非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)及影響綜述

孫肖陽(yáng)，張寶生，魏新強(qiáng)，郭克強(qiáng)

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)工商管理學(xué)院，北京 102249；2.中國(guó)石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 100724)

礦業(yè)綜述

非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)及影響綜述

孫肖陽(yáng)1，張寶生1，魏新強(qiáng)2，郭克強(qiáng)1

(1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)工商管理學(xué)院，北京 102249；2.中國(guó)石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，北京 100724)

摘要：北美頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)開(kāi)啟了非常規(guī)天然氣資源勘探開(kāi)發(fā)的新紀(jì)元，引起了全球的關(guān)注。但是全球特別是北美以外地區(qū)的非常規(guī)天然氣地質(zhì)特征、資源量和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)效果仍然不確定，非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響尚未可知。非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)研究表明非常規(guī)天然氣地質(zhì)特征和分布不同于常規(guī)天然氣資源，開(kāi)采難度更大；資源量評(píng)估也不同于常規(guī)天然氣，存在很大不確定性；經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)方法主要是凈現(xiàn)值模型和不確定分析模型。非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)利用社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響研究主要是現(xiàn)狀描述和替代效果比較。綜合考慮資源、技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)成本因素，并結(jié)合各氣田差異性和特殊性的全面研究還有待加強(qiáng)；在非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響和環(huán)境影響方面，研究的方法相對(duì)簡(jiǎn)單，至今還未形成完善的研究方法與模型體系?？傊祟I(lǐng)域存在較大的研究空間和必要性。

關(guān)鍵詞：常規(guī)天然氣；資源特征；資源量評(píng)估；技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)；社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響；環(huán)境影響

天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、清潔的能源，非常規(guī)天然氣作為常規(guī)天然氣的補(bǔ)充，其開(kāi)發(fā)利用不僅有利于全球能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，也有利于全球溫室效應(yīng)的控制。得益于水平井和壓裂技術(shù)的發(fā)展，“頁(yè)巖氣革命”使得美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量大增，產(chǎn)量從296億m3(2005年)突增到3025億m3(2013年)[1]，漲幅近10倍，在降低美國(guó)氣價(jià)的同時(shí)也深刻影響著全球天然氣市場(chǎng)。美國(guó)能源革命后，非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)及利用備受各國(guó)重視。然而，美國(guó)非常規(guī)天然氣，特別是頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)規(guī)模和經(jīng)濟(jì)效益是否能在其他地區(qū)復(fù)制、其開(kāi)發(fā)利用對(duì)社會(huì)和環(huán)境的影響是否能得到相同的效果還待觀察。考慮到目前學(xué)術(shù)界因非常規(guī)天然氣的認(rèn)識(shí)角度不同而導(dǎo)致概念理解存在差異，導(dǎo)致非常規(guī)天然氣資源規(guī)模、經(jīng)濟(jì)可獲得性、環(huán)境效果評(píng)價(jià)還處于百花齊放、百家爭(zhēng)鳴階段，基于此，本文對(duì)現(xiàn)有的非常規(guī)天然氣資源潛力、開(kāi)發(fā)狀況及利用影響的研究成果進(jìn)行了整理歸納，采用的方法主要是對(duì)重要成果的系統(tǒng)性分析，從對(duì)非常規(guī)天然氣的認(rèn)識(shí)、獲取、利用以及所產(chǎn)生的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響角度分析，依據(jù)現(xiàn)有研究給出更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論。值得注意的是，本文所涉及到的非常規(guī)天然氣資源現(xiàn)僅限于頁(yè)巖氣、煤層氣和致密氣三種。

1非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)研究綜述

非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)階段的研究主要關(guān)注非常規(guī)天然氣的地質(zhì)特征和形成條件、資源潛力和分布狀況、勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀和未來(lái)發(fā)展前景，以及非常規(guī)天然氣技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法研究等。現(xiàn)有成果根據(jù)研究視角大致可以分為三類(lèi)：一是基于資源地質(zhì)特征視角的研究，二是基于資源評(píng)價(jià)視角的研究，三是基于經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性視角的研究。

1.1非常規(guī)天然氣資源地質(zhì)特征和形成條件研究

基于資源地質(zhì)特征視角的研究主要是對(duì)非常規(guī)油氣資源的物理或化學(xué)特性、形成條件及其與常規(guī)油氣的差異等進(jìn)行研究。Thomas Gentzis對(duì)位于美國(guó)新墨西哥州圣胡安盆地南部的曼柯斯頁(yè)巖和劉易斯頁(yè)巖的總有機(jī)碳和頁(yè)巖熱解參數(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)論顯示研究區(qū)域內(nèi)和附近地區(qū)的頁(yè)巖底層均不成熟[2]；宋巖等通過(guò)對(duì)比煤層氣與常規(guī)天然氣的地球化學(xué)特征、儲(chǔ)層特征、氣體賦存形式、成藏過(guò)程及機(jī)理，揭示了煤層氣相對(duì)于常規(guī)天然氣成藏的差異性：煤層氣主要以吸附態(tài)儲(chǔ)集于煤巖微孔和過(guò)渡孔的表面、煤層氣藏均經(jīng)歷了晚期抬升過(guò)程、后期保存條件好壞是能否成藏的關(guān)鍵[3]。滕吉文等分析了美國(guó)頁(yè)巖氣分布、演化特征，并認(rèn)為在理解其它國(guó)家頁(yè)巖屬性、頁(yè)巖油氣的前景和勘查及儲(chǔ)存背景下，在我國(guó)較全面的進(jìn)行頁(yè)巖和頁(yè)巖油氣存儲(chǔ)的勘探和對(duì)其進(jìn)行要素匹配[4]。鄒才能等以中國(guó)致密油和致密氣為例，詳細(xì)闡述了國(guó)內(nèi)外典型致密油氣的地質(zhì)特征與形成條件[5]。進(jìn)行類(lèi)似研究的還有伏海蛟等[6]、曾濺輝等[7]。此類(lèi)研究是基礎(chǔ)性研究，研究結(jié)果表明：非常規(guī)油氣不同于常規(guī)油氣和其他能源資源，同類(lèi)型的非常規(guī)油氣資源在不同的分布地區(qū)內(nèi)也存在一定差異，不能盲目樂(lè)觀地對(duì)待。

1.2資源評(píng)價(jià)視角的研究

基于資源評(píng)價(jià)視角的研究主要針對(duì)某一國(guó)家或地區(qū)的非常規(guī)天然氣資源進(jìn)行評(píng)估，分析發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)前景。非常規(guī)天然氣資源量評(píng)估主要集中于對(duì)地質(zhì)資源量的評(píng)估和技術(shù)可采資源量的評(píng)估。下面按照頁(yè)巖氣、煤層氣和致密氣的順序進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

1.2.1頁(yè)巖氣資源量評(píng)估

Rogner最早對(duì)全球非常規(guī)天然氣資源量進(jìn)行評(píng)估[8]，將全球非常規(guī)天然氣資源分布劃分為11個(gè)區(qū)域，根據(jù)其評(píng)估結(jié)果全球頁(yè)巖氣原始地質(zhì)資源量為456Tcm，煤層氣256Tcm，致密氣215Tcm。很多學(xué)者和機(jī)構(gòu)在評(píng)估技術(shù)可采資源量時(shí)采用Rogner的估計(jì)作為原始資源量，Mohr和Evans在采收率設(shè)定為15%的前提下估算全球技術(shù)可采資源量為68.4Tcm[9]，MIT通過(guò)將采收率設(shè)定在10%～35%之間，區(qū)間性的得出全球技術(shù)可采資源量處于68.4～159.6Tcm之間[10]，同樣ARI和IEA在采收率為40%的前提下做出預(yù)測(cè)[11-12]。但2010年，WEC將全球非常規(guī)天然氣資源量按與Rogner相同的區(qū)域進(jìn)行劃分，取得了較大差異的結(jié)果認(rèn)為全球頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)可采資源量為107Tcm[13]。

豐富的勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)提高了學(xué)者對(duì)頁(yè)巖氣的認(rèn)識(shí)程度，也促進(jìn)了頁(yè)巖氣資源量數(shù)據(jù)的不斷更新。ARI在2009年評(píng)估北美和歐洲地區(qū)的頁(yè)巖氣資源總量為24Tcm[11]，而2011年，ARI將評(píng)估區(qū)域擴(kuò)展到南美、非洲和亞洲等地區(qū)，頁(yè)巖氣資源總量為163.1Tcm，為2009年評(píng)估結(jié)果的7倍，且其中82.7%的增量位于北美和歐洲以外的地區(qū)[14]。Medlock et al在2011年僅評(píng)估了北美地區(qū)以外的6個(gè)國(guó)家[15]，技術(shù)可采資源量總計(jì)187Tcm；2012年的評(píng)估區(qū)域增加到29個(gè)國(guó)家[16]，可采資源量超過(guò)200Tcm。EIA與ARI合作評(píng)估全球除美國(guó)以外的41個(gè)國(guó)家，137個(gè)頁(yè)巖地層的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示[17]，全球頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為206.6Tcm(ARI評(píng)估結(jié)果為220.7Tcm)，這比ARI[14]在2011年為EIA評(píng)估的結(jié)果增加了近40Tcm，主要原因是技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)數(shù)據(jù)的獲取以及評(píng)估國(guó)家和地區(qū)的增加。Laherrere[18]，Sandrea[19]等人也對(duì)全球頁(yè)巖氣資源量進(jìn)行了評(píng)估。BGR評(píng)估的全球頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為157Tcm[20]。總體而言，全球頁(yè)巖氣可采資源量的評(píng)估區(qū)域增加，所評(píng)估的頁(yè)巖氣資源量有所上升。

此外，還有一些學(xué)者單獨(dú)評(píng)估頁(yè)巖氣主要產(chǎn)出國(guó)家的頁(yè)巖氣資源量。Kuuskraa[21]、Henning[22]、Medlock[23]、USGS[24]、EIA[16]等學(xué)者和機(jī)構(gòu)對(duì)美國(guó)和加拿大的頁(yè)巖氣資源量分別進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示美國(guó)頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為14～23Tcm(以2011年后評(píng)估值為基礎(chǔ)，下同)，均值為23.4Tcm；加拿大頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為5～16Tcm，均值為11.8Tcm。

隨著中國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣的勘探和開(kāi)發(fā)，許多學(xué)者對(duì)中國(guó)頁(yè)巖氣的資源量進(jìn)行了評(píng)估[25]，結(jié)果表明中國(guó)頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為4.1～45 Tcm，均值為24Tcm，與美國(guó)頁(yè)巖氣可采資源量相當(dāng)。其中有代表性的如圖1所示。

綜上所述，隨著新興頁(yè)巖氣區(qū)塊的發(fā)現(xiàn)和勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，學(xué)者和機(jī)構(gòu)對(duì)于頁(yè)巖氣資源量的評(píng)估有新的認(rèn)識(shí)，但是仍然存在很大差異性，這種差異性部分來(lái)自采收率的不確定性。全球頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為7.2～220.7Tcm(表1)，均值為123Tcm；中國(guó)頁(yè)巖氣可采資源量為4.1～45Tcm，均值為24Tcm?？傮w而言，全球頁(yè)巖氣資源量評(píng)估區(qū)域在不斷增加，早期認(rèn)為技術(shù)不可采資源量逐漸轉(zhuǎn)變成可采資源量。全球頁(yè)巖氣資源量豐富，尤其是在以美國(guó)和加拿大為代表的北美地區(qū)(約占全球的25%)，其次是中亞和中國(guó)地區(qū)(約占全球的15%)，歐洲頁(yè)巖氣資源量評(píng)估也成為未來(lái)研究重要的方向。

表1　全球頁(yè)巖氣資源量評(píng)估/Tcm

圖1　中國(guó)頁(yè)巖氣可采資源量評(píng)估

1.2.2煤層氣資源量評(píng)估

煤層氣資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和利用主要集中在煤炭主要生產(chǎn)國(guó)家，Kuuskraa[11]、BGR[26]、Aluko[27]、Murray[28]和Rogner[1]對(duì)全球及主要國(guó)家的煤層氣資源量進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估結(jié)果顯示世界煤層氣資源量為84萬(wàn)億～377萬(wàn)億m3，其中加拿大和俄羅斯資源量不確定性最大(分別為5萬(wàn)億～121萬(wàn)億m3和13萬(wàn)億～113萬(wàn)億m3)。Kuuskraa和BGR還提供了全球煤層氣技術(shù)可采資源量，分別為24萬(wàn)億m3和46萬(wàn)億m3。EIA最新的全球煤層氣地質(zhì)資源量評(píng)估數(shù)據(jù)為141萬(wàn)億m3。作為世界煤炭生產(chǎn)第一大國(guó)的中國(guó)，學(xué)者在對(duì)全球煤層氣資源量評(píng)估的同時(shí)也重點(diǎn)評(píng)估了中國(guó)的資源量，各學(xué)者與機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的評(píng)估結(jié)果見(jiàn)圖2。其中國(guó)內(nèi)學(xué)者主要以埋深2000m以內(nèi)的地質(zhì)資源量為評(píng)估對(duì)象，最終結(jié)果以國(guó)土資源部2006年的評(píng)估結(jié)論為主流，即中國(guó)地質(zhì)資源量為36.81萬(wàn)億m3[29]，技術(shù)可采資源量為9.3萬(wàn)億～12萬(wàn)億m3。國(guó)外學(xué)者則以統(tǒng)計(jì)類(lèi)比為基本原則估算中國(guó)煤層氣資源量，如McGlade等人分析了其他學(xué)者的文獻(xiàn)，認(rèn)為中國(guó)煤層氣技術(shù)可采資源量為3萬(wàn)億～12萬(wàn)億m3[30]。綜上所述，雖然煤層氣勘探開(kāi)發(fā)已經(jīng)獲得進(jìn)展，總體來(lái)看煤層氣資源量仍然存在很大的不確定性。

圖2　中國(guó)煤層氣地質(zhì)資源量

1.2.3致密氣資源量評(píng)估

Kuuskraa和Meyers最早提出全球致密氣資源量的評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果認(rèn)為全球致密氣地質(zhì)資源量為76萬(wàn)億～102萬(wàn)億m3，其中55%～75%位于北美地區(qū)以外的區(qū)域[31]。若假定全球頁(yè)巖氣的綜合采收率為10%～30%，那么技術(shù)可采資源量可以估算為10萬(wàn)億～25萬(wàn)億m3。隨后不同學(xué)者和機(jī)構(gòu)給出更加大的估計(jì)值，IEA引用USGS的評(píng)價(jià)結(jié)果，認(rèn)為全球已發(fā)現(xiàn)或推測(cè)發(fā)育致密氣的盆地大約有70個(gè)，資源量為210萬(wàn)億m3[32]；Rogner根據(jù)美國(guó)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為Kuuskraa和Meyers的評(píng)價(jià)結(jié)果太保守，將全球致密氣資源量進(jìn)一步估計(jì)為215萬(wàn)億m3，可采資源量估計(jì)為21萬(wàn)億～65萬(wàn)億m3，并按照全球常規(guī)天然氣分布比例把致密氣分布分配到各區(qū)域[33]；與之對(duì)應(yīng)的是Total的評(píng)估結(jié)果，全球致密氣資源量為310萬(wàn)億～510萬(wàn)億m3，其中可采資源量為20萬(wàn)億～50萬(wàn)億m3[35]；此外，BGR評(píng)估的技術(shù)可采資源量為46萬(wàn)億m3[20]；隨著技術(shù)的發(fā)展和開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的豐富，美國(guó)石油協(xié)會(huì)(SPE)的Dong認(rèn)為Rogner的評(píng)價(jià)結(jié)果存在很大問(wèn)題，于2011年重新對(duì)全球致密氣進(jìn)行評(píng)估，認(rèn)為致密氣地質(zhì)資源量為2037萬(wàn)億m3，該數(shù)字約是Rogner評(píng)估結(jié)果的十倍[36]。

此外，不同機(jī)構(gòu)和學(xué)者還對(duì)致密氣主要產(chǎn)出國(guó)的資源量進(jìn)行了大量評(píng)估。法國(guó)石油研究院(IFP)對(duì)美國(guó)和加拿大的致密氣資源量進(jìn)行了評(píng)價(jià)，認(rèn)為僅這兩個(gè)地區(qū)的資源量就已到達(dá)402萬(wàn)億～442萬(wàn)億m3[34]；EIA認(rèn)為美國(guó)致密氣技術(shù)可采資源量14.5萬(wàn)億m3，加拿大致密氣技術(shù)可采資源量為6.5萬(wàn)億～14.5萬(wàn)億m3。由于北美以外地區(qū)致密氣資源開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)有限，目前對(duì)于致密氣資源量的評(píng)估文獻(xiàn)較少，多數(shù)集中在中國(guó)，本文統(tǒng)計(jì)了7個(gè)關(guān)于中國(guó)致密氣資源量的文獻(xiàn)，其數(shù)據(jù)不盡相同，其中李玉喜對(duì)于中國(guó)致密氣資源量的評(píng)估為55.77萬(wàn)億～83.46萬(wàn)億m3[37]；戴金星等[38]、李建中等[39]、趙靖舟[41]、鄒才能等[4]、邱中建等[42]等人評(píng)估中國(guó)致密氣可采資源量處于8萬(wàn)億～20萬(wàn)億m3之間，而賈承造采用類(lèi)比法認(rèn)為地質(zhì)資源量為17.4萬(wàn)億～25.1萬(wàn)億m3。

致密氣資源量的不確定性也是由于采收率的不同引起的。Total采用的采收率為6%～10%，IEA使用的采收率為40%。賈承造等人使用的采收率達(dá)到了50%。

綜上所述，全球非常規(guī)天然氣可采資源量巨大，但估計(jì)量差異較大。文獻(xiàn)中對(duì)于頁(yè)巖氣和煤層氣的資源量評(píng)估側(cè)重技術(shù)可采資源量，而致密氣資源量評(píng)估側(cè)重原始地質(zhì)資源量。全球頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量介于7.2萬(wàn)億～220.7萬(wàn)億m3之間，均值為123萬(wàn)億m3；煤層氣技術(shù)可采資源量為24萬(wàn)億～46萬(wàn)億m3，其中俄羅斯的地質(zhì)資源量不確定性達(dá)到100億m3以上；致密氣地質(zhì)資源量變動(dòng)范圍是76萬(wàn)億～2037萬(wàn)億m3。

1.3經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性視角的研究

基于經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性視角的研究主要是研究相關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)方法和模型，對(duì)非常規(guī)天然氣資源的開(kāi)發(fā)成本、經(jīng)濟(jì)可行性、可持續(xù)性和不確定性等進(jìn)行分析評(píng)估。

考慮到北美地區(qū)擁有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的開(kāi)采技術(shù)，非常規(guī)天然氣資源和項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性研究成果主要集中在北美地區(qū)，其研究領(lǐng)域?yàn)轫?yè)巖氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。其中，Dahaghi使用NETL/DOE開(kāi)發(fā)的FRACGEN /NFFLOW軟件模擬新奧爾巴尼頁(yè)巖生產(chǎn)情況，建立容易理解和可重復(fù)試驗(yàn)的凈現(xiàn)值模型。通過(guò)綜合的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)反映New Albany Shale的自然壓裂。對(duì)關(guān)鍵氣藏和壓裂參數(shù)(例如氣藏內(nèi)部壓力，基質(zhì)孔隙度，基質(zhì)滲透率，有效厚度壓裂縫隙減少因素，壓裂長(zhǎng)度和密度進(jìn)行敏感性分析并排序。結(jié)果顯示，裂縫檢驗(yàn)錄井、巖心分析對(duì)于建立精確的模型來(lái)反映新奧爾巴尼頁(yè)巖的壓裂分布很重要[43]。Kaiser使用稅前和稅后等式關(guān)系的典型曲線和結(jié)構(gòu)建立兩個(gè)變量的模型，評(píng)價(jià)了Haynesville頁(yè)巖氣的經(jīng)濟(jì)可行性和持續(xù)性，結(jié)果表明當(dāng)氣價(jià)為MYM6/Mcf，運(yùn)營(yíng)成本為MYM1～MYM0.5/Mcf，資本成本MYM750萬(wàn)時(shí)，預(yù)計(jì)平均氣井收益率為1%～11.5%；當(dāng)資本成本MYM750萬(wàn)～MYM1000萬(wàn)時(shí)，預(yù)計(jì)平均稅前收益率為52%～25%，稅后收益率為40%～20%。而價(jià)格是決定頁(yè)巖氣生產(chǎn)第一年是否盈利的重要因素[44]。高世葵等人采用類(lèi)似的方法建立頁(yè)巖氣資源經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)思路、流程和方法，并對(duì)Marcellus頁(yè)巖氣項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，結(jié)果表明初始產(chǎn)量是決定項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的根本因素[45]。Weijermars使用凈現(xiàn)值模型從技術(shù)進(jìn)步率情景分析的角度分析了技術(shù)進(jìn)步對(duì)頁(yè)巖氣開(kāi)采經(jīng)濟(jì)性的影響研究。技術(shù)進(jìn)步包括頁(yè)巖氣開(kāi)采使用技術(shù)的成本和效率。研究結(jié)果表明，凈現(xiàn)值模型可以用于設(shè)定使頁(yè)巖氣盈利所需的技術(shù)進(jìn)步率。技術(shù)進(jìn)步可以通過(guò)降低完井成本和提高采收率進(jìn)而增加頁(yè)巖氣可采儲(chǔ)量[47]。Rahman & Sarma將致密氣水力壓裂幾何模型，生產(chǎn)模型和投資收益凈現(xiàn)值模型相結(jié)合，建立了通過(guò)水力壓裂技術(shù)提高致密氣采收率的優(yōu)化模型。優(yōu)化處理結(jié)果顯示，通過(guò)水力壓裂優(yōu)化后的致密氣產(chǎn)量比過(guò)去十年的產(chǎn)量增長(zhǎng)了300%。敏感性分析顯示大量的優(yōu)化處理參數(shù)對(duì)產(chǎn)量和凈現(xiàn)值有直接影響[48]。Marongiu-Porcu也對(duì)水力壓裂技術(shù)做出類(lèi)似的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化研究[49]。Burkholder和Coopersmith針對(duì)非常規(guī)資源的特點(diǎn)，構(gòu)建了非常規(guī)資源勘探開(kāi)發(fā)投資決策模型，模型中包含概率分析、相關(guān)性分析、不確定性分析、策略分析等模塊[50]。

隨著頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)浪潮的澎湃，北美地區(qū)之外的頁(yè)巖氣藏和項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性評(píng)價(jià)逐漸增多。Weijermars評(píng)估了歐洲五個(gè)新興頁(yè)巖氣藏的經(jīng)濟(jì)性，通過(guò)計(jì)算IRR和NPV表明，波蘭和奧地利的頁(yè)巖氣在P90標(biāo)準(zhǔn)下可以實(shí)現(xiàn)正的凈現(xiàn)值，而德國(guó)、瑞典和土耳其的頁(yè)巖氣出現(xiàn)負(fù)的凈現(xiàn)值[51]。如果頁(yè)巖氣藏在“甜點(diǎn)”期內(nèi)部收益率能夠提高10%，五個(gè)頁(yè)巖氣藏都可以盈利。Stefan G·deke模擬了西澳大利亞帕斯盆地頁(yè)巖氣區(qū)塊生產(chǎn)情況，結(jié)果表明盡管鉆井和壓裂成本很高，天然氣含量較少，帕斯盆地頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)仍可以盈利，優(yōu)化后8個(gè)水平井將會(huì)產(chǎn)生2.09億美元的凈現(xiàn)值，其中關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素是天然氣飽和度、孔隙度和天然氣含量[46]。Xia & Luo認(rèn)為經(jīng)濟(jì)臨界深度是頁(yè)巖氣開(kāi)采的關(guān)鍵度量，建立了使用盈虧平衡方法計(jì)算經(jīng)濟(jì)臨界深度。在現(xiàn)有技術(shù)、氣價(jià)和勘探政策下，初始生產(chǎn)速率和產(chǎn)量遞減率對(duì)于頁(yè)巖氣井的經(jīng)濟(jì)臨界深度有顯著影響，其中初始生產(chǎn)速率影響更大。對(duì)中國(guó)某試點(diǎn)區(qū)域的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，并計(jì)算經(jīng)濟(jì)臨界深度，結(jié)果表明，當(dāng)初始生產(chǎn)率在2.5萬(wàn)～5.5萬(wàn)m3/d變動(dòng)時(shí)，經(jīng)濟(jì)臨界深度的變動(dòng)范圍是898～3997m。因此，經(jīng)濟(jì)臨界深度可以迅速排除非經(jīng)濟(jì)可行的頁(yè)巖氣項(xiàng)目[52]。

國(guó)內(nèi)非常規(guī)天然氣的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)主要是針對(duì)煤層氣開(kāi)采項(xiàng)目。羅東坤等提出了天然氣儲(chǔ)量最低經(jīng)濟(jì)規(guī)模評(píng)估方法、煤層氣地面工程投資估算和參數(shù)確定方法[53]和煤層氣目標(biāo)區(qū)資源經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法[54]、煤層氣鉆井技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析[55]。Ying Fan等人使用基于二項(xiàng)樹(shù)模型的實(shí)物期權(quán)方法分析中國(guó)煤層氣投資經(jīng)濟(jì)效果，結(jié)果表明價(jià)格對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響最為顯著，中國(guó)當(dāng)前的煤層氣政策不能刺激煤層氣行業(yè)發(fā)展[56]。陳玉華建立了有界DEA煤層氣經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型，利用區(qū)間DEA模型結(jié)合蒙特卡洛模擬，建立區(qū)間DEA煤層氣經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)不確定分析方法，實(shí)現(xiàn)了煤層氣的不確定性分析，限定了煤層氣開(kāi)發(fā)的優(yōu)選范圍[57]。此外，還有學(xué)者使用模糊評(píng)價(jià)方法、關(guān)聯(lián)灰色分析和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法對(duì)我國(guó)煤層氣項(xiàng)目進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析[58-59]。

2非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響研究綜述

非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)利用對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及環(huán)境的影響在國(guó)際上特別是在美國(guó)已經(jīng)得到了研究機(jī)構(gòu)、學(xué)者的廣泛關(guān)注。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)、美國(guó)能源信息署(EIA)在各自發(fā)布的年度能源展望中都開(kāi)始加入對(duì)非常規(guī)油氣分析的內(nèi)容；美國(guó)能源部(EOA)也在全美國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展了非常規(guī)天然氣對(duì)美國(guó)能源安全保障能力評(píng)價(jià)。

2.1社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響研究

關(guān)于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響的研究文獻(xiàn)較少，主要出現(xiàn)在一些機(jī)構(gòu)和咨詢公司的研究報(bào)告中。Christopherson討論了應(yīng)該如何檢驗(yàn)頁(yè)巖氣鉆井和生產(chǎn)的短期經(jīng)濟(jì)影響和長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響。其中短期經(jīng)濟(jì)影響包括工作機(jī)會(huì)、就業(yè)和社區(qū)成本，長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)發(fā)展指的是地區(qū)人民生活水平、工作機(jī)會(huì)和多元化經(jīng)濟(jì)種類(lèi)[60]。Considine等人采用IMPAN模型，用就業(yè)、經(jīng)濟(jì)增加值和稅收來(lái)反映Marcellus頁(yè)巖開(kāi)發(fā)對(duì)Pennsylvania的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響，估計(jì)結(jié)果顯示該地區(qū)2009年頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)增加值為38億美元，創(chuàng)造就業(yè)48000人次，州政府和當(dāng)?shù)囟愂?億美元[61]。阿肯色州大學(xué)商業(yè)經(jīng)濟(jì)研究中心、Scott、Perriman Group、Weinstein &Clower以及HIS也有類(lèi)似研究[62-66]。

上述報(bào)告對(duì)于美國(guó)頁(yè)巖氣資源開(kāi)發(fā)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響研究較為樂(lè)觀，認(rèn)為頁(yè)巖氣鉆井很大程度上促進(jìn)當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)，而一些學(xué)術(shù)研究卻認(rèn)為這種促進(jìn)作用被夸大。Kinnaman對(duì)上述研究進(jìn)行分析，認(rèn)為上述研究存在兩個(gè)問(wèn)題：①這些報(bào)告使用的模型需要在完全就業(yè)的情況下實(shí)現(xiàn)；②該模型缺乏整體經(jīng)濟(jì)的一致性。在這個(gè)基礎(chǔ)上，Kinnaman提出了不使用經(jīng)濟(jì)增加值、就業(yè)和稅收的成本—效益模型分析頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)影響的流程，但未進(jìn)行實(shí)證[67]。Weber對(duì)比頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)前后經(jīng)濟(jì)情況，發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣價(jià)值的大幅增長(zhǎng)僅能引起當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)、工人工資和家庭收入的緩慢增長(zhǎng)，并使用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头治雒绹?guó)科羅拉多州、德克薩斯州和懷俄明州頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)活動(dòng)對(duì)就業(yè)的影響，結(jié)果表明平均每100萬(wàn)美元的頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出將會(huì)使當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)增長(zhǎng)1.5%，從而證明早期評(píng)估的Fayetteville和Marcellus地區(qū)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)對(duì)就業(yè)促進(jìn)作用明顯過(guò)于夸大[68]。Paredes回顧關(guān)于意外收入的文獻(xiàn)，針對(duì)最早使用新技術(shù)開(kāi)采頁(yè)巖氣的馬塞勒斯頁(yè)巖氣，評(píng)估城鄉(xiāng)層面的就業(yè)和收入影響，使用傾向得分匹配(Propensity Score Matching)方法分析發(fā)現(xiàn)水力壓裂對(duì)于收入和就業(yè)沒(méi)有影響；面板固定效應(yīng)回歸模型分析頁(yè)巖氣鉆井對(duì)就業(yè)的影響，結(jié)果顯示：Marcellus區(qū)域收入溢出效應(yīng)極小，意味著頁(yè)巖氣業(yè)務(wù)對(duì)地區(qū)層面的鉆井活動(dòng)及成本影響微乎其微。由于外地人獲得大量工作機(jī)會(huì)，頁(yè)巖氣鉆井活動(dòng)的工資并沒(méi)有在當(dāng)?shù)叵M(fèi)[69]。

頁(yè)巖氣資源勘探開(kāi)發(fā)對(duì)于全球能源格局的影響也不容忽視。Gracceva建立了跨地區(qū)的能源系統(tǒng)模型(TIAM)來(lái)量化分析頁(yè)巖氣發(fā)展的不確定性及其可能產(chǎn)生的影響。結(jié)果顯示：在樂(lè)觀情境下，2030年頁(yè)巖氣產(chǎn)量將占全球天然氣總產(chǎn)量的四分之一，2040年預(yù)計(jì)達(dá)到三分之一，這對(duì)世界天然氣的供應(yīng)將產(chǎn)生重大積極影響[70]。Melikoglu通過(guò)文獻(xiàn)綜述的方式分析頁(yè)巖氣在全球能源市場(chǎng)中的作用。認(rèn)為盡管頁(yè)巖氣資源量存在不確定性，其開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生的負(fù)面環(huán)境影響高于常規(guī)天然氣，但是未來(lái)加速開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣還會(huì)持續(xù)。因?yàn)槿蛑挥?%的頁(yè)巖氣資源量已探明，如果未能成功發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣，到2040年全球?qū)⑾M(fèi)已探明常規(guī)天然氣總量的66%[71]。Jan Bocora基于全球視角分析了世界非常規(guī)天然氣的資源情況、相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)及其開(kāi)發(fā)對(duì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和地緣政治的相關(guān)影響[72]。

中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)正處于起步階段，非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)利用社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響評(píng)價(jià)成果較少。Shiwei Yu分析中國(guó)近6年來(lái)勘探和勘探實(shí)踐過(guò)程的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響，認(rèn)為中國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力的不確定使得頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)對(duì)改善我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的效果有限，且目前的勘探開(kāi)發(fā)偏向暫時(shí)性的利益。社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響是滿足南方發(fā)展天然氣需求，促進(jìn)其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，改變礦權(quán)管理機(jī)制，減少溫室氣體排放[73]。張寶生等從國(guó)家戰(zhàn)略意義、煤礦生產(chǎn)安全、環(huán)境保護(hù)、能源安全、經(jīng)濟(jì)效益五個(gè)方面對(duì)中國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)的綜合效益進(jìn)行分析，建立了綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)煤層氣開(kāi)發(fā)的綜合效益進(jìn)行量化分析計(jì)算，結(jié)果認(rèn)為：在不考慮節(jié)約成本、瓦斯防治等方面費(fèi)用的情形下，2010年我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)的綜合效益約200億元，國(guó)民經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)效益可能超過(guò)450億元[74]。李宏軍建立了我國(guó)煤礦瓦斯開(kāi)發(fā)利用綜合效益評(píng)估模型，從經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)意義和環(huán)境效益三個(gè)方面進(jìn)行了分析，研究表明：2007年，我國(guó)煤礦瓦斯開(kāi)發(fā)利用的經(jīng)濟(jì)效益為0.50～0.031元/m3，社會(huì)效益為0.29～0.057元/m3，環(huán)境效益為8.80～0.78元/m3[75]。羅東坤等以國(guó)家戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備成本為基礎(chǔ)，提出了煤層氣開(kāi)發(fā)對(duì)能源安全貢獻(xiàn)的定量評(píng)估方法，計(jì)算結(jié)果顯示，開(kāi)發(fā)利用煤層氣對(duì)能源安全貢獻(xiàn)的效益約為0.01元/m3[76]。蓋靜等對(duì)我國(guó)非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)利用的社會(huì)效益進(jìn)行了研究，但該研究主要采用定性描述，僅對(duì)部分指標(biāo)進(jìn)行了量化分析，且沒(méi)有具體的量化結(jié)論[77]。

2.2環(huán)境影響研究

北美地區(qū)非常規(guī)天然氣實(shí)現(xiàn)技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的開(kāi)采，促進(jìn)了全球非常規(guī)天然氣的勘探開(kāi)發(fā)，同時(shí)，非常規(guī)天然氣的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程也引起了人們對(duì)環(huán)境和健康問(wèn)題的憂慮。總結(jié)歸納現(xiàn)有的文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)這方面的研究主要集中在勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程和綜合利用過(guò)程中兩個(gè)環(huán)節(jié)。

非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境和健康的影響主要包括地下水資源利用、空氣污染、土地污染等方面?，F(xiàn)有的文獻(xiàn)多數(shù)進(jìn)行了定性分析，僅有少量文獻(xiàn)使用模型，進(jìn)行定量化分析。

在定性化分析方面，R.Vidic et al討論了目前非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)帶來(lái)的主要環(huán)境問(wèn)題，指出其對(duì)區(qū)域水質(zhì)的影響較大，并針對(duì)廢水管理提出了相關(guān)建議[78]。Francis O’Sullivan et al.討論了頁(yè)巖氣生產(chǎn)可能產(chǎn)生的溫室氣體排放問(wèn)題[79]。Vengosh A et al、Uliasz-Misiak B et al、Rivard C et al、Krupnick A et al、Jenner S et al[80-84]等學(xué)者分析了不同國(guó)家的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)可能帶來(lái)的環(huán)境和健康影響途徑、種類(lèi)、程度等方面的現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展情況，并提出了相應(yīng)的政策。董華松等、滕吉文等對(duì)頁(yè)巖油氣對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題也進(jìn)行了定性化分析[85-86]。但也有學(xué)者認(rèn)為，由于當(dāng)前的監(jiān)管和披露存在問(wèn)題，沒(méi)有足夠的證據(jù)量化非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境和健康影響程度。Brantley S L等人分析了賓夕法尼亞州油氣開(kāi)發(fā)區(qū)域水資源的影響研究和媒體報(bào)道，幾乎沒(méi)有跡象表明地表和地下水資源的污染與頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)有關(guān)。但是，2010年之后油氣開(kāi)發(fā)區(qū)域水污染案例增加，2012年大泄漏事件比重增加。Brantley S L等人提出了這種現(xiàn)狀的5種原因，并認(rèn)為隨著行業(yè)發(fā)展和監(jiān)管、監(jiān)督力度的加大，披露會(huì)更加嚴(yán)格[87]。Werner A K等人分析非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境影響的現(xiàn)有文獻(xiàn)和報(bào)告，得出的結(jié)論是缺乏非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)引起的環(huán)境和健康問(wèn)題的證據(jù)，也沒(méi)有嚴(yán)格的方法論研究非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)和健康之間的關(guān)系[88]。

上述研究重點(diǎn)在于描述現(xiàn)狀，還有少量學(xué)者建立了分析非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)利用環(huán)境影響模型。Chang Y et al建立混合生命周期存量模型分析中國(guó)頁(yè)巖氣鉆井和地面建設(shè)潛在能源消耗和空氣污染情況，混合生命周期存量模型頁(yè)巖氣鉆井和建設(shè)頁(yè)巖氣井生命周期內(nèi)，從頁(yè)巖到井口消耗能量為59億丁，產(chǎn)生的溫室氣體為5500公噸二氧化碳當(dāng)量，具體估計(jì)“頁(yè)巖到井口”的能源消耗，資源消耗，以及空氣污染物的排放。結(jié)果表明頁(yè)巖氣鉆井和建設(shè)頁(yè)巖氣井生命周期內(nèi)，從頁(yè)巖到井口消耗能量為59億J，產(chǎn)生的溫室氣體為5500公噸二氧化碳當(dāng)量。中國(guó)潛在能源和空氣污染物排放影響正從煤炭轉(zhuǎn)向頁(yè)巖氣[89]。Day S等人總結(jié)了非常天然氣開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中溫室氣體逃逸的兩類(lèi)計(jì)算方法：自下而上和自上而下，對(duì)非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)利用引起的溫室氣體逃逸的研究進(jìn)行分析，其中全球估計(jì)中最高的是產(chǎn)量的2.33%～7%[90]。

非常規(guī)天然氣的利用對(duì)于常規(guī)化石能源和可再生能源的替代效果也是現(xiàn)有研究的重點(diǎn)。Stamford L et al通過(guò)比較頁(yè)巖氣和常規(guī)化石能源、頁(yè)巖氣和可再生能源發(fā)電的溫室效應(yīng)，認(rèn)為頁(yè)巖氣發(fā)電對(duì)100年全球變暖潛在趨勢(shì)為412～1102g CO2-eq./kWh，中值是462g。頁(yè)巖氣在發(fā)電方面優(yōu)于常規(guī)化石能源和可再生能源。但是頁(yè)巖氣發(fā)電產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的可能性更大(223.4mg C2H4-eq./kWh，是北海天然氣的9倍，煤炭的1.6倍)[91]。Hultman N et al也做了類(lèi)似研究，得出非常規(guī)天然氣發(fā)電產(chǎn)生的溫室氣體雖然比常規(guī)天然氣多11%，但比煤炭少44%[92]。

綜上所述，根據(jù)美國(guó)頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)和利用對(duì)于促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有一定促進(jìn)作用，但是如何量化這種促進(jìn)作用學(xué)術(shù)界還沒(méi)有較好的方法和模型，同時(shí)，非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)的定量化分析研究還寥寥無(wú)幾非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境的定量分析也相對(duì)匱乏，作為常規(guī)化石能源的替代品，這種替代過(guò)程對(duì)于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及人類(lèi)健康是否有直接影響，以及有多大影響有待進(jìn)一步研究。

3結(jié)論

本綜述主要從非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境影響兩個(gè)方面對(duì)現(xiàn)有非常規(guī)天然氣資源研究進(jìn)行分析。非常規(guī)天然氣資源地質(zhì)特征和形成條件研究結(jié)果表明：非常規(guī)油氣不同于常規(guī)油氣和其他能源資源，同類(lèi)型的非常規(guī)油氣資源在不同的分布地區(qū)內(nèi)也存在一定差異，不能盲目樂(lè)觀地對(duì)待。隨著非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)的豐富，對(duì)于非常規(guī)天然氣資源量有了新的認(rèn)識(shí)，但是非常規(guī)天然氣資源量巨大但存在很大的不確定性：頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量為7.2～220.7Tcm，均值為123Tcm；全球煤層氣資源量估計(jì)成果較少，技術(shù)可采資源量為24～46Tcm；全球致密氣地質(zhì)資源量為76～2067Tcm。此外，非常規(guī)天然氣資源采收率的不確定性也對(duì)可采資源量估計(jì)不確定性產(chǎn)生影響。基于經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性的研究表明，當(dāng)前非常規(guī)天然氣經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行性的研究主要是針對(duì)北美地區(qū)頁(yè)巖氣的研究，研究方法多是凈現(xiàn)值模型和不確定分析模型以及這兩種模型的改進(jìn)。

非常規(guī)天然氣勘探開(kāi)發(fā)和利用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響也是目前非常規(guī)天然氣研究的重點(diǎn)。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響方面，現(xiàn)有研究多存在于咨詢公司和政府機(jī)構(gòu)的報(bào)告中，學(xué)術(shù)性成果研究偏少，但現(xiàn)有學(xué)術(shù)研究與報(bào)告中的研究結(jié)果存在差異：學(xué)術(shù)研究認(rèn)為咨詢公司或者政府機(jī)構(gòu)對(duì)于非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)和利用的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響偏樂(lè)觀，政府應(yīng)謹(jǐn)慎根據(jù)這些報(bào)告制定非常規(guī)天然氣發(fā)展政策和戰(zhàn)略。在環(huán)境影響方面，非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)利用環(huán)境影響研究可以分為兩類(lèi)，一類(lèi)是對(duì)現(xiàn)有實(shí)例的研究分析，一類(lèi)建立環(huán)境影響模型。研究結(jié)果表明，鑒于信息監(jiān)管的缺乏和資料披露的缺失，當(dāng)前并無(wú)充足的證據(jù)證明非常規(guī)天然氣開(kāi)發(fā)能夠?qū)Νh(huán)境和健康造成直接影響，但非常規(guī)天然氣的開(kāi)發(fā)利用對(duì)溫室效應(yīng)確實(shí)起到作用，例如Chang Y et al建立的頁(yè)巖氣鉆井和建設(shè)混合生命周期存量模型顯示頁(yè)巖氣鉆井和建設(shè)頁(yè)巖氣井生命周期內(nèi)，從頁(yè)巖到井口消耗能量為59億J，產(chǎn)生的溫室氣體為5500公噸二氧化碳當(dāng)量；而相關(guān)的替代研究表明，非常規(guī)天然氣用于發(fā)電比煤炭發(fā)電產(chǎn)生更少的溫室氣體。

非常規(guī)天然氣資源的開(kāi)發(fā)利用研究仍將是未來(lái)研究的重點(diǎn)，但是已有的非常規(guī)油氣資源影響分析主要側(cè)重單一或者少數(shù)視角下的分析，綜合考慮資源、技術(shù)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)成本因素，并結(jié)合各氣田差異性和特殊性的全面研究還有待加強(qiáng)；在非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響和環(huán)境影響方面，研究的方法相對(duì)簡(jiǎn)單，至今還未形成完善的研究方法與模型體系。非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)無(wú)論對(duì)能源安全，還是對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)均有著重要影響。這些綜合影響中既有積極影響，也有非期望效應(yīng)。已有研究對(duì)這些綜合影響程度的分析還不夠系統(tǒng)，需要進(jìn)一步開(kāi)展深入研究?？傊?，此領(lǐng)域存在較大的研究空間和必要性。

參考文獻(xiàn)

[1]EIA.Annual Energy Outlook 2013[R].US：Energy Information Administration，2013.

[2]Gentzis T.A review of the thermal maturity and hydrocarbon potential of the Mancos and Lewis shales in parts of New Mexico，USA[J].International Journal of Coal Geology，2013，113：64-75.

[3]宋巖，柳少波，趙孟軍，等.煤層氣與常規(guī)天然氣成藏機(jī)理的差異性[J].天然氣工業(yè)，2011，31(12)：47-53.

[4]鄒才能，朱如凱，吳松濤，等.常規(guī)與非常規(guī)油氣聚集類(lèi)型，特征，機(jī)理及展望——以中國(guó)致密油和致密氣為例[J].石油學(xué)報(bào)，2012，33(2)：173-187.

[5]滕吉文，劉有山.中國(guó)油氣頁(yè)巖分布與存儲(chǔ)潛能和前景分析[J].地球物理學(xué)進(jìn)展，2013 (3)：1083-1108.

[6]伏海蛟，湯達(dá)禎，許浩，等.致密砂巖儲(chǔ)層特征及氣藏成藏過(guò)程[J].斷塊油氣田，2012，19(1)：47-50.

[7]曾濺輝，孔旭，程世偉，等.低滲透砂巖油氣成藏特征及其勘探啟示[J].現(xiàn)代地質(zhì)，2009，23(4)：755-760.

[8]Rogner H H.An assessment of world hydrocarbon resources[J].Annual review of energy and the environment，1997，22(1)：217-262.

[9]Mohr S H，Evans G M.Shale gas changes N.American gas production projections[J/OL].Oil and Gas Journal，2010，108(27)：60[07/01/2010].http://www.ogj.com/articles/print/volume-108/issue-27/technology/shale-gas-changes.html.

[10]Ejaz Q.The Future of Natural Gas Supplementary Paper SP2.1 Natural Gas Resource Assessment Methodologies[R].Cambridge，MT：MIT，2010.

[11]Kuuskraa V A，Stevens S H.Worldwide gas shales and unconventional gas：A status report[R].Singapore：Advanced Resources International Inc，2009.

[12]IEA.World energy outlook[R].Paris：OECD/ IEA，2009.

[13]Davis R.Survey of energy resources：focus on shale gas[R].London，UK：World Energy Council，2010.

[14]EIA.World shale gas resources：An initial assessment of 14 regions outside the United States[R].Washington D C：EIA，2011.

[15]Medlock K B，Jaffe A M，Hartley P R.Shale gas and US national security[R].Texas：James A.Baker III Institute for Public Policy of Rice University，2011.

[16]Medlock III K B.Shale gas，emerging fundamentals，and geopolitics[R].Texas：James A Baker III Institute for Public Policy，Rice University，2012.

[17]EIA.Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources：An Assessment of 137 Shale Formations in 41 Countries Outside the United States[R].Washington，DC：Department of Energy/EIA，2013.

[18]Laherrère J H.Natural gas future supply[R].Paris：IIASA-IEW，2004.

[19]Sandrea R.Global natural gas reserves-a heuristic viewpoint[J/OL].Middle east economic survey，2006，49:[2006-10-09].http://www.ipc66.com/publications/global_natural_gas_reserves-a_heuristic_viewpoint.pdf.

[20]Andruleit H，Bahr A，B?nnemann C，et al.Absch?tzung des Erdgaspotenzials aus dichten Tongesteinen (Schiefergas) in Deutschland[R].Germany：Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe，2012.[21]Kuuskraa V A.Economic and market impacts of abundant international shale gas resources[R].US：USGS Worldwide Shale Gas Resource Assessment，2011.

[22]Henning B B.Talking About a Revolution：Shale and Natural Gas Market Fundamentals in American Gas Association Leadership Council[R].Washington，DC:.ICF International，2011.[23]Medlock III K B.Shale gas，emerging fundamentals，and geopolitics[R].Texas：James A Baker III Institute for Public Policy，Rice University，2012.

[24]Basin K G.Assessment of Potential Shale Gas Resources of the Bombay，Cauvery，and Krishna-Godavari Geologic Provinces，India，2011[R].US ：US Department of the Interior，US Geological Survey，2012.

[25]董大忠，鄒才能，楊樺，等.中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)展與發(fā)展前景[J].石油學(xué)報(bào)，2012，33(A01)：107-114.

[26]BGR.Energy resources 2009：reserves，resources[R].Hannover，Germany:Federal Institute for Geosciences and Natural Resources，2009.

[27]Creedy D，Tilley H.Coalbed methane extraction and utilization[J].Journal of Power and Energy，2003，217(1)：19-25.

[28]Murray D K.Coalbed methane in the USA：analogues for worldwide development[J].Geological Society Special Publications，1996，109(1)：1-12.

[29]陳懿，楊昌明.國(guó)外煤層氣開(kāi)發(fā)利用的現(xiàn)狀及對(duì)我國(guó)的啟示[J].中國(guó)礦業(yè)，2008，17(4)：11-14.

[30]McGlade C，Speirs J，Sorrell S.Unconventional gas-A review of regional and global resource estimates[J].Energy，2013，55：571-584.

[31]Kuuskraa V A，Meyers R F.Review of world resources of unconventional gas[C]//Proceedings of the IIASS Conference on Conventional and Unconventional World Natural Gas Resources，Laxenburg，Austria，unpaginated，1980.

[32]Bioenergy IEA.Annual report 2009[R].Vienna：International Energy Agency，2010.

[33]Rogner H H.An assessment of world hydrocarbon resources[J].Annual review of energy and the environment，1997，22(1)：217-262.

[34]Saniere A.A look at Gas Reserves，Discoveries and Production[R].Panorama，2006:1-6.

[35]Total.Tight reservoirs technology-intensive resources[R].Paris，F(xiàn)rance：Total，2006.

[36]DONG Z，Holditch S A，McVay DA，et al.Global Unonventional Gas Resource Assessment[R].CSUG/SPE 148365，2011：1-16.

[37]李玉喜，張金川.我國(guó)非常規(guī)油氣資源類(lèi)型和潛力[J].國(guó)際石油經(jīng)濟(jì)，2011 (3)：61-67.

[38]戴金星，倪云燕，吳小奇.中國(guó)致密砂巖氣及在勘探開(kāi)發(fā)上的重要意義[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2012，39(3)：257-264.

[39]李建忠，郭彬程，鄭民，等.中國(guó)致密砂巖氣主要類(lèi)型，地質(zhì)特征與資源潛力[J].天然氣地球科學(xué)，2012，23(4)：607-615.

[40]賈承造，鄭民，張永峰.中國(guó)非常規(guī)油氣資源與勘探開(kāi)發(fā)前景[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2012，39(2)：129-136.

[41]趙靖舟.非常規(guī)油氣有關(guān)概念，分類(lèi)及資源潛力[J].天然氣地球科學(xué)，2012，23(3)：393-406.

[42]邱中建，鄧松濤.中國(guó)非常規(guī)天然氣的戰(zhàn)略地位[J].天然氣工業(yè)，2012，32(1)：1-5.

[43]Dahaghi A K，Mohaghegh S D.Economic Impact of Reservoir Properties and Horizontal Well Length and Orientation on Production from Shale Formations：Application to New Albany Shale[C]// paper 125893-MS presented at the SPE Eastern Regional Meeting，23-25 September，Charleston，West Virginia，USA：SPE，2009.

[44]Kaiser M J.Haynesville shale play economic analysis[J].Journal of Petroleum Science and Engineering，2012，82：75-89.

[45]高世葵，朱文麗，殷誠(chéng).頁(yè)巖氣資源的經(jīng)濟(jì)性分析——以 Marcellus 頁(yè)巖氣區(qū)帶為例[J].天然氣工業(yè)，2014，34(06)：141-148.

[46]Goedeke S，Hossain M M.Simulation of Shale Gas Field Development：An Example from Western Australia[C]// paper 152110-MS presented at the SPE Middle East Unconventional Gas Conference and Exhibition，23-25 January，Abu Dhabi，UAE：SPE，2012.

[47]Weijermars R.Shale gas technology innovation rate impact on economic Base Case-Scenario model benchmarks[J].Applied Energy，2015，139：398-407.

[48]Rahman M M，Sarma H K.Enhancing Tight Gas Recovery through Hydraulic Fracture treatment Design Optimization[J].Advances in Petroleum Exploration and Development，2013，5(2)：1-7.

[49]Marongiu-Porcu M，Economides M J，Holditch S A.Economic and physical optimization of hydraulic fracturing[J].Journal of Natural Gas Science and Engineering，2013，14：91-107.

[50]Burkholder K，Coopersmith E M，Schulze J.Appraisal Excellence in Unconventional Reservoirs[C]// paper 162776-MS presented at the SPE Canadian Unconventional Resources Conference，30 October-1 November，Calgary，Alberta，Canada：SPE，2012.

[51]Weijermars R.Economic appraisal of shale gas plays in Continental Europe[J].Applied Energy，2013，106：100-115.

[52]Xia L，Luo D.A method for calculating economic critical depth of shale gas resources in China via break-even analysis[J].Journal of Natural Gas Science and Engineering，2014，21：1091-1098.

[53]羅東坤，褚王濤.煤層氣地面工程投資估算和參數(shù)確定方法研究[J].油氣田地面工程，2008，27(3)：27-29.

[54]羅東坤，夏良玉.煤層氣目標(biāo)區(qū)資源經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，33(4)：115-119.

[55]羅東坤，褚王濤，吳曉東，等.煤層氣鉆井技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，2009 (3)：403-407.

[56]Fan Y，Mo J L，Zhu L.Evaluating coal bed methane investment in China based on a real options model[J].Resources Policy，2013，38(1)：50-59.

[57]陳玉華.基于DEA的煤層氣經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)模型研究[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2010.

[58]趙娟，阮彩蓮.基于多層次模糊評(píng)判法的煤層氣開(kāi)發(fā)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)[J].能源技術(shù)與管理，2013，(5):165-167.

[59]張明.煤層氣井下抽采項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)理論研究[D].湘潭：湖南科技大學(xué)，2011.

[60]McGlade C，Speirs J，Sorrell S.Methods of estimating shale gas resources-Comparison，evaluation and implications[J].Energy，2013，59：116-125.

[61]Considine T J，Watson R，Blumsack S.The economic impacts of the Pennsylvania Marcellus shale natural gas play：an update[R].Pennsylvania:The Pennsylvania State University，Department of Energy and Mineral Engineering，2010.

[62]CBER.Projecting the Economic Impact of the Fayetteville Shale Play for 2008-2012[R].Arkansas：Center for Business and Economic Research of the University of Arkansas，2010.

[63]Scott，L.C..The Economic Impact of the Haynesville Shale on the Louisiana Economy in 2008[R].DEPARTMENT OF NATURAL RESOURCES STATE OF LOUISIANA，2009.

[64]Perriman Group.An Enduring Resource：A Perspective on the Past，Present，and Future Contribution of the Barnett Shale to the Economy of Fort Worth and the Surrounding Area[R].US:Interstate Oil and Gas Compact Commission，2009.

[65]Weinstein，B.L.，Clower，T.L.Potential Economic and Fiscal Impacts from Natural Gas Production in Broome County，New York[R].New York：Center for Economic Development and Research，2009.

[66]Bonakdarpour M，F(xiàn)lanagan B，Holling C，et al.The Economic and Employment Contributions of Shale Gas in the United States[R].IHS Global Insight.America's Natural Gas Alliance，2011.

[67]Kinnaman T C.The economic impact of shale gas extraction：A review of existing studies[J].Ecological Economics，2011，70(7)：1243-1249.

[68]Weber J G.The effects of a natural gas boom on employment and income in Colorado，Texas，and Wyoming[J].Energy Economics，2012，34(5)：1580-1588.

[69]Paredes D，Komarek T，Loveridge S.Income and employment effects of shale gas extraction windfalls：Evidence from the Marcellus region[J].Energy Economics，2015，47：112-120.

[70]Gracceva F，Zeniewski P.Exploring the uncertainty around potential shale gas development-A global energy system analysis based on TIAM (TIMES Integrated Assessment Model)[J].Energy，2013，57：443-457.

[71]Melikoglu M.Shale gas：Analysis of its role in the global energy market[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews，2014，37：460-468.

[72]Bocora J.Global Prospects for the Development of Unconventional Gas[J].Procedia-Social and Behavioral Sciences，2012，65：436-442.

[73]Yu S.Evaluation of socioeconomic impacts on and risks for shale gas exploration in China[J].Energy Strategy Reviews，2015，6：30-38.

[74]張寶生，羅東坤，平洋.中國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)社會(huì)效益的評(píng)價(jià)[J].統(tǒng)計(jì)與決策，2008 (18)：53-56.

[75]李宏軍.中國(guó)煤礦瓦斯開(kāi)發(fā)利用綜合效益評(píng)估模型研究[J].中國(guó)煤層氣，2009，5(4)：39-42.

[76]羅東坤，夏良玉.煤層氣對(duì)能源安全貢獻(xiàn)定量分析方法[J].油氣田地面工程，2009，28(5)：17-18.

[77]蓋靜，時(shí)代.我國(guó)非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)利用的社會(huì)效益評(píng)價(jià)[J].資源與產(chǎn)業(yè)，2013，15(003)：34-39.

[78]Vidic R D，Brantley S L，Vandenbossche J M，et al.Impact of shale gas development on regional water quality[J].Science，2013，340(6134)：826-835.

[79]O'Sullivan F，Paltsev S.Shale gas production：potential versus actual greenhouse gas emissions[J].Environmental Research Letters，2012，7(4):189-190.

[80]Vengosh A，Warner N，Jackson R，et al.The effects of shale gas exploration and hydraulic fracturing on the quality of water resources in the United States[J].Procedia Earth and Planetary Science，2013，7：863-866.

[81]Uliasz-Misiak B，Przybycin A，Winid B.Shale and tight gas in Poland—legal and environmental issues[J].Energy Policy，2014，65：68-77.

[82]Rivard C，Lavoie D，Lefebvre R，et al.An overview of Canadian shale gas production and environmental concerns[J].International Journal of Coal Geology，2014，126：64-76.

[83]Krupnick A，Wang Z，Wang Y.Environmental risks of shale gas development in China[J].Energy Policy，2014，75：117-125.

[84]Jenner S，Lamadrid A J.Shale gas vs.coal：Policy implications from environmental impact comparisons of shale gas，conventional gas，and coal on air，water，and land in the United States[J].Energy Policy，2013，53：442-453.

[85]董華松，趙江，黃文輝.油頁(yè)巖開(kāi)發(fā)技術(shù)與溫室氣體排放[J].特種油氣藏，2012，18(6)：6-9.

[86]滕吉文，劉有山.中國(guó)頁(yè)巖氣成藏和潛在產(chǎn)能與對(duì)環(huán)境的污染分析[J].中國(guó)地質(zhì)，2013 (1)：1-30.

[87]Brantley S L，Yoxtheimer D，Arjmand S，et al.Water resource impacts during unconventional shale gas development：The Pennsylvania Experience[J].International Journal of Coal Geology，2014，126：140-156.

[88]Werner A K，Vink S，Watt K，et al.Environmental health impacts of unconventional natural gas development：A review of the current strength of evidence[J].Science of The Total Environment，2015，505：1127-1141.

[89]Chang Y，Huang R，Ries R J，et al.Shale-to-well energy use and air pollutant emissions of shale gas production in China[J].Applied Energy，2014，125：147-157.

[90]Day S，Connell L，Etheridge D，et al.Fugitive greenhouse gas emissions from coal seam gas production in Australia[R].Australia：CSIRO，2012.

[91]Stamford L，Azapagic A.Life cycle environmental impacts of UK shale gas[J].Applied Energy，2014，134：506-518.

[92]Hultman N，Rebois D，Scholten M，et al.The greenhouse impact of unconventional gas for electricity generation[J].Environmental Research Letters，2011，6(4):44008-44016.

A review of evaluation and impacts from exploration and development of unconventional gas

SUN Xiao-yang1，ZHANG Bao-sheng1，WEI Xin-qiang2，GUO Ke-qiang1

(1.College of Business Administration，China University of Petroleum(Beijing)，Beijing 102249，China;2.CNPC Economics & Technology Research Institute，Beijing 100724，China)

Abstract:The development of shale gas in North American has opened a new era for unconventional gas resources exploration and development，and attracted the attention all over the world.But geological characteristics，resources and economic evaluation effects of unconventional gas are still uncertain，especially in the area outside North America.Socioeconomic and environmental impacts form the development and utilization of unconventional gas remains to be studied.Unconventional gas exploration and development evaluation studies show that unconventional gas geological characteristics and distribution are different from the conventional gas resources，and it is much more difficult in the case of unconventional gas extraction.Resources evaluation are different in conventional and unconventional gas，and it is much more uncertainty.Economic and technological evaluation methods are mainly the net present value model and the uncertainty analysis model.Socioeconomic and environmental impact studies focus on description of the status quo and comparison of unconventional gas substitution effect.Comprehensive researches which combine consideration of resources，technology progress and economic cost factors with the diversity and particularity of the gas should be done in the future.In the field of socioeconomic and environmental impacts，the methods are relatively simple，and have not yet formed perfect research methods and the model systems.All in all，there is a big research space and the necessity in this field.

Key words：unconventional gas； resource characteristics； resources assessment； technical and economic evaluation；socioeconomic impacts； environmental impacts

收稿日期：2015-05-14

基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金重大項(xiàng)目資助(編號(hào)：13&ZD159)

作者簡(jiǎn)介：孫肖陽(yáng)(1990-)，男，博士生。 通訊作者：張寶生，男，吉林樺甸人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事管理系統(tǒng)工程、能源戰(zhàn)略與規(guī)劃等方面的教學(xué)和科研工作。E-mail:zbs9211@sina.com。

中圖分類(lèi)號(hào)：F407.22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)03-0001-10