美國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展之路

水力壓裂和水平鉆井這兩項(xiàng)核心技術(shù)在Barnett頁(yè)巖區(qū)被成功運(yùn)用之前，美國(guó)豐富的頁(yè)巖氣資源一直被忽略，因?yàn)樵缙诘拈_(kāi)采技術(shù)并不能使頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)具有商業(yè)價(jià)值。

低自然滲透率使頁(yè)巖氣區(qū)別于其他類型的天然氣，也降低了這種資源的經(jīng)濟(jì)性，因?yàn)樵谡l件下，巖層中只有非常少量的天然氣能夠涌入鉆井孔。在天然氣價(jià)格較低的年代，開(kāi)發(fā)商一直沒(méi)有動(dòng)力投入頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)的研發(fā)。

上世紀(jì)70年代，兩次石油危機(jī)推高了天然氣價(jià)格，1978年，美國(guó)出臺(tái)《全國(guó)天然氣政策法案》。受此鼓勵(lì)，上世紀(jì)80年代美國(guó)興起了開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的熱潮，但是隨著天然氣價(jià)格在上世紀(jì)90年代回落，早先使用的垂直鉆井技術(shù)喪失了經(jīng)濟(jì)性，頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)也跌至低谷。

技術(shù)革新讓頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)再次出現(xiàn)質(zhì)的變化。技術(shù)革新降低了開(kāi)采成本，從而催生了一個(gè)巨大的市場(chǎng)。

美國(guó)能源部國(guó)家能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的資料顯示，2000年，美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量尚不足美國(guó)天然氣供應(yīng)量的1％，但現(xiàn)在，這一數(shù)字已經(jīng)攀升到30％，頁(yè)巖氣一躍成為解決美國(guó)未來(lái)能源供應(yīng)的重要資源。

“這完全是一個(gè)由技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素推動(dòng)起來(lái)的產(chǎn)業(yè)，”美國(guó)地下水保護(hù)委員會(huì)（Ground Water Protection Council， GWPC），執(zhí)行總監(jiān)Mike Paque對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說(shuō)，“當(dāng)然美國(guó)能源部也為推動(dòng)技術(shù)轉(zhuǎn)讓做出了不少貢獻(xiàn)?！?/p>

如何解決技術(shù)問(wèn)題

美國(guó)低地地區(qū)48個(gè)州都有頁(yè)巖氣，到目前為止，最為活躍的是得克薩斯州的Barnett頁(yè)巖、路易斯安那州的Haynesville /Bossier頁(yè)巖、密歇根州的Antrim頁(yè)巖、阿肯色州的Fayetteville頁(yè)巖、橫跨紐約州和賓夕法尼亞州等東北部州的Marcellus頁(yè)巖、跨伊利諾伊州與印第安納州等中西部州的New Albany頁(yè)巖，以及新近被開(kāi)發(fā)的俄克拉荷馬州的Woodford頁(yè)巖。

Barnett頁(yè)巖成功，為之后的大規(guī)模開(kāi)發(fā)起到了示范性作用。

很快，那些在Barnett成功的公司發(fā)現(xiàn)，北部的Fayetteville頁(yè)巖在地質(zhì)年齡和地質(zhì)結(jié)構(gòu)上與Barnett十分相近。于是在2000年，同樣的水力壓裂和水平鉆井技術(shù)被運(yùn)用于Fayetteville，取得了同樣豐厚的收益。

2003年，Range Resources公司在Marcellus頁(yè)巖使用與Barnett頁(yè)巖相近的水力壓裂和水平鉆井技術(shù)，第一次在美國(guó)東北部實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣的商業(yè)性開(kāi)采，此后，該地區(qū)的頁(yè)巖氣被大規(guī)模開(kāi)發(fā)。

Woodford頁(yè)巖在2003年和2004年剛剛被開(kāi)采的時(shí)候，使用的完全是垂直鉆井技術(shù)，因?yàn)閃oodford頁(yè)巖的結(jié)構(gòu)比Barnett更為復(fù)雜，開(kāi)采難也更高。但是隨著其他地區(qū)紛紛效仿Barnett并獲得巨大經(jīng)濟(jì)成功，水力壓裂和水平鉆井這兩項(xiàng)技術(shù)也取得了進(jìn)一步突破，因此，Woodford地區(qū)的天然氣開(kāi)發(fā)商也轉(zhuǎn)而使用水平鉆井技術(shù)。

Barnett頁(yè)巖的開(kāi)采在一定程度上奠定了該行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：橫管為2500英寸到3000英寸長(zhǎng)、采取以水為主的泥灌、以溶于酸的水泥固定、裂壓時(shí)橫向油管上分布射孔。

“這個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展非?？欤羌夹g(shù)也不會(huì)自然地進(jìn)行轉(zhuǎn)移，”Mike Paque對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說(shuō)，“但一些專門(mén)負(fù)責(zé)水力壓裂的公司，會(huì)在不同地區(qū)的許多項(xiàng)目中負(fù)責(zé)同一個(gè)環(huán)節(jié)，那么他們的技術(shù)就能從一個(gè)頁(yè)巖區(qū)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)頁(yè)巖區(qū)?！?/p>

根據(jù)油氣服務(wù)公司Halliburton的介紹，現(xiàn)在全行業(yè)都會(huì)去關(guān)注Barnett頁(yè)巖的最新開(kāi)采動(dòng)態(tài)，比如最新的橫向油管有多長(zhǎng)、是否會(huì)增加射孔的數(shù)目、是否研發(fā)新的環(huán)保技術(shù)、是否采取可循環(huán)的水處理技術(shù)、更多在農(nóng)村開(kāi)采還是在城市附近開(kāi)采，等等。

即便如此，考慮到每個(gè)頁(yè)巖氣盆地地質(zhì)構(gòu)造的獨(dú)特性，每個(gè)地區(qū)又都有著不同的開(kāi)采條件和管理挑戰(zhàn)。

比如Barnett頁(yè)巖位于得克薩斯州北部的Fort Worth盆地，是一塊密西西比時(shí)代頁(yè)巖，深度位于6500英尺到8500英尺之間，上部覆蓋著大理石石灰石，下部覆蓋著奧陶紀(jì)石灰石。而臨近的俄克拉荷馬州與阿肯色州Fayetteville頁(yè)巖雖然也是密西西比時(shí)代頁(yè)巖，但卻夾在彼得金石灰石和倍茨維爾砂巖之間，深度位于1000英尺到7000英尺。

因此，從開(kāi)始的勘探評(píng)估階段到后期的開(kāi)采產(chǎn)氣階段，每個(gè)氣井都要找到最為合適的技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

正是由于頁(yè)巖氣資源在地質(zhì)結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性，美國(guó)頁(yè)巖氣的儲(chǔ)藏量也是在開(kāi)采過(guò)程中被一步一步探明的。例如，經(jīng)過(guò)多年的鉆井與測(cè)試，Haynesville頁(yè)巖在2007年成為家喻戶曉的天然氣儲(chǔ)備資源，但其儲(chǔ)量只有等未來(lái)開(kāi)采不斷深入后才能被最終確定。

如何監(jiān)管

頁(yè)巖氣大規(guī)模開(kāi)發(fā)后，監(jiān)管與環(huán)境問(wèn)題凸顯出來(lái)。目前開(kāi)采頁(yè)巖氣的區(qū)域，此前都沒(méi)有油氣開(kāi)發(fā)的經(jīng)歷，因此頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的監(jiān)管規(guī)則是在傳統(tǒng)油氣行業(yè)監(jiān)管法規(guī)的基礎(chǔ)上不斷完善而成的。由于每個(gè)地方的地質(zhì)條件、自然環(huán)境以及人類定居狀況都不一樣，因此對(duì)環(huán)境保護(hù)和開(kāi)采技術(shù)也需要采取不同的監(jiān)管指標(biāo)。

例如，五大湖區(qū)的密歇根州Antrim頁(yè)巖與伊力諾依州New Albany頁(yè)巖都屬于淺層頁(yè)巖，與美國(guó)其他大部分地區(qū)的頁(yè)巖氣開(kāi)采條件非常不同，這種頁(yè)巖中蘊(yùn)含了大量的地層水。

阿肯色州的Fayetteville頁(yè)巖位于該州北部的農(nóng)村地區(qū)，而得克薩斯州的Barnett頁(yè)巖則是位于城市周邊的生態(tài)地區(qū)。

根據(jù)美國(guó)能源部的介紹，美國(guó)頁(yè)巖氣的開(kāi)采和運(yùn)行受到聯(lián)邦、州、縣三級(jí)監(jiān)管，所有與傳統(tǒng)油氣相關(guān)的法律、監(jiān)管法規(guī)、以及許可同樣適用于頁(yè)巖氣。例如《清潔水法案》、《安全飲用水法案》、《清潔空氣法案》、《全國(guó)環(huán)境政策法案》，等等。

如果是在聯(lián)邦政府所擁有的土地上開(kāi)采頁(yè)巖氣，上述法律由內(nèi)政部下屬的土地管理局和農(nóng)業(yè)部下屬的森林服務(wù)局執(zhí)行。其余土地上的開(kāi)采，執(zhí)法機(jī)構(gòu)為環(huán)境保護(hù)署（EPA）。

聯(lián)邦之下，每個(gè)產(chǎn)油氣的州都有自己的一個(gè)或多個(gè)監(jiān)管部門(mén)，負(fù)責(zé)處理油井設(shè)計(jì)、選址、面積、操作、廢棄問(wèn)題，以及水處理、垃圾處理、氣體排放、地下噴射、野生動(dòng)物影響、地表影響和工人工作環(huán)境與安全性等問(wèn)題。大部分聯(lián)邦法律，在聯(lián)邦政府的授權(quán)下，由地方政府執(zhí)行。

而州一級(jí)的機(jī)構(gòu)不僅執(zhí)行聯(lián)邦的法律，也執(zhí)行本州的法律，因?yàn)槊總€(gè)州都根據(jù)自身的地質(zhì)條件、水紋情況、氣候環(huán)境、地形狀況、工業(yè)特點(diǎn)、州法律結(jié)構(gòu)、人口密度以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)等因素，制定了適合本州州情的法律。

各州的法律以聯(lián)邦的法律為基礎(chǔ)，但往往會(huì)規(guī)定更嚴(yán)格的環(huán)評(píng)制度。一旦各州的監(jiān)管機(jī)構(gòu)得到聯(lián)邦機(jī)構(gòu)授權(quán)，它們便對(duì)本州的事務(wù)具有優(yōu)先管轄權(quán)。大部分州的監(jiān)管要求已經(jīng)被寫(xiě)入法律或者法規(guī)，但是也有一些目前還是基于環(huán)境評(píng)估、實(shí)地調(diào)查、公共意見(jiàn)或委員會(huì)聽(tīng)證會(huì)基礎(chǔ)上的案例疊加。

而各州級(jí)機(jī)構(gòu)在監(jiān)管本地頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的同時(shí)，也受到聯(lián)邦機(jī)構(gòu)的監(jiān)管。雖然各州都發(fā)展出一系列復(fù)雜的監(jiān)管法律和法規(guī)，但是也會(huì)有一個(gè)機(jī)構(gòu)，對(duì)所有的油氣井許可和開(kāi)發(fā)監(jiān)管問(wèn)題承擔(dān)主要職能，這個(gè)機(jī)構(gòu)會(huì)和其他機(jī)構(gòu)一道參與到監(jiān)管程序中。

與此同時(shí)，各州也參與到NGO或者行業(yè)協(xié)會(huì)的各種自愿性的評(píng)估項(xiàng)目中，以確保各州的環(huán)保項(xiàng)目能夠有效實(shí)施。

根據(jù)地下水保護(hù)委員會(huì)介紹，該委員會(huì)有一個(gè)專門(mén)的項(xiàng)目，用于評(píng)估各州對(duì)地下水注射控制（Underground Injection Control，下稱UIC）的執(zhí)行。

除了地下水保護(hù)委員會(huì)的UIC評(píng)估項(xiàng)目之外，各州的油氣開(kāi)發(fā)還定期接受由州、行業(yè)和環(huán)境保護(hù)者共同組織的STRONGER（State Review of Oil and Natural Gas Environmental Regulations， Inc.）評(píng)估項(xiàng)目。

在聯(lián)邦與州一級(jí)的要求之外，油氣開(kāi)發(fā)還會(huì)因選址而受到其他政府部門(mén)的監(jiān)管。比如說(shuō)城市、縣、部落和區(qū)域的水資源當(dāng)局會(huì)在聯(lián)邦和州政府之外，提出額外的要求，進(jìn)而影響到鉆井的許可和操作。

如果開(kāi)采發(fā)生在靠近人口稠密的地區(qū)，地方政府對(duì)環(huán)境影響、洪水區(qū)域、噪聲級(jí)別、遠(yuǎn)離人群和保護(hù)地的具體距離，以及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)護(hù)和交通等又有具體的管理辦法。油氣公司則需要根據(jù)不同開(kāi)采地點(diǎn)的法律來(lái)調(diào)整作業(yè)方式，以滿足當(dāng)?shù)貙ｉT(mén)的要求。

對(duì)于那些跨州的頁(yè)巖區(qū)，區(qū)域水資源部門(mén)就對(duì)該流域具有跨州監(jiān)管權(quán)限。這些聯(lián)邦政府設(shè)立的機(jī)構(gòu)可以對(duì)整個(gè)盆地進(jìn)行水資源的質(zhì)量，以及開(kāi)采中所需要的水資源量進(jìn)行監(jiān)管，并為此發(fā)放專門(mén)的開(kāi)采許可。

例如，特拉華河盆地委員會(huì)對(duì)紐約州、賓夕法尼亞州、新澤西州以及特拉華州的部分地區(qū)具有監(jiān)管效力。任何在這一地區(qū)抽水的天然氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，必須首先獲得該委員會(huì)的許可，與此同時(shí)，該委員會(huì)也擁有處罰權(quán)。

“環(huán)境記者們也會(huì)組織各種信息分享的平臺(tái)，分享他們對(duì)該流域上水資源問(wèn)題的報(bào)道，并且還會(huì)在網(wǎng)站上給出‘工具箱’，幫助當(dāng)?shù)鼐用窭斫鈴?fù)雜的科學(xué)參數(shù)?！辈ㄊ款D環(huán)球報(bào)的資深環(huán)境記者Elizabeth Daley向《財(cái)經(jīng)》記者介紹。因此，一個(gè)流域內(nèi)的環(huán)境治理經(jīng)驗(yàn)，很快就能被其他流域的公眾熟悉并學(xué)習(xí)。

在美國(guó)，頁(yè)巖氣開(kāi)采的許多自然與人文保護(hù)條款與其他油氣資源開(kāi)發(fā)類似，兩者的核心區(qū)別在于水力壓裂。

在水力壓裂和水平鉆井逐漸成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)技術(shù)的同時(shí)，頁(yè)巖氣的開(kāi)采也越來(lái)越靠近人類居住地，而所有上述監(jiān)管規(guī)則，也都是在這一過(guò)程中，在居民、社會(huì)、企業(yè)和政府的互動(dòng)博弈中相繼出臺(tái)的。