頁(yè)巖氣資源開(kāi)采現(xiàn)狀與發(fā)展前景

陸松梅 何智斌

（ 云南省煤炭產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)站，云南曲靖 655000）

頁(yè)巖氣屬于非常規(guī)天燃?xì)獾V藏資源，以吸附、游離的狀態(tài)存儲(chǔ)于頁(yè)巖或夾層中，具有源儲(chǔ)共生的特點(diǎn)，在盆地、斜坡等地質(zhì)環(huán)境中連續(xù)性聚集，實(shí)際開(kāi)采周期較長(zhǎng)、生產(chǎn)速率穩(wěn)定、無(wú)需排水、勘探準(zhǔn)確率較高等特點(diǎn)，生產(chǎn)周期普遍在30～50年。由于頁(yè)巖氣資源在我國(guó)分布范圍廣闊、儲(chǔ)量大，和常規(guī)油氣資源油氣互為補(bǔ)充，具有較高的市場(chǎng)化、商業(yè)化開(kāi)發(fā)價(jià)值，可以有效緩解小康社會(huì)快速建設(shè)時(shí)期工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)帶來(lái)的能源緊缺問(wèn)題，作為新能源支持綠色、健康、可持續(xù)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的廣泛建設(shè)[1]。

1.頁(yè)巖氣非常規(guī)能源的開(kāi)發(fā)價(jià)值

美國(guó)在1921年勘探發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣后，非常規(guī)能源的勘測(cè)與開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)邁入高速發(fā)展階段，縱觀頁(yè)巖氣的發(fā)展歷史，可以發(fā)現(xiàn)美國(guó)天然氣市場(chǎng)中，頁(yè)巖氣占據(jù)的市場(chǎng)比重逐年上漲，到了2018年，頁(yè)巖氣已經(jīng)在天燃?xì)饪偭恐姓紦?jù)了71%的比重，而美國(guó)借助頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)掀起的能源產(chǎn)業(yè)革命，預(yù)計(jì)22年將會(huì)實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)能源供應(yīng)系統(tǒng)的獨(dú)立。隨著頁(yè)巖氣商業(yè)化、市場(chǎng)化開(kāi)發(fā)進(jìn)程的快速推進(jìn)，越來(lái)越多的國(guó)家在建設(shè)新時(shí)期能源體系時(shí)，將重點(diǎn)放在頁(yè)巖氣工業(yè)生產(chǎn)方面，并取得了顯著的成果。深入、綜合分析頁(yè)巖氣的性質(zhì)、構(gòu)成、分布特點(diǎn)，可以有效為該類能源的大規(guī)模、穩(wěn)定性開(kāi)發(fā)提供支持。頁(yè)巖氣在頁(yè)巖層中的存儲(chǔ)狀態(tài)以吸附、游離兩種形式為主，在工業(yè)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，需要經(jīng)由人工改造后，劃分具體的“甜點(diǎn)區(qū)”“甜點(diǎn)段”，才能形成穩(wěn)定的天燃?xì)忾_(kāi)采點(diǎn)，因此頁(yè)巖氣也被稱為“人工氣藏”。

2.國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣非常規(guī)能源分布特點(diǎn)

從國(guó)內(nèi)當(dāng)前頁(yè)巖氣的礦藏資源分布相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查可知，我國(guó)該類資源的存儲(chǔ)量較大，根據(jù)不同的資源評(píng)價(jià)方法、技術(shù)應(yīng)用的不同，各機(jī)構(gòu)對(duì)頁(yè)巖氣的資源分布、含量預(yù)測(cè)結(jié)果有著較大的區(qū)別。如，根據(jù)中國(guó)石油（中國(guó)石油天然氣股份有限公司）最新資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)，國(guó)內(nèi)陸上頁(yè)巖氣具有工業(yè)開(kāi)采價(jià)值的資源總量為12.85×1012m3，其中，海相頁(yè)巖氣可采資源量為8.82×1012m3，占比為69%；海陸過(guò)渡相頁(yè)巖氣可采資源量為2.37×1012m3，占比為18%；陸相頁(yè)巖氣可采資源量為1.66×1012m3，占比為13%。資源分布形式具有多樣化、復(fù)雜性的特征，開(kāi)發(fā)潛力巨大。但根據(jù)實(shí)際開(kāi)采情況可知，當(dāng)前我國(guó)淺海相3500m以上的資源利用率相對(duì)較高，在陸相、海相深層與過(guò)渡相領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)水平有待提升。其中，海相頁(yè)巖主富集、高產(chǎn)地區(qū)主要集中在四川盆地、塔里木盆地、羌塘盆地等地區(qū)；過(guò)渡相集中在華北、南方地區(qū)；陸相分布于松遼盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地等。在四川盆地與周邊地區(qū)的海相、陸相、過(guò)渡相頁(yè)巖氣蘊(yùn)含了6套地層，從平面上分布情況來(lái)看，具有存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、連續(xù)性聚集、厚度大的特點(diǎn)。目前四川盆地及其周緣五峰組—龍馬溪組海相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)已取得重大突破，形成了規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)體系[2]。

目前，我國(guó)海相頁(yè)巖氣的商業(yè)化、工業(yè)化開(kāi)發(fā)發(fā)展形勢(shì)較為迅猛，但與之相對(duì)應(yīng)的，陸相、過(guò)渡相由于成藏條件、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、分布形式等方面的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)難度較高、工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值較低。過(guò)渡相在頁(yè)巖層分布以多層、分散形式為主，包含砂巖夾層，且橫向結(jié)構(gòu)變化大，制約了過(guò)渡相地質(zhì)層頁(yè)巖氣的整體開(kāi)發(fā)質(zhì)效。通常在過(guò)渡相勘探評(píng)估報(bào)告中，甜點(diǎn)區(qū)的劃分應(yīng)綜合考慮連續(xù)厚度高、氣體穩(wěn)定保存、埋深適中的地區(qū)。近幾年，國(guó)內(nèi)非常規(guī)能源體系中，過(guò)渡相區(qū)域頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)處于資源預(yù)測(cè)與勘探評(píng)估工作階段，總體處于勘探評(píng)價(jià)階段，在鄂爾多斯盆地位置勘測(cè)出了工業(yè)氣流，預(yù)示著該區(qū)域具有廣闊、穩(wěn)定的建設(shè)前景。陸相頁(yè)巖的連續(xù)厚度普遍較高，以生油狀態(tài)為主，儲(chǔ)集結(jié)構(gòu)空間有限，且黏土礦物的總比重較高，儲(chǔ)層巖性變化頻繁、可壓裂性弱，地質(zhì)勘探與能源開(kāi)發(fā)的實(shí)際難度較高。當(dāng)前，僅在四川盆地下侏羅統(tǒng)和鄂爾多斯盆地南部三疊系延長(zhǎng)組陸相頁(yè)巖獲得了工業(yè)氣流，資源前景存在較大不確定性。

3.頁(yè)巖氣能源開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

3.1 理論與技術(shù)體系不成熟

隨著國(guó)際能源開(kāi)發(fā)技術(shù)的突破創(chuàng)新，頁(yè)巖氣的開(kāi)采量逐年上漲，從能源具體勘探情況來(lái)看，頁(yè)巖氣主要分布在北美、中國(guó)、拉美等地區(qū)，其中，美國(guó)對(duì)非常規(guī)能源的評(píng)估勘探與開(kāi)采技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)更為豐富，能源產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)進(jìn)程相對(duì)較快，逐步形成了商業(yè)化、市場(chǎng)化規(guī)范體系。由于頁(yè)巖氣主要集中在盆地區(qū)域，因此。我國(guó)頁(yè)巖氣工業(yè)開(kāi)發(fā)地區(qū)集中在塔里木盆地、羌塘盆地、鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地、四川盆地及其周邊地區(qū)。從能源實(shí)際開(kāi)發(fā)形式來(lái)看，我國(guó)相關(guān)頁(yè)巖氣項(xiàng)目的地質(zhì)勘測(cè)、生產(chǎn)開(kāi)發(fā)核心技術(shù)研發(fā)時(shí)間較短、技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新嫩度大，且對(duì)非常規(guī)能源的礦藏形成條件、地下分布等評(píng)估預(yù)測(cè)理論體系、實(shí)踐認(rèn)識(shí)不成熟。同時(shí)，幅員遼闊的土地與多樣性的自然環(huán)境，使得我國(guó)礦藏開(kāi)發(fā)無(wú)法直接借鑒其他國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)，對(duì)于埋藏較深、分布較廣的頁(yè)巖氣工程，需要適用因地制宜的開(kāi)采技術(shù)，頁(yè)巖氣能源項(xiàng)目的勘測(cè)與開(kāi)采沒(méi)有形成成熟、系統(tǒng)的技術(shù)體系[3]。

3.2 勘探與開(kāi)采環(huán)境復(fù)雜

頁(yè)巖氣的實(shí)際成藏條件復(fù)雜、非均質(zhì)性強(qiáng)、儲(chǔ)層地質(zhì)性質(zhì)多變、儲(chǔ)層致密、滲透率較低，采收率受技術(shù)、環(huán)境、設(shè)備等方面的限制，能源生產(chǎn)成效達(dá)不到預(yù)期。而我國(guó)相較于美國(guó)、拉美等地區(qū)的頁(yè)巖氣，埋藏更深，如，美國(guó)氣層深度范圍普遍在800m～2600m，四川盆地的氣層深度范圍為2000m～3500m，開(kāi)采難度被進(jìn)一步提升，能源生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性難以保障。與此同時(shí)，部分頁(yè)巖氣分布在盆地、山區(qū)等地質(zhì)環(huán)境中，生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)輸、裝設(shè)、水電管網(wǎng)鋪設(shè)等工程建設(shè)的專業(yè)要求高、經(jīng)濟(jì)成本投入規(guī)模大，導(dǎo)致頁(yè)巖氣的商業(yè)化利用難度增加，且長(zhǎng)期生產(chǎn)過(guò)程中，還會(huì)對(duì)周邊地質(zhì)環(huán)境、水環(huán)境、氣候條件等造成連帶性的影響，也在一定程度上阻礙了頁(yè)巖氣多元化、綜合性開(kāi)發(fā)體系的有效建設(shè)。

4.頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)前景

相較于常規(guī)油氣礦藏開(kāi)采模式，非常規(guī)頁(yè)巖氣由于分布形式表現(xiàn)為連續(xù)性聚集、源儲(chǔ)共生的特征，通常分布在斜坡、盆地地勢(shì)的頁(yè)巖層中，圈閉界限表現(xiàn)不明顯，與常規(guī)油氣儲(chǔ)藏分布存在顯著差異，勘探以“甜點(diǎn)”戰(zhàn)略為主。在平面上，“甜點(diǎn)”勘探與開(kāi)采戰(zhàn)略是將開(kāi)采價(jià)值高、油氣富集的地區(qū)劃分為“甜點(diǎn)區(qū)”；在剖面上，將具有人工改造價(jià)值的高產(chǎn)頁(yè)巖氣分布區(qū)劃分為“甜點(diǎn)段”。在未來(lái)，隨著低碳環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約型社會(huì)等建設(shè)理念的廣泛普及，在非常規(guī)油氣能源勘探、開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，人工智能、大數(shù)據(jù)、3S等技術(shù)向著更高層次的應(yīng)用發(fā)展，對(duì)“甜點(diǎn)區(qū)”“甜點(diǎn)段”的開(kāi)發(fā)不能直接借用北美地區(qū)的資源開(kāi)采技術(shù)，還需要結(jié)合我國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)層的分布特點(diǎn)，采用創(chuàng)新技術(shù)、思維與戰(zhàn)略，打造致密氣、頁(yè)巖氣、煤層氣為一體的綜合性、立體化勘探開(kāi)發(fā)利用體系，積極探索超深層能源安全、高效開(kāi)采方法，為頁(yè)巖氣的市場(chǎng)化、規(guī)?；_(kāi)采與應(yīng)用提供支持[4]。

5.頁(yè)巖氣工業(yè)化開(kāi)發(fā)體系的優(yōu)化建議

5.1 統(tǒng)籌規(guī)劃，構(gòu)建頁(yè)巖氣資源信息共享平臺(tái)

在現(xiàn)代能源體系規(guī)劃建設(shè)的過(guò)程中，政府部門應(yīng)積極發(fā)揮主導(dǎo)作用，統(tǒng)籌規(guī)劃，深化與能源企業(yè)的溝通協(xié)調(diào)，建立完善的地質(zhì)勘測(cè)、開(kāi)發(fā)信息檔案機(jī)制。同時(shí)，打造網(wǎng)絡(luò)信息共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資料的高效利用共享，為頁(yè)巖氣能源的實(shí)際開(kāi)發(fā)提供完整、可靠的信息支持。在頁(yè)巖氣資源計(jì)算與評(píng)估領(lǐng)域，積極運(yùn)用現(xiàn)代大數(shù)據(jù)、3S、人工智能等技術(shù)，提升資源評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性，合理規(guī)劃頁(yè)巖氣高產(chǎn)富集區(qū)。在核心技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，設(shè)置專項(xiàng)財(cái)政支持投資項(xiàng)目，將頁(yè)巖氣分布勘探、生產(chǎn)技術(shù)作為重點(diǎn)，鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)、科研院所、大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)通過(guò)技術(shù)交流、聯(lián)合研究、國(guó)際合作等方式攻關(guān)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)核心技術(shù)，加快國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣領(lǐng)域?qū)I(yè)地質(zhì)理論與實(shí)踐體系的建設(shè)，為我國(guó)現(xiàn)代能源發(fā)展大格局的建設(shè)奠定基礎(chǔ)[5]。

5.2 完善頁(yè)巖氣能源生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈

為全面建設(shè)非常規(guī)能源商業(yè)化、工業(yè)化開(kāi)發(fā)與供應(yīng)體系，需要相關(guān)管理部門與科研、能源企業(yè)單位積極探索能源勘探與生產(chǎn)集成技術(shù)與設(shè)備的制造情況，緊跟國(guó)際能源市場(chǎng)發(fā)展形式，合理借鑒先進(jìn)勘探、開(kāi)采技術(shù)，集中優(yōu)勢(shì)，打造符合國(guó)內(nèi)綠色能源體系建設(shè)要求的產(chǎn)業(yè)鏈，深度整合頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、市場(chǎng)、政策等方面的優(yōu)勢(shì)資源，切實(shí)落實(shí)能源安全保障戰(zhàn)略，推進(jìn)我國(guó)能源消費(fèi)與市場(chǎng)供需結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)。

5.3 貫徹綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的能源開(kāi)發(fā)原則

2020年聯(lián)合國(guó)大會(huì)上國(guó)家主席習(xí)近平提出了“3060碳達(dá)峰、碳中和”的能源發(fā)展戰(zhàn)略，并將其寫入到“十四五”規(guī)劃中，為我國(guó)清潔、綠色能源產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展指明了方向。在頁(yè)巖氣能源開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，建議從國(guó)家層面統(tǒng)籌生態(tài)保護(hù)紅線等敏感區(qū)與非常規(guī)天然氣井場(chǎng)、管網(wǎng)等用地，針對(duì)非常規(guī)天然氣井產(chǎn)量大的情況，相關(guān)生產(chǎn)單位可以在深入研究地形、地質(zhì)等開(kāi)采環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，打造一個(gè)平臺(tái)，多口開(kāi)發(fā)井進(jìn)行共用，控制井場(chǎng)用地占地面積，協(xié)調(diào)頁(yè)巖氣生產(chǎn)效益、環(huán)境效益之間的關(guān)系，從而推動(dòng)非常規(guī)頁(yè)巖氣的穩(wěn)定、快速生產(chǎn)，全方位、多層次的保障我國(guó)能源開(kāi)發(fā)現(xiàn)代化戰(zhàn)略與雙碳目標(biāo)的有效落實(shí)。

5.4 建立健全非常規(guī)能源市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)制

近年來(lái)，我國(guó)在頁(yè)巖氣儲(chǔ)藏勘探、生產(chǎn)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域投入了大量的人力、物力，在技術(shù)攻關(guān)、商業(yè)化發(fā)展方面取得了巨大的突破，但隨之而來(lái)的，非常規(guī)能源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)，也對(duì)環(huán)境治理、核心技術(shù)研發(fā)、能源市場(chǎng)等領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生了連帶影響。為有效維護(hù)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展秩序、控制頁(yè)巖氣工業(yè)開(kāi)發(fā)的各種風(fēng)險(xiǎn)，需要相關(guān)部門逐步強(qiáng)化頁(yè)巖氣探測(cè)、生產(chǎn)、供應(yīng)環(huán)節(jié)的管理，構(gòu)建覆蓋非常規(guī)能源開(kāi)發(fā)全過(guò)程的監(jiān)管機(jī)制，明確能源企業(yè)獲取、轉(zhuǎn)讓頁(yè)巖氣礦權(quán)的手續(xù)與要求，嚴(yán)格審核勘探開(kāi)發(fā)關(guān)聯(lián)企業(yè)的資質(zhì)。通過(guò)統(tǒng)一性、規(guī)范性的行業(yè)規(guī)范與法律規(guī)范，對(duì)能源企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)模式進(jìn)行約束，為頁(yè)巖氣的高效化、穩(wěn)定性開(kāi)發(fā)提供制度保障。

6.結(jié)論

頁(yè)巖氣作為非常規(guī)油氣資源，以其經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、清潔性的優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際能源市場(chǎng)占據(jù)了重要的位置。在雙碳戰(zhàn)略全面實(shí)行形勢(shì)下，為有效提升頁(yè)巖氣的整體開(kāi)發(fā)質(zhì)量與效率，緩解能源供應(yīng)緊張的問(wèn)題，政府部門與相關(guān)能源企業(yè)應(yīng)全面、深入梳理國(guó)內(nèi)陸相、海相、過(guò)渡相頁(yè)巖氣的分布形式、開(kāi)采特點(diǎn)、勘探與生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合專業(yè)機(jī)構(gòu)資源預(yù)測(cè)與評(píng)估數(shù)據(jù)，做好能源開(kāi)采戰(zhàn)略規(guī)劃，加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，貫徹生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益平衡、可持續(xù)發(fā)展的建設(shè)原則，積極探索符合我國(guó)現(xiàn)代能源生產(chǎn)需求的頁(yè)巖氣工業(yè)化開(kāi)發(fā)路徑。