìn)尺,最后兩個(gè)鉆頭進(jìn)尺都超過(guò)2000ftBHA的性能優(yōu)化的重要方法;相比計劃的總鉆井時(shí)間56天,所用時(shí)間為◇在鉆井液系統中使用潤滑劑和好的射流對減48.7天。小扭矩、拖拉和井眼問(wèn)題都非常有效;在10天內用7in生產(chǎn)封隔器和4.5in碳鋼管◇減少側鉆部分長(cháng)度的理論優(yōu)勢是減少整個(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結論的實(shí)現;◇很明顯, Khuff-A、B和C儲層都有充足的◇中半徑水平鉆井技術(shù)已成功應用于 Haradh-厚度和空間,這三個(gè)層都可用于側鉆和使用中、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^(guò)去在沙特阿美石油公司的 Ghawar油田的9口長(cháng)半徑再入側鉆井,用常規BHA、鉆桿資料來(lái)源于美國《SPE120393》和導向工具的中半徑水平鉆井技術(shù)節約了34天的收日期2009-03-31操作時(shí)間和33%的作業(yè)費用;(上接第31頁(yè))分析能識別出泥巖層。通常,使用傳播電阻率測量位電阻率測井儀。油層含水飽和度變化導致電阻率值來(lái)估測方位電阻測量?jì)x對油田電阻率變化的反大約從300(油層頂部)變化到0.5Q(油水界應。從觀(guān)察到的方位信號強度減去傾斜的強度信號面以下)。需要用超深測井儀從最佳的井眼軌跡就能得到一個(gè)距導電層比較準確的距離。結果較好油水界面以上9m)中來(lái)確定大規模的電阻率結地解釋了井眼之上或井眼附近的導電層。構。淺測量常用于分析近井眼的電阻率變化方位測量能確定導電層的方向,顯然,井眼之資料來(lái)源于美國《SPE115675》(收稿日期2009-03-05)上的導電層與井眼下面的電層有不同的校正方法。當接觸面在井眼之下時(shí),三種電阻率測井儀的綜合