中国含硫气田硫磺资源量与市场策略分析
苏劲;张水昌;朱光有;袁智;张斌;费安国;杨德彬
【摘 要】安全、有效、经济地开发和利用含硫天然气,对于提高中国硫磺自给率,摆脱高度依赖进口的窘境,保障市场自主性以及环境安全十分重要.中国的含硫天然气探明储量近万亿立方米.含硫天然气经济可采储量逾3 700×108 m3,通过统计含硫天然气田含硫丰度和地质储量,计算出中国含硫气田中硫磺资源的探明数量为14 946.04×104 t,经济可采量9 001.69×104 t.中国高含硫天然气多发育在白云岩储集层中并且地质储量分布不均衡,气藏埋深大、含硫浓度高,这些地质特征直接决定了硫磺资源量、回收成本、供应量和地区价格不均衡,最终影响中国市场硫磺-化肥-生物能源-原油的产业链走势.分析国内外硫磺市场的发展形势表明,寻求稳定传统的东南亚市场,抢占南美洲的高浓度磷肥市场以及开拓硫磺应用领域,是平稳开发中国高含硫气田和解决市场供求矛盾的必然选择.图5表3参35
【期刊名称】《石油勘探与开发》
【年(卷),期】2010(037)003
【总页数】9页(P369-377)搭档的英文
【关键词】高含硫气田;硫磺资源量;形成条件;市场策略
【作 者】苏劲;张水昌;朱光有;袁智;张斌;费安国;杨德彬
生态学考研【作者单位】提高石油采收率国家重点实验室;中国石油勘探开发研究院;提高石油采收率国家重点实验室;中国石油勘探开发研究院;提高石油采收率国家重点实验室;中国石油勘探开发研究院;提高石油采收率国家重点实验室;中国石油勘探开发研究院;提高石油采收率国家重点实验室;提高石油采收率国家重点实验室;提高石油采收率国家重点实验室
人脉关系【正文语种】中 文
【中图分类】破句TE155
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Abstract:Exploiting and using sour natural gas safely,effectively and economically is very important for improving China’s lfsufficient rate of sulfur,getting rid of the high dependence on import,and ensuring the market independence and environmental safety.
The proved rerves of sour natural gas in China are about 1×1012m3,and the economically recoverable rerves are above 3 700×108m3.By statistics of the abundance of sulfur and geological rerves,we calculate that the proved rerves of sulphur are 14 946.04×104t in China,of which the economically recoverable rerves are 9 001.69×104t.However,the high sour natural gas being developed mainly in dolomite rervoirs,the imbalance distribution of geological rerves,the gas rervoirs’deep burial and the high concentration of sulfur,determine the sulfur rerves,recovery cost,supply,and regional price imbalance,and finally affect the industry chain trend of sulfur-chemical fertilizer-biological energy-petroleum price in the Chine market.The sulfur market development situation in China and abroad indicates that eking the stable,traditional market of Southeast Asia and preempting the market of high concentration phosphate fertilizers in South America are the inevitable choice to achieve stable exploitation of Chine sour natural gas and to resolve the contradiction between market supply and demand.
Key words:high sulfur gas field;sulfur rerves;formation condition;market strategy
由于对环境质量要求日趋严格,促使天然气、石油化工行业纷纷上马硫磺回收装置,中国来源于净化化石燃料的硫磺数量已占到硫磺总产量的96%以上[1]。然而中国硫磺消费的自给率仅为20%,国内硫磺市场价格表现出在国际市场控制和原油价格影响下涨跌剧烈以及各地区差异仍然比较明显的特点。因此加强对中国含硫天然气田地质特征和形成条件的认识,对于高效、安全开发和利用含硫天然气,扭转中国硫磺消费受制于人的不利境地十分关键。川东北地区是中国高含硫天然气的富集区,资源量达7.6×1012m3,经济可采储量3 330.7×108m3,硫化氢含量高达 11%～17%[2-4],实际可获得的硫磺数量还需进一步核算。在解决高含硫气田安全、高效开发的同时,保障中国硫磺市场的战略稳定,回避由于加大开发造成供应过剩的市场危机,需要加强研究中国高含硫天然气形成的地质条件和地质储量分布特征,分析国际油气价格和生物能源市场态势以及硫磺高进口依存度等因素对硫磺市场价格地区差异和价格震荡的影响,努力寻找进一步拓展高含硫气田净化硫磺应用市场的解决方案。元旦的由来
随着中国高浓度磷复肥和有色金属工业的发展,带动了硫酸产量和需求的迅速增加,2002年中国成为全球最大的硫磺消费国和进口国[5-7]。但是中国的硫磺产量还远远不能满足国内的需求,目前产销缺口达900×104t/a左右,因此中国每年要有大量的硫磺依靠进口。再加之当前国际上兴起的生物能源生产也间接导致硫磺需求翻番式地增长,国内硫磺产量和价格将承
受巨大压力。中国国内硫磺消费量从2001年的380×104t以每年20%的速度快速增加,据海关统计,2008年中国进口硫磺841.4×104t。但是国内2001年仅生产45×104t硫磺,由于原油消费量的剧增和环保要求的严格,2008年国内生产硫磺超过200×104t,但是仍然没有摆脱自给率仅为20%的窘境(见图1),进口依存度过高,严重地制约着中国硫磺市场拓展及其下游产业链的安全、平稳发展。
中国硫磺资源开发结构与国外不同,中国天然硫磺矿在国内的硫磺生产总量中可以忽略不计,由于经济原因从高硫煤炭中回收的硫磺也仅有10×104t/a,国产硫磺主要来自中东进口的高含硫原油。值得注意的是,中国探明天然气资源量为3.9×1012m3,含硫天然气(含硫量大于1%)占探明天然气资源量的1/4。2008年中国含硫天然气总产量达100×108m3[8-10],主要产自四川盆地、塔里木盆地和渤海湾盆地,川东北部地区的产量占总产量的80%以上(见图2)。然而,由于目前国内含硫天然气回收硫磺量很少(见图1),为了满足消费需求,中西南地区每年还要从国外进口超过670×104t的硫磺(见表1),占2008年全国总进口量的79.8%,使得高含硫气田分布集中区成了硫磺高进口区。
中国硫磺市场目前仍未摆脱高度依赖进口的现状,从中国与国际硫磺价格走势关系上(见图3),
可以明显看出,国内硫磺价格始终高于国际价格,并且国际硫磺价格的变化受中国硫磺市场带动的趋势很明显,这对提升中国硫磺市场的国际竞争力十分不利。再加上国内硫磺生产大多来源于含硫石油的回收,硫磺价格受国际原油市场价格的控制作用也很显著。2008年初国际油价狂飙至147美元/桶,中国硫磺价格两个月内暴涨到近6 000元/t,这种势态使得农业、化工等下游产业链的经济风险极高,表明中国硫磺市场的发展受到低自给率的严重制约。
为了应对这些市场问题,国家发展和改革委员会已经正式批准了中国石油西南油气田公司在四川东北部开发高含硫气田的项目计划,这意味着“十一五”末中国将拥有普光、南坝、罗家寨、渡口河和铁山坡5座大型天然气净化厂(见图4),可实现在提高天然气品质的同时回收大量副产硫磺的目标。并且中国还将新建炼油项目约 910×104t/a,硫磺自给率有望突破50%[11]。但是硫磺是一种非自愿型产品,其产量取决于含硫气的开采量,而加大硫磺生产能力有可能使硫磺市场出现供大于求的窘境。因此,在考虑增加硫磺回收量的同时,还需要考虑稳定硫磺市场的解决方案。
中国天然气资源量47×1012m3,已经在四川、渤海湾、鄂尔多斯、塔里木和准噶尔等含油气盆地中发现了大型气田38个(见图2)。然而中国含硫化氢气田产气量和含硫量分布极不均衡,
四川盆地含硫天然气产量占全国总产量的80%,以普光、渡口河、罗家寨、铁山坡等气田为代表的川东高含硫气田(含硫量6%～17%),探明地质储量已达6 353.3×108m3[12-15];其次是渤海湾盆地赵兰庄天然气田,含硫丰度高达60%以上[16-19],推算渤海湾赵兰庄硫磺地质储量大约2 700×104t。
根据2007—2008年全国天然气探明地质储量审核数据,按照含硫天然气探明地质储量大于150×108m3,硫化氢含量超过2%(体积百分比)的标准计算全国含硫气田中的硫磺资源量(见表2),可得到9 001.69×104t的经济可采硫磺。
含硫天然气中硫磺含量的计算步骤为:
①计算标准状态下每立方米 H2S的硫磺含量。根据理想状态方程,标准状态与常温常压条件下(p=1.01×105Pa,T=293 K)H2S气体的体积换算关系为:
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常温常压条件下单位体积H2S转换为标准状态下每立方米 H2S的硫磺含量,即:
②计算 H2S的储量
③计算标准状态下含硫天然气中的硫磺含量
式中 V1——标准状态下H2S气体的体积,m3;V2——常温常压条件下H2S气体的体积,m3;RS——标准状态下每立方米H2S中硫磺含量,t/m3;NH2S——H2S储量 ,m3;Ng——天然气探明储量 ,m3;QH2S——天然气中 H2S的平均含量,m3/m3;QS——硫磺含量,t。泰国语翻译
随着中国含硫气田的勘探不断发展,预计2010年川东北地区含硫气田地质储量将超过万亿立方米,届时总投资627×108元的“川气东送”一期工程投产,中国石油化工股份有限公司与中国石油天然气股份有限公司川东北地区含硫天然气年产量将达到140×108m3,净化回收的硫磺产能将超过250×104t/a。按照含硫天然气产量平均每年增长12%,预测到2015年中国含硫天然气产量将超过300×108m3,净化回收的硫磺达到560×104t。
近几年,在川东北三叠系飞仙关组发现大型高含硫气田,其中硫磺的资源量占全国的80%以上[20-22]。含硫化氢的气藏(发育在三叠系飞仙关组台缘礁滩相、嘉陵江组和雷口坡组的蒸发台地相,见图5)夹持在NW—SE或NE—SW断层之间(见图4)。含硫天然气的地质条件使得硫磺资源开发利用既受到区域性分布的影响又受到含硫气藏发育在造山褶皱带复杂地质条件的制约,因此距离净化厂较远的高含硫气田不计入回收硫磺的资源量(如卧龙河气田)。产气区与受气区的距离决定了硫磺的运输成本,加之川气东输管道供应气量的稳定性等因素都会影响硫磺的市场价格。
cleverness分析川东北三叠系飞仙关组高含硫天然气藏的地质特征和形成条件发现,高含硫气藏富集在三叠系海相碳酸盐岩储集层中,储集层之上发育巨厚的膏盐盖层,而且这些含硫气藏的形成经历过120℃以上的温度,由于发生了硫酸盐热化学反应(TSR)[24-26],碳酸盐岩储集层次生孔洞十分发育,气藏压力系数降低,形成了储集层埋藏最深达到5 800 m的含硫气藏(见表3)。由于开发深埋的高含硫气田对管线腐蚀强烈,钻井和开发成本高[27-30],川东北高含硫天然气的井口价格为0.7元/m3,远高于塔里木西气东输天然气的井口价格0.48元/m3,这对于含硫天然气回收硫磺的市场价格造成了一定的压力。按照含硫天然气净化成本为0.08元/m3来计算,含硫天然气的硫化氢浓度为12%的情况下(储量小于150×108m3的高含硫气田除外,例如黄龙场、滚子坪和金珠坪气田),生产1 t硫磺的成本为150元,远低于含硫原油回收硫磺的成本,并且受国际原油价格波动的影响不大。
如果从含硫天然气中回收硫磺的价格高于市场价格,则会造成川东北的硫磺大量积压,还会影响川东北地区普光、罗家寨等气田的正常生产。如果低于市场价格,则会因此而造成经济损失。所以,川东北地区硫磺出厂价格(CP)是在充分考虑了进口硫磺的到岸价(CI F)、进口关税(A)和进口增值税(L)(税率为13%)[31]以及国内运费差价(Fpm)等因素基础上制定出的,即:
