頁巖氣資源開采現狀與發展前景

陸松梅 何智斌

（ 云南省煤炭產品質量檢測站，云南曲靖 655000）

頁巖氣屬于非常規天燃氣礦藏資源，以吸附、游離的狀態存儲于頁巖或夾層中，具有源儲共生的特點，在盆地、斜坡等地質環境中連續性聚集，實際開采周期較長、生產速率穩定、無需排水、勘探準確率較高等特點，生產周期普遍在30～50年。由于頁巖氣資源在我國分布范圍廣闊、儲量大，和常規油氣資源油氣互為補充，具有較高的市場化、商業化開發價值，可以有效緩解小康社會快速建設時期工業產業規模化生產帶來的能源緊缺問題，作為新能源支持綠色、健康、可持續經濟產業的廣泛建設[1]。

1.頁巖氣非常規能源的開發價值

美國在1921年勘探發現頁巖氣后，非常規能源的勘測與開發產業邁入高速發展階段，縱觀頁巖氣的發展歷史，可以發現美國天然氣市場中，頁巖氣占據的市場比重逐年上漲，到了2018年，頁巖氣已經在天燃氣總量中占據了71%的比重，而美國借助頁巖氣開發掀起的能源產業革命，預計22年將會實現國內能源供應系統的獨立。隨著頁巖氣商業化、市場化開發進程的快速推進，越來越多的國家在建設新時期能源體系時，將重點放在頁巖氣工業生產方面，并取得了顯著的成果。深入、綜合分析頁巖氣的性質、構成、分布特點，可以有效為該類能源的大規模、穩定性開發提供支持。頁巖氣在頁巖層中的存儲狀態以吸附、游離兩種形式為主，在工業開發的過程中，需要經由人工改造后，劃分具體的“甜點區”“甜點段”，才能形成穩定的天燃氣開采點，因此頁巖氣也被稱為“人工氣藏”。

2.國內頁巖氣非常規能源分布特點

從國內當前頁巖氣的礦藏資源分布相關數據調查可知，我國該類資源的存儲量較大，根據不同的資源評價方法、技術應用的不同，各機構對頁巖氣的資源分布、含量預測結果有著較大的區別。如，根據中國石油（中國石油天然氣股份有限公司）最新資源評價預測結果數據現實，國內陸上頁巖氣具有工業開采價值的資源總量為12.85×1012m3，其中，海相頁巖氣可采資源量為8.82×1012m3，占比為69%；海陸過渡相頁巖氣可采資源量為2.37×1012m3，占比為18%；陸相頁巖氣可采資源量為1.66×1012m3，占比為13%。資源分布形式具有多樣化、復雜性的特征，開發潛力巨大。但根據實際開采情況可知，當前我國淺海相3500m以上的資源利用率相對較高，在陸相、海相深層與過渡相領域的開發水平有待提升。其中，海相頁巖主富集、高產地區主要集中在四川盆地、塔里木盆地、羌塘盆地等地區；過渡相集中在華北、南方地區；陸相分布于松遼盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地等。在四川盆地與周邊地區的海相、陸相、過渡相頁巖氣蘊含了6套地層，從平面上分布情況來看，具有存儲結構穩定、連續性聚集、厚度大的特點。目前四川盆地及其周緣五峰組—龍馬溪組海相頁巖氣勘探開發已取得重大突破，形成了規模化的工業生產體系[2]。

目前，我國海相頁巖氣的商業化、工業化開發發展形勢較為迅猛，但與之相對應的，陸相、過渡相由于成藏條件、地質結構、分布形式等方面的特點，開發難度較高、工業生產價值較低。過渡相在頁巖層分布以多層、分散形式為主，包含砂巖夾層，且橫向結構變化大，制約了過渡相地質層頁巖氣的整體開發質效。通常在過渡相勘探評估報告中，甜點區的劃分應綜合考慮連續厚度高、氣體穩定保存、埋深適中的地區。近幾年，國內非常規能源體系中，過渡相區域頁巖氣的開發處于資源預測與勘探評估工作階段，總體處于勘探評價階段，在鄂爾多斯盆地位置勘測出了工業氣流，預示著該區域具有廣闊、穩定的建設前景。陸相頁巖的連續厚度普遍較高，以生油狀態為主，儲集結構空間有限，且黏土礦物的總比重較高，儲層巖性變化頻繁、可壓裂性弱，地質勘探與能源開發的實際難度較高。當前，僅在四川盆地下侏羅統和鄂爾多斯盆地南部三疊系延長組陸相頁巖獲得了工業氣流，資源前景存在較大不確定性。

3.頁巖氣能源開發現狀

3.1 理論與技術體系不成熟

隨著國際能源開發技術的突破創新，頁巖氣的開采量逐年上漲，從能源具體勘探情況來看，頁巖氣主要分布在北美、中國、拉美等地區，其中，美國對非常規能源的評估勘探與開采技術、經驗更為豐富，能源產業鏈的建設進程相對較快，逐步形成了商業化、市場化規范體系。由于頁巖氣主要集中在盆地區域，因此。我國頁巖氣工業開發地區集中在塔里木盆地、羌塘盆地、鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地、四川盆地及其周邊地區。從能源實際開發形式來看，我國相關頁巖氣項目的地質勘測、生產開發核心技術研發時間較短、技術應用創新嫩度大，且對非常規能源的礦藏形成條件、地下分布等評估預測理論體系、實踐認識不成熟。同時，幅員遼闊的土地與多樣性的自然環境，使得我國礦藏開發無法直接借鑒其他國家的先進技術，對于埋藏較深、分布較廣的頁巖氣工程，需要適用因地制宜的開采技術，頁巖氣能源項目的勘測與開采沒有形成成熟、系統的技術體系[3]。

3.2 勘探與開采環境復雜

頁巖氣的實際成藏條件復雜、非均質性強、儲層地質性質多變、儲層致密、滲透率較低，采收率受技術、環境、設備等方面的限制，能源生產成效達不到預期。而我國相較于美國、拉美等地區的頁巖氣，埋藏更深，如，美國氣層深度范圍普遍在800m～2600m，四川盆地的氣層深度范圍為2000m～3500m，開采難度被進一步提升，能源生產的安全性、穩定性難以保障。與此同時，部分頁巖氣分布在盆地、山區等地質環境中，生產設備的運輸、裝設、水電管網鋪設等工程建設的專業要求高、經濟成本投入規模大，導致頁巖氣的商業化利用難度增加，且長期生產過程中，還會對周邊地質環境、水環境、氣候條件等造成連帶性的影響，也在一定程度上阻礙了頁巖氣多元化、綜合性開發體系的有效建設。

4.頁巖氣開發前景

相較于常規油氣礦藏開采模式，非常規頁巖氣由于分布形式表現為連續性聚集、源儲共生的特征，通常分布在斜坡、盆地地勢的頁巖層中，圈閉界限表現不明顯，與常規油氣儲藏分布存在顯著差異，勘探以“甜點”戰略為主。在平面上，“甜點”勘探與開采戰略是將開采價值高、油氣富集的地區劃分為“甜點區”；在剖面上，將具有人工改造價值的高產頁巖氣分布區劃分為“甜點段”。在未來，隨著低碳環保、可持續發展、節約型社會等建設理念的廣泛普及，在非常規油氣能源勘探、開發領域，人工智能、大數據、3S等技術向著更高層次的應用發展，對“甜點區”“甜點段”的開發不能直接借用北美地區的資源開采技術，還需要結合我國頁巖氣儲層的分布特點，采用創新技術、思維與戰略，打造致密氣、頁巖氣、煤層氣為一體的綜合性、立體化勘探開發利用體系，積極探索超深層能源安全、高效開采方法，為頁巖氣的市場化、規?；_采與應用提供支持[4]。

5.頁巖氣工業化開發體系的優化建議

5.1 統籌規劃，構建頁巖氣資源信息共享平臺

在現代能源體系規劃建設的過程中，政府部門應積極發揮主導作用，統籌規劃，深化與能源企業的溝通協調，建立完善的地質勘測、開發信息檔案機制。同時，打造網絡信息共享平臺，實現資料的高效利用共享，為頁巖氣能源的實際開發提供完整、可靠的信息支持。在頁巖氣資源計算與評估領域，積極運用現代大數據、3S、人工智能等技術，提升資源評估結果的準確性，合理規劃頁巖氣高產富集區。在核心技術研發領域，設置專項財政支持投資項目，將頁巖氣分布勘探、生產技術作為重點，鼓勵國內企業、科研院所、大學等研究機構通過技術交流、聯合研究、國際合作等方式攻關頁巖氣勘探開發核心技術，加快國內頁巖氣領域專業地質理論與實踐體系的建設，為我國現代能源發展大格局的建設奠定基礎[5]。

5.2 完善頁巖氣能源生產產業鏈

為全面建設非常規能源商業化、工業化開發與供應體系，需要相關管理部門與科研、能源企業單位積極探索能源勘探與生產集成技術與設備的制造情況，緊跟國際能源市場發展形式，合理借鑒先進勘探、開采技術，集中優勢，打造符合國內綠色能源體系建設要求的產業鏈，深度整合頁巖氣產業、技術、市場、政策等方面的優勢資源，切實落實能源安全保障戰略，推進我國能源消費與市場供需結構的優化升級。

5.3 貫徹綠色環保、可持續發展的能源開發原則

2020年聯合國大會上國家主席習近平提出了“3060碳達峰、碳中和”的能源發展戰略，并將其寫入到“十四五”規劃中，為我國清潔、綠色能源產業的現代化發展指明了方向。在頁巖氣能源開發項目中，建議從國家層面統籌生態保護紅線等敏感區與非常規天然氣井場、管網等用地，針對非常規天然氣井產量大的情況，相關生產單位可以在深入研究地形、地質等開采環境條件的基礎上，打造一個平臺，多口開發井進行共用，控制井場用地占地面積，協調頁巖氣生產效益、環境效益之間的關系，從而推動非常規頁巖氣的穩定、快速生產，全方位、多層次的保障我國能源開發現代化戰略與雙碳目標的有效落實。

5.4 建立健全非常規能源市場監管機制

近年來，我國在頁巖氣儲藏勘探、生產開發領域投入了大量的人力、物力，在技術攻關、商業化發展方面取得了巨大的突破，但隨之而來的，非常規能源的大規模開發，也對環境治理、核心技術研發、能源市場等領域的發展產生了連帶影響。為有效維護能源產業的發展秩序、控制頁巖氣工業開發的各種風險，需要相關部門逐步強化頁巖氣探測、生產、供應環節的管理，構建覆蓋非常規能源開發全過程的監管機制，明確能源企業獲取、轉讓頁巖氣礦權的手續與要求，嚴格審核勘探開發關聯企業的資質。通過統一性、規范性的行業規范與法律規范，對能源企業的生產、經營模式進行約束，為頁巖氣的高效化、穩定性開發提供制度保障。

6.結論

頁巖氣作為非常規油氣資源，以其經濟性、環保性、清潔性的優勢，在國際能源市場占據了重要的位置。在雙碳戰略全面實行形勢下，為有效提升頁巖氣的整體開發質量與效率，緩解能源供應緊張的問題，政府部門與相關能源企業應全面、深入梳理國內陸相、海相、過渡相頁巖氣的分布形式、開采特點、勘探與生產技術應用現狀，結合專業機構資源預測與評估數據，做好能源開采戰略規劃，加強技術攻關，貫徹生態效益與經濟效益平衡、可持續發展的建設原則，積極探索符合我國現代能源生產需求的頁巖氣工業化開發路徑。