湖北省頁巖氣勘探開發(fā)的優(yōu)勢分析

吳非蒙 余書漫

摘 要：頁巖氣的開發(fā)對于調(diào)整我國能源結構，緩解能源短缺具有重大意義。根據(jù)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的指導意見，國家發(fā)改委、國土資源部、財政部、國家能源局共同研究制定了《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011—2015年）》，其中湖北省是規(guī)劃中重點勘探開發(fā)區(qū)之一。在頁巖氣開發(fā)方面，湖北省烴源巖發(fā)育層系分布廣泛，但存在諸多潛在問題。如何解決這些問題對于加快湖北省頁巖氣的勘探開發(fā)，推動發(fā)展能源工業(yè)與社會經(jīng)濟有強烈的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：湖北省 頁巖氣 勘探開發(fā) 優(yōu)勢 問題

中圖分類號：TK01+9 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0249-02

頁巖氣是儲存于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖夾層中的一種非常規(guī)天然氣。目前，頁巖氣已成為世界能源勘探開發(fā)的熱點資源。全球頁巖氣資源豐富，其中中國具有世界上技術可采儲量最大的頁巖氣資源，預計高達30萬億立方米。作為中部經(jīng)濟最發(fā)達的省份，湖北省天然氣生產(chǎn)與消費缺口不斷擴大，據(jù)湖北省統(tǒng)計局公開數(shù)據(jù)顯示，2011年全省天然氣產(chǎn)量1.55×109m3，天然氣消耗量約1.18×1010m3，約85%以上來自省外，頁巖氣的開發(fā)對湖北省解決天然氣供需矛盾、調(diào)整能源結構、發(fā)展低碳經(jīng)濟具有重大作用。

1 國內(nèi)外能源格局現(xiàn)狀分析

近10年來，由于北美頁巖氣大規(guī)模開發(fā)帶來的非常規(guī)能源革命深刻的影響了國際能源格局，主要體現(xiàn)在以下兩點：

（1）能源供需版圖的變化。隨著美國開發(fā)頁巖氣對傳統(tǒng)能源的替代作用逐步顯現(xiàn)，美國對進口石油的依存度則相應減小。美國能源情報署發(fā)布的一份分析報告中稱，中國自2013年10月起的月度石油凈進口量，以及2014年起的年度石油凈進口量將超過美國（圖1）。另據(jù)《人民日報》刊登的《中國未來能源發(fā)展戰(zhàn)略探析》顯示，2010～2030年，中國和印度新增石油需求將占全球新增石油需求的一半以上，全球將出現(xiàn)油氣消費重心東移，生產(chǎn)重心西移的新趨勢。

（2）能源供應結構的變化。根據(jù)美國能源情報署的統(tǒng)計，美國頁巖氣生產(chǎn)前的2006年，天然氣產(chǎn)量為18.5×1012ft3，2012年已超過24×1012ft3，增加部分全部來自頁巖氣。2012年頁巖氣產(chǎn)量占全國天然氣產(chǎn)量的近40%。從國際貨幣基金組織公布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)也不難看出，2008年，美國市場上每1000立方米天然氣價格與同期每桶西德克薩斯原油的比價為3.202，而到2012年則下降到1.097。不同能源間比價變動會產(chǎn)生資源配置的跟進效果，有助于提升高效清潔能源在世界能源結構中的比重。

從我國的能源結構歷史上來看，煤炭與石油長期位于能源消費的前兩位。近年來，我國油氣資源供需矛盾日益突出，對天然氣的需求量不斷加大，國際市場競爭激烈。大力推進頁巖氣的勘探開發(fā)對于我國具有重要意義。

（1）調(diào)整能源結構，保證能源安全。據(jù)中國石油集團經(jīng)濟技術研究院發(fā)布《2013年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報告》稱，2013年中國石油和天然氣的對外依存度分別達到58.1%和31.6%，中國已成為全球第三大天然氣消費國?？梢哉f，開發(fā)頁巖氣對于平衡我國能源需求種類、發(fā)展境內(nèi)能源類商品的交易市場、化解進口依存度過高帶來的能源供應隱患有著不可或缺的重大作用。

（2）建設“低碳社會”，促進可持續(xù)發(fā)展。從環(huán)保角度來看，天然氣中幾乎不含硫、粉塵及其他有害物質(zhì)，對環(huán)境的污染比煤和石油小得多，其燃燒產(chǎn)生的SO2、NOX和溫室氣體極少，對于空氣造成的污染輕微很多。從節(jié)能高效的角度來看，與煤炭和石油相比，天然氣的熱值為8000～10000cal/m3，遠高于煤炭；并且天然氣的熱效率可達70%以上，不僅高于煤炭的40%～60%，而且也高于石油的65%左右。

2 湖北省在頁巖氣開發(fā)方面具有的優(yōu)勢

頁巖氣為產(chǎn)自低孔低滲、富含有機質(zhì)頁巖地層系統(tǒng)中的天然氣，常分布于盆地內(nèi)厚度較大、分布較廣的烴源巖層中。頁巖氣的成藏機理表明：生烴有機質(zhì)含量較高的泥頁巖是其成藏的最好巖性。中國陸上廣泛發(fā)育海相、海陸過渡相、陸相三大套富有機質(zhì)黑色泥頁巖，均具備形成頁巖氣的基本地質(zhì)條件，其中南方揚子地區(qū)古生界、二疊系龍?zhí)督M是預測儲量最高的區(qū)域之一。

2.1 具有大面積、大儲量生成頁巖氣的地質(zhì)條件

從全國的地質(zhì)構造劃分來看，湖北省屬于中上揚子地區(qū)。揚子地區(qū)寒武系是中國南方古生界最好的烴源巖發(fā)育層系之一，上揚子區(qū)的鄂西渝東地區(qū)廣泛分布海相和湖相細粒碎屑巖，志留系發(fā)育較好，整個志留系殘余地層厚度達1200～2770m，底部存在一套良好的高成熟度、高有機質(zhì)豐度的烴源巖；而處于中揚子地區(qū)的湘鄂西區(qū)和江漢平原區(qū)，上震旦統(tǒng)、下寒武統(tǒng)和志留系廣泛發(fā)育的頁巖，其沉積層位比較穩(wěn)定、分布面積大、沉積厚度大，有機碳含量高、有機質(zhì)類型好，多數(shù)已到成熟—過成熟階段，具備良好的頁巖氣形成條件（圖2）。

由此可見湖北省頁巖氣的成藏地質(zhì)條件較好，具備蘊藏大面積大儲量頁巖氣資源的潛力。中國石化華東分公司開展的《中國南方頁巖氣選區(qū)評價研究》課題成果也表明，含湖北省在內(nèi)的揚子地區(qū)的南方古生界發(fā)育多套高成熟度、高有機質(zhì)豐度的黑色頁巖，是開展頁巖氣勘探開發(fā)應用的有利地區(qū)。

2.2 具有豐富的可利用水資源

目前世界應用最廣泛，效果最好的頁巖氣開采技術是鉆水平井且使用水壓裂巖層形成裂縫，而且在施工與生產(chǎn)過程中根據(jù)實際需要還會在地層中注入化學試劑。水力壓裂技術需要消耗大量水資源，根據(jù)美國能源部統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，Marcellus 頁巖氣田的每一個鉆井平均用水量約1.5×104m3（壓裂用水量占 98%）；Barnett頁巖氣田每個鉆井需水1×104m3（壓裂用水占 85%）；Fayetteville 頁巖氣井需1.2×104m3（壓裂用水占95%）；Haynesville 頁巖氣井需1.4×104m3（壓裂用水占73%）。

湖北省作為中國著名的千湖之省，長江漢水交匯之地，水資源豐富。據(jù)湖北省水利局公開數(shù)據(jù)顯示（圖3），2012年全省水資源總量813.9×108m3，而統(tǒng)計分析了全省各區(qū)的水資源量與用水量發(fā)現(xiàn)，頁巖氣最有利富集的鄂西、鄂中地區(qū)在用水量位居全省末尾，有較富余的水資源利用空間，可進行頁巖氣工業(yè)化開發(fā)。

2.3 具有豐富的油氣勘探開發(fā)的智力儲備和建設經(jīng)驗

湖北省歷來是中國的教育大省，武漢是中國三大科教中心之一。對于石油與天然氣工業(yè)，湖北省擁有中國地質(zhì)大學、長江大學兩所在地質(zhì)、石油天然氣領域有悠久辦學歷史與科研實力的大學，兩所大學擁有大量在油氣地質(zhì)、開發(fā)領域經(jīng)驗豐富、學術研究成果累累的老師、教授?？梢哉f湖北擁有全國排名前列的油氣領域智力資源。

位于湖北潛江的中石化江漢油田分公司經(jīng)過40多年的發(fā)展已經(jīng)成為中國南方重要的油氣勘探開發(fā)基地、工程技術服務基地和石油機械裝備制造基地，目前已投入開發(fā)的重慶涪陵頁巖氣田的建設主力軍正是江漢油田分公司。截止到2014年5月，涪陵氣田焦石壩區(qū)塊已實施分段壓裂水平井26口，平均單井無阻流量10.1×104～155.8×104m3/d，取得了顯著效果。希望政府劃撥專項資金，推進校企合作，整合企業(yè)豐富的建設經(jīng)驗及技術與學校的科研實力，提高頁巖氣開采技術，促進湖北能源工業(yè)的發(fā)展。

3 潛在問題探討

目前，頁巖氣的勘探開發(fā)技術日趨成熟，在應用這些成熟的開發(fā)技術獲得巨大的經(jīng)濟與社會效應的同時，也存在諸多潛在問題。

3.1 主要問題

（1）環(huán)境的影響方面：鉆井壓裂消耗大量的水資源，給當?shù)厮Y源承載能力帶來挑戰(zhàn)。并且在壓裂的過程中含有化學物質(zhì)，也可能造成甲烷氣體滲透地下蓄水層的現(xiàn)象等對生態(tài)環(huán)境造成污染；

（2）開發(fā)成本方面：我國地質(zhì)背景復雜，前期地質(zhì)評價難度較高，投入較大，頁巖氣儲層埋藏較深，導致鉆井壓裂成本高，投資風險較大；

（3）關鍵技術方面：目前，有些關鍵仍處于驗證階段，距離國際一流水平尚有距離，開發(fā)技術相對不太完善。

3.2 解決措施

（1）加大頁巖氣勘探開發(fā)關鍵技術研發(fā)力量和資金投入，加強科技攻關，可建立如重慶涪陵頁巖氣田類似的先導試驗開發(fā)區(qū)，推動頁巖氣乃至整個非常規(guī)能源開發(fā)技術的進步；

（2）政府部門應盡快制定頁巖氣開發(fā)污染管理規(guī)定，把污染問題納入管理體系，推動大學、企業(yè)、研究機構聯(lián)合開展頁巖氣開采污染防護研究，盡快在壓裂液處理、回收以及在降低水資源消耗量等關鍵問題上取得技術進步；

（3）盡快推動專業(yè)院校、相關企業(yè)以及研究機構開展頁巖氣勘探開發(fā)有利區(qū)域的水資源承載力評價研究，以不影響當?shù)睾透浇鼌^(qū)域的居民飲用水、工農(nóng)業(yè)用水、動植物生存用水等水資源平衡為原則，進行勘探開發(fā)；

（4）加大政策扶持力度。不僅是湖北省政府需制訂頁巖氣發(fā)展總體戰(zhàn)略和規(guī)劃，也應當盡快出臺各方面政策，例如免稅、開發(fā)補貼，工業(yè)用地優(yōu)惠等等。

4 結語

頁巖氣的開采將對中國的能源戰(zhàn)略儲備、能源安全及社會經(jīng)濟發(fā)展有非常重要的促進作用。湖北省作為國內(nèi)頁巖氣有利富集區(qū)域，具有地質(zhì)條件、水資源以及豐富油氣勘探開發(fā)智力儲備和建設經(jīng)驗等卓越優(yōu)勢。在推進頁巖氣勘探開發(fā)的同時，湖北省政府、相關企業(yè)和研究機構不僅要加大對頁巖氣勘探開發(fā)技術的投入以及政策上的扶持，同時需注重環(huán)境保護、調(diào)節(jié)與節(jié)約水資源等關乎社會民生的重大問題。

參考文獻

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