我国具备更快发展天然气的储量优势

——访中国科学院院士、天然气地质与地球化学家戴金星

  01记者：戴院士您好，请您简要介绍一下我国天然气工业当前发展现状怎样？有何特点？存在哪些困难与障碍？未来发展趋势如何？ 戴金星：天然气是当今世界三大矿物能源（煤、石油、天然气）之一，并且是一系列化学品的基础原料。在世界能源结构中，上世纪50年代以前煤炭占据主导地位，50年代以后石油开采量大增，在能源结构中上升为主导地位，同时石油化工获得迅速发展。然而石油储量有限，无法支撑其长期大规模开采。据估计，按现在开采速度，只能满足全球50年消耗量。另一方面，世界天然气探明储量却不断增长，2020年剩余探明可采储量为188万亿立方米，世界十大产气大国总可采资源量为539.5万亿立方米，按现在的开采速度，可供应全球100年左右消费量。

  我国天然气资源丰富，根据自然资源部数据，截至2021年底，我国石油、天然气剩余探明技术可采储量分别达36.89亿吨、63392.67亿立方米，油气地质勘查在鄂尔多斯、准噶尔、塔里木、四川和渤海湾等多个盆地新层系、新类型、新区勘探取得突破。非油气矿产地质勘查取得重大进展，2021年，全国新发现矿产地95处，其中，大型38处、中型34处。勘探开发和研究大气田是快速发展一个国家天然气工业的主要途径，国内外有不少实例。至2020年底我国共发现气田286个，其中大气田77个。在这些大气田中，先后有年产量超过100亿立方米的克拉2气田、克拉苏气田、苏里格气田和安岳气田。此4个大气田对我国成为产气大国起到了重要支撑作用。

  作为清洁的化石能源，天然气被认为是我国能源结构调整的桥梁和低碳转型的主力军。在“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”两大目标约束下，我国能源结构清洁低碳转型的步伐必将加快，天然气在其中的桥梁作用也将进一步凸显。“十四五”期间，我国天然气工业大发展具备三大有利条件：

  一是我国天然气资源丰富而探明率低，具有更快发展天然气的资源优势；

  二是近年来我国天然气产量持续增长，具有更快发展天然气的增长优势；

  三是我国天然气剩余可采储量逐年上扬，具备更快发展天然气的储量优势。

  截至2019年，世界年产天然气1000亿方以上的国家有10个，我国年产天然气量为1761.7亿立方米（2022年我国天然气产量2201亿立方米，同比增长6.07%），排名第五位。我国天然气总可采资源量达85万亿立方米，居世界第二位，但探明累计可采天然气储量仅为7.36万亿立方米，探明率仅为8.6%，是10个国家中最低的。相比之下，美国探明率达到74%，国外十大产气国中探明率最低的澳大利亚和加拿大也分别有18%和29.7%。即使按照国外最低的2个国家探明率计算，我国未来可探明累计可采储量分别为15.4万亿立方米和25.4万亿立方米，是2019年探明累计可采储量的2.1倍和3.4倍。此外，从“十一五”到“十三五”期间，我国剩余可采储量也呈逐年上升态势，从2006年的20000多亿立方米增至2019年的40000多亿立方米，基本翻了一番，具备支撑天然气增产的资源条件。“十二五”期间，我国年均增产气75.1亿立方米，“十三五”期间年均增产气108.8亿立方米，根据这一趋势，“十四五”期间只要年均增气122亿立方米，我国2025年的年产气量就可以达到2500亿立方米。

  02 记者：从当前我国油气工业的发展形势来看，热值当量“气超油”或将很快到来，对此我们应作何准备？
  戴金星：近10年（2012—2021年）来，为大力提升天然气勘探开发力度，保障国家能源安全，以及促进“双碳”目标的实现，我国天然气工业在天然气产量、探明地质储量、页岩气勘探开发和天然气长输管道的建设上，均取得重要进展和重大突破，实现了天然气工业历史性跨越式发展。2012—2021年我国共生产天然气15105.2亿立方米，是前10年（2002—2011年总产量6468.38亿立方米）的2.3倍。近10年，我国年均产气量都在1000亿立方米以上，2021年超过2000亿立方米，2022年达到2201亿立方米，年增产量连续6年超百亿立方米，是2011年天然气产量1030.6亿立方米的2倍以上。

  “十三五”时期，我国油气勘探开发总投资1.36万亿元，年均增长7%。重点盆地和区域勘探获得重大发现，靖边、苏里格、安岳、延安、川西、米脂、东胜、渤中19—6等气田新增探明地质储量超千亿立方米；新区新领域获得新发现，新增库车博孜—大北、川南两个储量超万亿立方米大气区。涪陵、长宁、威远、威荣和太阳等页岩气田新增探明地质储量超千亿立方米。近5年全国天然气新增探明地质储量5.6万亿立方米，其中常规天然气新增探明地质储量3.97万亿立方米、页岩气新增探明地质储量1.46万亿立方米、煤层气新增探明地质储量0.16万亿立方米。

  天然气管道是天然气工业大发展的生命线，世界幅员广阔的油气大国如俄罗斯和美国，在油气工业发展初中期，由于长输气管道不匹配，属于产出油大于气的油气大国，中后期由于建成了大量配套的输气管道，变成了气大于油的气油大国，例如2019年俄美气油热值比分别为1∶0.93和1∶0.9。近10年我国建成了天然气“西气东输”三线东段和二线西段、陕京四线、青宁天然气管道、新粤浙管道潜江至郴州段。截至2021年底，我国建成长输气管道总长度达8.4万千米，其中近10年建成长输气管道60766.5千米，是1949—2011年建成管道的2.6倍，成绩斐然。正是我国天然气长输管道的四通八达，推动了天然气年产量的高速发展。

  实际上，我国天然气资源储量丰富，按照1111立方米天然气折算1吨石油来计算，天然气资源潜力要大于石油。2020年我国天然气总产量同比增长9.8%，达1888亿立方米。而同期原油产量1.95亿吨，比上年仅增长1.6%。按照热值计算，天然气产量已十分接近原油。2020年中国石油国内油气产量当量首次突破2亿吨，这是继1978年原油产量突破1亿吨之后，实现的又一跨越。天然气产量当量首次突破1亿吨，同比增加116亿立方米，是历史增量最大的一年，首次超过国内原油产量，实现“气超油”。

  与煤炭、石油相比，天然气具有用途广泛、安全、便捷、热值高、清洁环保等优势，是我国推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要路径。从国际上一些已经实现碳达峰的国家来看，天然气使用比例都比较高。以美国为例，自从用天然气发电逐渐取代燃煤发电后，其能源活动和工业生产过程的碳排放量占比呈下降趋势，目前该国天然气发电已经超过燃煤发电。

  根据统计，2019年世界天然气消费量在一次能源消费中占比为24.2%。而当年，我国天然气在一次能源消费结构中占比仅为8.1%，存在较大差距。因而，从我国资源情况来看，提高天然气在一次能源中的比例势在必行。中国石油实现“气超油”只是一个开始，预计2025年左右，我国天然气总产量将超过石油产量，我国石油工业进入稳定发展、天然气工业进入跨越式发展新阶段。

  在天然气工业迅猛发展、天然气消费快速增长背景下，储气库作为有效的天然气调峰技术和手段，因其具有库容大、安全性好、储转费低等优点，在天然气产业链上起着至关重要作用，可确保天然气稳定安全供应。而我国储气设施建设相对滞后，虽然我国已建成地下储气库21座，LNG储罐89座，储气能力超过320亿立方米，占全国天然气消费总量的8.7%，但仍低于国际12%—15%的平均水平。目前我国天然气基础设施建设仍存短板，尤其是应急调峰能力，体制机制障碍需要进一步破除。但随着体制改革的持续推进以及国家政策支持力度的加大，预计“十四五”期间，天然气应急储备、输送、互联互通能力将明显改善。从更长期看，随着天然气市场化改革的进一步推进，基础设施建设瓶颈将被彻底打破，基础设施短板有望得到彻底解决。

  03 记者：自您发表《成煤作用中形成的天然气和石油》一文揭示了“煤成气”“煤成烃”原理至今，我国在过去几十年里已陆续发现靖边、苏里格、榆林、塔里木、陵水等一系列大气田，您觉得下一个“煤成气”的大气田可能会在哪里诞生？为什么？

  戴金星：天然气成气原始物质是有机质，而有机气根据源岩类型可分为两种：油型气和煤成气。上世纪80年代以前，我国仅以油型气地质理论为指导，还没有把煤成气作为主要气源进行勘探，导致天然气勘探偏离具有良好含气远景的含煤盆地和含烃地层。当时学界普遍流行的两种观念，一方面学界普遍认为，含煤地层中虽然也能形成气体，但考虑到煤的强吸附性，这部分气体很难运移出来；另一方面，在大家的传统认知中，认为石油和天然气都是比较低等的动植物生成的，而这种“一元论”理论直接导致当时我国油气地质工作者认为天然气只能由海相碳酸盐岩和泥页岩及湖相泥页岩生成，反而忽略了含煤地层也会存有天然气的这种可能。

  在经过大量样本采集和文献学习后，1979年我在《石油勘探与开发》杂志上发表了《成煤作用中形成的天然气和石油》一文，大胆提出了自己“煤成气”观点。这篇文章被认为“是中国开始系统研究煤成烃的标志”，把煤系作为主要气源岩，改变了以往认为“煤系不是气源岩”的传统认识，突破“一元论”（油型气）藩篱，推动我国天然气勘探进入“二元论”（油型气和煤成气）新领域。1983年，“煤成气的开发研究”作为我国第一批重点科技攻关项目正式立项，拉开了我国煤成气理论体系研发和建立的序幕。

  2000年以来，我国天然气开发进入快速发展期，年产量平均增速10%以上，2022年达到2201亿立方米以上。目前，已建成鄂尔多斯、塔里木、四川、海域四大天然气生产基地。中国石油天然气产量由2000年的183亿立方米上升到2022年的1453亿立方米，占全国天然气产量的66.05%。天然气消费持续旺盛，对外依存度得到有效控制。2018年，我国天然气产量1601亿立方米，表观消费量2803亿立方米，天然气对外依存度42.9%。2022年，我国天然气产量2201亿立方米，表观消费量3663亿立方米，天然气对外依存度小于39.9%。4年间，在天然气消费量增加860亿立方米的情况下，对外依存度降低了4%以上，这主要得益于近年国内天然气产量的快速增长。4年间，国内天然气净增量为600亿立方米，对外依存度的下降也出乎大部分机构预测。

  同世界水平相比，我国天然气占一次能源消费比例偏低，但能源结构的特殊性决定了我国天然气消费比例与国外没有可比性。天然气占一次能源消费比例从2010年的4%增至2021年的8.9%，10年间增长一倍以上，绝对消费量从958亿立方米增至3726亿立方米，增长近4倍。天然气是清洁低碳的化石能源，将在全球能源绿色低碳转型中发挥重要作用。当前及未来较长时期，我国能源发展进入增量替代和存量替代并存的发展阶段，包括天然气在内的化石能源，既是保障能源安全的“压舱石”，又是高比例新能源接入新型电力系统下电力安全的“稳定器”。推动能源绿色低碳转型，在工业、建筑、交通、电力等多领域有序扩大天然气利用规模，以及充分发挥燃气发电效率高、运行灵活、启停速度快、建设周期短、占地面积少等特点，将气电调峰作为构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分，是助力能源碳达峰，构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要实现途径之一。

  未来，我国立足国内增储上产的政策不会改变，大力发展天然气产业，把天然气作为实现绿色转型的桥梁，推动非常规天然气发展将成为增储上产的主要力量。在天然气勘探潜力方面，未来一个时期，深层海相碳酸盐岩是天然气勘探重要领域，南海具有发现大气田资源潜力。我国致密气、页岩气、煤层气均处于勘探早中期，是未来天然气增储上产的主力。从地域上看，渤海湾、鄂尔多斯盆地、松辽盆地、准噶尔盆地、塔里木盆地及海域，占我国石油总剩余资源量的70%以上；四川盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地及海域，占我国天然气总剩余资源量的60%以上。因此，陆上“五油三气”六大盆地及海域仍是未来规模增储重点。

  记者：非常规天然气已成为我国增气的主力军，下一步我们应从哪些方面着手加强开发？

  戴金星：目前，我国天然气开发，陆上常规气是产量主体，产量占比近60%，页岩气、致密气及煤层气产量增长迅速。预计未来常规气以深层、超深层碳酸盐岩为主，还有较大潜力；非常规气资源丰富，产量占比将超过50%。

  我国天然气开发正经历勘探大发现和开发快速上产期，但未来必然面临长期稳产的压力，特别是预测未来非常规天然气产量占比将超过50%，所以必须提高气田开发水平，提高复杂气藏特别是致密气、页岩气采收率，发展新的提高致密储层气藏采收率配套技术。致密气、页岩气开发的主要矛盾是由于其油气自封闭成藏作用机理，储量有效动用率低。所以，以加密簇数、立体开发、重复压裂为主的扩大波及体积、提高动用率，是主流技术路线。未来，天然气产量大幅提升有赖于新的大气田勘探发现和非常规气藏产能大幅提升。

  目前，我国已形成不同类型气藏特色开发技术，按照“发现一类、攻关一类、成熟配套一类”思路，开发技术体系逐步成型。

  对于常规气和非常规气来说，剩余资源主要分布在岩性地层、海相碳酸盐岩、前陆及复杂构造—岩性等几大领域，各领域探明率均较低，岩性地层、海相碳酸盐岩及前陆领域处于储量增长高峰阶段。目前评价现实规模增储区8个，资源潜力30万亿立方米，具备8—10万亿立方米探明潜力。

  常规气是稳产“压舱石”，是2025年将上产至2500亿立方米主要气种，并保持长期稳产。常规气田兼备稳定供气和产量调节功能，已开发气田围绕控制递减率、提高采收率两条主线，通过整体治水、重构井网、滚动扩边等措施，夯实稳产基础；新区、新领域通过加快新增储量评价和建产，高质量推进整体建设。

  致密气是加快上产的最现实领域。2035年将增至800亿立方米或更多，并保持长期稳产。主体开发区以提高采收率为目标，大力采取剩余气精细表征、井间加密等措施；新区新层系以提产、提效、降本为目标，采用大井丛、工厂化、多层系、多井型立体开发模式，做好新工艺新技术推广应用，加快建产节奏。页岩气是产量接替重要领域。2025年将增至300亿立方米，2030年将达到350亿至400亿立方米。深层煤层气是可持续发展新领域，在未来20年将取得巨大的发展，预计产量超过300亿立方米。从目前形势来看，鄂尔多斯盆地将率先取得突破。未来将继续拓展深层煤层气产能建设，强化技术攻关和降本增效，推动效益发展。

  我国油气勘探开发已全面进入深层、深水、非常规领域。深层、深水、非常规领域的油气资源拥有巨大的发展潜力，但是工程技术难度大，地质赋存规律与开发生产规律科学认知程度低，所需技术装备尚在发展，是成本高企、投资巨大的领域。高度重视发展新理论、新技术，形成新一代适应深层、深水、非常规油气勘探开发的理论、技术、装备与施工作业队伍能力，是实现高效低成本开发的关键。

  05 记者：近年来四川盆地页岩气开发为我国天然气快速上产提供了有效资源保障，您如何评价四川盆地未来的天然气发展潜力？

  戴金星：四川盆地天然气现代性勘探开发已有80余年历史，累计采出天然气超过4536.73亿立方米，累计探明天然气可采资源超过万亿立方米，这仅占待发现可采资源的10%，其中常规气占比38%、页岩气占比54%、致密气占8%。天然气资源埋深在200—6000米占比88.2%。与美国、俄罗斯及加拿大等国各大成熟盆地的天然气资源转化程度对比，四川盆地资源探明率仅为13.65%，海相也仅有16.5%。

  经过多年勘探开发实践，目前我国石油央企在四川盆地及周缘下古生界志留系龙马溪组的海相地层累计探明页岩气地质储量10610.30亿立方米。其中，涪陵页岩气田累计探明储量7926.41亿立方米，生产页岩气突破400亿立方米，日产气量近2000万立方米。2022年底至2023年，两大石油公司先后在四川盆地获得重大页岩气发现：

  中国石油在内江资201页岩气井筇竹寺组日产气73.88万立方米，发现一个新的商业性页岩层系；

  中国石油在位于重庆市梁平区大页1H井吴家坪组测试获日产32.06万立方米高产气流；

  中国石化在达州雷页1井在大隆组试气获日产42.66万立方米高产天然气。

  四川盆地页岩气商业层系从龙马溪组一枝独秀至初现百花齐放，新增页岩气资源量二万亿立方米；

  中国石化在位于四川盆地的綦江页岩气田勘探获重大突破，首期探明页岩气地质储量1459.68亿立方米。

  与“人往高处走”相似，“古隆起”乃油气运移富集之地。研究表明，震旦纪以来，四川盆地经历了6次大的构造运动。亿万年沧桑巨变，古隆起上古构造变形强弱与否，决定了油气运聚。龙探1井、兴探1井、莲探1井设计井深都在6000—7000米，目标直指亿万年前形成的海相古老地层。对元古界震旦系和下古生界寒武系，要全面、整体、深入、有序研究。不求立见成效，早晚有一天它会开花结果。古裂陷、古隆起、古侵蚀面和区域性保存条件，控制了海相大中型气田展布的基本格局，指引了四川盆地的有利勘探区带和下一步勘探方向。

  四川盆地古老层系孕育页岩气新希望，未来勘探空间广阔。

  从战略接替领域看，主要为川西上古生界，该区具有发现大中型气田地质条件；

  战略拓展领域主要为川中古隆起外围震旦系—下古生界，沿裂陷槽东西两侧目前一直在持续推动勘探；

  战略准备领域主要为川中—川西地区雷口坡组，仍有许多基础工作需要开展；

  深化勘探领域主要为长兴—飞仙关组的开江—梁平海槽周缘及城口—鄂西海槽台缘带，仍具有较大勘探潜力。

  与常规油气资源相比，页岩气不仅储量丰富，而且清洁高效。在同等条件下，页岩气燃烧所产生的二氧化碳仅为石油的67%、煤炭的44%，主要用于居民燃气、发电、汽车燃料和化工生产等领域，应用范围广泛。

  我国页岩气商业开发近10年，2000米浅层地下页岩气开采模式成熟、增速良好。未来，四川盆地上将建成“川渝天然气大庆”，成为我国最大的油气产区之一。

记者与戴金星院士在石油大院合影（摄于2023年4月）

  06记者：您当年毕业后分配的是从事石油研究，为什么从江汉油田回京工作后，您要主动申请研究天然气这个当时的冷门专业呢？

  戴金星：1961年我从南京大学地质系毕业后，被分配到当时的石油工业部北京石油科学院。但是我在大学并没有学过任何一门与石油有关的专业课，在业务上面临非常大的压力。当时又恰逢国家粮食困难时期，石油部门一直有着让新来大学生先去基层油田锻炼的传统，因此次年我被分配至江汉油田勘探处（今江汉油田）的生产一线。

  我在湖北一待便是整整十年，直到1972年才回到北京。在江汉油田期间，为了能尽快弥补专业不足，我几乎把江汉油田小图书馆里油气专业书籍看了一遍。对这段勤学时光，我曾以《读赞》为题作了首打油诗：“书刊为粮，钢笔为筷，读好书，三天三；摘记似林，资料如山，好读书，永无闲。”通过阅读分析，我洞悉了当时世界和中国存在石油与天然气生产、研究的不平衡：前者产量高、研究深入；后者产量低、研究薄弱。

  当时我国石油勘探开发得很不错，但是几乎没有人重视天然气。经过在江汉油田十年的对比调查，我最终决定将天然气地质专业作为自己一生的主攻方向。无论是中国，还是世界其他国家，都是先重视石油勘探开发，石油产量高，研究人员多；天然气则滞后，产量低，研究人员少；只有选择天然气专业，与别人站上同一起跑线，才能实现超越。

  在职业选择上，我曾在《我的地质梦我的地质路》这篇文章中讲述了三个事业上的选择。第一个选择是从事地质工作，我一生在事业上可以说是地质梦和地质路。这个梦从小学五年级开始萌发，考大学时以第一志愿第一学校考上了南京大学地质系。第二个选择是从事天然气地质及其地球化学研究和勘探，这是我大学毕业后经过十年的对比调查才决定的专业目标和方向。第三个选择是我在“文革”后，科学春天来临时，个人可以申请出国留学，但是我决定不出国，在国内继续从事天然气研究和勘探。正是这三次正确的选择，把我自己的命运、兴趣和国家利益紧密结合在一起的选择，实现了我的地质梦，走上了广阔的地质路。