中國頁巖氣革命悄然而至

王哲

中國不僅擁有豐富的頁巖氣資源，而且涪陵頁巖氣田創新形成的海相頁巖氣勘探理論、關鍵技術裝備和可復制、可推廣的開發模式，使中國頁巖氣開發在低油價的“新常態”下更具市場競爭力。

天遠地險，蜀道難行。除了榨菜遠近聞名，重慶涪陵似乎再也找不出值得外界關注的話題，甚至“涪”字讓很多人念起來都感覺為難。然而，正是“涪氣”的橫空出世讓中國的“頁巖氣革命”曙光初現。

在2015年的末尾，中國石油化工集團公司宣布涪陵頁巖氣田如期完成50億立方米的一期產能建設，相當于建成一座500萬噸的中型油田。而涪陵頁巖氣田將在2017年建成百億方產能，相當于建成一座1000萬噸的大型油田。2014年，中國第九大油田——遼河油田的油氣當量為1076萬噸。

中國石化副總經理焦方正指出，涪陵頁巖氣田資源量達到2.1萬億方，探明儲量超過3800億方。50億方產能的建成，標志著中國成為世界上第三個實現頁巖氣商業開發的國家。涪陵頁巖氣田一舉躍居全球除北美外最大的頁巖氣田，使原本難以企及的國家“十二五”頁巖氣產量65億方目標輕而易舉地實現。這是全球頁巖氣行業進入“寒冬”之后，“頁巖氣革命”在中國作為全球能源新高地意義更為深遠的成功實踐。重慶市常務副市長翁杰明表示，未來重慶市將重點發展頁巖氣勘探開發、綜合利用全產業鏈，計劃到2020年實現300億方產能，全產業鏈產值1440億元。

“涪氣”更深遠的意義體現在，中國不僅擁有豐富的頁巖氣資源，而且涪陵頁巖氣田創新形成的海相頁巖氣勘探理論、關鍵技術裝備和可復制、可推廣的開發模式，使中國頁巖氣開發在低油價的“新常態”下更具市場競爭力。

比預想的提早了十年

頁巖氣的開發起源于北美，頁巖氣雖然早已被學界認知和研究，但其開采難度大大超過常規油氣，在很長時間內都被公認為沒有開采價值，是幾個“頭腦發熱”的美國能源個體戶固執地認為能夠從堅硬的頁巖縫隙中開采出石油和天然氣，才使得“頁巖氣革命”成為能源史上“美麗的偶然”。2006年后，以水力壓裂致密巖石的壓裂技術成熟，美國由此開始了頁巖氣大規模商業開發，深刻改變了自身的能源供給結構。到2012年，美國頁巖氣產量達到2653億方，占天然氣總產量的37%。一直是能源進口國的美國實現了能源獨立，并重寫了世界能源格局。2000年，頁巖氣產量尚不足美國天然氣供應的1%，而如今已經占到30%。2009年，美國取代俄羅斯成為世界第一大天然氣生產國，這都得益于頁巖氣的大規模開發。

學界普遍認為，中國的頁巖氣儲量超過其他任何一個國家。按當前的消耗水平，這些儲量足夠中國使用300年。但中國頁巖氣勘探開發的難度很大，與北美相比，中國的頁巖氣埋藏深、巖層厚，其開發屬于世界性難題。美國的頁巖氣層淺的只有800米，而中國條件最好的四川盆地頁巖氣層深度已經達到3500米。儲層深度的增加，從設備和技術上對石油工程來說無疑是巨大的挑戰。中國的頁巖氣開發在2014年之前并沒有取得突破性進展，根本原因是核心技術無法突破，開采頁巖氣“是一樁賠錢的買賣”。“當時，在美國，打一口頁巖氣井，只需要600萬至800萬美元，而在中國，單井成本往往是1億元人民幣。”中國石化油田勘探開發事業部副主任馮建輝對本刊記者介紹說。2014年底，《華爾街日報》的資深專欄作家格雷戈里·祖克曼在他的暢銷書《頁巖革命》（The Frackers）中文版序言中就曾經預測：中國在頁巖氣開采方面有巨大的進展至少將在十年以后。

中國著名的能源企業領導者傅成玉評價說，涪陵頁巖氣田成功商業化開發比預想的提早了十年。

油價低潮中的逆勢突圍

作為中國西部直轄市重慶的一個區，涪陵地處長江、烏江交匯處的群山峻嶺之間。半個世紀前，為生產原子彈服務的816地下核工廠就建在這里，這個號稱“世界第一人工洞體”的神秘地下設施近年來才重現天日，足見涪陵的偏、險與遠。地處涪陵山區的焦石鎮多深灰色的巖石壩，巖面風化后呈黑色，似燒焦狀，故命名為“焦石”。中石化涪陵頁巖氣就落定于此。

2015年12月28日，記者在焦頁1井采氣現場看到，這個已經生產三年之久的頁巖氣井，目前的日產量仍然高達6萬立方米/天。“這口氣井可以滿足12萬戶家庭每天的用氣量。”焦方正告訴記者，“一期和二期的建產方案預期是6萬立方米/天，實際目前單井的平均日產能達到10萬立方米/天，涪陵頁巖氣的資源情況大大好于預期。”

記者了解到，在國內常規油氣領域，中石油一直領先于中石化與中海油。中石油股份公司年報顯示，2014年天然氣產量954億立方米，占全國天然氣總產量的75%，中石化僅占全國天然氣總產量的15%左右。近年來，中石化“押寶”在非常規油氣領域。2012年11月，焦頁1井鉆獲高產頁巖氣。2014年3月24日，中石化宣布頁巖氣勘探開發取得重大突破，中國第一個大型頁巖氣田誕生。當涪陵頁巖氣進入商業化開發，重慶涪陵將建成國家首個百億方頁巖氣示范區的消息傳開，世界排名前十的油服巨頭都把目光投向了中國的大西南。哈里伯頓、貝克休斯、斯倫貝謝等國際油服大腕都躍躍欲試，想從中分一杯羹。然而，世界油氣市場近年來正面臨著最近二三十年來最具有破壞力的下跌，國際油價從每桶100美元斷崖式下跌至37美元，油價持續低迷且一路下探改變了這些巨頭的初衷。馮建輝介紹說，康菲石油去年已經停止在華所有頁巖氣合作項目，其他美國石油公司也都宣布退出中國頁巖氣上游產業。殼牌、雪佛龍等也傳出在華頁巖氣項目受阻的消息。國內油企中，中海油宣布暫停國內頁巖氣項目，中石油也只完成了預定目標26億產量的一半。而中石化卻逆勢而上，從頁巖氣開發之初的無技術、無經驗、無裝備、無人才的“四大皆空”一直到取得今天的成就。

“盡管頁巖氣發展面臨一定困難，但是從長遠來講潛力巨大，所以涪陵頁巖氣田的建設會按照計劃推進。”中國石化新聞發言人呂大鵬表示，這不僅是因為涪陵頁巖氣的資源儲量遠遠好于預期，而且通過技術創新大大降低了成本。更重要的是，“中石化上游資源匱乏，頁巖氣作為資源戰略的重要增長點，這是我們未來的發展方向，是實現逆勢突圍的絕佳機會。”

“貪吃蛇”鉆進地下兩千米

深達數千米的地下頁巖氣是如何被發現的？在涪陵頁巖氣產能示范區，工程人員告訴記者，他們把身長4000多米、體重上百噸的由國產隨鉆測井系統和鉆具組成的裝置形象地比喻為“貪吃蛇”，使用它可以曲線作戰，繞過其它巖層，在深達幾千米的地下頁巖氣富集區域“吃”到一個又一個氣層。

記者了解到，這條“貪吃蛇”裝備有“千里眼”和“導航儀”，工程師可以在地面操控系統控制，通過在距離“蛇頭”0.5米處的“千里眼”記錄下鉆探沿途的地質信息并反饋回地面，通過“導航儀”確定具體方位，在哪兒轉彎、在哪兒加速，由工程師整體操控。據介紹，“貪吃蛇”在2015年所完成的最遠一次“過山車式遠征”堪稱經典，在地下2000米來了個110度的大轉身，然后橫向跑了2130米，一口氣揭穿了20多個氣層。據中國石化鉆井專家張良萬介紹，國外采用的旋轉導向鉆井技術成本高達400萬元人民幣以上，而中石化研制的金剛石鉆頭與厚壁螺桿組合，同樣實現了地下2000米的過山車式扭轉，費用僅為國外技術設備的50%，“別看這種組合成本低，卻更適合涪陵山區的地層情況。旋轉導向系統由于旋轉動力太強，容易造成井壁垮塌，影響鉆井時效。”

在頁巖氣開發過程中，要想把找到的氣“放”出來，水平分段壓裂是核心技術和關鍵工序。要通過特殊裝置將壓力傳遞到地下3000多米的深處，“擠”開堅硬的頁巖，將隱藏在孔隙中的頁巖氣釋放出來，這個裝置的核心就是壓裂車。記者在壓裂現場看到的正在轟隆隆作業的中石化機械公司四機廠研發的3000型壓裂機組，因為成功解決了我國難動用油氣資源商業開發難題，不久前剛剛獲得國家科技進步二等獎。

焦方正向本刊記者介紹說，2014年8月以來，中國石化旗下石化油服（SSC）邊探索、邊創新、邊集成，逐步實現了國產化頁巖氣工程核心技術裝備的系列化、標準化、配套化和產業化，效益優勢、成本優勢不斷凸顯。2014年以來，中石化的頁巖氣開采技術突飛猛進，核心裝備橋塞國產化完成升級版，多級射孔技術一次成功率提升至100%，3000型壓裂機組在涪陵工業化應用，井工廠鉆井、壓裂模式得以大面積推廣……馮建輝在涪陵頁巖氣田現場給本刊記者算了一筆賬，過去涪陵頁巖氣田主要使用美國哈里伯頓和貝克休斯生產的橋塞，單只價格15萬元，每口井需要約15個，購置費用高達220萬元。而如今的國產化復合橋塞，單只價格只需2萬多元，一口井的裝備購置費因此減少近200萬元；多級射孔技術一次成功率的提高使得技術服務成本驟降50%以上；井工廠模式的應用以及大型壓力機組的使用使得鉆井時間大大縮短，而鉆井周期少一天就能節省7萬至8萬元的成本……通過核心技術裝備的國產化、井工廠生產模式等一系列創新，“一口頁巖氣井的綜合成本從當初的1億元降到了現在的7000萬元以下。”

“頁巖氣革命”的意義何在

從商業的角度，中國頁巖氣的經濟性目前還遠沒有常規能源那么有吸引力。盡管如此，中國依然非常需要頁巖氣。

比之煤炭、石油，天然氣是相對更為低碳且清潔的優質能源。記者了解到，發達經濟體天然氣占一次能源中的比重至少在30%以上，很多國家甚至超過60%。即使從全世界范圍來看，天然氣占一次能源的比重平均為24%，而中國最新的數據是6%。相較常規天然氣，產自涪陵的頁巖氣更為優質清潔：甲烷含量超過98%，不含硫化氫等有毒氣體。

而且，中國目前的油氣對外依存度連年增高，石油已經超過60%，天然氣超過30%。增加國內頁巖氣的產量，也是保證國家能源供給安全的重要手段。

在霧霾已經成為國人心頭之痛的今天，環境壓力迫使國家必須調整“以煤為主”的能源結構。在未來中國的能源體系中，頁巖氣將扮演越來越重要的角色。據中國石油大學教授董秀成介紹，在以“互聯網+”為概念的全新能源體系中，將以清潔可再生能源為主體，以分布式為形式，以互聯網技術為解決方案。在風、光等清潔可再生能源的間歇性尚未徹底解決、成本居高不下的情況下，流動性良好的氣體能源——天然氣尤其是頁巖氣，就成為削峰填谷的最好補充。

此外，頁巖氣開采使用的是人為壓裂地下巖層的方法，環保問題不容忽視。對此，中國石化在涪陵采取了大量的措施，減少頁巖氣開發過程中的生態破壞。中國石化涪陵頁巖氣公司副總經理黃仲堯介紹說，鉆井中1500米以內直井段一律采取清水磚工藝，不用任何添加劑；鉆井壓裂廢水回用率達100%。在中國石化涪陵焦頁67-3HF井現場，記者看到，由于鉆井動力來自電網的電力，這里并沒有柴油機的巨大轟鳴，也沒有柴油燃燒后產生的濃煙和嗆鼻的味道，工人們的衣服和面容都很干凈，沒有想象中的柴油鉆井工人身上的那層油泥。中國石化自主研發的壓裂液也都無毒無害，不含重金屬，滲漏到地層中也不會造成污染。

董秀成對本刊記者說，中國的“頁巖氣革命”需要更為長遠的戰略性規劃，需要強力執行環境法規，營造有利于頁巖氣的環境，還需要更多的基礎設施建設，“開采頁巖氣為的就是能源的持續安全供給和減少碳排放保護環境，所以一定要避免因頁巖氣開采而導致環境的再次破壞，真正讓頁巖氣為人民造福。”