低滲透天然氣田項目環(huán)境評價方法探究

陳 健 王 楊 李志學

(1.西安石油大學 油氣資源經(jīng)濟管理研究中心，陜西 西安 710065;2.陜西延長石油(集團)有限責任公司 研究院，陜西 西安 710075)

0 引 言

為了提高油氣開發(fā)項目投資決策的科學性，進一步完善油氣開發(fā)項目實施的可行性[1]3-11，中國石油規(guī)劃總院與住房和城鄉(xiāng)建設部標準定額研究所在2002、2005、2007、2010年間不斷制定和完善《油氣勘探開發(fā)建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》來規(guī)范中國石油及天然氣建設項目的經(jīng)濟評價工作[2]7-10。我國住房和城鄉(xiāng)建設部所頒布的《油氣勘探開發(fā)建設項目經(jīng)濟評價方法與參數(shù)》中明確規(guī)定，評價油氣開發(fā)項目是否可行、是否具有投資前景，必須要進行財務評價和國民經(jīng)濟評價兩方面的分析才可以判定項目是否具有可行性[2]7-10。但低滲透天然氣田項目的經(jīng)濟評價工作，依舊是以財務評價為主，國民經(jīng)濟評價為輔，沒有全面考慮生態(tài)環(huán)境因素對評價結(jié)果產(chǎn)生的重要影響。本文擬結(jié)合低滲透天然氣田的開發(fā)特點，重新構(gòu)建更加全面、科學的評價指標體系，以期對低滲透天然氣田項目環(huán)境評價方法的研究有所裨益。

1 天然氣資源的適用性分析

1.1 天然氣資源的能耗效率

從化學成分角度來看，天然氣資源相比煤炭、石油等化石燃料，其含氫元素的比例最高，因此在燃燒時，天然氣資源的熱效率最高，屬于高熱值能源。并且在使用天然氣時不存在過多的中間再加工環(huán)節(jié)，生產(chǎn)和運送的能源效率可達90%以上，使得天然氣的使用效率進一步加大。

大量數(shù)據(jù)顯示：大型燃煤鍋爐其可利用的效率為50%左右，而同類型的燃氣鍋爐，其可利用的效率高達70%以上；家用燃煤爐的效率約為20%，而家用燃氣爐的效率約為55%；利用煤炭及石油發(fā)電的熱效率約為 40%，而利用天然氣進行循環(huán)發(fā)電的熱效率則高達50%以上[3]64-82。

1.2 天然氣資源使用的廢棄物排放量

使用化石燃料會釋放出大量的二氧化碳及二氧化硫，造成溫室效應、臭氧空洞等各種自然災害，威脅著人類有限的居住環(huán)境，給人類生存帶來巨大的災難。因此，新能源的有效利用將成為能源發(fā)展的新趨勢，在現(xiàn)階段的科學技術(shù)水平下，天然氣資源無疑是最佳選擇。各個國家都開始積極調(diào)整原有的能源結(jié)構(gòu)，增加天然氣等清潔能源的使用量，降低煤炭、石油等化石燃料的使用，扭轉(zhuǎn)對環(huán)境不利的能源發(fā)展趨勢。

從化學成分來說，煤炭及石油等化石燃料中含有大量的碳元素和硫元素，氫元素所占比例很小，因此在使用煤炭及石油等化石燃料時，會伴隨大量二氧化碳和二氧化硫的排放。以石油為例，石油所含的碳元素與氫元素的比例約為1∶2，而天然氣(主成分是甲烷—CH4)，其碳元素與氫元素的比例約為1∶4。若燃燒釋放出的熱量相同，天然氣是其他幾種化石燃料中排放二氧化碳量最少的能源，石油緊隨其后，二氧化碳排放量最大的是煤炭。具體計算方法如(1)式：

M=3.667mc

(1)

(1)式中：在充分燃燒的條件下，M為二氧化碳量(kg)，m為燃料使用量(kg)，c為不同燃料的含碳量(%)。據(jù)此可得出不同類型燃料釋放的單位熱能的二氧化碳排放量。詳見表1所示：

表1 不同類型燃料釋放單位熱能的二氧化碳排放量

從表1可知，使用天然氣的二氧化碳排放量是最少的，進一步證明了利用天然氣代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石燃料可以有效改善環(huán)境質(zhì)量，從而能夠從源頭上遏制環(huán)境的惡化。

另一方面，交通運輸業(yè)的大發(fā)展除了給人類帶來便利之外，也伴隨著巨大的環(huán)境威脅，有害尾氣的大量排放已成為擺在人類面前的又一大難題。為了遏制這種趨勢，各國不惜犧牲原有交通便利的優(yōu)點，實行限制汽車生產(chǎn)、限制出行等極端化的措施，以達到有效控制交通工具有害氣體排放的目的，這無疑給經(jīng)濟發(fā)展及人民生活帶來了巨大影響。因此，清潔能源汽車的大力發(fā)展將有效緩解這些壓力，尤其是天然氣汽車的大量使用將扭轉(zhuǎn)這種不利的影響。

天然氣汽車(CNG)以天然氣為燃料，通過天然氣與空氣的完全融合，使其充分燃燒，為汽車提供動力。并且其有害氣體的排放量很低，尤其是一氧化碳和微粒粉塵的排放是微乎其微。除此之外，它還具有噪音低，行駛平穩(wěn)等特點，是傳統(tǒng)汽車理想的替代品，具體地，將天然氣汽車(CNG)與普通燃料汽車的排放物數(shù)量進行對比，結(jié)果見表2所示：

從表2可知，同其他燃料汽車相比，天然氣汽車排放的污染物最少，并且最為清潔，是現(xiàn)階段較理想的交通工具。

表2 天然氣汽車與普通燃料汽車的排放物數(shù)量對比

綜上所述，雖然在開發(fā)過程中，低滲透天然氣項目無論是從投資，還是從成本角度來看，花費都高于煤炭、石油等化石燃料的開發(fā)，但天然氣資源在使用效率及環(huán)保方面卻遠遠優(yōu)于其他化石燃料。因此，在對低滲透天然氣項目進行論證評價時，要充分聯(lián)系天然氣資源的特點進行全面分析，以促進低滲透天然氣項目健康快速地發(fā)展。

2 低滲透天然氣項目的開發(fā)特點分析

低滲透是形容儲層物性特征的地質(zhì)概念，也被稱為致密儲層。具體為：一般低滲透(范圍為：1～5mD)；特低滲透(范圍為：0.1～1mD)；超低滲透(范圍為：<0.1 mD)。

不同地質(zhì)特征的天然氣田其所涉及的開發(fā)技術(shù)及儲存運送的方法也各不相同。為實現(xiàn)低滲透天然氣資源高效率的開發(fā)，應當對不同類型的天然氣田項目采用不同的經(jīng)濟評價體系，以達到經(jīng)濟評價精確化的要求。在對低滲透天然氣田項目進行經(jīng)濟評價的過程中，不能單純從成本、收益以及社會福利等方面考慮項目的可行性，因為這樣做很容易忽視低滲透天然氣田項目對于現(xiàn)階段社會發(fā)展的適用性，忽視天然氣資源自身巨大的使用效率優(yōu)勢及對環(huán)境的有效保護作用。

2.1 低滲透天然氣田項目開發(fā)的特殊性

由于具有“低滲、低壓、低豐度”的特性，使得低滲透天然氣田與常規(guī)天然氣田的開發(fā)方式有很大不同，且對開采區(qū)域的環(huán)境影響深遠。主要有以下三個特點：

第一，單井的自然產(chǎn)能嚴重不足。迫使石油開采企業(yè)采用各種方法和設備來提升采氣率，由此產(chǎn)生大量的工業(yè)三廢被排入到自然環(huán)境中，造成環(huán)境的嚴重污染。

第二，由于我國地質(zhì)條件復雜，使得影響注水井的環(huán)境因素增多。導致其吸水能力差，而注水的壓力日益上升，最終形成了注水量急劇下降的情況，破壞了開采區(qū)原有的生態(tài)平衡及環(huán)境狀況。

第三，由于開采過程中氣井的采氣指數(shù)和采液指數(shù)不斷下降。即使高含水期的采液指數(shù)有回升趨勢，但還是無法達到標準水平。用增加生產(chǎn)壓差的方法來提高低滲透天然氣田的產(chǎn)氣量，常常事與愿違，還會進一步加劇投資收益失衡的狀況。

因此，要想實現(xiàn)低滲透天然氣資源的可持續(xù)利用，必須要正視低滲透天然氣田在開發(fā)過程中所面臨的各種問題，尤其是其中的環(huán)境問題，使低滲透天然氣資源能夠合理、高效的利用。

2.2 低滲透天然氣田項目單位操作成本分析

隨著開采的不斷深入，低滲透天然氣田項目的投入日益增多，開采難度日益增加。這是由于低滲透天然氣田自身的地質(zhì)特征使其在采氣過程中的穩(wěn)定性較差，很難控制氣井的采氣壓力，致使氣井的出氣量越來越少，嚴重影響天然氣的正常產(chǎn)出。為了使產(chǎn)氣量達到收益標準，石油企業(yè)被迫增加投入，以增加低滲透天然氣田的采氣周期，由此導致單位操作成本居高不下。除此之外，低滲透天然氣田常常分布在一些地質(zhì)狀況復雜、原始環(huán)境較好的地域，因此對于開采、施工和環(huán)保的要求非常高，這也帶來了低滲透天然氣田在開發(fā)中面臨支出增加的問題。

常規(guī)天然氣田在開采過程中的單位操作成本與低滲透天然氣田的差異非常大。首先，常規(guī)天然氣資源存在于物性較好的儲層中，采氣壓力穩(wěn)定，不需要復雜的方法和后期大量的投入就能夠開采。反觀低滲透天然氣資源，采氣壓力衰減迅速，采氣速率變化非常大，不經(jīng)過特殊的壓裂酸化，很難有效開采天然氣資源；其次，常規(guī)天然氣田多為達西滲流，低滲透天然氣田則非達西滲流，存在啟動壓力梯度，有效軀替壓力系統(tǒng)難以建立，軀替壓力梯度大。導致其開發(fā)難度及后期投入較大。由此可見，低滲透天然氣田的單位操作成本較大，如對低滲透天然氣田不特殊對待，將對國家和項目本身帶來較大的影響。

3 改進低滲透天然氣田項目環(huán)境評價的路徑

目前，我國在低滲透天然氣田項目的經(jīng)濟評價工作中，對生態(tài)環(huán)境的評價雖有所涉及，但僅停留在定性說明階段[4]2-11，沒有將生態(tài)環(huán)境因素真正考慮進來，僅以輔助內(nèi)容的方式簡要說明，系統(tǒng)性不強，證明力弱。為此，積極構(gòu)建低滲透天然氣田項目對于環(huán)境因素的綜合評價體系，就顯得非常重要。

3.1 低滲透天然氣田項目環(huán)境——經(jīng)濟綜合評價的內(nèi)容

大范圍的環(huán)境破壞和資源的過度消耗是低滲透天然氣田項目在開發(fā)過程中面臨的主要問題，因此要在低滲透天然氣田項目的經(jīng)濟評價中加入相應環(huán)境因素評價，以便更清晰地管理項目的開發(fā)投資。為了更全面地對低滲透天然氣田項目進行經(jīng)濟評價，本文綜合已有研究成果，提出綠色社會貢獻、社會福利和生態(tài)環(huán)境承載力作為低滲透天然氣田項目環(huán)境——經(jīng)濟綜合評價體系的三個重要指標。

3.1.1 綠色社會貢獻

過度追求項目帶來的經(jīng)濟增長、經(jīng)濟福利增加以及居民生活水平的提高，會使項目開發(fā)者自覺或不自覺地只追求項目的眼前收益，給地球生態(tài)環(huán)境造成巨大的影響。因此要全面考慮項目在開發(fā)過程中所消耗的各種成本，綜合測算出綠色社會貢獻，以便真正評價出低滲透天然氣田項目的實際價值[5]10。

3.1.2 社會福利

人類經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的最終目標是總福利的增加，而不是個人福利的增加。但大多數(shù)情況下，低滲透天然氣田項目的目標同追求高收益或高產(chǎn)氣量畫上了等號，產(chǎn)生了低滲透天然氣田項目盲目追求經(jīng)濟效益的現(xiàn)象。中國低滲透天然氣田項目必須要改變目前以收益增長為目標的發(fā)展方式，避免一味地追求經(jīng)濟增長的情況。

3.1.3 生態(tài)承載力

地球是一個封閉的系統(tǒng)，只有能量的傳遞，沒有與外界的物質(zhì)交換。面對這樣一個復雜的系統(tǒng)，各種項目所帶來的經(jīng)濟增長是有極限的，也就是說自然生態(tài)系統(tǒng)對于項目開發(fā)的可承受力是有限的，這就是生態(tài)承載力。任何項目活動都不能超出這個界限，否則就會帶來各種嚴重的自然災害，威脅人類賴以生存的環(huán)境。

3.2 低滲透天然氣田項目環(huán)境——經(jīng)濟綜合評價指標體系的核算

3.2.1 綠色社會貢獻的核算

綠色社會貢獻指標的加入，實際是對低滲透天然氣田項目的國民經(jīng)濟評價原有賬戶的全面補充，使其充分體現(xiàn)出資源資產(chǎn)數(shù)量的變化情況。綠色社會貢獻一般分為環(huán)境資源消耗成本和環(huán)境資源保護性支出兩部分。其中，資源資產(chǎn)耗減成本和環(huán)境質(zhì)量惡化成本組成環(huán)境資源消耗成本；資源補償支出和環(huán)境保護支出組成環(huán)境資源保護性支出[6]45-64。綜合起來可得到其核算方法：

綠色社會貢獻=項目總產(chǎn)出—(資源資產(chǎn)耗減成本+環(huán)境質(zhì)量惡化成本)—(資源補償支出+環(huán)境保護支出)—中間消耗

3.2.2 社會福利的核算

由于經(jīng)濟福利是社會福利的主要構(gòu)成部分，因此，本文采用國民凈福利指標(NEW)來核算經(jīng)濟福利[6] 45-64。具體的核算方法如下：

國民凈福利指標(NEW)=項目凈收益—以破壞環(huán)境為代價而得到的產(chǎn)出+為改善環(huán)境狀況的投入+閑暇時間的活動價值

對于上述核算方法中閑暇時間的理解，假設一周工作48小時與工作35小時進行對比，若職工一周的收入相等，在同等工作情況下，顯然工作35小時的生活質(zhì)量優(yōu)于前者，并且其從多余的空閑時間中得到了更多滿足，福利自然就上升[7]600-605。

3.2.3 生態(tài)環(huán)境承載力的核算

研究低滲透天然氣田項目的產(chǎn)量增長是否超過了自然環(huán)境所承受的極限或者說整個地球的承載力，以此作為調(diào)整項目開發(fā)的依據(jù)[8]12-22。本文采用生態(tài)足跡指標來進行判斷。

生態(tài)足跡(Ecological Footprint，簡稱：EF)，是利用人類消耗天然氣資源量和低滲透天然氣田項目在開發(fā)過程中所排放廢棄物需占用的生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，與人口區(qū)域生態(tài)承載力標準進行比較，來評價項目地區(qū)是否達到了可持續(xù)性發(fā)展的要求。其核算方法為：首先統(tǒng)計出人均年耗費低滲透天然氣的數(shù)量值Ci(單位：kg)；其次，以生態(tài)生產(chǎn)性土地面積為基準統(tǒng)計出低滲透天然氣田項目的產(chǎn)氣量Ai(單位：hm2/人)。第三，利用低滲透天然氣田項目的產(chǎn)氣量計算出項目生態(tài)足跡的總和(ef)；然后測算出項目開采區(qū)域總?cè)丝?N)的生態(tài)足跡EF，公式為：EF=N×(ef)。最后，將結(jié)果與全球生態(tài)足跡(即全球生態(tài)標桿)標準對比，根據(jù)對比結(jié)果判斷項目是否滿足可持續(xù)性發(fā)展要求[9]57-59。

3.3 改進后的低滲透天然氣田項目環(huán)境評價優(yōu)勢

第一，需要核算的資產(chǎn)范圍擴大，使得評價內(nèi)容更為完整，核算更為清晰；第二，明確了環(huán)境成本的概念，使環(huán)境成本不像從前那樣被忽略，無法進行有效核算[10]16-18。將環(huán)境成本分為自然資源消耗和環(huán)境惡化的虛擬成本兩部分，不但計量更為簡便，而且理解更為明確。第三，利用綠色社會貢獻指標來全面、科學地評價低滲透天然氣田項目總體的發(fā)展水平，將傳統(tǒng)國民經(jīng)濟評價中忽視的生態(tài)環(huán)境“成本”進行補充，有效地提高了評價精度[11]40-42。

4 結(jié) 論

環(huán)境——經(jīng)濟綜合評價體系的加入使中國低滲透天然氣田項目的經(jīng)濟評價工作更加科學、合理。尤其是增加了綠色社會貢獻、社會福利和生態(tài)環(huán)境承載力三個重要指標更能夠全面體現(xiàn)出生態(tài)環(huán)境因素對于項目的重要影響[12]34-39，使項目的經(jīng)濟評價真正發(fā)揮了其應有的作用，從而避免因為過度追求經(jīng)濟增長而忽視生態(tài)環(huán)境因素的行為，遏制“先污染后治理”現(xiàn)象造成的危害，加快低滲透天然氣資源的高效利用。

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