研究与寻找新的油气资源、开拓勘探新领域

天然气将成为人类第四代能源。非常规天然气资源量比常规天然气的资源量多一个量级以上。研究非常规天然气理论，开拓勘探新领域将为人类提供丰富的天然气资源。中国在非生物成因天然气、深层石油天然气和煤层等非常规天然气研究和勘探方面均取得重要进展，对改变能源结构，满足未来发展对能源的需求将会有重要战略意义。天然气的长距离传输要求储量在1000亿m^3以上，以确保满足生产量为300－500万m^3的输气量，维持30年以上，可获得较大的经济效益和社会效益。     

冰上丝绸之路与北极油气资源

油气是重要的战略资源。其中天然气作为清洁能源,它曾经是,现在是,在可预期的未来——全球碳减排、中国碳达峰情景下,仍然是最重要的能源资源。能源进口渠道的多元化一直是中国缓解能源紧张的有效措施之一。北极地区油气资源丰富且以天然气为主,已发现的油气资源中绝大多数在俄罗斯,尤其是天然气。但是俄罗斯天然气生产的油气田80%以上已经进入北极圈。2012年,中俄合作开发北极亚马尔液化天然气项目正式启动,标志着中国参与北极油气资源开发利用取得重要进展,也事实上开启了中国主导的"丝绸之路经济带建设"和俄罗斯主导的"欧亚经济联盟建设"对接合作的进程。北极地区已发现的油气资源共计3289.4亿桶油当量,其中石油605.4亿桶（84.1亿吨）油当量,仅为全球已发现石油资源的2.5%;天然气41.4万亿立方米（约合2683亿桶,372.6亿吨油当量）,占全球已发现天然气资源的15.5%。北极地区已发现的油气总资源中绝大多数在俄罗斯,俄罗斯已发现的北极油气资源合计2905亿桶油当量（403.5亿吨）,占88.3%;其中天然气约39.47万亿立方米,约合2557.9亿桶（355.3亿吨）油当量,占北极地区已发现天然气总资源的95%以上。北极待发现的油气资源量也非常可观,约占世界待发现常规石油资源的15%;天然气占世界待发现常规天然气资源的30%,其分布也主要在俄罗斯。随着全球气候变暖和能源战略博弈,俄罗斯为确保其天然气出口及财政来源,必然要加大北极油气、特别是天然气的开采和开发,并通过北极航道运到中国和其他消费国。本文在概括分析北极油气资源分布特点、俄罗斯油气资源与北极战略及北方海航道通行能力的基础上,回顾了北极亚马尔液化天然气项目诞生、发展演变及其国际博弈的背景;概括介绍了中国成功介入北极油气资源项目这一标志性事件过程,并进一步提出了中国对北极油气资源利用战略举措的建议。      

中国天然气水合物资源潜力及试开采进展

中国高度重视天然气水合物资源的调查研究。自上世纪90年代中期开始先后经历了资源预测、调查、试采三个发展阶段,迄今已在南海神狐、东沙、琼东南、台西南斜坡及祁连山木里地区发现水合物样品5处,在南海、东海冲绳海槽及青藏高原发现地质、地球物理、地球化学等赋存标志7处,显示出良好的资源前景。综合多位学者的估算结果,中国天然气水合物的资源量约126×10¹²m³,是中国常规天然气资源量的2倍,资源潜力巨大。自2011年起,先后在祁连山木里地区和南海神狐地区进行了5次天然气水合物试验性开采,累计产气量达117×10⁴m³,且使得位于“金字塔”塔基且规模巨大的细粒储层中的水合物也有可能成为开发利用对象。中国是能源短缺国家,如何尽快开发利用这一规模巨大的潜在能源,需要全方位、多层次地开展各项调查研究,并进行技术、经济和环境评价,加快商业化开发进程,使这一潜在能源能在不久的将来真正造福于社会。     

天然气水合物成因探讨

天然气水合物是未来的能源资源。其分布于极地地区、深海地区及深水湖泊中。在海洋里,天然气水合物主要分布于外大陆边缘和洋岛的周围,其分布与近代火山的分布范围具有一致性。同位素组成表明天然气水合物甲烷主要是由自养产甲烷菌还原CO₂形成的。典型的大陆边缘沉积物有机碳含量低（＜0．5％～1．0％）,不足以产生天然气水合物带高含量的甲烷。赋存天然气水合物的沉积物时代主要为晚中新世-晚上新世,具有一定的时限性,并且天然气水合物与火山灰或火山砂共存,表明其形成与火山-热液体系有一定联系。火山与天然气水合物空间上的一致性表明,天然气水合物甲烷的底物可能主要是由洋底火山喷发带来的CO2。由前人研究结果推断 HCO^－₃在脱去两个O原子的同时,可能发生了亲核重排,羟基 H原子迁移到 C原子上,形成了甲酰基（HCO^－）,使甲烷的第一个 H原子来源于水。探讨了甲烷及其水合物的形成机制,提出了天然气水合物成因模型。     

21世纪能源与环境的前沿问题——天然气水合物

天然气水合物资源极为丰富。据国外专家估算，水合物中的天然气总资源超过了包括煤炭、石油与常规天然气在内的所有已知可燃矿产的储量。天然气水合物层是油气聚集的极好盖层，可以作为勘探油气藏的标志。天然气水合物还是影响全球气候变化的重要温室气体之一的甲烷的重要源和汇。因此，进行天然气水合物研究对开拓２１世纪能源、完善油气成藏理论、解决天然气工业生产和输送过程的管进堵塞问题，以及探讨其与全球气候变化的关系问题均有重大意义。目前应开展的研究内容与重点课题包括：天然气水合物的成因机制与油气成藏演化规律；分布规律及有利蕴藏地区；物化特性及其生成与消除的方法；天然气水合物与全球气候变化的关系等。     

“一带一路”国家天然气供需特征及相关建议

能源合作是“一带一路”战略的重要内容,我国作为世界最大的能源消费国,每年要从世界各地进口大量能源资源特别是油气资源,并且对外依存度逐年攀升,油气安全问题令人担忧。实施“一带一路”战略,加强与沿途国家的能源合作,能为我国能源安全提供保障。天然气作为清洁、高效能源,对缓解能源短缺和环境污染具有重要作用,在世界能源消费结构中占据重要地位。通过对“一带一路”主要能源国家天然气产量、消费量、进/出口贸易量数据的搜集与分析,明确了主要国家天然气供需及贸易特点,并且提出了一些在“一带一路”合作框架下更有力地发展我国天然气行业的建议。     

特约主编致读者

<正>随着我国经济的快速发展,对能源资源尤其是油气资源的需求正在急剧增加,油气产量已远远不能满足经济发展的需求。因此,解决我国的能源短缺、选择新的替代能源不仅是当务之急,而且是一项长期的国家能源战略任务。正是在这一背景下,天然气水合物作为未来一种清洁高效的能源走进我们的视野。天然气水合物为     

青海省天峻县木里地区天然气水合物微生物地球化学检测法（MGCE）试验

以木里煤田天然气水合物发现区为正演模型,探索和研究微生物地球化学检测法（MGCE）对于陆域天然气水合物勘查的实用性与可靠性。冻土带地表土壤中专性微生物含量异常与地下天然气水合物丰度具有良好的关联性,因而能灵敏而有效地预测天然气水合物的富集带。探区内天然气水合物具有以热成因气为主、生物气为辅的混合气源特征。试验成果表明,在青藏高原冻土带天然气水合物和油气资源勘查中,灵敏、快捷、经济而有效的微生物地球化学检测法（MGCE）将会有广阔的应用前景。关键词：冻土带;天然气水合物;微生物地球化学检测法（MGCE）;试验;木里地区     

云南保山盆地第三系成烃地球化学特征及其评价

本文系统地研究了保山盆地保参１井第三系成烃地球化学特征,并对其油气显示,天然气成因及古地温进行了探讨,研究结果表明,盆地第三系虽然具有一定规模的形成烃源岩的物质基础,但其有机质成熟度表现偏低,羊邑组（Ｎ２ｙ）属于未成熟带,南林组（Ｎ１ｎ）属于低成熟带,成熟的烃源岩展布规模有限,生物成因天然气及未成熟,低成熟油是保山盆地主要的油气资源。     

中国能源沉积学研究进展与发展战略思考

沉积学发展与石油、天然气、煤炭、砂岩型铀矿等矿产资源工业化开采紧密相关,能源沉积学作为沉积学的一个重要应用分支学科,在资源勘探发现中的地位越来越重要,已经成为有效发现资源、降低成本的重要途径。近年来,能源沉积学在技术方法上建立了遥感、雷达、地震、纳米CT等六个级别尺度研究方法,为沉积储层学科发展提供支撑。在理论认识上取得了五方面重要进展:1）建立了克拉通台地沉积储层新模式,为古老含油气系统提供理论指导;2）建立海陆相细粒沉积成因模式,揭示富有机质页岩分布规律,为烃源岩评价与非常规油气勘探开发提供重要理论依据;3）发现非常规致密储集层微纳米级孔喉系统,指导致密油气和页岩油气储层评价;4）研究含煤沉积体系和聚煤作用,指导煤炭资源评价;5）揭示砂岩型铀矿富集机理,指导铀矿资源评价与开采。展望能源沉积学发展,源-渠-汇沉积体系、海陆相细粒沉积学、古老小克拉通碳酸盐岩沉积学等将成为能源沉积学的重要内容;储层非均质性、非常规储层全面表征与深部储层极限将是储层沉积学发展的热点,砂岩型铀矿、煤系等沉积系统是固体矿产沉积研究的重点领域;气、液、固不同能源矿藏空间有序沉积与共生规律研究是资源勘探重点方向;大数据与沉积学方法创新将为能源沉积学发展提供新机遇。     

中国非常规油气勘探与研究新进展

全球油气勘探目标的转移和石油地质学的发展,具有从毫-微米孔喉的圈闭油气,逐渐向纳米孔喉的连续型油气聚集发展的趋势。近十年非常规油气资源在全球能源格局中的地位愈发重要,致密气、煤层气、重油、沥青砂等已成为勘探开发的重点领域,致密油成为亮点领域,页岩气成为热点领域。中国致密气、页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源勘探开发取得重要突破,油页岩、天然气水合物、油砂矿等有重要进展。中国非常规油气研究也取得重大进展,陆相敞流湖盆大型浅水三角洲砂体、湖盆中心砂质碎屑流沉积和湖相碳酸盐岩等,提供了湖盆中心储集体形成和分布的理论依据;创新发展了连续型油气聚集理念,明晰了连续型油气聚集的10个基本地质特征和2项关键标志,为大面积非常规油气规模勘探开发奠定了理论基础;系统表征了致密油气储层的纳米级微观孔喉结构,首次发现了纳米孔喉中油气的赋存,推动了纳米孔喉中油气流动机制和分布规律的研究。随着全球石油工业和纳米等技术的快速发展,提出了"纳米油气"概念,并指出这是未来石油工业的发展方向,需要发展纳米油气透视观测镜、纳米油气驱替剂、纳米油气开采机器人等换代技术,油气智能化时代即将到来。     

松辽盆地庆深气田异常氢同位素组成成因研究

对松辽盆地徐家围子断陷庆深气田天然气组分、碳氢同位素和稀有气体同位素的分析表明,天然气以烷烃气为主,烷烃气碳同位素组成随着碳数增加呈变轻趋势,且δ13C1＆gt;-30‰, R/Ra一般大于1.0,δ13CCO2值介于-16.5‰~-5.1‰之间;氢同位素组成δD1=-205‰~-197‰,平均值为-203‰,δD2=-247‰~-160‰,平均值为-195‰,δD3=-237‰~-126‰,平均值为-163‰,且存在氢同位素组成倒转现象,即δD1＆gt;δD2＆lt;δD3。根据对庆深气田天然气不同地球化学特征分析,认为该气田烷烃气中重烃主要为有机成因,而 CH4有相当无机成因混入。庆深气田烷烃气氢同位素组成具有 CH4变化小,而重烃（δD2,δD3）变化大的特点。根据与朝阳沟地区天然气烷烃气氢同位素组成对比分析,认为 CH4主要表现为无机成因,而重烃气（δD2,δD3）主要为有机成因,且无机成因CH4氢同位素组成重于有机成因CH4。     

世界能源转型背景下的地质调查工作建议

为应对全球气候变化,以新能源替代化石燃料和核燃料为特征的世界能源转型正快速推进,绿色、低碳、环保成为时代发展的代名词。在这场能源变革中,世界各国由于资源禀赋、能源消费结构、政策法律等方面的差异,应对能源转型的方式、做法也各不相同。英国以页岩气、地热等地下能源资源的利用及其相关基础设施建设和技术开发为重点;美国继续推进页岩气革命,加强天然气水合物预研究,同时强化传统化石能源利用的基础研究;欧盟则主要从整合区内市场、建立能源联盟的角度,增强自身能源安全保障。各国地调机构作为技术支撑力量,多聚焦于非常规能源资源的潜力评价、开发技术研究、关键技术装备研发、水力压裂的环境影响等,支撑服务于各国能源转型。鉴于中国的资源国情,提出以页岩气、天然气水合物、地热资源调查为重点,建世界顶级研发中心,推动非常规油气科技攻关,做好非常规油气开发前期技术储备,同时加强天然气定价机制研究,推动上海建立国际LNG交易中心等建议。     

“双碳”背景下石油地质学的理论创新与迈向能源发展多元化新时代

“双碳目标”已成为我国能源发展基本国策。如何开展这一大背景下的石油地质研究及如何推动能源多元化发展,是石油科技工作者面前的现实问题。本文对2000—2020年我国二氧化碳排放、油气能源消费、油气储量、产量等进行分析研究后认为,在“碳达峰”与“碳中和”应对全球气候变化的大背景之下,21世纪内石油和天然气仍将担任能源家族中的重要角色。我国石油工业要立足于理论和实践的自主创新,实现“万米级的超深层常规油气革命和纳米级超致密储层的非常规页岩油气革命”,实现超常规发展和低碳绿色转型发展。油田注水开发是我国提高采收率的核心技术,今后应大力推广注二氧化碳驱油技术,以达到增油与减排的双重目的,创新二氧化碳捕集与埋存技术以发展石油工业的减碳产业。21世纪为能源发展的多元化时代,水电、风能和太阳能等3类可再生能源开发利用是实现双碳目标的基本保障,地热能、生物质能和海洋能是重要推手;22世纪人类将建成一个由可再生能源和新能源保障的经济社会,氢能源将是未来最具发展潜力的新能源。     

Progress in China's Unconventional Oil & Gas Exploration and Development and Theoretical Technologies

The new century has witnessed a strategic breakthrough in unconventional oil gas.Hydrocarbon accumulated in micro-/nano-scale pore throat shale systems has become an important domain that could replace current oil gas resources.Unconventional oil gas plays an increasingly important role in our energy demand.Tight gas,CBM,heavy oil and asphaltic sand have served as a key domain of exploration development,with tight oil becoming a 'bright spot' domain and shale gas becoming a 'hotspot' domain.China has made great breakthroughs in unconventional oil gas resources,such as tight gas,shale gas,tight oil and CBM,and great progress in oil shale,gas hydrate,heavy oil and oil sand.China has an estimated(223-263)×10~8t of unconventional oil resources and(890-1260)×l0~(12)m~3 of gas resources.China has made a breakthrough for progress in unconventional oil gas study.New progress achieved in fine-grained sedimentary studies related to continental open lacustrine basin large-scale shallow-water delta sand bodies,lacustrine basin central sandy clastic flow sediments and marine-continental fine-grained sediments provide a theoretical basis for the formation and distribution of basin central reservoir bodies.Great breakthroughs have been made in unconventional reservoir geology in respect of research methodology technology,multi-scale data merging and physical simulation of formation conditions.Overall characterization of unconventional reservoirs via multi-method and multi-scale becomes increasingly popular and facilitates the rapid development of unconventional oil gas geological theory,method and technology.The formation of innovative,continuous hydrocarbon accumulation theory,the establishment of the framework of the unconventional oil gas geological theory system,and the determination of the implications,geological feature,formation mechanism,distribution rule and core technology of unconventional oil gas geological study lays a theoretical foundation for extensive unconventional oil gas exploration and development.Theories and technologies of unconventional oil gas exploration and development developed rapidly,including some key evaluation techniques such as 'sweet spot zone' integrated evaluation and a six-property evaluation technique that uses hydrocarbon source,lithology,physical property,brittleness,hydrocarbon potential and stress anisotropy,and some key development engineering technologies including micro-seismic monitoring,horizontal drilling completion and "factory-like" operation pattern, "man-made reservoir" development,which have facilitated the innovative development of unconventional oil gas.These breakthroughs define a new understanding in four aspects:①theoretical innovation;② key technologies;③ complete market mechanism and national policy support;and ④ well-developed ground infrastructure,which are significant for prolonging the life cycle of petroleum industry,accelerating the upgrade and development of theories and technologies and altering the global traditional energy structure.     

“西气东输”探明天然气的地球化学特征及资源潜势

"西气东输"是西部大开发宏伟工程之一.第一期输气目标为120×108m3.供气基地主要为西部四大盆地, 特别是其中的塔里木盆地.塔里木盆地剩余可采储量3397×108m3,基本满足了第一期工程对资源储备的要求.但随着西气东输工程的完善和全国对天然气需求的增大,提供更充分的资源保证是地学工作者光荣而艰巨的任务.研究四大盆地主要大中型气田地球化学特征,对此有积极意义.研究表明:塔里木盆地以几个前陆盆地的煤型气为主,四川盆地以川东为过成熟油型为主,鄂尔多斯盆地以台盆型煤型气和高-过熟油型与煤型复合气为主,柴达木盆地则以低演化煤型气为主.特别是前三个盆地,其资源潜势很大,都可能在短期内成为探明储量突破万亿立方米的大气区.它们不仅会为西气东输,而且将我国在今后5至15年间,天然气产能达500×108m3和1000×108m3作出重大贡献。     

非常规油气藏的形成及其分布特征*

非常规油气领域是目前油气勘探和开发的热点领域, 也是石油工业的发展趋向, 非常规油气的成藏研究对非常规油气勘探具有重要指导意义。非常规油气与常规油气成藏的最本质区别在于非常规油气是非浮力驱动聚集, 这主要是由于致密储集层中微纳米级孔隙发育导致毛细管阻力较大, 同时缺乏提供强大浮力的有利条件。根据烃源岩演化与非常规油气成藏的关系, 将非常规油气资源分为油页岩、页岩油、致密油、页岩气、致密气和煤层气6种类型。油页岩、页岩油、煤层气和页岩气的源储组合特征都是“源储一体”, 而致密油气源储组合有2种类型：一种是源储叠置的临源型致密油气, 另一种是与常规油气藏类似的源储不相临、但距离不远的近源型致密油气。成藏动力学上的差异使非常规油气藏在地质上表现为大面积分布、局部富集、油气赋存具有明显的“滞留”或短距运移特征、没有明显的圈闭边界和无统一的油水界面等特点。     

A Review on Shale Reservoirs as an Unconventional Play – The History, Technology Revolution, Importance to Oil and Gas Industry, and the Development Future

As a milestone of the entire energy industry, unconventional resources have inevitably swept the world in the last decade, and will certainly dominate the global oil and gas industry in the near future. Eventually, the “unconventional” will become “conventional”. Along with the rapid development, however, some issues have emerged, which are closely related to the viability of unconventional resources development. Under the current circumstances of low crude oil and gas price, coupled with the prominent environmental concerns, the arguments about the development and production of unconventional resources have been recently heated up. This work introduced the full-blown aspects of unconventional resources especially shale reservoirs, by discussing their concepts and definitions, reviewing the shale gas and shale oil development history and necessity, analyzing the shale plays’ geology and petroleum systems with respects to key hydrocarbon accumulation elements and mechanisms, and summarizing the technology resolution. This study also discussed the relevant key issues, including significant estimation uncertainty of technically recoverable resources, the equivocal understanding of complex geology preventing the production and technologies implementation optimization, the difficulties of experiences and technologies global expanding, and the corresponding risks and uncertainties. In addition, based on the latest production and exploration data, the future perspective of the unconventional resources was depicted from global unconventional resources assessments, technology development, and limitations constraining the development.