頁巖氣開發(fā)正當(dāng)時

■ 賈懷東

（航空大學(xué)創(chuàng)新理論研究中心，吉林長春130022）

頁巖氣開發(fā)正當(dāng)時

■ 賈懷東

（航空大學(xué)創(chuàng)新理論研究中心，吉林長春130022）

根據(jù)加拿大能源部的測算，頁巖氣在20年內(nèi)將成為與石油、煤炭鼎立的三大能源之一，所提供的能量，超過風(fēng)能、熱能、水電、原子能等所有替代能源之總和的一倍。

從1821年美國在阿帕拉契亞盆地打成第一口頁巖氣井算起，至今已有近200年歷史，這期間，人們一直設(shè)法用清潔能源來代替煤炭和石油以減少環(huán)境污染，但與天然氣一樣清潔的頁巖氣并沒有進入人們的視線。實際上，頁巖氣就是天然氣，區(qū)別在于頁巖氣主要存在于致密的、幾乎沒有縫隙的頁巖層中，需要通過人工壓裂技術(shù)制造裂縫來實現(xiàn)開采，其技術(shù)難度和相應(yīng)的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)天然氣開采。但隨著世界能源價格的不斷攀升和全球氣候變暖，越來越多的國家和企業(yè)開始重視頁巖氣的開發(fā)和利用。

美國掘得第一桶“氣”

美國是頁巖氣開發(fā)最早、最成功的國家。早在上世紀(jì)70年代，為擺脫對外能源依賴，美國開始大量投入頁巖氣研究。在國內(nèi)政策、技術(shù)進步等支持下，美國率先在水平井等關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，使開發(fā)成本大幅下降。到上世紀(jì)90年代，美國成為世界上唯一實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)開采頁巖氣的國家。2006年，美國頁巖氣產(chǎn)量為311億立方米，到了2011年，產(chǎn)量迅速提高到1800億立方米，平均年增長率達45%，占美國天然氣總產(chǎn)量的34%。不僅提高了美國的油氣自給率，而且改變了美國的能源供應(yīng)格局，實現(xiàn)了美國“能源獨立”的夢想。據(jù)專家預(yù)測，到2015年美國頁巖氣占天然氣總產(chǎn)量的比例可達43%，到2035年可達60%。

頁巖氣的作用立竿見影。受頁巖氣增產(chǎn)的影響，美國能源節(jié)能信息局大幅下調(diào)了截至2020年的美國液化天然氣進口預(yù)期，2005年發(fā)布的超過1500億立方米的預(yù)期數(shù)字，在2011年被下調(diào)到了只有1/3的500億立方米。有趣的是，這場頁巖氣革命不僅讓美國獲益匪淺，而且歪打正著地成全了因福島核泄露而陷入電力危機的日本。2011年，天然氣儲量排名世界第3位的卡塔爾建成了年產(chǎn)7700萬噸（約1000億立方米）的液化天然氣生產(chǎn)裝置。此前預(yù)期美國會買走其中的一半，但頁巖氣產(chǎn)量增加讓美國減少了天然氣進口。卡塔爾怕“過剩”的天然氣失去“接盤者”，最后以低價賣給日本，讓日本從中漁利。

頁巖氣的大規(guī)模商業(yè)開發(fā)降低了美國能源對外依賴程度，增強了在能源外交及應(yīng)對氣候變化等領(lǐng)域的主導(dǎo)空間，遏制和削弱了石油國家的國際影響力，對世界能源格局乃至地緣政治環(huán)境產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。與此同時，美國的成功經(jīng)驗，引來世界各國的普遍關(guān)注，一些歐洲和東南亞國家紛紛著手制定雄心勃勃的頁巖氣開發(fā)計劃，目前，波蘭、德國、奧地利、匈牙利、波蘭、西班牙等歐洲國家頁巖氣的勘探開發(fā)都已取得重大進展，預(yù)計到2035年，歐洲將逐步擺脫對俄羅斯能源供應(yīng)的長期依賴，實現(xiàn)燃?xì)庾越o。目前，多家石油公司已開始在歐洲尋找頁巖氣，其中埃克森美孚已經(jīng)開始在德國進行鉆探，雪佛龍公司和康菲石油公司開始在波蘭進行勘探，美國能源節(jié)能信息局的報告顯示，波蘭的頁巖氣可采儲量為5.3萬億立方米，超過了法國，為歐洲最多。奧地利OMV公司在維也納附近測試地質(zhì)構(gòu)造，殼牌公司將目標(biāo)鎖定在瑞典。在亞洲，印尼從去年起就著手開發(fā)頁巖氣資源。目前，印尼政府正評估國內(nèi)頁巖氣資源潛力并尋求從美國獲得有關(guān)資料和技術(shù)。而澳大利亞在頁巖氣開采設(shè)施上投入巨資，已開始用輪船將液化天然氣運往世界各地。此外，印度、阿根廷、哥倫比亞，還有南非等國，也在積極進行頁巖氣勘探開發(fā)，并且都取得了明顯的進展。

頁巖氣產(chǎn)業(yè)廣闊的發(fā)展前景，同樣引起能源日趨捉襟見肘的中國政府的關(guān)注。2012年3月1日，國土資源部在新聞發(fā)布會上表示：為了推動頁巖氣勘探開發(fā)，增強頁巖氣資源可持續(xù)供應(yīng)能力，國土資源部正在組織國內(nèi)相關(guān)石油企業(yè)、大學(xué)、地質(zhì)調(diào)查機構(gòu)和科研院所等27個單位420多人參加的全國頁巖氣資源潛力調(diào)查評價及有利區(qū)優(yōu)選工作

如果到2020年頁巖氣年產(chǎn)量能夠達到1000億立方米以上，有希望改變我國油氣資源開發(fā)格局，成為我國能源的重要支柱。

“氣”從何來

其實，為了減少能源對外依賴，加速新能源的開發(fā)和利用，國土資源部早在2004年已經(jīng)開始頁巖氣資源的跟蹤研究，還劃分了總面積約87萬平方公里的三大類33個頁巖氣資源有利遠(yuǎn)景區(qū)，并于2011年啟動“全國頁巖氣資源潛力調(diào)查評價及有利區(qū)優(yōu)選”項目。國家發(fā)改委和國家能源局也從2009年9月開始，研究制定了鼓勵頁巖氣勘探與開發(fā)利用的政策，通過設(shè)立頁巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究項目，加大科技攻關(guān)力度，突破核心技術(shù)，加快我國頁巖氣勘探開發(fā)步伐。初步勘察表明，我國常規(guī)天然氣儲量不多，在3萬億立方米左右，只占全球天然氣儲量的1.6%。而我國頁巖氣的儲量在25萬億立方米，相當(dāng)于我國天然氣儲量的8倍還多。這一數(shù)據(jù)與國外機構(gòu)估算的36萬億立方米相比雖然略顯保守，但超過25萬億立方米的可采潛力仍然意味著我國是全球頁巖氣資源儲量最多的國家。

目前，我國頁巖氣勘探工作進展良好，主要集中在四川盆地、鄂爾多斯盆地、西北地區(qū)主要盆地。截至2011年底，中石油在川南、滇北地區(qū)優(yōu)選了威遠(yuǎn)、長寧、昭通和富順—永川4個有利區(qū)塊，完鉆11口評價井，其中4口直井獲得工業(yè)氣流。中石化在黔東、皖南、川東北完鉆5口評價井，其中2口井獲得工業(yè)氣流，優(yōu)選了建南和黃平等有利區(qū)塊。中海油在皖浙等地區(qū)開展了頁巖氣勘探前期工作。延長石油在陜西延安地區(qū)3口井獲得陸相頁巖氣發(fā)現(xiàn)。中聯(lián)煤在山西沁水盆地提出了壽陽、沁源和晉城三個頁巖氣有利區(qū)……。令人垂涎欲滴的資源前景，加快了我國頁巖氣產(chǎn)業(yè)與外資聯(lián)合開發(fā)的步驟。2011年9月，中石化與雪佛龍合作開發(fā)西南地區(qū)頁巖氣；2009年11月，中石油聯(lián)手殼牌，合作開發(fā)四川盆地富順—永川頁巖氣區(qū)塊；2012年3月，中石油與道達爾公司達成意向，將在內(nèi)蒙古投資20億美元開發(fā)頁巖氣。外資認(rèn)為，我國頁巖氣賦存條件雖然相對復(fù)雜，直接作業(yè)成本可能高于美國，但是，如果綜合考慮國產(chǎn)化設(shè)備、土地成本、專業(yè)服務(wù)和人工費用等因素，我國頁巖氣開采成本總體上要低于美國。經(jīng)驗表明，常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)開發(fā)，找氣是關(guān)鍵，而頁巖氣開發(fā)，關(guān)鍵是采氣，也就是說，一旦產(chǎn)氣區(qū)塊相對確定，并且資金大規(guī)模投入，便能在較短時期內(nèi)實現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展，并成為新的產(chǎn)業(yè)增長點，因此，我國大規(guī)模商業(yè)化開采條件并不遜色。

頁巖氣產(chǎn)業(yè)美好的開采前景和不言而喻的戰(zhàn)略價值，決定了無論遇到什么樣的困難和阻力，都不應(yīng)成為遲滯和延緩其發(fā)展的理由。頁巖氣作為清潔而且高效的能源，有利于降低溫室氣體排放，減少對外能源依賴，無論從改變我國不合理的能源結(jié)構(gòu)、滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對于清潔能源的需求，還是增強能源政策的自主性，緩解緊張的地緣政治關(guān)系，加速我國頁巖氣開發(fā)都是正當(dāng)其時。

喜中思危

從近年來的發(fā)展情況看，頁巖氣開發(fā)主要面臨技術(shù)、環(huán)保、政策、體制等一系列問題，對于這些問題，必須給予足夠的重視，不容回避。

首先，頁巖氣開采技術(shù)瓶頸亟待破解。頁巖氣開采的關(guān)鍵技術(shù)包括水平鉆井、水力壓裂、隨鉆測井、地質(zhì)導(dǎo)向鉆井、微地震檢測等，其中大部分技術(shù)的突破與率先應(yīng)用都來自美國。與美國相比，我國在壓裂與水平鉆井技術(shù)方面存在較大差距。雖然有部分企業(yè)已成功進入美國頁巖氣開采供應(yīng)鏈，但提供的產(chǎn)品或服務(wù)往往僅涉及其中某一個環(huán)節(jié)，缺乏成套技術(shù)和設(shè)備的設(shè)計及制造能力。另外，我國頁巖沉積時代較早，頁巖氣開采條件和地質(zhì)構(gòu)造要比美國復(fù)雜，氣田離地面的深度，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過美國已投入生產(chǎn)的氣田。我國氣田埋深大多在3000米以上，而美國規(guī)模最大的馬塞勒斯頁巖氣田，其埋藏深度大約是700至3000米。埋藏更深的頁巖氣勘探開發(fā)使我國此前積累下來的油氣開采經(jīng)驗也難有用武之地。顯然，在勘探和開采技術(shù)上，我國仍有一段路要走。

其次，環(huán)境保護面臨重大挑戰(zhàn)。我國初步勘探出的頁巖氣主要分布在中西部水資源相對匱乏地區(qū)，如鄂爾多斯盆地等。在水量相對充裕的長江流域，只在四川和江漢盆地發(fā)現(xiàn)了頁巖氣；而在西北、華北地區(qū)，頁巖氣儲量豐富，水資源卻相當(dāng)緊張。頁巖氣開發(fā)所必需的壓裂技術(shù)需要消耗大量的水資源，水中又常常添加化學(xué)物質(zhì)，因此可能會對地下水產(chǎn)生污染。水力壓裂技術(shù)，是目前開啟頁巖氣礦藏的唯一手段。要使致密的頁巖層變得疏松，就得使用大量的高壓水。當(dāng)高壓液體注入鉆井并使巖層裂開后，高壓液體中的支撐劑可以保持住裂縫，使其成為油氣導(dǎo)向鉆井的高速滲透通道。在目前的技術(shù)水平下，每一個頁巖層開采，大約需要200400萬加侖水、1.5萬加侖化學(xué)品。為了避免深入地下的加入了化學(xué)物質(zhì)的水回流到地表造成二次污染，開采使用后的水(連同化學(xué)成分)需要回收、儲存、再使用，而我國埋深在3000米以上的頁巖氣層，無疑加大了吸收循環(huán)的難度。另外，頁巖氣是通過壓力擠上地面的，由于地下壓力的改變，地下生態(tài)環(huán)境勢必發(fā)生改變，至于開采活動會不會誘發(fā)地震等地質(zhì)變化，尚須進一步觀察。

再次，投資風(fēng)險與政策激勵問題。頁巖氣勘探和開發(fā)具有投入大、風(fēng)險高的特點，動輒數(shù)千萬的投資數(shù)額，讓一般的小公司望而卻步。與此同時，還存在資源數(shù)據(jù)未普查、監(jiān)管體系未建立、管網(wǎng)設(shè)施不完善、服務(wù)體系不健全等諸多問題。從政策層面看，目前我國尚未出臺專門支持頁巖氣勘探開發(fā)的稅收優(yōu)惠和價格補貼政策，常規(guī)天然氣定價機制亦存在諸多不合理之處，凡此種種，都將成為制約頁巖氣勘探開發(fā)的重要障礙。

加強國際合作，借鑒他國經(jīng)驗

頁巖氣是新興產(chǎn)業(yè)，在高成本、低回報的壓力下，需要緊密的分工協(xié)作和創(chuàng)新驅(qū)動。因此，只有廣泛開展國際合作，積極借鑒他國經(jīng)驗，才能實現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。頁巖氣開發(fā)的巨大成功使美國成為全球第一大天然氣生產(chǎn)國，其經(jīng)驗雖然短時間內(nèi)難以復(fù)制，但美國在支持頁巖氣技術(shù)研發(fā)、完善環(huán)境監(jiān)管以及開放的投資體系等方面所積累的經(jīng)驗，對于起步階段的中國而言，具有十分重要的借鑒意義。

第一，在技術(shù)方面，美國依靠持續(xù)的技術(shù)突破實現(xiàn)了頁巖氣的商業(yè)化，并開始向外輸出技術(shù)，以圖用技術(shù)控制資源。我國應(yīng)緊緊抓住這一機會，在堅持自主創(chuàng)新的基礎(chǔ)上引進國外先進技術(shù)，調(diào)動多方力量，構(gòu)建頁巖氣技術(shù)開發(fā)體系，將頁巖氣技術(shù)納入“十二五”國家科技重大專項計劃。積極利用中美能源合作機制，通過合作或并購等方式盡早掌握美國技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上力爭實現(xiàn)技術(shù)反超、再主導(dǎo)。

第二，頁巖氣是經(jīng)地質(zhì)作用形成的自然資源，在成藏和富集上并不規(guī)律，地下儲藏也是不規(guī)則的。處于偏遠(yuǎn)區(qū)塊或開采邊際的資源，往往不適合大企業(yè)進入礦區(qū)開采，更加適合中小企業(yè)開采。因此，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，政府不僅要制定中央和地方國有資本等參與頁巖氣投資開發(fā)的具體辦法，還應(yīng)放手引入多元競爭主體，降低市場準(zhǔn)入門檻，鼓勵中小資本、民營企業(yè)和外資公司等多種投資主體進入頁巖氣勘探開發(fā)，完善合資、參股、合作、提供專業(yè)服務(wù)等對外合作模式，培育專業(yè)化分工服務(wù)體系，鼓勵技術(shù)開發(fā)，推動產(chǎn)業(yè)配套進程，避免在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期就形成壟斷格局，維護頁巖氣產(chǎn)業(yè)有序健康發(fā)展。

第三，明確法律地位，嚴(yán)格監(jiān)管制度，注重環(huán)境保護，為可持續(xù)發(fā)展提供保障。開發(fā)主體多，發(fā)展速度快，容易引發(fā)開采無序和環(huán)境破壞，因此，在開采前應(yīng)建立頁巖氣勘探開采等相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確立頁巖氣獨立礦種的法律地位和資源管理法規(guī)體系，研究制定覆蓋采前、采中和采后多環(huán)節(jié)的全方位監(jiān)管制度，制定包括地下水、地質(zhì)、土壤、生態(tài)等嚴(yán)格的監(jiān)管法規(guī)和管理辦法，確保監(jiān)管先行到位，開發(fā)可控。

第四，國家應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件與經(jīng)濟發(fā)展水平選擇一些省市地區(qū)，集中優(yōu)勢力量進行科研攻關(guān)，建立大型頁巖氣勘探開發(fā)示范工程，先行先試，綜合試驗，在技術(shù)、開采體制、政策支持、水資源與環(huán)境保護、監(jiān)管和應(yīng)用模式等方面積累經(jīng)驗，帶動國內(nèi)其他地區(qū)的勘探開發(fā)。

第五，創(chuàng)新政府支持模式，加大政府扶持力度。在頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，政府應(yīng)當(dāng)在財政上為企業(yè)技術(shù)開發(fā)和勘探研究提供必要的資助，在頁巖氣進入贏利和商業(yè)化運行階段以后，為了減輕政府負(fù)擔(dān)，可逐漸取消特殊優(yōu)惠或減少直接補貼，鼓勵企業(yè)進行長期投資，刺激技術(shù)創(chuàng)新，降低成本，提高效率。

（作者為空軍（航空大學(xué)）創(chuàng)新理論研究中心研究員）