低油价下致密油资源开发现状及应对措施

宁云才，钟 敏,，魏 漪，车树芹

(1.中国矿业大学(北京)管理学院，北京 100083；2. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083；3.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

低油价下致密油资源开发现状及应对措施

宁云才1，钟 敏1,2，魏 漪3，车树芹2

(1.中国矿业大学(北京)管理学院，北京 100083；2. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083；3.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

致密油已成为美国原油产量增长的主要来源，其国内超过80%的致密油产量来自巴肯、鹰滩和二叠盆地。致密油产量的增长由水平井不断增长的初产率驱动，新井产量的快速提升则主要源于压裂水平井带来的致密油产量的提升。在低油价影响下，美国国内致密油开发陷入产能衰退。当油价降至50美元/桶时，仅约三分之一的致密油产区能够实现盈利。我国陆相致密油具有多种类型，地质条件颇为复杂，致密油开发整体尚处于起步阶段。各致密油区块的开发在低油价下难以实现经济效益。面对低油价，石油行业可从技术创新、降低成本、政策扶持等方面来应对，力求实现致密油开发的技术可行到经济可行，以实现致密油资源的规模有效动用。

低油价；致密油；开发现状；应对措施

美国页岩气的开采给全球油气勘探开发带来重大变革，得益于页岩气勘探开发技术的成熟与天然气价格的下降，其国内致密油资源也得到大量开发[1]，从而带动石油产量的大幅增长。美国致密油的规模效益开发正逐渐影响着世界能源供需格局，致密油已成为全球非常规油气资源勘探开发的重点，同时对国际油价走势带来深刻影响。自2014年末以来，国际油价快速下跌，从每桶100多美元下探至2016年11月40多美元的水平，下跌速度和幅度都在市场预期之外。低油价使得国内外石油行业面临巨大挑战，美国致密油开发已陷入产能衰退。我国致密油开发整体尚处于起步阶段，各致密油区块的开发在低油价下也难以实现经济效益。在国内外致密油开发效益堪忧的同时，低油价也带来技术进步及管理模式创新的机遇，如何在低油价下实现致密油资源的规模有效动用成为石油行业亟待攻克的难题。

1 致密油概念

致密油属于非常规油气，全称致密储层油。不同时期、不同专业、不同的专家或机构对致密油的概念定义略有不同。美国能源信息署(EIA)定义致密油是产出于含有石油的低渗地层，如鹰滩、巴肯等，且这些地层必须经过水力压裂才能实现商业化开采，页岩油是致密油的一种[2]。加拿大自然资源部(NRCan)定义致密油也被称为致密页岩油，发现于非常低的渗透率的沉积岩层。石油从岩石到井筒的流动很大程度上受到含油岩石致密特征的限制。某些致密油藏的油产自页岩，但大部分致密油产自与生油的页岩临近的低渗透率的粉砂岩、砂岩、灰岩和白云岩，这些贮存在低渗岩层的石油开采需要依靠包括水平钻井和水力压裂在内的增产技术[3]。2011年，石油工程师协会(SPE)的加拿大非常规资源会议将致密油和页岩油分别进行了定义，其定义致密油是指源储不同的轻质油藏，且岩石的基质渗透率低，此类油藏与致密气藏类似，可能产自碎屑岩或碳酸盐岩的地层；定义页岩油是指源储相同的轻质油藏，岩石基质渗透率非常低，有机质含量可能很高，且一些液态烃类可能吸附在有机质上面[4]。2011年，美国的战略与国际研究中心(CSIS)定义致密油是指发现于深层岩层，并伴随着有机质丰富的页岩。其中一些直接产自页岩层，但大部分致密油产自距离页岩层很近的低渗透的粉砂岩、砂岩和碳酸盐岩，且页岩层阻挡了石油在地层中的自由流动[5]。2012年，项目智能(PS)定义致密油是指贮存在非常低孔隙度和低渗透率的页岩、石灰石和砂岩地层的轻质原油，其开采需要改造技术，包括水平钻井和水力压裂[6]。2013年，加拿大的非常规资源协会(CSUR)定义致密油通常需要借助先进的钻完井技术才能使油藏中的油以经济化的产率流动到井筒之中。而一般使用水平井和多级水力压裂技术来克服开发这类资源的困难。2012年，贾承造等定义致密油主要是指与生油岩层系互层共生或紧邻的致密砂岩、致密碳酸盐岩储集层中聚集的石油资源；虽然储集层物性较差，但源储一体或紧邻，含油条件好，储量大[7]。

综合国内外说法，致密油是指产于低孔隙度和低渗透率页岩或其他致密岩石储层中的非常规油气资源，包括富含有机质且渗透率极低的页岩、砂岩、灰岩和白云岩等。致密油藏的储层孔渗性差、含油范围主要受储层物性和岩性控制。致密油井一般情况下无自然工业产能或产能较低，初期产量较高，但递减速度快，初产后为长达数十年的稳定低产期。目前，提升致密油单井产量的关键技术包括长水平段钻井加多级水力压裂和重复压裂等储层改造技术。

2 美国致密油开发现状

近年来，美国十分重视致密油的勘探开发。2000年，在威力斯顿盆地巴肯组中部的致密白云质粉砂岩中发现了规模致密油资源，致密油勘探获得突破。2005年以来，通过推广页岩气技术以及管理上的创新，采用“水平井+体积压裂+工厂化”模式，巴肯致密油实现规模开发，产量快速上升。整体来看，美国致密油开发兴起于2010年初，当年美国致密油产量突破3 000万t，首次扭转了美国连续24年的石油产量下降趋势[8]，随后快速发展。2012年美国致密油产量达到0.99亿t，占美国国内总产量的30%；2013年攀升至1.34亿t，占国内总产量的36%；2014年产量超过2亿t，2015年则达到2.26亿t，占总产量的48%，致密油已成为美国原油产量增长的主要来源。2002～2016年10月美国国内致密油区带的产量如图1所示。

图1 2002～2016年10月美国主要致密油区块产量(资料来源：EIA)

美国丰富的致密油资源主要富集于巴肯、鹰滩、二叠盆地(包括斯普拉贝里、沃夫坎普、伯恩斯普拉斯、耶索格洛列塔、地拉维尔等含油地层结构)、尼奥博拉拉、尤蒂卡、马塞勒斯、海恩斯维尔等七大地区，其中超过80%的致密油产量来自巴肯、鹰滩和二叠盆地。这七大地区的产油量增长占据全美2011～2014年石油产量增幅的92%，是美国石油增长的主要推动力。致密油产量的增长由水平井不断增长的初产率驱动。随着钻井技术及工艺的提升，生产商将能从新井的投产初期开采出更多的石油。2015年，美国本土48州的新井原油产量(2014年之后所钻井)占据全美原油产量的48%，相比2007年提升了22%，如图2所示。新井产量的快速提升主要源于压裂水平井带来的致密油产量的提升。2015年致密油产量已达到日均400万桶以上，占据全美原油产量的半壁江山。

美国致密油开发中水力压裂及水平井的逐渐普及，伴随钻井技术的提升，极大地增加了单井产量。2000年时，美国大约有2.3万口水力压裂井每日生产原油10.2万桶，产量不足国内的2%。2000～2015年，压裂水平井的产油量逐年攀升。到2015年时，水力压裂井已提升到大约30万口，每日原油产量攀升至430万桶以上，占据美国国内石油产量的大约一半，如图3所示。2000～2015年美国压裂水平井的原油产量主要来自本土48州的鹰滩、二叠盆地和巴肯等致密油储层，如图4所示。

图2 2003～2015年美国不同投产年限井的原油产量(资料来源：EIA)

图3 2000～2015年美国原油产量(百万桶)(资料来源：EIA，IHS)

图4 2000～2015年美国压裂水平井的原油产量(资料来源：EIA，IHS)

3 我国致密油储量及开发情况

随着美国在致密油勘探和开发方面的不断突破，以及逐步建成更多的成熟致密油产区，我国也加快了致密油的研究进展，如今致密油研究起步良好[9]。致密油资源在我国主要含油气盆地广泛分布，如鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6至长7段、准噶尔盆地二叠系芦草沟组、四川盆地中-下侏罗统以及松辽盆地白垩系青山口组-泉头组等都发育着丰富的致密油资源[8]。2012年初步评价结果显示，我国致密油有利勘探面积达18×104km2，地质资源量为(74～80)×108t，可采资源量为(13～14)×108t，发展潜力巨大[7]。鉴于我国致密油资源丰富、应用范围广泛，具有形成规模储量和有效开发的条件，未来可能成为能源领域非常重要的接替资源之一[10]。但相比美国海相致密油，我国陆相致密油地质条件更复杂、非均质性更强，且横向变化快。各盆地致密油储层之间在原油流度、气油比、储集层岩石脆性、地应力差异及压力系统等方面差异较大。根据开发上的特殊性，我国致密油可分为鄂尔多斯盆地低压型、松辽盆地低充注型、准噶尔盆地低流度型和四川盆地低孔型等多种类型，故不能照搬美国的开发技术和经验。而致密储层微观结构和流动机理更为复杂，开发规律与常规低渗油藏差别较大，照搬特低及超低渗油田开发技术同样存在诸多问题，高效开发致密油藏面临新的挑战。

针对我国陆相致密油的地质油藏特征，我国在鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、松辽盆地、四川盆地和渤海湾盆地等致密油层系已开展了相关研究和多种类型开发先导试验，通过理论技术和先导试验攻关，在开发技术和规模建产方面取得了新进展。目前各盆地致密油开发现状整体呈现三个层次：鄂尔多斯盆地和松辽盆地取得产能突破并建产；准噶尔盆地和四川盆地处于开发先导试验阶段；渤海湾盆地、柴达木盆地等其他盆地处于勘探与评价阶段。整体来看，我国致密油开发尚处于起步阶段。

4 低油价下致密油开发效益堪忧及应对措施

4.1 低油价下产量与经济效益欠佳

自2014年年末以来，油价持续走低，美国致密油的开发投资及作业费用随之下降，致密油开发在缺少资金推动和投产井数减少的情况下陷入产能衰退。

致密油压裂水平井初产非常高，但递减也很快。相比常规石油，致密油区块投产前两年的高递减率意味着需要更多的新井来弥补老井的产量下降，为了维持或继续增加产能，需要持续钻新井，因此钻机数量和新井的产能成为预测未来石油产量的两大关键指标。

随着油价的降低，美国七大致密油产区的钻机数量大幅减少，继续运行的钻机主要集中在高产地区。七大致密油产区的钻机总数量从2014年10月的高达1 309口降至2015年12月的475口，降幅高达64%；这段时期的产油量相比2015年3月的高峰期也缩减8%，而这些区域的产量预测是全美国内原油生产的缩影。低油价使得这些区域的钻机数量持续下降，如图5所示，从而导致没有足够的新井来克服老井的产量下降。尽管新井的初始产量持续提升，低油价和新井投资的减少仍然导致美国原油产量出现自2015年5月以来的下滑。由于低油价的影响，2016年2月在钻钻机仅为413台。EIA短期能源展望预计美国原油产量将在未来两年出现下滑，预计降至2016年的870万桶/d和2017年的820万桶/d。

图5 2011年1月～2016年2月美国石油钻机数量及WTI油价变化趋势(资料来源：EIA)

随着钻机数量已经减少至2009年的相对低点以下，四大高产的致密油生产区域中的三个(巴肯、鹰滩和尼奥博拉拉)致密油产量在2015年开始出现下滑。仅仅在二叠盆地区域未出现钻机数量的明显减少而导致产量降低，这是因为相比其他区域，二叠盆地具有大量直井钻机，在低油价下继续钻探的也大部分都是直井钻机，而该区域的水平井钻机则继续钻探类似于巴肯和鹰滩的低渗透储层。而且二叠盆地区域具有大量常规井，尽管这些井的产量不如水平井，但直井的产量递减率要低，并且它们每月不需要那么多新井来弥补老井的产量下滑。尽管如此，二叠盆地区域的总钻机数量已跌落至200台以下，这是2010年以来首次出现，这将可能导致未来产量的下滑。

从盈亏平衡油价来看，根据HIS的统计数据，为达到10%的内部收益率(IRR)，美国致密油开发主要产区的盈亏平衡油价介于20～130美元/桶之间，差异较大。当油价处于80美元/桶时，大部分产区的致密油开发能够盈利；当油价降至60～70美元/桶时，大约50%以上的致密油开发面临亏损；当油价继续降至50美元/桶时，仅约三分之一的致密油产区能够实现盈利[11]。

从国内生产实践来看，我国陆相致密油具有多种类型，地质条件颇为复杂。各区块致密油井在不同的单井总投资及不同油价条件下，要达到不同内部收益率(IRR)水平所需的临界投资额和经济极限累产量差异较大。在各油田致密油区块现有单井产量及投资水平前提下，例如吉林油田的致密油井平均需要油价达到80美元/桶及以上，才能获得8%以上的内部收益率(IRR)，从而实现效益开发。其他油田的致密油区块则需要通过工厂化、市场化、国产化等各种手段降低单井投资后方能获得投资收益。针对不同类型的致密油区块，在油价为80美元/桶以上时，长庆油田和吉林油田的平均单井致密油累产量需要达到0.8万t以上方能获得8%～12%的内部收益率(IRR)；而新疆、川中等致密油区块则需通过各种压裂参数的优化，如提升压裂规模、增加裂缝长度、级数与簇数等，或者注水、注气等提高采收率技术来提升单井产量，从而达到所需内部收益率(IRR)要求。

以长庆油田某致密油井为例，由致密油压裂水平井全生命周期产能预测模型计算得出该井评价期内的产量数据，再由折现现金流量法计算单井的经济效益。所需经济评价基础参数如表1所示。

表1 致密油压裂水平井经济评价基础参数取值

在不同油价下，该致密油井的内部收益率(IRR)如图6所示。该井是一口相对高产井，但当油价为50美元/桶时，该井的IRR仍低于8%，这说明低油价下即使是致密油高产井效益也堪忧。

该致密油井在不同的单井总投资下要达到8%的内部收益率(IRR)，其临界油价如图7所示。当单井钻井投资为2 700万时，油价需达到53美元/桶才能获得开发经济效益。

该致密油井在不同油价下要达到8%的内部收益率(IRR)，其临界投资如图8所示。当单井投资超过3 000万元时，油价需要达到60美元/桶以上才能经济有效开发。

图6 不同油价下致密油高产井的IRR

图7 IRR=8%时不同投资下的临界油价

图8 IRR=8%时不同油价下的临界投资

可见，基于致密油储层的自身特点，决定其必须采用“水平井+体积压裂”技术实现开采，而这意味着单井投入相当高昂。若单井产量不理想，则项目的经济效益就欠佳，难以实现经济有效开发。

4.2 如何应对低油价

致密油开发必须要立足于经济效益。在如今的低油价宏观背景下，要实现致密油开发的技术可行到经济可行，以实现致密油资源的规模有效动用，石油行业必须实行低成本开发战略，研究如何通过技术创新、降低成本及争取国家政策扶持等来提升致密油开发的经济效益。

4.2.1 技术创新

油气行业面对低油价，致密油开发的经济效益在短期内面临严峻考验，但对于勘探开发技术及管理模式而言，却带来了创新的机遇。因为从长远来看，致密油无疑是一种战略性接替资源。但因技术水平所限，目前全球致密油的平均采收率仅为4.96%[12]。未来在致密油单井产量理论研究、致密油提高采收率以及水平井分段压裂、稳产技术等核心技术的研发与创新上仍有很大的挖潜空间，而技术及管理模式的创新将会带来致密油开发成本的降低。

在低油价下，一些资源禀赋较好、较易开发的储量类型仍有可能实现经济有效开发，必须针对不同地区、不同种类致密油资源的经济可行性进行具体情况具体分析。从长远来看，致密油开发仍是今后发展的一个方向，因此，继续技术攻关做好技术储备是必要的。

4.2.2 降低成本

对于美国而言，资源禀赋较好的核心区的单井产能、净现值和内部收益率等效益指标与非核心区有较大差异[13]。面对低油价，一些致密油生产商通过售出非核心区块、资产置换等方式来优化资产组合，将紧缩的投资与钻机集中在投资回报率较高的核心区。同时，在低油价下，油田技术服务成本也相应下降，这也有助于致密油开发成本的进一步降低。对我国而言，在致力于提升单井产量的同时，通过致密油藏的整体设计和规模化实施，来降低动用储量的单位投资成本。同时，以“工厂化”压裂作业试验等管理模式的创新，不断提高石油公司的决策水平，提升服务公司作业质量和效率来降低开发成本。

4.2.3 政策扶持

美国致密油的成功开发离不开政府的政策扶持，美国政府在非常规油气产业发展的不同阶段给予了相应的扶持政策。目前我国的致密油开发在政策法规和扶持体系方面还不太完善，致密油的勘探开发又处于起步阶段，投资高、成本高、风险大是这一阶段的显著特点。为激发我国致密油资源的合理开发，带动致密油产量的增加，促进中国致密油产业早日进入商业和规模化开发阶段，亟待政府给予一定的支持。例如出台直接补贴政策，政府给予致密油开发活动直接财政补贴；制定减免税收政策，实施资源税、增值税和所得税等税收优惠政策；上调石油特别收益金起征点，或者研究从特别收益金中拨出并成立致密油产业发展专项基金，专门用于致密油资源的勘探和开发技术攻关。总之，政府补贴与税收优惠政策将会激发石油生产企业对致密油开发的热情，从而有利于技术创新并实现致密油产量的提升，最终促进致密油资源的效益开发。

5 结 论

在当前的低油价下，致密油开发困难较大。本文通过对国内外致密油开发现状的深入研究，得出以下结论。

1)致密油能否实现成功开发，技术保障是关键，亟待通过理论研究、技术攻关和开发先导试验来实现致密油的规模效益开发，包括致密油单井产量理论研究、压裂及补充能量技术、稳产技术、提高采收率技术等。

2)在产量提升的同时，通过致密油藏的整体设计和规模化实施，来降低动用储量的单位投资成本。同时，以“工厂化”压裂作业试验等管理模式的创新，不断提高石油公司的决策水平，提升服务公司作业质量和效率来降低开发成本。将技术攻关和管理创新两者结合起来，以实现我国致密油资源的经济有效开发。

3)从国家层面研究提高致密油开发经济效益的扶持政策，将有助于激发生产企业的积极性，这对致密油的勘探开发起着关键作用。

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Research on the tight oil resources development present situation and countermeasures against low oil prices

NING Yuncai1, ZHONG Min1,2, WEI Yi3, CHE Shuqin2
(1.School of Management，China University of Mining and Technology(Beijing)，Beijing 100083，China;2.Research Institute of Petroleum Exploration & Development，Beijing 100083，China;3.Petroleum Exploration & Production Research Institute, SINOPE，Beijing 100083, China)

The tight oil has become the main sources of America’s crude oil output growth. More than 80% production comes from Bakken, Eagle Ford and Permian regions. Tight oil growth has been driven by increasing initial production rates from horizontal wells. Rapid upgrade production of new well is due to fractured horizontal wells bringing fast lifting for tight oil production. America’s tight oil development is in productivity decline because of low oil prices. When oil prices fall to MYM50 per barrel, only around one third of tight oil regions can make profits. Continental tight oil in China has many types with complex geological condition while its development is still at the starting stage as a whole. The development of each tight oil block is difficult to achieve economic benefits under the low oil prices. Countermeasures against low oil prices for oil industry could include technological innovation, costs reduction and policy support. The purpose is striving to achieve technically feasible to economically feasible of the tight oil development in order to get scale effective use of them.

low oil price; tight oil; development present situation; countermeasure

2016-11-02

中央高校基本科研业务费项目资助(编号：2010YG03)；国家高技术研究发展计划(863计划)项目“致密砂岩油气藏数值模拟技术与软件”资助(编号：2013AA064902)

宁云才(1963-)，男，教授，博士生导师，主要从事技术经济及管理、管理系统工程、投资项目评价理论与方法等方面的教学与研究工作，E-mail：nyc@cumtb.edu.cn。

钟敏(1984-)，女，汉族，湖北仙桃人，博士研究生，主要从事油气开发经济评价和项目管理工作，E-mail：tbp140501013@student.cumtb.edu.cn。

F416.22

A

1004-4051(2017)04-0035-06