中國頁巖氣：技術創新是關鍵

本刊記者 臧敬

中國頁巖氣：技術創新是關鍵

本刊記者 臧敬

天然氣是國家能源安全的重要防線，但中國的天然氣能源短缺現象嚴重，已成為中國經濟可持續發展的約束瓶頸。隨著中國新能源的深入勘測，在國家政策上，頁巖氣成為國家著力推進的重點領域，成為具有廣泛勘探意義的重要非常規油氣資源類型。

作為能源消耗大國的中國，天然氣需求量與日俱增。隨著“西氣東輸”一線的開建，中國燃氣下游基礎建設不斷擴大，老百姓對天然氣越來越依賴，國內產量難以滿足需求增長的要求，近年來多次出現“氣荒”現象。按照業內專家看法，中國天然氣凈進口量所占比重將從2010年的20%，擴大到2015年至2020年的30%至40%。

與國產天然氣相比，目前進口天然氣——無論是管道氣還是LNG價格都明顯偏高，而老百姓對氣價的承受能力又十分有限。同時還有人擔心，過度依賴進口氣源不利于國家能源安全的獨立性。

在這種情況下，領導與專家將新能源開發視線轉移到頁巖氣的勘探中，正是這一綠色能源的開發利用，給美國能源市場帶來了前所未有的“化學反應”。

近年來，美國頁巖氣勘探開發技術突破，產量快速發展，2011年產量超過1700億立方米。美國頁巖氣革命對國際天然氣市場及世界能源格局產生重大影響。在美國成功先例下，世界主要資源國開始加大頁巖氣勘探開發力度。

如果中國在此能源開發利用上能夠獲取成功，那么上述能源問題也就會迎刃而解。作為國務院最新批準的獨立礦種，頁巖氣的開發，有望最終改變中國能源勘探開發乃至整個能源結構。

頁巖氣：中國新銳戰略能源

頁巖氣是指賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，以吸附或游離狀態為主要存在方式的非常規天然氣。相對于常規天然氣，頁巖氣開發具有開采壽命長和生產周期長的優點，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源。

中國具有廣泛的頁巖氣發育基礎條件和良好的頁巖有機地球化學指標。據專家介紹，依據地質歷史及其變化特點，目前可將中國的頁巖氣發育區劃分為大致與板塊對應的四大區域，即南方、華北—東北、西北及青藏等四大地區。以南方的揚子地區為例，從震旦紀到中三疊世連續發育了廣泛的海相沉積，分布面積200余萬平方公里，黑色頁巖地層厚度數百米。中國南方地區與美國東部頁巖氣產出地區(阿巴拉契亞等)具有諸多的地質可比性，有機質豐富、成熟度高，頁巖氣發育地質條件有利，是南方地區油氣勘探開發的重要領域。同時，南方是中國經濟較發達地區，對天然氣有著更緊迫的需求，頁巖氣勘探一旦實現重大突破，不僅將改善能源結構，而且還會對中國能源供應格局產生重大影響。

目前頁巖氣在美國已成功進入商業化開發階段。中國頁巖氣資源開發管理正在探索中，2011年首次完成第一批頁巖氣探礦權招標出讓，2012年準備開展1到2批頁巖氣探礦權招標出讓。當前，中國政府批準頁巖氣為獨立礦種，為社會資金進入頁巖氣勘查開發領域提供了機會。預計2020年中國頁巖氣年產量將超過1000億立方米，達到目前常規天然氣生產水平。據美國能源情報局局長理查德·紐厄爾預計：頁巖氣將成為中國天然氣的一個“重要資源”。

多重制約因素需破解

盡管我國頁巖氣資源豐富、分布范圍廣，適合規模化勘探開發，但地質條件復雜、類型多樣，而且中國的頁巖氣開發剛剛起步，面臨的困難與制約因素是多重的。

首先，我國頁巖沉積時代較早、埋深大多在3000米以上，勘探開發的難度較大。而開發頁巖氣較為成功的美國，主要氣田的深度較淺，其中美國最大的馬塞勒斯頁巖氣田，其埋藏深度大約是700至3000米。由此可見，我國頁巖氣的開采條件較頁巖氣利用的先進國家有明顯差別。

其次，我國初步勘探出的頁巖氣主要分布在中西部地區的四川盆地、鄂爾多斯盆地等處。頁巖氣開發所必需的壓裂技術需要消耗大量的水資源，這種消耗往往以萬噸計。而且我國頁巖氣埋深在3000米以上，遠比1500米以內的蓄水層深，這將導致用于壓裂巖層的水將被頁巖吸收難以循環利用。另外，由于需要穿透蓄水層，鉆井所用的化學添加劑也可能對我國中西部地區的地下水源構成威脅。

再次是技術問題，目前我國并沒有企業掌握開采頁巖氣所必需的水力壓裂核心技術。雖然有部分企業號稱進入了美國頁巖氣開采供應鏈，但提供的產品或服務往往僅涉及其中某一個環節，缺乏成套技術和設備的設計和制造能力。同時，我國常規油氣鉆探出現干井或不具經濟開發價值的油氣井比較多，早期油氣鉆探的失敗率甚至可能高達40%。因此，埋藏更深的頁巖氣勘探開發對于我國此前積累下來的油氣開采經驗恐怕也構成極大挑戰。

最后是體制問題。參考我國煤層氣開發的歷史，嚴格的準入制度使得只有大型能源企業才能進入煤層氣開發領域，但這些企業主業往往都有較好的利潤水平，反而不愿意積極投資開發煤層氣。這就導致了有積極性的企業開發不了、有開發權的企業沒有積極性的后果。

走中國式“頁巖氣革命” 務實開發

中國頁巖氣開發既要重視，又要務實；既要學美國之經驗，又不能走美國的老路；既要大膽創新，又要遵循規律，做到穩步前進、健康發展。當前，重點要做好以下四項工作。

一是要處理好常規油氣和非常規油氣勘探開發的關系。要全面規劃，整體部署，主攻常規，兼顧非常規，努力做到常規與非常規并重。我國非常規油氣資源量很大，但現實情況是常規油氣資源的勘探開發潛力也還很大，根據最新一輪資源評價的結果，我國常規石油的探明率還不足40%，常規天然氣探明率僅20%。

就頁巖氣而言，現在調查的資源量基本上是預測資源量，變成可動用開發資源還要投入很大的工作量。我國有關頁巖氣的基礎理論研究還很薄弱，如果不將頁巖氣的分布范圍、聚集規律、成藏機理、儲層特性等基本要素勘測清楚，就很難進行大規模開采。

二是加大頁巖氣開發技術攻關。國土資源部已經批準頁巖氣作為我國獨立的一個特殊礦種，其特殊之點就在于勘探開發技術與常規油氣有很大區別，比如勘探常規油氣一般要找構造，而頁巖氣要找“甜點”。不同類型的頁巖氣區，開發井網、井型、井數部署的原則、技術要求也不一樣。頁巖氣井一般采取“工廠型”建井，集中打一批水平井，建成永久性的天然氣生產“工廠”，而不是常規天然氣“田”的概念。

水平井的工藝要求也有很大差別，頁巖氣的水平井一般都要經過多級壓裂改造。不同地區的頁巖氣井，壓裂工程施工設計不同，壓裂參數的選擇，支撐劑、壓裂液的技術要求也不一樣。美國的技術在美國使用成功，拿到中國來就不一定有效。照搬照抄，技術上采取簡單的“拿來主義”是不行的，只能是借鑒美國的經驗，自主創新，研發出適合我國頁巖氣開發的實用技術，才能使我國頁巖氣開發又好又快地發展起來。

國家相關部門要制定政策，調動企業、科研院所、大學等各方面的積極性，開展產、學、研聯合攻關，形成系列配套技術，如鉆井工具、采油機械、壓裂設備等，針對頁巖氣開發的需要，把石油機械設備制造業帶動起來，構建中國特色的頁巖氣開發技術體系。

三是改革完善投資機制，調動各方面的積極性，參與頁巖氣開發。國家已經批準開放油氣勘探開發上游市場，無論是國企、民企都可以投資進入頁巖氣開發領域。

頁巖氣畢竟還是一種天然氣，大部分礦區與常規天然氣的礦區是重疊的，民營企業一旦介入頁巖氣開發，建設新礦區，與中石油、中石化等國企已建設起來的老礦區必然發生矛盾。協調解決矛盾勢必要開放技術服務市場、下游銷售市場，要全面開放頁巖氣開發市場，必須規范市場準入條件，規劃基礎設施建設，制訂產品質量標準，合理確定產品價格，疏通天然氣銷售渠道等。