我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)、難度及對(duì)環(huán)境的影響

（吉林成大弘晟能源有限公司，吉林 樺甸 132400）

隨著全球能源日趨緊張，人們?cè)谔剿餍履茉搭I(lǐng)域時(shí)發(fā)現(xiàn)了頁(yè)巖氣。頁(yè)巖氣作為一種清潔的新能源，逐漸受到世界各國(guó)的關(guān)注。以美國(guó)為首的北美洲地區(qū)走在世界前面。憑據(jù)先進(jìn)的開(kāi)采技術(shù)和設(shè)備加上規(guī)?；a(chǎn)，現(xiàn)已改變了美國(guó)國(guó)內(nèi)能源格局。我國(guó)在近幾年剛剛進(jìn)入該領(lǐng)域，國(guó)家為促進(jìn)國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣行業(yè)的發(fā)展出臺(tái)了有關(guān)政策，優(yōu)選了幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)，正在進(jìn)行勘探開(kāi)發(fā)試驗(yàn)。

頁(yè)巖氣一般分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布較廣的富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖烴源巖及其夾層中，以吸附或游離狀態(tài)存在，屬非常規(guī)天然氣。頁(yè)巖氣的主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，還含有二氧化碳、氮和水氣以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。與常規(guī)天然氣相比，頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)特點(diǎn)是，頁(yè)巖氣井能夠長(zhǎng)期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣。

從國(guó)外開(kāi)采的實(shí)踐及暴露出的問(wèn)題看，開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的利弊得失令許多專(zhuān)家爭(zhēng)論不已。本文結(jié)合現(xiàn)有文獻(xiàn)，談?wù)剛€(gè)人的一些觀點(diǎn)，以期展開(kāi)討論。

1 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的資源優(yōu)勢(shì)

1.1 頁(yè)巖氣氣藏情況

世界頁(yè)巖氣資源量巨大，如把常規(guī)氣和非常規(guī)氣加在一起計(jì)算為天然氣，世界天然氣可采資源量中，常規(guī)天然氣占34%，頁(yè)巖氣占33%，煤層氣占18%，致密氣占15%。

據(jù)美國(guó)能源信息署（EIA）2011年4月發(fā)布的“世界頁(yè)巖氣資源初步評(píng)價(jià)報(bào)告”稱(chēng)，全球頁(yè)巖氣的地質(zhì)儲(chǔ)量總和約為623萬(wàn)億立方米，可采儲(chǔ)量為187.6萬(wàn)億立方米。全球有32個(gè)國(guó)家、48個(gè)盆地含有頁(yè)巖氣資源。這些資源主要集中在以下國(guó)家，見(jiàn)表1。

表1 各國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量表 單位：萬(wàn)億立方米

1.2 我國(guó)頁(yè)巖氣資源狀況

我國(guó)頁(yè)巖氣分布比較廣泛，資源量十分豐富，開(kāi)發(fā)潛力巨大。據(jù)2012年3月國(guó)土資源部發(fā)布的《全國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選》，我國(guó)陸域頁(yè)巖氣地質(zhì)資源潛力為134.42萬(wàn)億立方米，可采資源潛力為25.08萬(wàn)億立方米（不含青藏區(qū)）。該數(shù)據(jù)低于美國(guó)能源信息署2011年4月發(fā)布的結(jié)果。具體分布地區(qū)見(jiàn)表2。

對(duì)儲(chǔ)量巨大的頁(yè)巖氣進(jìn)行規(guī)模性開(kāi)發(fā)，可對(duì)我國(guó)短缺的能源形成較大補(bǔ)充，且頁(yè)巖氣儲(chǔ)量巨大，開(kāi)采壽命長(zhǎng)。美國(guó)的沃思堡盆地Barnett頁(yè)巖氣田開(kāi)采壽命達(dá)80-100年，也成為頁(yè)巖氣開(kāi)采的巨大優(yōu)勢(shì)。

表2 我國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量和可采儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì) 單位：萬(wàn)億立方米

1.3 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)前景及國(guó)內(nèi)政策優(yōu)勢(shì)

2012年世界500強(qiáng)排名中，殼牌、?？松梨凇⒖捣?、英國(guó)石油、道達(dá)爾等跨國(guó)公司名列前20，這些跨國(guó)公司，對(duì)中國(guó)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)市場(chǎng)有著極大的興趣。國(guó)外的油田服務(wù)公司，如斯倫貝謝、哈里伯頓等，加上戴文、切薩皮克能源等頁(yè)巖氣領(lǐng)軍企業(yè)，看到中國(guó)在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域尚缺乏一些關(guān)鍵技術(shù)，如平衡鉆井技術(shù)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、多段壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)等，因此對(duì)中國(guó)的市場(chǎng)前景看好，中國(guó)企業(yè)如與之合作，不僅可獲得強(qiáng)大的資金支持，而且憑借這些公司強(qiáng)大的研發(fā)能力，將會(huì)開(kāi)發(fā)出適合中國(guó)地質(zhì)特點(diǎn)的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)技術(shù)，我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐會(huì)更快一些。

為了加快頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)，我國(guó)在2012年3月發(fā)布了《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)劃》），該《規(guī)劃》指出，參照煤層氣財(cái)政補(bǔ)貼政策，研究制定頁(yè)巖氣具體補(bǔ)貼政策；依法取得頁(yè)巖氣探礦權(quán)采礦權(quán)的礦業(yè)權(quán)人或探礦權(quán)采礦權(quán)申請(qǐng)人可按照相關(guān)規(guī)定申請(qǐng)減免頁(yè)巖氣探礦權(quán)和采礦權(quán)使用費(fèi)；對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)等鼓勵(lì)類(lèi)項(xiàng)目如進(jìn)口國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)的自用設(shè)備（包括隨設(shè)備進(jìn)口的技術(shù)），按有關(guān)規(guī)定免征關(guān)稅；頁(yè)巖氣出廠價(jià)格實(shí)行市場(chǎng)定價(jià)；優(yōu)先用地審批。加快引入有實(shí)力的企業(yè)參與頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)，推進(jìn)投資主體多元化。

《規(guī)劃》中還明確：“十二五”期間基本完成全國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查與評(píng)價(jià)，初步掌握全國(guó)頁(yè)巖氣資源量及其分布，優(yōu)選30-50個(gè)頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū)和50-80個(gè)有利目標(biāo)區(qū)。探明頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量6000億立方米，可采儲(chǔ)量2000億立方米。2015年頁(yè)巖氣產(chǎn)量65億立方米。形成適合我國(guó)地質(zhì)條件的頁(yè)巖氣地質(zhì)調(diào)查與資源評(píng)價(jià)技術(shù)方法，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)及配套裝備。

2013年10月30日國(guó)家能源局發(fā)布了《頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)政策》?！墩摺诽岢觯?yè)巖氣開(kāi)發(fā)納入國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)；依據(jù)《頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)利用補(bǔ)貼政策》，按頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)利用量，對(duì)頁(yè)巖氣生產(chǎn)企業(yè)直接進(jìn)行補(bǔ)貼；鼓勵(lì)地方財(cái)政根據(jù)情況對(duì)頁(yè)巖氣生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼；對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)采企業(yè)減免礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)、礦權(quán)使用費(fèi)；同時(shí)，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)等鼓勵(lì)類(lèi)項(xiàng)目項(xiàng)下進(jìn)口的國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)的自用設(shè)備（包括隨設(shè)備進(jìn)口的技術(shù)），按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定免征關(guān)稅。在上述政策的支持下，中國(guó)產(chǎn)業(yè)化開(kāi)采頁(yè)巖氣的時(shí)代不遠(yuǎn)了。

1.4 頁(yè)巖氣開(kāi)采對(duì)經(jīng)濟(jì)的拉動(dòng)作用

我國(guó)國(guó)內(nèi)天然氣需求量呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，未來(lái)需求缺口將不斷擴(kuò)大。2010年我國(guó)天然氣產(chǎn)量為942.2億立方米，消費(fèi)量為1070.3億立方米，供應(yīng)缺口128.1億立方米。預(yù)計(jì)到2015年，天然氣缺口為500億立方米；2020年為800億立方米；2030年1500億立方米。我國(guó)天然氣主要依賴(lài)進(jìn)口，受地域和基礎(chǔ)設(shè)施的限制，目前只能從周邊幾個(gè)國(guó)家進(jìn)口天然氣，這就大大制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，急需找到一種天然氣的替代資源，來(lái)解決這一問(wèn)題。國(guó)外幾個(gè)國(guó)家的頁(yè)巖氣規(guī)模開(kāi)采指明了發(fā)展的道路。

此外，美國(guó)在頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)上的突破改變了該國(guó)的能源格局，頁(yè)巖氣已形成對(duì)天然氣的補(bǔ)充。美國(guó)縮減的從卡塔爾進(jìn)口天然氣的數(shù)量可轉(zhuǎn)到我國(guó)，使我國(guó)獲得更多的氣體能源，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

1.5 頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)對(duì)改善環(huán)境的促進(jìn)作用

中國(guó)已成為全球CO2排放大國(guó)。《“十二五”控制溫室氣體排放工作方案》提出，到2015年實(shí)現(xiàn)單位GDP二氧化碳排放比2010年下降17%的目標(biāo)。特別是近期北京、華北乃至華東、華南地區(qū)霧霾天數(shù)逐年增加，也催促著人們使用清潔能源來(lái)凈化空氣。頁(yè)巖氣的規(guī)模生產(chǎn)，可向減排目標(biāo)邁進(jìn)一大步，使我國(guó)空氣質(zhì)量將得到明顯改善。

2 頁(yè)巖氣開(kāi)采中的不利因素

2.1 頁(yè)巖氣氣藏和地質(zhì)狀況的不利條件

與常規(guī)天然氣藏開(kāi)發(fā)相比，頁(yè)巖氣藏的開(kāi)采有以下不利條件：(1)儲(chǔ)層物性差、孔隙度低。頁(yè)巖氣藏總孔隙度普遍小于10%，含氣一般不到總孔隙的50%。(2)頁(yè)巖氣藏的滲透率低，一般氣孔滲透率在0.0001-0.001md之間。(3)頁(yè)巖氣的氣流阻力大、采收率低，為5%-60%，而常規(guī)天然氣藏采收率通常在60%以上。正因?yàn)槿绱?，在開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣時(shí)一般需要安裝儲(chǔ)氣層壓裂設(shè)備才能開(kāi)采，這種設(shè)備專(zhuān)為開(kāi)采頁(yè)巖氣生產(chǎn)，價(jià)格昂貴，造成頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)成本增加，尤其是開(kāi)采的鉆井費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用投入非常大。為此為了獲得較高的商業(yè)回報(bào)，只有加快鉆井速度，提高單井產(chǎn)能，延長(zhǎng)開(kāi)采期限，降低開(kāi)采成本。

中國(guó)地質(zhì)特點(diǎn)為大部分是陸相沉積，與美國(guó)大部分為海相沉積相比，頁(yè)巖氣開(kāi)采難度更大。美國(guó)頁(yè)巖氣井開(kāi)采深度一般在1500-3000米，而我國(guó)鉆井深度都在3000米以上，增加了單口井的鉆井費(fèi)用。另外，我國(guó)盆地小，斷層多，地勢(shì)大多不平，且居民分布密集，而頁(yè)巖氣開(kāi)采需要不斷地鉆井，這就給開(kāi)采帶來(lái)很大困難。

2.2 管網(wǎng)設(shè)施不足阻礙頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展

我國(guó)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)天然氣管道長(zhǎng)度有限，頁(yè)巖氣的產(chǎn)業(yè)化依靠這些管網(wǎng)輸送比較困難。而建設(shè)LNG接收站，特別是LNG運(yùn)輸車(chē)具有一定的技術(shù)壁壘。加之管網(wǎng)建設(shè)因其具有的天然壟斷性，早已成為各家爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)。因此在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目上，許多投資者都提出了這些問(wèn)題，這將制約頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

為此，國(guó)家在“十二五”天然氣管網(wǎng)規(guī)則中新增了一些管道，國(guó)內(nèi)管道初步形成以西氣東輸、川氣東送、西氣東輸二線（西段）以及陜京線系統(tǒng)、忠武線等管道為骨干，蘭銀線、淮武線、冀寧線為聯(lián)絡(luò)的國(guó)家級(jí)基干管網(wǎng)?！笆濉逼陂g進(jìn)口通道將完善中亞天然氣管道、中緬天然氣管道、中俄天然氣管道。

2.3 頁(yè)巖氣開(kāi)采技術(shù)缺乏

目前我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)還處于攻關(guān)階段，初期的勘探鉆井技術(shù)相對(duì)成熟，直井技術(shù)用于勘探試驗(yàn)，水平井技術(shù)用于規(guī)模生產(chǎn)。后期的完井（泡沫水泥固井技術(shù)、射孔完井技術(shù)、多功能組合管柱完井技術(shù)）和儲(chǔ)層改造技術(shù)（水力壓裂技術(shù)、多段壓裂技術(shù)）在原來(lái)的天然井開(kāi)發(fā)技術(shù)上有一定的基礎(chǔ)，但還需研發(fā)適用于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的專(zhuān)有技術(shù)。

因此，“十二五”規(guī)劃提出了重點(diǎn)攻關(guān)的內(nèi)容：頁(yè)巖氣水平井鉆完井技術(shù)；頁(yè)巖儲(chǔ)層改造及提高單井產(chǎn)量技術(shù)。美國(guó)已經(jīng)掌握了這些技術(shù)，如果能夠通過(guò)技術(shù)引進(jìn)，取得這些先進(jìn)技術(shù)，那無(wú)疑會(huì)提前實(shí)現(xiàn)我國(guó)的頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

2.4 頁(yè)巖氣開(kāi)采中的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題

美國(guó)在頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)出現(xiàn)過(guò)嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境的問(wèn)題。首先，頁(yè)巖氣在開(kāi)發(fā)過(guò)程中要消耗大量的水，其次，在開(kāi)發(fā)、運(yùn)輸及存儲(chǔ)過(guò)程中甲烷會(huì)緩慢地釋放到大氣中，間接產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w。再次，頁(yè)巖氣井在壓裂過(guò)程中使用的壓裂液通常為化合物，將污染地下水并排出有毒氣體，部分廢液進(jìn)入城市污水處理系統(tǒng)，而城市污水廠并不能處理這些含有毒性和放射性的廢液。頁(yè)巖氣開(kāi)采中對(duì)環(huán)境的破壞應(yīng)當(dāng)引起高度重視，應(yīng)當(dāng)在開(kāi)采前制定一系列應(yīng)對(duì)措施，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

3 小結(jié)

頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有重要作用。在這一新礦種的開(kāi)發(fā)中，只要我們做到未雨綢繆，積極應(yīng)對(duì)，充分研究頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)，采取有效措施，克服頁(yè)巖氣開(kāi)采帶來(lái)的不利影響，相信頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的道路會(huì)越走越寬，建設(shè)輝煌。

[1]陳莉，任玉. 頁(yè)巖氣開(kāi)采的環(huán)境影響分析[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2012，(3)：52-55.

[2]張鴻翔，頁(yè)巖氣：全球油氣資源開(kāi)發(fā)的新亮點(diǎn)—我國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀與關(guān)鍵問(wèn)題[J].戰(zhàn)略與決策研究，2010，25(4)：406-410.

[3]張煥芝，何艷青. 全球頁(yè)巖氣資源潛力及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀[J].石油科技論壇，2010，(6)：53-57.

[4]胡進(jìn)科，李皋，陳文可等. 國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)綜述[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，13(2)：72-75.

[5]江懷友，宋新民，安曉旋等. 世界頁(yè)巖氣資源與勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)綜述[J].天然氣技術(shù)，2008，2(6)：26-30.

[6]袁崢嶸. 頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)對(duì)我國(guó)石油化學(xué)工業(yè)發(fā)展格局的影響[J].石油和化工設(shè)備，2012，15(9)：25-27.

[7]全國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選成果顯示，我國(guó)頁(yè)巖氣可采資源潛力為25萬(wàn)億方[EB/OL].http://www.mlr.gov.cn/xwdt/jrxw/201203/t20120302_1069426.htm，2012-03-02.

[8]頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015年）[EB/OL].http://www.ce.cn/cysc/ny/trq/201203/16/t20120316_21133023.shtml?randid=0.7116736162705134，2012-03-16.