加拿大致密油資源潛力和勘探開發(fā)現(xiàn)狀

來源：絲路印象 2024-07-19 17:33:27 瀏覽：2705 收藏

加拿大擁有豐富的油氣資源，是全球第五大石油出口國，也是繼美國后世界第二個成功開發(fā)致密油氣的國家。美國能源信息署評估，加拿大致密(頁巖)油資源潛力巨大。隨著水平井、多段壓裂技術革新以及對低孔低滲致密儲層地質(zhì)條件和特征認知的完善，加拿大致密(頁巖)油氣資源得到有效開發(fā)。加拿大致密油資源主要分布在西加拿大沉積盆地，產(chǎn)量來自該盆地8大致密油產(chǎn)區(qū)，生產(chǎn)活動集中在巴肯組、卡爾蒂姆組和維京組，其中巴肯組/埃克肖組占國內(nèi)致密油產(chǎn)量的30％-40％。加拿大致密油資源開發(fā)具有強大優(yōu)勢，但受當前全球油價低迷影響，開發(fā)前景存在一定不確定性。

致密油是當今非常規(guī)油氣開發(fā)中增速最快的前沿陣地。美國、加拿大已經(jīng)實現(xiàn)了致密油的商業(yè)化生產(chǎn)，一定程度上改變了世界能源格局。加拿大是世界第五大石油出口國，也是繼美國之后世界上第二個成功開發(fā)致密(頁巖)油氣的國家，致密油產(chǎn)量占加拿大石油出口量的8％。據(jù)2013年美國能源信息署估計，加拿大致密(頁巖)油可采資源量是12.6×108ｔ，占世界致密油資源的2.6％，名列第10位，致密油開發(fā)具有良好前景。

1、加拿大致密油的定義和發(fā)展

1.1 加拿大致密油的定義

致密油是一個新興概念，對此世界各國以及油氣管理機構或協(xié)會提出了不同表述。2011年，加拿大卡爾加里大學克拉克森等提出非常規(guī)輕質(zhì)油可分為3類［3］：(1)致密油，與致密氣概念對應，基質(zhì)滲透率一般低于0.1×10－3μ㎡，源巖非儲層，巖性為碎屑巖或碳酸鹽巖，代表地層巴肯組和蒙特尼組；(2)裙邊油，基質(zhì)滲透率一般大于0.1×10－3μ㎡，源巖非儲層，巖性為碎屑巖或碳酸鹽巖，代表地層卡爾蒂姆組和維京組；(3)頁巖油，與頁巖氣概念對應，基質(zhì)滲透率很低，源巖可作為儲層，代表地層迪韋奈組和馬斯夸組。加拿大非常規(guī)資源協(xié)會認為位于已發(fā)現(xiàn)常規(guī)油田周邊的含油區(qū)屬于致密油范疇，需通過水平井和水力壓裂新技術開采。2012年，加拿大自然資源部指出，致密油可直接產(chǎn)自頁巖，但多數(shù)來自低滲透、與烴源巖頁巖相關的粉砂巖、砂巖、石灰?guī)r和白云巖中，需借助水平井鉆井和水力壓裂增產(chǎn)技術。加拿大國家能源委員會把致密油分為2大類：(1)頁巖油：從頁巖烴源巖中采出的石油，與頁巖氣相似；(2)致密油：從頁巖烴源巖中運移至附近或遠處的致密砂巖、粉砂巖、石灰?guī)r或白云巖等地層中的石油，與致密氣類似，但油藏儲層物性比頁巖好。

表1 加拿大致密油開發(fā)試驗部分匯總

年份	地層	研究方式	EOR方法	驅(qū)油機理	研究結果
2010	Bakken	數(shù)值模擬	CO₂驅(qū)	減少界面張力、降低原油黏度、原油膨脹	對比不同注入井網(wǎng)、注入方案、注入劑、EOR方案和不同性質(zhì)油藏，得出CO₂驅(qū)可有效開發(fā)Bakken組，需采用正確注入井網(wǎng)，從經(jīng)濟角度可嘗試富含CO₂的產(chǎn)出氣或煙道氣
2011	Viewfield Bakken	巖心試驗、油藏模擬和先導性試驗	注干氣	保持油藏壓力，橫/縱向驅(qū)替原油，液體烴組分接觸原油后產(chǎn)生氣化	巖心試驗和油藏模擬表明氣驅(qū)油效率為28%-60%，體積波及效率50%，最終采收率14%-30%OOIP；先導試驗區(qū)采用１口注入井對應9口生產(chǎn)井，可見壓力明顯上升，產(chǎn)量增長10%，遞減速度下降；問題是發(fā)生氣竄和井下泵故障
2012	Cardium	油藏數(shù)值模擬	CO₂混相驅(qū)、水氣交替注入(WAG)	形成有效混相，保持儲層壓力，提高原油采收率	采用油藏流體組成的油層動態(tài)數(shù)值模擬模型，發(fā)現(xiàn)模擬中水氣交替注入比為2.0時，CO₂驅(qū)在水驅(qū)后仍可提高采收率，最高達21.7%
2015	Cardium	巖心驅(qū)替試驗	納米液氣體交替注入(NAG)	納米粒子無需借助外力可以輕易進入致密儲層，添加劑不增加注入液重量，改變潤濕性、降低界面張力和提高采收率	模擬納米顆粒添加劑改善水氣交替注入過程，表明納米液體與氣體交替注入可改善生產(chǎn)動態(tài)
2016	Cardium Pekisko Montney	油藏數(shù)值模擬	水氣交替注入(WAG)	改善流度比，改變潤濕性和界面張力	數(shù)值模擬表明表面活性劑、低礦化水和納米液添加劑改善生產(chǎn)動態(tài)
2017	WCSB	油藏數(shù)值模擬	注水、非混相注氮氣、混相注CO₂	注水保持壓力、改善面積波及面積；CO₂驅(qū)改善原油流動；注氮氣提高泄油面積的油藏壓力	工作流程結合模型，篩選不同滲透率、井網(wǎng)和裂縫EOR方法經(jīng)濟性和技術適用性，得出CO₂混相驅(qū)可提高采收率11%-23%；滲透率低于0.03×10-3μ㎡，非混相氮氣驅(qū)最有效

根據(jù)上述表述，加拿大的致密油概念內(nèi)涵比較寬泛，包括致密砂巖油和致密頁巖油。實際中，致密油和頁巖油作為同樣的概念交叉使用。以美國、加拿大為主的國外致密油概念屬于廣義致密油范疇，而中國致密油概念主要指在致密砂巖或碳酸鹽巖中聚集的原油，屬狹義致密油范疇。

1.2 加拿大政府發(fā)展致密油的舉措和政策

加拿大致密(頁巖)油氣資源巨大，但大多數(shù)沒有得到有效開發(fā)，在考慮環(huán)境因素的前提下開發(fā)致密油氣是保持加拿大世界能源市場競爭地位的關鍵所在。致密油氣資源的開發(fā)對加拿大經(jīng)濟起到重要作用，可提供大量就業(yè)機會，向擁有資源的省政府支付租借費、礦產(chǎn)稅費，向市、省和聯(lián)邦政府繳納稅費等。致密油開發(fā)能夠產(chǎn)生宏觀經(jīng)濟效果，增加國際投資，實現(xiàn)貿(mào)易平衡，降低本國對進口能源的依賴性。隨著國內(nèi)常規(guī)油氣儲量遞減，常規(guī)資源的貢獻率下降，致密油氣資源對加拿大的經(jīng)濟作用日益增強。

1.2.1 加拿大對致密油氣資源的態(tài)度和措施

隨著致密(頁巖)油氣產(chǎn)量增長，加拿大政府加大對非常規(guī)資源的關注，制定法規(guī)框架、推廣有關政策、認識資源潛力、了解資源開發(fā)將對環(huán)境和健康產(chǎn)生的影響、注重公眾信息的交流和公布等。

2013年8月，加拿大能源和礦業(yè)部長會議提出“負責任地開發(fā)致密(頁巖)油氣資源”議題，呼吁開展技術研究和項目評估工作，增強對加拿大致密油氣資源的認識。聯(lián)邦政府、省政府以及少數(shù)民族地區(qū)政府已經(jīng)完成或正在進行評估工作，包括完善相關政策和法規(guī)、認識評價資源、了解環(huán)境影響和管理、公眾參與和信息披露等，表現(xiàn)了加拿大政府對致密(頁巖)油氣開發(fā)的重視與支持。

加拿大致密油資源潛力和勘探開發(fā)現(xiàn)狀

2014年5月，加拿大學術委員發(fā)布《頁巖氣提取和運移對環(huán)境影響》報告，提出了環(huán)境、生態(tài)系統(tǒng)、地理和地質(zhì)條件等影響因素，并關注水資源和氣體排放問題。2015年2-3月，加拿大自然資源部邀請了近200個來自聯(lián)邦、省級和地區(qū)政府、工業(yè)界和學術界代表，分小組討論致密油氣資源開發(fā)及其風險，議題包括“評估致密資源和描述致密油藏”、“開發(fā)工程技術和最佳作業(yè)經(jīng)驗分享”、“提高環(huán)境保護意識”等。

1.2.2 加拿大致密油資源開發(fā)政策

致密油開發(fā)受地質(zhì)因素和非地質(zhì)因素影響。非地質(zhì)因素包括技術重大突破、高油價、政府財稅補貼和政策支持。其中，優(yōu)惠的資源政策是致密油商業(yè)化生產(chǎn)的重要因素。

加拿大政府在制定產(chǎn)業(yè)扶持政策時，主要參考了美國的產(chǎn)業(yè)政策，例如對生產(chǎn)商提供一定稅收優(yōu)惠，對技術研發(fā)項目給予一定扶持，以及在水處理和環(huán)境保護方面出臺指導意見。加拿大省級政府以及少數(shù)民族地區(qū)政府在原油氣活動管理條例的基礎上，修訂、完善非常規(guī)油氣資源規(guī)章制度體系，使之適應致密油氣資源開發(fā)的需求以及技術變化、應用和潛在風險，從整個區(qū)域或者油氣藏角度考慮油氣開發(fā)活動，認識致密油氣勘探開發(fā)和管理的需求。英屬哥倫比亞省、阿爾伯塔省和薩斯喀徹溫省在這方面經(jīng)驗更加豐富、表現(xiàn)更為突出。他們還在地下水保護與監(jiān)管、公共協(xié)商要求、不間斷法規(guī)審查以及風險評估方法等共同議題上形成共識。

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加拿大非常規(guī)能源開發(fā)政策相對完善和系統(tǒng)，從鼓勵/補貼與監(jiān)管兩方面達到降低企業(yè)風險、維護公平市場競爭與保護環(huán)境的目的。財政部對致密(頁巖)油氣等高風險投資的礦產(chǎn)行業(yè)給予稅收補貼鼓勵(投資人當年減免稅率為100％，生產(chǎn)前稅率全額減免)；從事油氣勘探和開采企業(yè)，可享有加拿大聯(lián)邦政府和省政府稅收優(yōu)惠政策，一些高風險、低收益項目在生產(chǎn)期減免部分稅額，最高減免額度為項目當年繳納稅款的30％。

2、加拿大致密油資源潛力

加拿大致密油資源賦存于西加拿大含油氣盆地、東部阿巴拉契亞山脈地區(qū)、西部紐芬蘭島格林角和魁北克安蒂科斯蒂島馬卡斯帶＆尤蒂卡地區(qū)。據(jù)加拿大地質(zhì)調(diào)查結果，西加拿大和魁北克地區(qū)的致密(頁巖)油原始地質(zhì)儲量是840×108ｔ。目前，西加拿大盆地的油氣公司確定的探明和概算儲量只有7000×104ｔ，預計隨著現(xiàn)有設備和作業(yè)條件的改善，可采儲量將逐漸增大。

加拿大致密油資源主要分布在西加拿大沉積盆地，包括阿爾伯塔省、薩斯喀徹溫省、曼尼托巴省和英屬哥倫比亞省。致密油區(qū)帶有巴肯/?？诵?，卡爾蒂姆，維京，迪韋奈/馬斯夸，蒙特尼/多伊格，下肖納文和比弗希爾湖。二白斑和諾德格及派克斯蔻為開發(fā)新區(qū)。

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巴肯組從美國蒙大拿州和北達科他州向北延伸到加拿大薩斯喀徹溫省和曼尼托巴省，由3個獨立儲層構成。地質(zhì)年代是晚泥盆世-早密西西比世，埋深1500ｍ，厚度3-40ｍ，孔隙度6％-13％，滲透率(0.01-0.5)×10－3μ㎡，含油飽和度50％-70％，巖性是白云巖/粉砂巖。加拿大薩斯喀徹溫省巴肯組地質(zhì)儲量預測為31.50×108ｔ。2017年，加拿大國家能源委員會和薩斯喀徹溫省經(jīng)濟部評估認為，可從加拿大巴肯組采出1.96×108ｔ油和283×108ｍ3氣，至2014年年底累計生產(chǎn)2240×104ｔ，剩余可采儲量1.736×108ｔ。

?？诵そM位于阿爾伯塔省和英屬哥倫比亞省東北部，地層是泥盆系-密西西比系，埋深914-2500ｍ，厚度7-50ｍ，上部由粉砂質(zhì)石灰?guī)r和粉砂質(zhì)灰?guī)r、白云巖、砂巖構成，下部是黑色有機質(zhì)豐富的頁巖。?？诵そM也被稱為阿爾伯塔省巴肯組，但沒有上部頁巖段。

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卡爾蒂姆組是北美致密油主力產(chǎn)油層之一，也是西加拿大盆地最有代表性的致密油藏，屬于在常規(guī)油氣藏邊緣或油氣藏之間發(fā)育的非常規(guī)致密油資源，具有區(qū)域性和大面積分布特點。致密油生產(chǎn)區(qū)位于阿爾伯塔省西部和英屬哥倫比亞東部，地質(zhì)年代是晚白堊世，巖性是細粒砂巖含粉砂巖和頁巖夾層。東部地層厚度50ｍ，西部地層厚度165ｍ，埋深1200-2700ｍ，滲透率(0.1-50)×10－3μ㎡，孔隙度3％-12％。致密油地質(zhì)儲量約14.8×108ｔ，可采儲量0.18×108ｔ。主力油田彭比納儲量為13.1×108ｔ，整個地區(qū)處于生產(chǎn)和開發(fā)早期，采收率為17％。

維京組位于阿爾伯塔省和薩斯喀徹溫省西部，埋深700-750ｍ，地質(zhì)年代是白堊紀，巖性以砂巖為主，含粉砂巖和頁巖夾層，油藏性質(zhì)整體較差。2011年，加拿大帝國商業(yè)銀行預測儲量為7×108ｔ，2012年彼得雷爾?羅伯茨公司預測該地區(qū)儲量為(1960-4760)×104ｔ。

迪韋奈頁巖區(qū)是致密油熱點產(chǎn)區(qū)，資源豐富，面積16.214×104ｋ㎡，埋深2500-4000ｍ，自西向東由深變淺，巖性是有機質(zhì)豐富的頁巖，夾雜白堊系巖和石灰?guī)r，儲量為93×108ｔ。

3、加拿大致密油勘探開發(fā)現(xiàn)狀

3.1 產(chǎn)量及預測

加拿大致密油生產(chǎn)始于2005年，在當時高油價、水平井和水力壓裂技術成功商業(yè)化應用的推動下，加拿大石油作業(yè)公司涉足致密油生產(chǎn)，生產(chǎn)活動最初位于薩斯喀徹溫省東南部和曼尼托巴省西南部的巴肯組。隨著技術成熟，產(chǎn)量效益顯現(xiàn)。2010年，致密油開發(fā)延伸到其他儲層，同年加拿大致密油日產(chǎn)量約1.96×104ｔ，占國內(nèi)石油總產(chǎn)量的1％。

加拿大致密油資源潛力和勘探開發(fā)現(xiàn)狀

2011-2014年，致密油產(chǎn)量成倍增長，產(chǎn)油量從2.8×104t/d提高到5.6×104t/d。其中，2013年產(chǎn)量4.76×104t/d，接近國內(nèi)原油日產(chǎn)量的10％；2014年，致密油產(chǎn)油量達到峰值5.95×104t/d，占當年北美致密油總產(chǎn)量的9％。2015年，國際油價大幅下跌，加拿大新鉆井量減少，新增生產(chǎn)井數(shù)從2014年的3200口縮減為2015年的2300口，2016年僅鉆了1000口新井。2016年底，致密油產(chǎn)量約4.83×104t/d。致密油產(chǎn)量遞減快與不能及時補充新井有直接關系?？柕倌方M產(chǎn)量下降最大，從1.19×104t/d減少到7000t/d；其次是巴肯組，從8400t/d減少到5600t/d。2018年，加拿大致密油產(chǎn)量保持在4.69×104t/d。

加拿大石油生產(chǎn)商協(xié)會認為，隨著鉆井活動回暖以及對油田認識的加深，致密油產(chǎn)量將會增長，致密油資源規(guī)模不斷擴大。據(jù)能源咨詢師伍德?瑪肯西預測，2018-2028年，致密油國內(nèi)產(chǎn)量將提高到5.88×104t/d。據(jù)國際能源組織2016年預測，加拿大致密油產(chǎn)量持續(xù)下降直至2020年，屆時隨著原油價格上浮，致密油與國內(nèi)油砂資本的競爭相對減小，致密油產(chǎn)量增大，預計2040年產(chǎn)量達到10.64×104t/d。加拿大國家能源委員會2017年發(fā)布了國內(nèi)能源未來發(fā)展趨勢系列報告，認為近3年來，全球原油價格下降，導致國內(nèi)新井投資大幅遞減；隨著油價上漲，預測2040年布倫特原油價格達到560美元/ｔ時，國內(nèi)輕質(zhì)油(包括致密油)產(chǎn)量較2016年增長28％。

3.2 致密油產(chǎn)區(qū)及主要石油公司

目前，加拿大致密油產(chǎn)量全部來自西加拿大含油氣盆地的8大致密油產(chǎn)區(qū)，主要生產(chǎn)活動集中在巴肯組、維京組和卡爾蒂姆組。

巴肯組/?？诵そM是加拿大最早開始致密油生產(chǎn)的區(qū)帶，也是目前最大的致密油產(chǎn)區(qū)，2011年致密油產(chǎn)量占加拿大致密油產(chǎn)量的40％。隨著卡爾蒂姆組等致密油區(qū)塊投入開發(fā)，巴肯組產(chǎn)量貢獻降至30％，日產(chǎn)量從8400ｔ減少到5600ｔ，但仍是主力產(chǎn)區(qū)且產(chǎn)量平穩(wěn)。相對于美國巴肯致密產(chǎn)層，加拿大巴肯組更淺，水平井分支長度更短，生產(chǎn)成本更低。依據(jù)生產(chǎn)權重因素分析，加拿大巴肯致密油臨界成本是420美元/ｔ，而美國巴肯致密油臨界成本是455美元/ｔ。光流資源公司是加拿大巴肯致密油產(chǎn)區(qū)的主要作業(yè)商，也是薩斯喀徹溫省最大的土地所有者。光流資源公司在巴肯致密油產(chǎn)區(qū)之所以取得成功，原因之一是采用了水平井和水力壓裂技術，其次是公司擁有管線、集輸系統(tǒng)、油氣處理設備等基礎設施網(wǎng)絡，可降低成本、支撐油田擴大規(guī)模和采集數(shù)據(jù)?？死咨仄斩魈毓驹谒_斯喀徹溫省巴肯致密油產(chǎn)區(qū)(維尤菲爾德油田)擁有最大面積。2013年第一季度，該公司在巴肯產(chǎn)區(qū)鉆了80口水平井，計劃增加169口新井；還嘗試了水驅(qū)試驗，將維尤菲爾德油田巴肯組油井轉(zhuǎn)成注水井。墨菲石油有限公司是阿爾伯塔省巴肯組主要作業(yè)商，2010年，該公司購買了面積為607.05ｋ㎡的土地，經(jīng)評估后確定大峽谷作為目標層，從中?？诵赢a(chǎn)油，上?？诵ず拖掳嘬揭彩菨摿Ξa(chǎn)油層。墨菲公司主要通過沉積學、地質(zhì)力學和地震學研究，識別甜點區(qū)和超壓目標層并找到“裂縫通道”。

加拿大致密油資源潛力和勘探開發(fā)現(xiàn)狀

卡爾蒂姆組是加拿大第2大致密油產(chǎn)區(qū)，致密油產(chǎn)量約為7000t/d。2008年，卡爾蒂姆組第一口多段壓裂水平井完鉆，平均產(chǎn)油17.2t/d，不產(chǎn)水，這標志了卡爾蒂姆組油氣勘探從常規(guī)資源向非常規(guī)資源轉(zhuǎn)型。水平井鉆井比例從2005年的28％增大到2011年的80％。鉆井高度密集是卡爾蒂姆組成為主力油區(qū)的主要原因。公司是卡爾蒂姆組主力油田彭比納第2大作業(yè)商，其認為彭比納油田具有原油質(zhì)量高、臨近煉油廠和儲量生產(chǎn)周期指標長的優(yōu)勢。2013年第1季度，電弧資源有限公司在彭比納油田的產(chǎn)油量達到1750t/d，占油田總產(chǎn)油量的75％，完鉆水平井14口，預計增鉆54口。

維京油藏原油質(zhì)量好。油藏呈橫向走勢，可采用多段壓裂和多分支作業(yè)，吸引了眾多作業(yè)商的目光。確信能源公司在該地區(qū)擁有64.28ｋ㎡面積的土地，平均開采權益為91％，已完鉆27口水平井。2012年，該公司在主力油區(qū)雷德沃特鉆了12口單支水平井并完成水力壓裂，產(chǎn)油量為62.3t/d。長期勘探公司也是維京雷德沃特地區(qū)主要作業(yè)商之一，2013年鉆水平井68口，水平段長800ｍ，預計增鉆150口水平井，產(chǎn)油量為630t/d。

3.3 致密油開發(fā)試驗

隨著水平井、多段壓裂技術革新以及對低孔低滲致密儲層地質(zhì)條件和特征認知不斷完善，北美地區(qū)巨大的致密油氣資源得到了有效的開發(fā)。2006年以來，北美地區(qū)的致密(頁巖)油氣產(chǎn)量急劇增長，扭轉(zhuǎn)了當?shù)爻Ｒ?guī)石油產(chǎn)量遞減趨勢，北美已經(jīng)成為世界上除歐佩克之外原油增長最快的地區(qū)。

加拿大石油服務公司在西加拿大沉積盆地致密油開發(fā)中發(fā)揮了關鍵作用，如Ｔｒｉｃａｎ，ＰａｃｋｅｒｓＰｌｕｓ，Ｓａｎｊｅｌ，ＧａｓＦｒａｃ和ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＤｒｉｌｌｉｎｇ等均是致密油開采領域的世界頂級公司。他們擁有加壓泵抽、油層增產(chǎn)、水平鉆井、多段水力壓裂以及其他非常規(guī)采油技術專長，致力于提高加拿大境內(nèi)致密油氣產(chǎn)量，以保持在全球非常規(guī)資源市場上的競爭優(yōu)勢，并持續(xù)革新和研發(fā)致密(頁巖)油資源評估、環(huán)境影響管理等技術。例如，研發(fā)ＣＯ2捕獲和供應技術(ＣＯ2不僅可用作壓裂劑，提高油井產(chǎn)能，還可降低用水的需求)、建立卡爾加里技術培訓中心、研發(fā)改善壓裂液和混合膠黏劑技術、使用鹽水作為壓裂液以替換清水、研究前沿的完井技術和多段壓裂處理技術。以氣體壓裂公司(Ｇａｓ?Ｆｒａｃ)為例，這是一家位于加拿大卡爾加里的石油公司，其設計并引入了液化石油氣(丙烷)壓裂技術，這一無水壓裂增產(chǎn)技術已經(jīng)在整個北美地區(qū)得到了廣泛應用。

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