吳孟余

（上海市浦東新區(qū)新能源協(xié)會，上海 200136）

一次能源是指可供直接利用的能源，煤、石油、天然氣是一次能源的重要組成部分。天然氣是優(yōu)質(zhì)潔凈燃料，基本成分是甲烷，具有熱值高、燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染少的特點。因此，天然氣可應用于生活燃料和工業(yè)、交通運輸業(yè)燃料，如熱電冷分布式發(fā)電系統(tǒng)、燃氣空調(diào)、熱泵、燃料電池、汽車等方面。我國的天然氣資源量約為38.00萬億m3，占世界第十三位。天然氣的臨界溫度為190.58K，故在常溫下無法進行加壓液化。通常的液化天然氣（LNG）多存儲在溫度為112K，壓力為0.1MPa的低溫儲罐里，密度是標準狀態(tài)下甲烷的600多倍，體積能量密度為汽油的72%，十分有利于運輸和儲存［1］。

1 我國的頁巖氣資源及其分布

天然氣可分為常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣。頁巖氣、煤層氣、致密型砂巖氣都屬于非常規(guī)天然氣。頁巖氣吸附或游離狀態(tài)聚集在頁巖中，主要成分是甲烷，是一種新的清潔能源。美國國家石油委員會基于Rognar的數(shù)據(jù)估算全球非常規(guī)天然氣資源量約為923.00萬億m3，其中半數(shù)為頁巖氣（約為456.00萬億m3）。

根據(jù)國內(nèi)外對我國頁巖氣的評估，我國頁巖氣儲藏量十分豐富。但由于我國地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，評估方法不一，因而評估出的儲藏量有所不同。根據(jù)2011年美國能源信息署（EIA）對33個國家頁巖氣資源估算得到，共計有187.00萬億m3，其中中國為36.00萬億m3，美國為24.00萬億m3。近期國土資源部對我國頁巖氣資源進行了初步地質(zhì)勘探調(diào)查，經(jīng)初步評價得到，我國頁巖氣可采資源潛力為25.08萬億m3（不包含青藏）。但這兩種評估方法都缺乏從地下頁巖氣樣品實測的含氣量數(shù)據(jù)。今后通過積累實測參數(shù)，該評估值的準確性將會提高。但這兩種評估方法都表明我國頁巖氣儲量豐富，占世界第一位。我國頁巖氣主要儲藏在四川盆地、塔里木盆地（西北部）、鄂爾多斯盆地（華北）、松遼盆地（東北部）等地。

2 美國的頁巖氣革命

美國進行頁巖氣批量開采大約有40多年歷史。20世紀80年代，美國創(chuàng)新開采方法，即水力水平壓裂法，從而興起所謂“頁巖氣革命”。頁巖氣開采技術(shù)取得突破性進展后，引起競爭性市場形成，大規(guī)模商業(yè)化的成功，促使頁巖氣供應量猛增，從而導致價格驟降，使天然氣有希望代替煤炭、石油等傳統(tǒng)化石燃料。2007年，美國頁巖氣產(chǎn)量占天然氣總產(chǎn)量的比例為12%；2013年上升到35%；2030年將進一步上升到55%。其對相關企業(yè)的成本帶來巨大影響，北美的電力成本比中國低25%，比歐洲低50%，競爭優(yōu)勢明顯［2］。

3 我國頁巖氣開發(fā)現(xiàn)狀

我國頁巖氣開發(fā)已經(jīng)起步，但效益不高，產(chǎn)業(yè)發(fā)展較緩慢。我國對頁巖氣資源勘探程度低，雖然已經(jīng)初步完成調(diào)查、評估、規(guī)劃，但由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，尚需進一步大量的勘探實驗。2009年國家發(fā)改委、財政部等出臺了《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011—2015）》，我國已經(jīng)正式在重慶開始頁巖氣資源勘探。中石化在四川東北部、貴州東部、安徽南部等地，中海油在安徽、浙江等地，延長石油則在山西、延安等地，中聯(lián)煤在山西沁水盆地等地進行了局部重點勘探，初步摸清了我國部分有利區(qū)富有有機質(zhì)頁巖分布，確定了主力層系，初步掌握了頁巖氣基本參數(shù)，建立了頁巖氣有利目標區(qū)優(yōu)選標準，優(yōu)選出了一批頁巖氣富集有利區(qū)。

2011年底，我國石油企業(yè)開展了15口頁巖氣直井壓裂試氣，9口見氣，初步掌握了頁巖氣直井壓裂技術(shù)，證實了我國具有頁巖氣開發(fā)實力。經(jīng)國務院批準，2011年12月3日，國土資源部將頁巖氣作為獨立礦種管理，提出了“調(diào)查先行、規(guī)劃調(diào)控、競爭出讓，合同管理，加快突破”的工作思路，并且在國家科技重大專項中設立“頁巖氣勘探開發(fā)關鍵技術(shù)”研究項目，成立了國家能源頁巖氣研發(fā)（實驗）中心，加大了研發(fā)力度。在對外合作方面，2009年，與美國簽署了中美關于在頁巖氣領域開展合作的講解備忘錄，就聯(lián)合開展資源評估、技術(shù)合作和政策交流制定了工作計劃。我國石油企業(yè)與殼牌公司簽訂富順—永川聯(lián)合評價協(xié)議，還與挪威、康菲、BP、雪佛龍、?？松梨诠窘⒙?lián)合研究合作意向。

應該指出，在當前頁巖氣開發(fā)過程中，尚未全面實現(xiàn)大面積的頁巖氣勘探是阻擋我國進行大規(guī)模頁巖氣開采的重要原因，有必要完成適合我國國情的配套完善和低成本的頁巖氣開采技術(shù)體系。

4 我國開發(fā)頁巖氣資源的瓶頸

1）我國油頁巖資源勘探技術(shù)程度低，尚未在全國進行大面積資源勘探，對油頁巖資源的認識是很表淺的。此外，我國頁巖氣儲藏復雜，資源賦存條件差，且大多分布在地形復雜的區(qū)域，給認識資源、開采資源帶來很大的困難。

2）我國尚未掌握完善低成本的頁巖氣系統(tǒng)開采技術(shù)。如，我國僅初步掌握頁巖氣勘探開發(fā)的直井壓裂技術(shù)，尚未全面深入掌握水平井分段壓裂（水平井的鉆井完井、水力壓裂、含氣量測試）等開采技術(shù)。

3）頁巖氣開采需要豐富的水資源，而我國許多具有豐富頁巖氣資源的地區(qū)都缺水，如塔里木盆地、鄂爾多斯盆地等。在美國，根據(jù)頁巖構(gòu)造特性，一次水力壓裂作業(yè)耗水超過1000萬L。而一口井的壽命可以達四五十年，需要龐大的水資源。

4）頁巖氣開采會產(chǎn)生廢水和有害的空氣污染物，嚴重影響環(huán)境。從長期來看，每百萬立方米的燃氣產(chǎn)量，會伴生3～13萬L生產(chǎn)廢水，而單井壽命可達到40年，那么單井生產(chǎn)廢水量可達到數(shù)百萬升，極易污染土壤、地表和地下水。同時，頁巖氣井的生產(chǎn)，會排放揮發(fā)性有機化合物和無機化合物（硫化氫）等有害于人體健康的氣體，如果不采取有利措施，將污染生產(chǎn)地的環(huán)境。

5）頁巖氣開采需要生產(chǎn)地具有完善水、氣管網(wǎng)，道路基本設施等。而我國大多數(shù)頁巖氣資源豐富地區(qū)都缺乏以上設施，要大規(guī)模開發(fā)難度大。

6）我國頁巖氣市場機制仍需進一步完善。民間資本準入準出機制未建立，天然氣價格尚未形成市場機制，稅收優(yōu)惠政策力度不夠，關于頁巖氣開發(fā)政策還不完善。

5 對頁巖氣資源的開發(fā)展望

1）推進對全國頁巖氣資源深入全面的勘查。

2）借鑒美國開發(fā)頁巖氣資源正反兩方面的經(jīng)驗，積極開展頁巖氣開發(fā)技術(shù)研究。在吸收美國開采技術(shù)的同時，結(jié)合中國地質(zhì)特點和具體國情，創(chuàng)新頁巖氣開采技術(shù)，重點解決我國西北地區(qū)缺水問題，以及在開采時如何對水污染、土壤污染、空氣污染予以防治。在美國，為了控制開發(fā)中的污染，甚至停止對紐約州和特拉華盆地的水力壓裂項目。賓夕法尼亞洲林區(qū)的鉆井活動就引發(fā)了土地破碎和生物多樣減少的傾向。

3）在成熟勘探區(qū)，先開展示范先導試驗，再總結(jié)經(jīng)驗為大規(guī)模開采做準備。目前中石化重慶涪陵國家級示范區(qū)頁巖氣已開鉆27口，完鉆21口，已投入試采水平井10口，平均單井產(chǎn)量為15萬m3／天，商品氣量累計近7300萬 m3／天?！笆濉蹦┢冢⒘昴戤a(chǎn)頁巖氣33億m3。中石油長寧—威遠、昭通兩個國家示范區(qū)和富順—永川對外合作區(qū)完鉆頁巖氣評價井39口，累計實現(xiàn)商品氣量7000萬m3?？碧介_發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，部分區(qū)塊前景遠超預期。國土資源部計劃2020年，優(yōu)選20～30個頁巖勘探開發(fā)區(qū)，力爭實現(xiàn)150億m3至300億 m3的年產(chǎn)能［2］。

4）“十二五”期間，要基本完成頁巖氣資源評價，實現(xiàn)頁巖氣規(guī)模化生產(chǎn)。按照頁巖氣“十二五”規(guī)劃，到2015年我國頁巖氣要實現(xiàn)探明地質(zhì)儲量6000億 m3、可采儲量2000億 m3、開采量將達到65億m3，到2020年頁巖氣開采量將達到1000億m3。然而，國土資源部最新統(tǒng)計報告顯示，2012年我國各地共鉆探頁巖氣井84口，其中僅兩口井有氣，而且還不是經(jīng)濟氣。截至目前，全國共實施各類頁巖氣鉆井130口左右，其中實驗或勘探井129口，具有商業(yè)價值的為零。同時，據(jù)國土資源部內(nèi)部的一項統(tǒng)計，去年頁巖氣產(chǎn)量約3000萬 m3，2013年預計可達2億 m3，算上2011年的開采量，近三年開采頁巖氣還不足3億m3，距離“十二五”規(guī)劃的開采目標還太遙遠。2014年要探明儲量達到1萬億m3，2015年產(chǎn)量達65億m3。因此，需要進一步加大頁巖氣勘探開發(fā)推進力度，繼續(xù)加強國家級頁巖示范區(qū)建設，盡快實現(xiàn)頁巖氣規(guī)?；?、“工廠化”生產(chǎn)，加強科技攻關和裝備國產(chǎn)化，努力實現(xiàn)頁巖氣低成本開采，并盡快研究出臺政策、稅收等激勵措施［2-3］。

5）促進我國管網(wǎng)、氣站的基礎建設以及相關的服務業(yè)發(fā)展，同時也將促進油頁巖相關的技術(shù)發(fā)展。如杭州匯勘科技有限公司針對國內(nèi)的開發(fā)需求和技術(shù)現(xiàn)狀，由美國引進的SES水平井地質(zhì)導向軟件，是美國水平井導向領域市場上占有率第一的軟件。顯而易見，該類的頁巖氣開發(fā)相關技術(shù)的發(fā)展必然會提高頁巖氣本身的開發(fā)技術(shù)水平［4］。

6 結(jié)論

1）對全國非常規(guī)天然氣，建議全國統(tǒng)籌協(xié)調(diào)中央和地方，利用產(chǎn)學研，國企、民企各方面力量，以進行全面深入勘察。

2）同時加強自主開發(fā)，建立頁巖氣開發(fā)示范區(qū)，探索適合中國地質(zhì)特點的開發(fā)模式，對全國非常規(guī)天然氣開發(fā)起到示范、引導和促進作用。

3）借鑒美國開發(fā)頁巖氣正反兩反面經(jīng)驗，積極開展頁巖氣開采技術(shù)研究。在掌握先進的水力水平壓裂開采等技術(shù)基礎上，為解決頁巖氣富含地區(qū)缺水問題，需要創(chuàng)新開采技術(shù)，并且對水污染、土壤污染，空氣污染予以防治，通過創(chuàng)新形成中國特色的非常規(guī)天然氣開采技術(shù)。

4）促進我國管網(wǎng)、氣站的基礎建設以及相關的服務業(yè)發(fā)展，同時也將促進油頁巖相關技術(shù)的發(fā)展。

5）需要深化體制改革，不斷引入競爭機制。以頁巖氣礦業(yè)權(quán)管理制度改革為切入點，加快頁巖氣上游市場主體多元化。在進一步完善并落實好現(xiàn)有優(yōu)惠政策的基礎上，比照煤層氣開發(fā)利用補貼政策，對頁巖氣開發(fā)利用給予支持。深化氣價改革，不斷完善天然氣價格形成機制，從長遠看應首先放開天然氣價格，建立反映市場供需關系的定價機制，由供求雙方通過市場機制確定天然氣價格。

［1］ 顧安忠.液化天然氣技術(shù)［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

［2］ 國家能源局.中國頁巖氣勘探開發(fā)最新進展［R］.2013.12.4ECF（byy＠ecfchina.com）.

［3］ 中研普華.2013年國內(nèi)頁巖氣開采發(fā)展情況解析［EB／oL］.中國 行 業(yè) 研 究 網(wǎng)，2013-11-13.http：／／w.w.w.chinairn.com.

［4］ 潘繼平，王楠，韓志強，等.中國非常規(guī)天然氣資源勘探開發(fā)與政策思考［J］.國際石油經(jīng)濟，2011（6）：19-24.