中國頁巖氣：技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵

本刊記者 臧敬

中國頁巖氣：技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)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(xiàn)象嚴(yán)重，已成為中國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)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(jìn)的重點(diǎn)領(lǐng)域，成為具有廣泛勘探意義的重要非常規(guī)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?xì)庀掠位A(chǔ)建設(shè)不斷擴(kuò)大，老百姓對天然氣越來越依賴，國內(nèi)產(chǎn)量難以滿足需求增長的要求，近年來多次出現(xiàn)“氣荒”現(xiàn)象。按照業(yè)內(nèi)專家看法，中國天然氣凈進(jìn)口量所占比重將從2010年的20%，擴(kuò)大到2015年至2020年的30%至40%。

與國產(chǎn)天然氣相比，目前進(jìn)口天然氣——無論是管道氣還是LNG價(jià)格都明顯偏高，而老百姓對氣價(jià)的承受能力又十分有限。同時(shí)還有人擔(dān)心，過度依賴進(jìn)口氣源不利于國家能源安全的獨(dú)立性。

在這種情況下，領(lǐng)導(dǎo)與專家將新能源開發(fā)視線轉(zhuǎn)移到頁巖氣的勘探中，正是這一綠色能源的開發(fā)利用，給美國能源市場帶來了前所未有的“化學(xué)反應(yīng)”。

近年來，美國頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)突破，產(chǎn)量快速發(fā)展，2011年產(chǎn)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(chǎn)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(fā)力度。

如果中國在此能源開發(fā)利用上能夠獲取成功，那么上述能源問題也就會(huì)迎刃而解。作為國務(wù)院最新批準(zhǔn)的獨(dú)立礦種，頁巖氣的開發(fā)，有望最終改變中國能源勘探開發(fā)乃至整個(gè)能源結(jié)構(gòu)。

頁巖氣：中國新銳戰(zhàn)略能源

頁巖氣是指賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖及其夾層中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣。相對于常規(guī)天然氣，頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點(diǎn)，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(fā)育基礎(chǔ)條件和良好的頁巖有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)。據(jù)專家介紹，依據(jù)地質(zhì)歷史及其變化特點(diǎn)，目前可將中國的頁巖氣發(fā)育區(qū)劃分為大致與板塊對應(yīng)的四大區(qū)域，即南方、華北—東北、西北及青藏等四大地區(qū)。以南方的揚(yáng)子地區(qū)為例，從震旦紀(jì)到中三疊世連續(xù)發(fā)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(shù)百米。中國南方地區(qū)與美國東部頁巖氣產(chǎn)出地區(qū)(阿巴拉契亞等)具有諸多的地質(zhì)可比性，有機(jī)質(zhì)豐富、成熟度高，頁巖氣發(fā)育地質(zhì)條件有利，是南方地區(qū)油氣勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域。同時(shí)，南方是中國經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)，對天然氣有著更緊迫的需求，頁巖氣勘探一旦實(shí)現(xiàn)重大突破，不僅將改善能源結(jié)構(gòu)，而且還會(huì)對中國能源供應(yīng)格局產(chǎn)生重大影響。

目前頁巖氣在美國已成功進(jìn)入商業(yè)化開發(fā)階段。中國頁巖氣資源開發(fā)管理正在探索中，2011年首次完成第一批頁巖氣探礦權(quán)招標(biāo)出讓，2012年準(zhǔn)備開展1到2批頁巖氣探礦權(quán)招標(biāo)出讓。當(dāng)前，中國政府批準(zhǔn)頁巖氣為獨(dú)立礦種，為社會(huì)資金進(jìn)入頁巖氣勘查開發(fā)領(lǐng)域提供了機(jī)會(huì)。預(yù)計(jì)2020年中國頁巖氣年產(chǎn)量將超過1000億立方米，達(dá)到目前常規(guī)天然氣生產(chǎn)水平。據(jù)美國能源情報(bào)局局長理查德·紐厄爾預(yù)計(jì)：頁巖氣將成為中國天然氣的一個(gè)“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(guī)模化勘探開發(fā)，但地質(zhì)條件復(fù)雜、類型多樣，而且中國的頁巖氣開發(fā)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(shí)代較早、埋深大多在3000米以上，勘探開發(fā)的難度較大。而開發(fā)頁巖氣較為成功的美國，主要?dú)馓锏纳疃容^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(jìn)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(qū)的四川盆地、鄂爾多斯盆地等處。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，這種消耗往往以萬噸計(jì)。而且我國頁巖氣埋深在3000米以上，遠(yuǎn)比1500米以內(nèi)的蓄水層深，這將導(dǎo)致用于壓裂巖層的水將被頁巖吸收難以循環(huán)利用。另外，由于需要穿透蓄水層，鉆井所用的化學(xué)添加劑也可能對我國中西部地區(qū)的地下水源構(gòu)成威脅。

再次是技術(shù)問題，目前我國并沒有企業(yè)掌握開采頁巖氣所必需的水力壓裂核心技術(shù)。雖然有部分企業(yè)號稱進(jìn)入了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(gè)環(huán)節(jié)，缺乏成套技術(shù)和設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造能力。同時(shí)，我國常規(guī)油氣鉆探出現(xiàn)干井或不具經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值的油氣井比較多，早期油氣鉆探的失敗率甚至可能高達(dá)40%。因此，埋藏更深的頁巖氣勘探開發(fā)對于我國此前積累下來的油氣開采經(jīng)驗(yàn)恐怕也構(gòu)成極大挑戰(zhàn)。

最后是體制問題。參考我國煤層氣開發(fā)的歷史，嚴(yán)格的準(zhǔn)入制度使得只有大型能源企業(yè)才能進(jìn)入煤層氣開發(fā)領(lǐng)域，但這些企業(yè)主業(yè)往往都有較好的利潤水平，反而不愿意積極投資開發(fā)煤層氣。這就導(dǎo)致了有積極性的企業(yè)開發(fā)不了、有開發(fā)權(quán)的企業(yè)沒有積極性的后果。

走中國式“頁巖氣革命” 務(wù)實(shí)開發(fā)

中國頁巖氣開發(fā)既要重視，又要?jiǎng)?wù)實(shí)；既要學(xué)美國之經(jīng)驗(yàn)，又不能走美國的老路；既要大膽創(chuàng)新，又要遵循規(guī)律，做到穩(wěn)步前進(jìn)、健康發(fā)展。當(dāng)前，重點(diǎn)要做好以下四項(xiàng)工作。

一是要處理好常規(guī)油氣和非常規(guī)油氣勘探開發(fā)的關(guān)系。要全面規(guī)劃，整體部署，主攻常規(guī)，兼顧非常規(guī)，努力做到常規(guī)與非常規(guī)并重。我國非常規(guī)油氣資源量很大，但現(xiàn)實(shí)情況是常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)潛力也還很大，根據(jù)最新一輪資源評價(jià)的結(jié)果，我國常規(guī)石油的探明率還不足40%，常規(guī)天然氣探明率僅20%。

就頁巖氣而言，現(xiàn)在調(diào)查的資源量基本上是預(yù)測資源量，變成可動(dòng)用開發(fā)資源還要投入很大的工作量。我國有關(guān)頁巖氣的基礎(chǔ)理論研究還很薄弱，如果不將頁巖氣的分布范圍、聚集規(guī)律、成藏機(jī)理、儲(chǔ)層特性等基本要素勘測清楚，就很難進(jìn)行大規(guī)模開采。

二是加大頁巖氣開發(fā)技術(shù)攻關(guān)。國土資源部已經(jīng)批準(zhǔn)頁巖氣作為我國獨(dú)立的一個(gè)特殊礦種，其特殊之點(diǎn)就在于勘探開發(fā)技術(shù)與常規(guī)油氣有很大區(qū)別，比如勘探常規(guī)油氣一般要找構(gòu)造，而頁巖氣要找“甜點(diǎn)”。不同類型的頁巖氣區(qū)，開發(fā)井網(wǎng)、井型、井?dāng)?shù)部署的原則、技術(shù)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(chǎn)“工廠”，而不是常規(guī)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(jīng)過多級壓裂改造。不同地區(qū)的頁巖氣井，壓裂工程施工設(shè)計(jì)不同，壓裂參數(shù)的選擇，支撐劑、壓裂液的技術(shù)要求也不一樣。美國的技術(shù)在美國使用成功，拿到中國來就不一定有效。照搬照抄，技術(shù)上采取簡單的“拿來主義”是不行的，只能是借鑒美國的經(jīng)驗(yàn)，自主創(chuàng)新，研發(fā)出適合我國頁巖氣開發(fā)的實(shí)用技術(shù)，才能使我國頁巖氣開發(fā)又好又快地發(fā)展起來。

國家相關(guān)部門要制定政策，調(diào)動(dòng)企業(yè)、科研院所、大學(xué)等各方面的積極性，開展產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合攻關(guān)，形成系列配套技術(shù)，如鉆井工具、采油機(jī)械、壓裂設(shè)備等，針對頁巖氣開發(fā)的需要，把石油機(jī)械設(shè)備制造業(yè)帶動(dòng)起來，構(gòu)建中國特色的頁巖氣開發(fā)技術(shù)體系。

三是改革完善投資機(jī)制，調(diào)動(dòng)各方面的積極性，參與頁巖氣開發(fā)。國家已經(jīng)批準(zhǔn)開放油氣勘探開發(fā)上游市場，無論是國企、民企都可以投資進(jìn)入頁巖氣開發(fā)領(lǐng)域。

頁巖氣畢竟還是一種天然氣，大部分礦區(qū)與常規(guī)天然氣的礦區(qū)是重疊的，民營企業(yè)一旦介入頁巖氣開發(fā)，建設(shè)新礦區(qū)，與中石油、中石化等國企已建設(shè)起來的老礦區(qū)必然發(fā)生矛盾。協(xié)調(diào)解決矛盾勢必要開放技術(shù)服務(wù)市場、下游銷售市場，要全面開放頁巖氣開發(fā)市場，必須規(guī)范市場準(zhǔn)入條件，規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，制訂產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，合理確定產(chǎn)品價(jià)格，疏通天然氣銷售渠道等。