美国页岩气发展历程
页岩气革命

页岩气革命作者:海川来源:《新经济导刊》2012年第09期页岩气勘探开发已在全球蓬勃兴起,中国版的“页岩气革命”何时上演?股市一直跌跌不休、投资者信心极度低迷的时候,页岩气概念股近期突然崛起,各股纷纷冲击涨停。
截至8月22日,龙头公司山东墨龙、宝莫股份分别放巨量拉出6个涨停和5个涨停。
页岩气概念之所以成为资本追捧的对象,缘于美国引发的“页岩气革命”。
8月3日,美国能源部称美国将陆续淘汰大量燃煤机组,未来4年将停止使用2700万千瓦燃煤电厂,目标是彻底停止美国的煤炭发电业。
美国做出这个决定的背景是,页岩气革命使美国由一个天然气进口国转变为一个天然气出口国,2009年,美国超过俄罗斯成为世界第一大天然气生产国。
美国页岩气开发技术的突破和大规模商业化开采,对国际天然气市场及世界能源格局产生了重大影响,于是世界主要资源国都加大了对页岩气的勘探开发力度。
页岩气是一种清洁、高效的新型能源资源,指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,与煤层气、致密砂岩气构成三大非常规天然气。
国土资源部油气资源战略研究中心副主任张大伟撰文指出,美国是页岩气开发最早、最成功的国家。
1981年,第一口页岩气井压裂成功,实现了页岩气勘探开发的突破。
本世纪以来,随着水平井大规模压裂技术的成功应用,美国页岩气开发利用快速发展。
美国页岩气产量从2005年的194亿立方米,提高到2010年的1378亿立方米,占美国天然气总产量的23%。
2011年为1800亿立方米,占34%。
这改变了美国天然气供应格局,使该国进口天然气和LNG 量大幅度下降。
据预测,页岩气将成为美国未来天然气增产的主要来源,到2035年总产量占比将提高到46%。
美国能源信息署(EIA)的最新统计数据显示,当前全球页岩气可采资源189万亿立方米。
其中北美地区拥有55万亿立方米,位居第一;亚洲拥有51万亿立方米,位居第二;非洲拥有30万亿立方米,位居第三;欧洲拥有18万亿立方米,位居第四。
页岩气开采

• 贵州省已自筹资金1.5亿元,在全国率先实 施了省级页岩气调查评价,并与国土资源 部签订全国唯一的部省合作共同推进页岩 气勘查开发合作协议。据调查,贵州省页 岩气资源主要分布在牛蹄塘组等6套地层26 个有利区中。根据调查资料圈算,贵州省 页岩气地质资源量为13.54万亿立方米,可 采资源量约1.95万亿立方米,排名上升到全 国第三。
常见的页岩
• 常见的页岩有:黑色页岩、碳质页岩、油 页岩、硅质页岩、铁质页岩、钙质页岩、 砂质页岩等。
页岩气的特点
• (1)岩性多为富含有机质的暗色和黑色页岩、高碳页岩及含沥青质 页岩,总体上表现为暗色页岩类与浅色粉砂岩类的薄互层。 • (2)岩石组成一般为30%—50%的黏土矿物,15%—25%的粉砂质和 2%—25%的的有机质。 • (3)页岩气主要来源于生物作用或热成熟裂解作用。 • (4)总有机质含量一般不小于2%,镜质体反射率介于0.4—2%之间。 • (5)页岩本身既是气源层又是储气层。 • (6)页岩孔隙度一般小于10%,而含气的有效孔隙度一般只有1%— 5%,渗透率随裂隙的发育程度不同而有较大的变化。 • (7)页岩具有广泛的饱含气性,天然气的赋存状态多变,以吸附态 或游离态为主,吸附状态天然气的含量在20%—85%之间变化,一般 为50%左右,溶解态仅有少量存在。 • (8)页岩气成藏具有隐蔽性特点,可以不需要常规圈闭存在,但当 裂缝在其中发育时,有助于游离相天然气的富集和自然产能的提高。 • (9)当页岩中发育的裂隙达到一定数量和规模时,构成天然气勘探 的有利目标。
• 中国的页岩气资源潜力巨大,据学者估算,中 国页岩气的技术可采量约为26×1012m3,与美 国的28×1012m3的技术可采量大致相当。从理 论上来讲,当中国的页岩气勘探开发达到美国 现有程度时,也能获得与美国目前相近的产量。 但中国页岩气成藏条件复杂,除了有与美国相 似的南方扬子地区下古生界、塔里木盆地下古 生界海相页岩外,在河西走廊、鄂尔多斯盆地、 松辽盆地还广泛发育了具有中国地质特色的海 陆过渡相及陆相富有机质页岩。
页岩气简介

页岩气简介一、什么是页岩气1.定义页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源。
随着能源需求的不断加大,页岩气在美国、加拿大等地已是重要的替代能源。
2011年底,国务院正式批准页岩气为我国第172个独立矿种,这意味着页岩气的勘查和开发上升为国家战略。
这里有两个概念:页岩气——是地质学分类;非常规天然气——却是一个石油工程分类。
2.页岩气的产生与储存状态地质历史上形成的富含有机质的泥页岩层系(可包括煤层),在实践中当不强调地质术语的准确性时可统而简之地称为暗色页岩。
其中特别富含可生油有机质且后期尚未经历深埋条件下的高温压者,因其中有机质在人工加热分馏可产出各类油品(如汽、柴油等),特称油(母)页岩。
而大部分这类页岩在后期经历深埋、有机质在热演化过程中产生大量气态和液态烃类。
其中气态的天然气液态的石油可从生烃层系中运移出去赋存于有孔隙的储层中。
他们在孔渗条件好的储层中高度富集便形成常规油气,因致密而孔隙度渗透性差,并使其油气难采出的就是非常规的致密(储层)油气。
己大量进入储层的油在近地表情况下受地下水氧化和生物降解就形成了非常规的重(稠)油和(沥青质)油砂、甚至更难利用的固体沥青矿。
而在生烃层中不可避免仍有大量气态和液态烃以吸附状态和游离状态而残留,留在煤层中的为煤层气、留在页岩(类)中者则为页岩油、气。
页岩气的赋存状态以吸附和游离为主,也有少量溶解态(图1)。
裂缝和孔隙是页岩气主要的储集空间。
但页岩本身物性很差,孔隙度和渗透率都很低。
因而局部的高孔渗区和裂缝发育区就有可能成为页岩气的“甜点”。
页岩孔隙可以分为原生孔和次生孔隙两种类型。
通常原生孔隙比较常见,但大多由于压实作用而变得十分微小。
地层水和有机酸等与页岩中不稳定矿物反应形成的次生孔隙也对页岩气的赋存具有重要意义。
构造裂缝和成岩裂缝是页岩裂缝的两种基本类型。
构造裂缝相对于成岩裂缝具有长度更长、开角更大等特点,因而是更有利的页岩气储集空间。
世界页岩气开发形势一瞥

世 界 页 岩 气
开 发 形 势 一 瞥
一
、
于 技术 突破 , 平钻 井、 水 水力压 裂 技 术进 于2 1 年 初 通 过 以2 .亿 美 元 的价 格 购 0 0 25 世 界 页 岩 气 资 源 分 布 据 悉 全 球页岩 气 资源分 布广泛 资 步 提 高 了储 层 接 触 . 备 技 术进 步 降 低 买 切 萨 皮 克 能 源 公 司 在 美 国 最 大 天 然 气 装
页 岩 气 田 开 采 寿 命 一 般 可 达 3 ~5 年 , 术 , O O 甚 包括 水平 井加 多段 压 裂技 术 、 清水 压 页 岩 公 司 生 产 量 将 在 2 0 年 达 峰 值 4 亿 09 8
二 美 国 的 开 发 进 展 峰值 将达6 亿立 方英 尺 /天 。 an t 0 B ret 页岩 了4 % 。 析人 士认 为 在 未来 2 年里 . 0 分 0 美 国 在页岩 气 开 采技 术 上 的突破 使 许 多国 家的 天 然气储 量也 将 出现 类似 的 公司现已进 军加 拿大和 世界 其他地 区 。 页岩气 开发备 受世界 瞩 目。 页岩气 的最早 增 幅 。 2 0 年 . P 司 与美 国第 三 大天 然 0 8 B公 研 究 开始 于 美 国 。 国 第 一 口工 业性 天 美 气 生 产 商 C e a e k能 源 公司 达成 合 资 hsp ae 然 气钻 井 (8 1 钻 至8 深度 时产 出裂 三 、页 岩 气 技 术 将 有 可 能 进 入 世 界 12年 米 意向, 出资1 亿美 元 收 购 后者 Fy t vl 9 a et i e I e 缝 气 ) 是 页岩 气 井 当时由于产 气 量少 就 这 种 技 术可 以帮 助 化 解 估 计 有 7 万 页 岩 资产 2 % 的 权 益 。这 是B 做 出的投 5 P 而没有得到 重视 从 此也拉 开 了美国天 亿 立 方 英 尺 的非 常规 天 然气 资源 ( 但 不包 资 页 岩 气 的 又一 重 大 决 定 同 时 . 于 对 然气 工业 发展 的序 幕 。 北 美 非 常规 气 快 速 发 展 主要 得 益 6 2 1 年第 6期 I0 0 括 美国 ) 问题 。 C e a e k 能源 公司计 划在 Fy t vl页 h sp ae a et ie e I 欧洲第 3 大石油 公司法 国道达 尔公司 岩勘 探 区域 新 获 取 的 租 赁 区块 . P ̄拥 B ,- I .
国内外页岩气研究进展

国内外页岩气研究进展摘要:页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。
从某种意义来说,页岩气藏的形成是天然气在源岩中大规模滞留的结果。
在目前的经济技术条件下, 页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。
美国页岩气勘探的巨大成功,极大地鼓舞了在世界范围内的类似页岩层序中寻找天然气资源的勘探热情,已成为全球油气资源勘探开发的新亮点,正在我国油气资源领域孕育着新的重大突破。
关键词:页岩气勘探资源现状1 国内外页岩气勘探开发概况据Rogner(1997)估计,全球页岩气资源量为456.24×1012m3,主要分布于北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联,其中约40%将是可采出的,即世界页岩气可采资源量为180×1012m3。
按2008年的世界天然气产量计算,仅全球页岩气资源就可以生产60年。
1.1 北美地区以北美加拿大为例:加拿大页岩气资源分布广、层位多,预测页岩气资源量超过28.3×1012m3,其中加拿大西部不列颠哥伦比亚地区的白垩系、侏罗系、三叠系和泥盆系的页岩气资源量约7.1×1012 m3。
目前,已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验,2007年该区页岩气产量约8.5×108 m3,其中3口水平井日产量较高(9.9×104~14.2×104 m3)。
然而,美国的页岩气主要发现于中-新生代(D-K) 地层中,其页岩气广泛的商业性开采直到1980年实施了非常规燃料免税政策以后,特别是1981年Mitchell 能源公司在得克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩钻探了第一口页岩气井后,再一次引起了人们对页岩气的兴趣。
先后继续对页岩气投入了开发,产量如图1-1所示:2006年,美国页岩气井增至40000余口,页岩气产量达到311×108 m3,占全国天然气总产量的 5.9%,至2007年,美国页岩气产气盆地已有密歇根盆地(Antrim页岩)、阿帕拉契亚盆地(Ohio、Marcellus页岩)、伊利诺伊盆地(New Albany 页岩)、沃斯堡盆地(Barnett页岩)和圣胡安盆地(Lewis页岩)、俄克拉河玛盆地(Woodford页岩)、阿科马盆地(Fayetteville页岩)、威利斯顿盆地(Bakken页岩)等20余个盆地。
页岩油、页岩气

页岩气发展状况
美国是“页岩气革命”的发祥地,从1982年开始探索性 开采到2003年实现水平井开采,经过20年多的努力,终于获 得了成熟技术。2000年,美国页岩气产量只有110亿立方米, 在天然气总产量中占比为1.6%。到了2010年,美国页岩气 产量上升至1378亿立方米,占比达到了23%。在页岩气产量 的推动下,美国已于2009年替代俄罗斯成为世界第一天然 气生产国。 加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气进行勘探 与商业开发的国家。2007年加拿大第一个商业性页岩气藏 在不列颠哥伦比亚省东北部投入发,2008年加拿大页岩气 产量为10亿立方米,2009年产量达72亿立方米。 在北美地区之外,欧洲、亚洲等地区已有大约30个国 家开展了页岩气的勘探开发工作。从目前情况看,这些国 家的总体上还处于初级阶段,短期内难以取得大的突破。 中国国家能源局制定的页岩气“十二五”发展规划: 到2015年,中国页岩气产量计划达65亿立方米,2020年力 争产量达到600-1000亿立方米。
五、发展前景
页岩油发展前景
(一)页岩油相对传统原油的优势 与传统石油资源相比,页岩油有着一些独特的优势: 第一,储量丰富,多于传统石油资源。 第二,开发技术进步,成本下降,产量上升。 第三,页岩油快速持续增产有足够的空间。
(二)页岩油发展的制约因素 除了独特的优势之外,页岩油的开发也不是全无制约的,影响页岩油持 续高速增产的潜在制约因素主要分为以下几个方面: 1、设备方面。 2、人力方面。 3、环保方面。 4、水资源方面。 5、成本方面。 6、运输方面。
页岩气开采技术
1.清水压裂技术 2.重复压裂技术 3.水力喷射压裂技术 4.多级压裂技术 5.同步压裂技术 6.氮气泡沫压裂 7.大型水力压裂
页岩气概述

一.页岩气概述(一)页岩气页岩气,是从页岩层中开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源。
页岩气常分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中,分布范围广、厚度大,且普遍含气,这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。
2012年3月中国公布发现可采资源潜力为25.1万亿立方米页岩气可供中国使用近200年。
页岩气(shale gas)是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,与“煤层气”、“致密气”同属一类。
页岩气的形成和富集有着自身独特的特点,往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。
页岩气很早就已经被人们所认知,但采集比传统天然气困难,随着资源能源日益匮乏,作为传统天然气的有益补充,人们逐渐意识到页岩气的重要性。
页岩气主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中,页岩气是主体上以吸附或游离状态存在于泥岩、高碳泥岩、页岩及粉砂质岩类夹层中的天然气,它可以生成于有机成因的各种阶段天然气主体上以游离相态(大约50%)存在于裂缝、孔隙及其它储集空间。
页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点——大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,使得页岩气井能够长期地稳定产气。
但页岩气储集层渗透率低,开采难度较大。
随着世界能源消费的不断攀升,包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。
美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。
(二)储量分布北美的克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系-密西西比系富集多种成因、多种成熟度的页岩气资源。
而在中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层,互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件,不同规模的天然气发现,但尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一突破。
中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。
除此之外,松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。
重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带,因此被确定为首批实地勘查工作目标区。
中美页岩气资源评价的现状及启示

关键词 :页岩 气 发展趋势 资源潜 力 能源革命
随着 常规天 然气 资源 量发 现 的逐渐 稳定 , 非 常规 气 已成 为 近 年 来 全 球 天然 气 资 源 勘 探 的热 点 ,页 岩气 作 为一 种 重 要 的 非 常 规 天然 气 资 源 ,
1 美国页 岩气资 源评 价状况
11 美 国页岩气 勘探 开发 历程 .
12 年 ,从 美 国东 部 阿 巴拉 契亚 盆 地 泥盆 系 81 D n i 页岩 中完 钻 的 、井深 仅 2米 的一 口井获 得 u kr k 1 史 。 由于受 到 随后 常规 石 油 天 然气 的大 量 产 出 的 影 响 ,以及 相 应 技 术水 平 的 限制 ,页岩 气 真 正 大 规模 开采 也 只是 近几 十年才 兴起 _ 0 纪9 年代 4 】 世 。2 0 初 期 ,美 国天 然 气 供应 仍 然 以常规 气 为 主 , 占总 供 应量9 %以上 ,页岩气 和煤层 气 总共不 到 1%的 0 0
图1 全球 页岩气勘探开 发形势示意
页岩 气 是 指 聚 集 于 细粒 ( 括 粘 土及 致 密 砂 包 岩 )低 渗 透 油 藏 中 、有 机 质 富集 、以 热解 气 或 生
物 甲烷气为主 、以游离气形式赋存于孔 隙和裂缝 中,或者以吸附气或游离气形式聚集 于有机质或 粘土 中、连续 的自生 自储的非常规油气资源_ 2 ] 。 国 内 学 者 张 金 川 等 研 究 认 为 口,页 岩 气 在 成 ]
的研 究 和勘探 开 发 ( 图1 。 见 )
低碳清洁 ,技术发展成熟 ,开采过程较为环保 , 越来 越 受 到各 国石 油 学 家 的 重 视 。其 中 ,北 美 页
岩气 的发 展 尤 其 迅 速 ,实 现 了高效 经 济 、规 模 开 发 ,成 为北 美 天 然 气 供 应 的 重要 来 源 ,并 引 起 全
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美国页岩气发展历程
页岩气是指赋存于页岩系统中的天然气,与煤层气、致密砂岩气构成当今世界三
大非常规天然气,是一种新类型能源。据预测,世界页岩气资源量为456万亿立
方米,在中、美、俄等北半球广大地区均有分布,与常规天然气储量相当。
1. 美国页岩气概况
美国拥有丰富的天然气资源。据美国能源信息署(EIA)2007年估算,美国技术
可采的天然气储量超过49.38万亿立方米,其中页岩气、致密型砂岩气和煤层气
等非常规天然气占60%;已探明的天然气可采储量达到5.97万亿立方米。2007
年美国的天然气产量为5470亿立方米,按照这一产量水平,已探明可采储量可
以保证美国未来超过100年的天然气需求。在过去的10年间,美国的非常规天
然气产量增长了近65%,从1998年的1530亿立方米增长到2007年的2520亿立
方米,相应地,非常规天然气产量占天然气总产量的比例也从1998年的28%增
加到了2007年的46%。而美国非常规天然气增长的一个重要原因就是页岩气的
迅速发展。跟据EIA预测,美国页岩气产量占天然气总产量的比例将从2007年
的12%上升到2013年的35%;到2030年,美国的非常规天然气产量将占天然
气总产量的55%(见图例),其中页岩气的贡献将进一步加大。
2. 页岩气发展历程(可以综合以下三点进行综述)
(a)美国对页岩气进行研究和钻探最早始于19世纪30年代,但直到1980年美
国政府实施了非常规燃料免税政策后,页岩气才得到广泛的商业性开采,特别是
1981年Mitchell能源公司在德克萨斯州北部Fort Worth盆地Barnett页岩的成功
钻探,再一次引起了人们对页岩气的兴趣,但由于技术等原围,1989年美国仅
产页岩气42×108m3。到2()世纪90年代,在政策、价格和技术进步等因素的推动
下,美国页岩气产量增速加快。特别是2003年采用水平井开发技术后,页岩气
产量大幅增长,当年达到200m×108m3。在美国参与页岩气开发的石油公司,也
从2005年的23家发展到2008年的6()多家。
(b)美国第一口工业性天然气钻井(1821年钻至8 m深度时产出裂缝气)就是页
岩气井 (Chautauqua县浅埋的泥盆系 Dunkirk页岩),当时由于产气量少而没有引
起人们的重视,但却就此拉开了美国天然气工业发展的序幕。此后,美国的页岩气
藏陆续被发现,到1926年时,东肯塔基和西弗吉尼亚气田 (泥盆系页岩 )成为当时
世界上最大的天然气田。从1980年开始,美国天然气研究所开始对东部页岩气进
行系统研究,主要目的是摸清页岩气分布规律并进行资源潜力评价,不断地发现新
的页岩气田并使页岩气产、储量进一步提高; 随后的页岩气勘探和研究迅速向其
他地区扩展,页岩气研究全面展开。20世纪70年代以来,美国政府相关机构投入
了大量资金用于页岩气的地质和地球化学探索研究。通过这些努力,尤其是地质
和技术研究的不断深入,美国的页岩气年产量从1979年到1999年净增了7倍,其
中最重要的进展是认识到页岩气的吸附作用机理,从而使其产、储量得到了大幅
度的提高。
(c)美国页岩气开采最早可追溯到1821年,20世纪20年代开始现代化工业生
产,70年代中期步入规模化发展阶段,70年代末期年产约19.6亿立方米(70bcf)。
但进入20世纪90年代,特别是2000年以来,相关勘探开发技术得到广泛应用,
年产量和经济、技术可采储量迅速攀升。2002年、2004年页岩气产量分别占天
然气总产量的3%和4%;Fort Worth盆地中部Barnett组页岩气技术可采储量由
3.9×1010m3(1.4tcf) (USGS,1990)、8.4×1010m3(3tcf)(USGS,1996)、7.3×1010m3(26tcf)
(USGS,2004)提高到2005年1.1×1010m3(39tcf) (Advanced Resources,2005),截
至2006年,美国有页岩气井40 000余口,2006年生产页岩气311×108m3,占天
然气总产量的6%。参与页岩气开发的石油企业从2005年的23家发展到2007
年的64家。
3. 历年页岩气产量
(a)2008年美国页岩气井已超过4万口,产量520×108m3,占美国天然气总产
量的10%(EIA,2009);2009年页岩气生产井数增至98590口,产量超过
878×108m3,其中Barnett页岩气产量500×108m3。页岩气的快速开发使得美国天
然气储量增加了40%。预计2010年页岩气产量将占全美天然气产量的15%以上。
随着Haynesvillc和Marcellus页岩气的快速开发。美国页岩气产量预计到2020
年将达到2066×108m3。
(b)1998年,美国的页岩气产量达到 85×108m3,占美国天然气产量的1.6%;
页岩气储量1104×108m3,占全国天然气探明总储量的2.3%。
1999年,美国页岩气产量达到108×108m3(Shirley,2001)。
2000年以来,由于高气价、页岩储层描述技术以及钻井和完井技术的进步,页
岩气成了有经济价值的勘探开采对象(Cardott,2008)。
2006年,美国页岩气井增至40000余口,页岩气产量达到311×108m3,占全国天
然气总产量的5.9%。
2007年,美国页岩气产量达到335×108m3,其中Barnett/Newark East气田和Antrim
气田的产量分列美国第2和第13位。
2008年,美国页岩气产量达到572×108m3, 比上年增长了71%(EIA,2009b),
页岩气产量占到美国干气总产量的10%(EIA,2009)。其中70%的页岩气产量
来自德克萨斯州的Barnett页岩。
2009年,美国页岩气勘探开发更是取得了惊人的发展速度,页岩气生产井数
增至98590口,产量超过878×108m3。其中,仅Barnett页岩的产量就达到了
560×108m3。页岩气快速勘探开发使得美国天然气储量增加了40%。预计2010
年页岩气产量将占全美天然气产量的15%以上。
根据高级资源国际(Advanced Resources International,Inc.)的预测,随着
Haynesville 和 Marcellus 页岩气开发的快速发展,美国页岩气产量预计到2020
年将达到 2066×108m3(Kuuskraa,2009)。
(c)Shale Gas Production(EIA,Release Date:12/30/2010)
Date U.S. Shale Production (Billion Cubic Feet)
时间
美国页岩气产量(亿立方英尺)
2007 1293
2008 2116
2009 3110