02-2012年9月13日美国页岩气开发及其影响介绍
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加挂中国石油天然气股份 有限公司经济技术研究院
致力于建设成 为国内一流、国 际有影响的能源 战略研究机构和 具有较强决策支 持能力的集团公 1998 司智库 1993
中国石油天然气总公司 信息研究所
2002
中国石油集团 经济技术研究院 中国石油集团 经济技术研究中心
中国石油天然气集团公司 经济和信息研究中心
Leabharlann Baidu
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
工厂化作业模式推动了水平井数量快速增加
工厂化钻井
一个井场多口水平井
批量钻完井 综 合 效 益
一个井场或钻井平台多口井
批量钻井和脱机作业 远程监控 流水线式作业：流水 线式进行钻井、完井、 压裂、生产，即边钻井， 边压裂，边生产
丛式井
一个井场或钻井 平台多口井
其他
Bakken Eagle Ford
6
技术整合是成 功的关键
Marcellus
4
Haynesville Woodford Fayetteville
2
水平井分段压裂 滑溜水压裂
Barnett
0 2000
Antrim
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
CNPC Economics & Technology Research Institute
5
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
美国天然气的 产量增长及页 岩气的地位
２０００年：页岩气０．３２万亿ｆｔ３ （９０亿ｍ３ ） ２０１１年：页岩气６．８万亿ｆｔ３ （１９００亿ｍ３ ），占３０％ ２０３５年：将占４６ ％ （ＥＩＡ）
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
１．得天独厚的资源条件
典型 盆地 埋深 (ft) 产层厚 度 (ft) 总有机 碳含量 (%) 储气量 Bcf/平方 英里 单井最 终可采 （Bcf） Barnett 65009000 100-500 3.5-7.0 Haynesville 1050013500 200-300 3.0-5.0 Marcellus 3000-8500 50-250 3.0-12.0 Horn River 650013000 300600 3.010.0 130320 3.09.0 Montney 500010000 300-500 2.5-6.0
“一部”：公司把握内外部环境，研究制
定竞争对策和发展战略的“参谋部”
“三中心”：谋划全局性重大战略问题的研究中心、 国内外石油石化信息资源开发中心、经济和技 术信息的对外交流与合作中心。
1964
石油工业部 科技情报研究所
Who we are
CNPC Economics & Technology Research Institute
美国9个页岩气主产层单井单位完全成本构成对比图 备注：总成本包括发现与开发成本、作业成本和矿区租用费成本。
CNPC Economics & Technology Research Institute
18
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
总成本：
美国页岩气开发总成本
2010 年总成本：4 ～6.25 美元/1000ft3
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
2012中国克拉玛依国际非常规油气论坛
北美页岩气开发及 其影响
吕建中
副院长
中国石油集团经济技术研究院
2012年9月13日 CNPC Economics & Technology Research Institute
1
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
2008 2005
多级压裂
同步压裂
1821 1920’s 1930’s
美国第1口 页岩气生产 井 俄亥俄页岩 气田规模开 发
1980’s 1990’s
Barnett第 一口测试直 井
2000
Barnett第 一口水平井
2002
本地天然气 供应下降
2004
天然气价格 上涨
2006
2008
2010
2012
2020’s
页岩气中油 的开发受到 重视
2012年9月 “中美油气
论坛”在San Antonio 举行，鹰滩页岩所在地
CNPC Economics & Technology Research Institute
8
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
3. 北美主要页岩气田储量堪与世界顶级常规气田媲美
技术可采储量，万亿ft3
Fayetteville
CNPC Economics & Technology Research Institute
6
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
2. 美国形成八大页岩气产区的生产格局
CNPC Economics & Technology Research Institute
7
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
2012年5月访问Barnett
公司名称 XTO Energy, Inc Chesapeake Energy EOG Resources Carrizo Oil and Gas, Inc. Encana Range Resources Williams Goodrich Petroleum Corporation Penn Virginia Cubic energy GMX Resources Devon Energy Newfield Exploration K2 Energy Barnett 1.1 1.3 1.5 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 – 2.4 1.90 1.20 1.50 1.8 2 1.0-2.0 Haynesville 1.6 1.5 Woodford 1.6
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
1.得天独厚的 资源条件
资源
5.完善的基础设 施和输气管网
技术 基础设施 北美页岩气
开发
2.持续不断的技 术进步与革新
政府
4.政府主导的早期研 发投入和政策扶持
市场
3.商业化的运 作模式
12
CNPC Economics & Technology Research Institute
一台钻机(海上双作业钻机) 批量钻井：依次钻不同井的 相同井段，并下套管 脱机作业：注水泥、候凝和 测井不占用钻机时间 远程监控 全部钻完井作业完成后，钻 机搬走（除非是带钻机的生产 平台） 生产
一井场一口井
一个井场或钻井 平台单口井 一台钻机 钻完井作业完成 后，钻机搬走 生产
Antrim页岩 气开发
天然气价格 下滑
对环境的关 注升级
页岩气开发 国际化
1859 – Edwin Drake demonstrates that oil can be produced in large volumes, launching the U.S. oil industry.
1980s to early 1990s –horizontal drilling and hydraulic fracturing to make the Barnett Shale economic
一台钻机钻完一 口井再钻下一口井 全部钻完井作业 完成后，钻机搬走 （如是带钻机的生 产平台，则不搬走） 生产
1934
1990
2008
16
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
列间距 2.5m 行间 距 3m
2
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
目 录
一、北美页岩气发展态势 二、北美页岩气革命的成功经验 三、北美页岩气发展面临的挑战 四、北美页岩气革命对全球能源格局的影响 五、对我国页岩气开发的几点思考
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
2.持续不断的技术进步与革新
技术整合推动产量呈指数型增长
8 Rest of US 随钻、随压甜点探测 Bakken (ND) Eagle Ford (TX) 水循环利用 Marcellus (PA and WV) Haynesville (LA and TX) 工厂化作业 Woodford (OK) Fayetteville (AR) 微震实时监测 Barnett (TX) Antrim (MI, IN, and OH)
2010.1 – 2011.9
2010年开始美国页岩油钻机迅速增加
美国页岩油产量预测
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
二、北美页岩气革命的成功经验
CNPC Economics & Technology Research Institute
21
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
技术进步与成本下降
成本，100万美元
钻井周期，天
Piceance 页岩钻井周期变化
Piceance 页岩钻井成本变化
每口井的压裂级数
水平井多级压裂技术成本
22
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
集 中 压 裂
水平井分段压裂技术日新月异
井 下 混 液
微震实时监测
高速通道压裂
段数倍增压裂
双分支水平井分压裂 多分支井压裂
CNPC Economics & Technology Research Institute
来源: OGI Yearbook 2011
平均：4.65 美元/ 1000ft3
19
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
发现与开发成本：
Barnett<1.5美元/1000ft 3, Fayetteville、Haynesville<2 美元/1000ft 3 2008—2010 年切萨匹克等18 个典型天然气生产商：发现与开发成本<3 美元/ 1000ft3
Marcellus Haynesville
Barnett
CNPC Economics & Technology Research Institute
9
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
4. 页岩气技术转移推动页岩油革命拉开序幕
２０１０－２０１１：页岩油钻机增加５５０台，总钻机＞１０００台 ２０１２年：Ｂａｋｋｅｎ页岩油产量—＞５４．５万ｂｂｌ／ｄ ２０２５年：美国页岩油产量—＞３００万ｂｂｌ／ｄ
2011年仅Barnett页岩气产区就钻水平井近10000口,产量曲线也急速攀高
CNPC Economics & Technology Research Institute
17
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
技术进步和工厂化作业大幅度降低钻完井成本 成本结构：
发现与开发成本：40% 矿区使用费：40% 作业成本：20%
ETRI
一、北美页岩气发展态势
CNPC Economics & Technology Research Institute
4
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
1. 北美的页岩气开发是一场“静悄悄的革命”
作业模式 油藏描述技术 钻完井技术 环境技术 技术发展趋势 减阻水压裂 N2\CO2泡 沫压裂 水平钻井 直井 直井 加密井 重复压裂 水平井规模 化应用 综合射孔 工厂化作业 高级压缩 举升机理 通道压裂 压裂化学 水平成像 储层建模 储层和完井 质量 随钻测井 微地震技术 水处理 段数倍增压 裂 集中压裂 随压甜点 监测
CNPC Economics & Technology Research Institute
20
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
典型Eagleford气井的钻完井预算
每井：550 万～950 万美元 钻完井成本比例：4:6 钻机和服务费占比：50% 压裂增产费占比:70%
CNPC Economics & Technology Research Institute
共同点 海相沉积 埋深适中 产层厚度大 有机碳含量较高 储气量丰富 地下构造非常简单 地势较为平坦
50-200
150-250
50-150
60-150
1.0-4.0
4.5-8.5
2.2-4.1
2.0-6.0
CNPC Economics & Technology Research Institute
致力于建设成 为国内一流、国 际有影响的能源 战略研究机构和 具有较强决策支 持能力的集团公 1998 司智库 1993
中国石油天然气总公司 信息研究所
2002
中国石油集团 经济技术研究院 中国石油集团 经济技术研究中心
中国石油天然气集团公司 经济和信息研究中心
Leabharlann Baidu
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
工厂化作业模式推动了水平井数量快速增加
工厂化钻井
一个井场多口水平井
批量钻完井 综 合 效 益
一个井场或钻井平台多口井
批量钻井和脱机作业 远程监控 流水线式作业：流水 线式进行钻井、完井、 压裂、生产，即边钻井， 边压裂，边生产
丛式井
一个井场或钻井 平台多口井
其他
Bakken Eagle Ford
6
技术整合是成 功的关键
Marcellus
4
Haynesville Woodford Fayetteville
2
水平井分段压裂 滑溜水压裂
Barnett
0 2000
Antrim
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
CNPC Economics & Technology Research Institute
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中国石油集团经济技术研究院
ETRI
美国天然气的 产量增长及页 岩气的地位
２０００年：页岩气０．３２万亿ｆｔ３ （９０亿ｍ３ ） ２０１１年：页岩气６．８万亿ｆｔ３ （１９００亿ｍ３ ），占３０％ ２０３５年：将占４６ ％ （ＥＩＡ）
中国石油集团经济技术研究院
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１．得天独厚的资源条件
典型 盆地 埋深 (ft) 产层厚 度 (ft) 总有机 碳含量 (%) 储气量 Bcf/平方 英里 单井最 终可采 （Bcf） Barnett 65009000 100-500 3.5-7.0 Haynesville 1050013500 200-300 3.0-5.0 Marcellus 3000-8500 50-250 3.0-12.0 Horn River 650013000 300600 3.010.0 130320 3.09.0 Montney 500010000 300-500 2.5-6.0
“一部”：公司把握内外部环境，研究制
定竞争对策和发展战略的“参谋部”
“三中心”：谋划全局性重大战略问题的研究中心、 国内外石油石化信息资源开发中心、经济和技 术信息的对外交流与合作中心。
1964
石油工业部 科技情报研究所
Who we are
CNPC Economics & Technology Research Institute
美国9个页岩气主产层单井单位完全成本构成对比图 备注：总成本包括发现与开发成本、作业成本和矿区租用费成本。
CNPC Economics & Technology Research Institute
18
中国石油集团经济技术研究院
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总成本：
美国页岩气开发总成本
2010 年总成本：4 ～6.25 美元/1000ft3
中国石油集团经济技术研究院
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2012中国克拉玛依国际非常规油气论坛
北美页岩气开发及 其影响
吕建中
副院长
中国石油集团经济技术研究院
2012年9月13日 CNPC Economics & Technology Research Institute
1
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
2008 2005
多级压裂
同步压裂
1821 1920’s 1930’s
美国第1口 页岩气生产 井 俄亥俄页岩 气田规模开 发
1980’s 1990’s
Barnett第 一口测试直 井
2000
Barnett第 一口水平井
2002
本地天然气 供应下降
2004
天然气价格 上涨
2006
2008
2010
2012
2020’s
页岩气中油 的开发受到 重视
2012年9月 “中美油气
论坛”在San Antonio 举行，鹰滩页岩所在地
CNPC Economics & Technology Research Institute
8
中国石油集团经济技术研究院
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3. 北美主要页岩气田储量堪与世界顶级常规气田媲美
技术可采储量，万亿ft3
Fayetteville
CNPC Economics & Technology Research Institute
6
中国石油集团经济技术研究院
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2. 美国形成八大页岩气产区的生产格局
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7
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2012年5月访问Barnett
公司名称 XTO Energy, Inc Chesapeake Energy EOG Resources Carrizo Oil and Gas, Inc. Encana Range Resources Williams Goodrich Petroleum Corporation Penn Virginia Cubic energy GMX Resources Devon Energy Newfield Exploration K2 Energy Barnett 1.1 1.3 1.5 1.2 1.3 1.3 1.3 1.3 – 2.4 1.90 1.20 1.50 1.8 2 1.0-2.0 Haynesville 1.6 1.5 Woodford 1.6
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
1.得天独厚的 资源条件
资源
5.完善的基础设 施和输气管网
技术 基础设施 北美页岩气
开发
2.持续不断的技 术进步与革新
政府
4.政府主导的早期研 发投入和政策扶持
市场
3.商业化的运 作模式
12
CNPC Economics & Technology Research Institute
一台钻机(海上双作业钻机) 批量钻井：依次钻不同井的 相同井段，并下套管 脱机作业：注水泥、候凝和 测井不占用钻机时间 远程监控 全部钻完井作业完成后，钻 机搬走（除非是带钻机的生产 平台） 生产
一井场一口井
一个井场或钻井 平台单口井 一台钻机 钻完井作业完成 后，钻机搬走 生产
Antrim页岩 气开发
天然气价格 下滑
对环境的关 注升级
页岩气开发 国际化
1859 – Edwin Drake demonstrates that oil can be produced in large volumes, launching the U.S. oil industry.
1980s to early 1990s –horizontal drilling and hydraulic fracturing to make the Barnett Shale economic
一台钻机钻完一 口井再钻下一口井 全部钻完井作业 完成后，钻机搬走 （如是带钻机的生 产平台，则不搬走） 生产
1934
1990
2008
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中国石油集团经济技术研究院
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列间距 2.5m 行间 距 3m
2
中国石油集团经济技术研究院
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目 录
一、北美页岩气发展态势 二、北美页岩气革命的成功经验 三、北美页岩气发展面临的挑战 四、北美页岩气革命对全球能源格局的影响 五、对我国页岩气开发的几点思考
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
2.持续不断的技术进步与革新
技术整合推动产量呈指数型增长
8 Rest of US 随钻、随压甜点探测 Bakken (ND) Eagle Ford (TX) 水循环利用 Marcellus (PA and WV) Haynesville (LA and TX) 工厂化作业 Woodford (OK) Fayetteville (AR) 微震实时监测 Barnett (TX) Antrim (MI, IN, and OH)
2010.1 – 2011.9
2010年开始美国页岩油钻机迅速增加
美国页岩油产量预测
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
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二、北美页岩气革命的成功经验
CNPC Economics & Technology Research Institute
21
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
技术进步与成本下降
成本，100万美元
钻井周期，天
Piceance 页岩钻井周期变化
Piceance 页岩钻井成本变化
每口井的压裂级数
水平井多级压裂技术成本
22
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
集 中 压 裂
水平井分段压裂技术日新月异
井 下 混 液
微震实时监测
高速通道压裂
段数倍增压裂
双分支水平井分压裂 多分支井压裂
CNPC Economics & Technology Research Institute
来源: OGI Yearbook 2011
平均：4.65 美元/ 1000ft3
19
CNPC Economics & Technology Research Institute
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
发现与开发成本：
Barnett<1.5美元/1000ft 3, Fayetteville、Haynesville<2 美元/1000ft 3 2008—2010 年切萨匹克等18 个典型天然气生产商：发现与开发成本<3 美元/ 1000ft3
Marcellus Haynesville
Barnett
CNPC Economics & Technology Research Institute
9
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
4. 页岩气技术转移推动页岩油革命拉开序幕
２０１０－２０１１：页岩油钻机增加５５０台，总钻机＞１０００台 ２０１２年：Ｂａｋｋｅｎ页岩油产量—＞５４．５万ｂｂｌ／ｄ ２０２５年：美国页岩油产量—＞３００万ｂｂｌ／ｄ
2011年仅Barnett页岩气产区就钻水平井近10000口,产量曲线也急速攀高
CNPC Economics & Technology Research Institute
17
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
技术进步和工厂化作业大幅度降低钻完井成本 成本结构：
发现与开发成本：40% 矿区使用费：40% 作业成本：20%
ETRI
一、北美页岩气发展态势
CNPC Economics & Technology Research Institute
4
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
1. 北美的页岩气开发是一场“静悄悄的革命”
作业模式 油藏描述技术 钻完井技术 环境技术 技术发展趋势 减阻水压裂 N2\CO2泡 沫压裂 水平钻井 直井 直井 加密井 重复压裂 水平井规模 化应用 综合射孔 工厂化作业 高级压缩 举升机理 通道压裂 压裂化学 水平成像 储层建模 储层和完井 质量 随钻测井 微地震技术 水处理 段数倍增压 裂 集中压裂 随压甜点 监测
CNPC Economics & Technology Research Institute
20
中国石油集团经济技术研究院
ETRI
典型Eagleford气井的钻完井预算
每井：550 万～950 万美元 钻完井成本比例：4:6 钻机和服务费占比：50% 压裂增产费占比:70%
CNPC Economics & Technology Research Institute
共同点 海相沉积 埋深适中 产层厚度大 有机碳含量较高 储气量丰富 地下构造非常简单 地势较为平坦
50-200
150-250
50-150
60-150
1.0-4.0
4.5-8.5
2.2-4.1
2.0-6.0
CNPC Economics & Technology Research Institute