過去100年石油工業(yè)最偉大的事件,莫過于21世紀(jì)頭十年發(fā)生在美國的頁巖氣革命。
按照油氣有機(jī)生成學(xué)說,生烴巖層中所產(chǎn)生的油氣被排出、遷移,富集于有較高孔隙性、滲透性的巖層空間內(nèi),就形成常規(guī)油氣藏。而沒有被排出于生烴巖層中的油氣,則屬于非常規(guī)油氣,其中保留于煤層中的氣體稱之為煤層氣,保留于泥、頁巖中的氣體稱之為頁巖氣,此外致密油、頁巖油、油砂等油氣資源也被列入非常規(guī)油氣資源之內(nèi)。
常規(guī)油氣只占油氣總資源的20%,但直到本世紀(jì)初,占總資源量80%的非常規(guī)油氣才得以大規(guī)模開采。
石油工業(yè)新階段
從上世紀(jì)80年代初,經(jīng)過20年探索,頁巖氣終于有了商業(yè)性開發(fā)價(jià)值。
2006年美國頁巖氣產(chǎn)量為當(dāng)年天然氣總產(chǎn)量的1%,2010年這一數(shù)據(jù)躍升至17%,超過1000億立方米(2010年中國天然氣總產(chǎn)量為944.8億立方米)。五年間,美國頁巖氣產(chǎn)量增長近20倍。在2009年2月的美國劍橋能源周上,專家們用“頁巖氣革命”來形容美國在頁巖氣領(lǐng)域取得的重大突破。
頁巖氣被束縛在致密的、幾乎沒有孔隙和裂縫的頁巖(烴源巖)里,必須通過大規(guī)模地層壓裂,在頁巖里人工制造大量的長裂縫,并能把裂縫支撐住,形成氣體的通道,讓氣體保持壓力并源源不斷地流入井筒,進(jìn)入采集系統(tǒng),最后進(jìn)入集輸管道,方能夠成為商品。這其間的技術(shù)難度,讓頁巖氣的開發(fā)利用一直可望而不可即。
進(jìn)入本世紀(jì),水平鉆井技術(shù)和地層壓裂技術(shù)日趨成熟,同時(shí)又發(fā)展了水平井分段壓裂技術(shù)和多種技術(shù)的綜合使用,美國石油工業(yè)終于能讓頁巖氣掙脫大自然的束縛為人類所用。準(zhǔn)確地講,頁巖氣在商業(yè)上的成功不是勘探技術(shù),而是開采技術(shù)的突破所致。
2010年6月,在阿姆斯特丹召開的“解放您的潛力——全球非常規(guī)天然氣2010年會”上,一位90歲的老人、頁巖氣鉆井和壓裂技術(shù)的先驅(qū)——美國Mitchell Energy & Development 公司的喬治·米歇爾(George Mitchell)先生被授予美國天然氣技術(shù)研究所終身成就獎。據(jù)報(bào)道,他創(chuàng)建的Mitchell公司花了17年時(shí)間,數(shù)以億計(jì)的美元,先后鉆了30多口試驗(yàn)井,測試了多種鉆井和各種地層壓裂的方法,以及壓裂液支撐劑的組合,終于把束縛在頁巖里的天然氣大規(guī)模地、經(jīng)濟(jì)地開采了出來。
米歇爾先生的成功引發(fā)了美國的頁巖氣革命,幾年時(shí)間內(nèi),美國一躍成為世界天然氣第一大資源國和生產(chǎn)國,不但有望實(shí)現(xiàn)天然氣的自給,還有可能成為天然K5tTaLm36xIbb/BT0Tmf5l+y4+hil8BW1nDmQ489J8k=氣出口國,這一轉(zhuǎn)變對世界天然氣的供求格局產(chǎn)生了巨大的影響。
2009年之后,頁巖氣勘探開發(fā)熱潮席卷全球,世界石油工業(yè)在經(jīng)歷了長達(dá)150年的陸上常規(guī)油氣階段和海上常規(guī)油氣階段之后,開始邁入陸上非常規(guī)油氣階段。與此同時(shí),Mitchell Energy & Development 公司也從一家名不見經(jīng)傳的小公司躋身財(cái)富500強(qiáng)。
在頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)成熟后,美國石油工業(yè)又開始進(jìn)入頁巖油和致密油開發(fā)領(lǐng)域。有報(bào)道說,不久,美國頁巖油和致密油的日產(chǎn)量將超過200萬桶,達(dá)到美國日總消費(fèi)量的四分之一。
中國開始起步
中國是僅次于美國的世界第二大能源進(jìn)口國,和美國一樣,中國能源行業(yè)也面臨著能源需求增長和減少溫室氣體排放的雙重壓力,出路也同樣只有一條,就是尋找并生產(chǎn)更多的清潔能源。
在化石燃料中,天然氣是相對潔凈的能源,燃燒同等熱值的天然氣,其二氧化碳排放只有煤的一半和石油的70%。所以,快速增加天然氣產(chǎn)量是中國改善一次能源結(jié)構(gòu)的最現(xiàn)實(shí)選擇。當(dāng)前,天然氣在中國一次能源的比重僅為4%,按國家能源局的規(guī)劃,到2020年將這一比重增加至10%。但如果只依靠常規(guī)天然氣,這個目標(biāo)將很難實(shí)現(xiàn)。
中國的頁巖氣儲量非常豐富,根據(jù)中石油股份公司的數(shù)據(jù),中國頁巖氣的資源量在100萬億立方米左右,美國石油工業(yè)在頁巖氣領(lǐng)域的成功,讓中國同行看到了新的希望。
2009年11月,中國國家主席胡錦濤和美國總統(tǒng)奧巴馬簽署了頁巖氣聯(lián)合研究和技術(shù)合作的協(xié)議書。隨后兩年,在北京平均每個月至少有一兩場與頁巖氣相關(guān)的會議。
近日,中國工程院已將非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)列為重大專項(xiàng),院長徐匡迪還與14名院士一道聯(lián)名上書國務(wù)院總理溫家寶,建議國家重視非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā),增強(qiáng)國家能源保障能力。據(jù)了解,溫家寶和李克強(qiáng)均做出重要批示,支持非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)。
目前,中國三大國有石油公司正緊鑼密鼓地做著開發(fā)頁巖氣的各種技術(shù)準(zhǔn)備,獨(dú)立或與跨國石油公司合作完成了數(shù)口試驗(yàn)井,有的已獲得工業(yè)氣流;民營公司社會資本也在密切關(guān)注政策和技術(shù)的走向,隨時(shí)準(zhǔn)備進(jìn)入這一行業(yè);國外的石油公司、技術(shù)服務(wù)公司等也都躍躍欲試,試圖參與中國的勘探開發(fā)業(yè)務(wù)。
呼喚新體制
但是,過去15年中國發(fā)展煤層氣的教訓(xùn)提醒我們,不打破習(xí)以為常的舉國體制,中國在非常規(guī)天然氣領(lǐng)域就無法重現(xiàn)美國的輝煌。
中國煤層氣總資源量為36.8萬億立方米,僅次于俄羅斯和加拿大居世界第三位,目前探明儲量僅為1852億立方米,勘探開發(fā)潛力巨大。
盡管官員和業(yè)界都在說中國有最好的扶持煤層氣開發(fā)的政策,煤層氣開發(fā)技術(shù)也已逐漸成熟,但直到去年,中國的煤層氣產(chǎn)量也還不到20億立方米,離“十一五”規(guī)劃設(shè)定的100億立方米/年的目標(biāo)差距甚遠(yuǎn)。
而2010年美國煤層氣產(chǎn)量約為500億立方米,占天然氣總產(chǎn)量的8%,這一比例已經(jīng)穩(wěn)定了數(shù)年,煤層氣開發(fā)已成為美國天然氣工業(yè)的重要組成部分。
上世紀(jì)90年代中期,為開發(fā)煤層氣,中國成立了具有排他性質(zhì)的中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司,期望其能復(fù)制中海油對外合作勘探開發(fā)海洋石油的模式。開始階段,的確有幾家美國能源公司攜帶技術(shù)參與其中,但都沒有取得期望的成功。
最重要的原因有兩點(diǎn):一是天然氣管道等基礎(chǔ)設(shè)施嚴(yán)重不足,對基礎(chǔ)設(shè)施投資的激勵也明顯不足,這讓煤層氣難以抵達(dá)消費(fèi)終端;二是許多非市場化的制度安排扼殺了行業(yè)活力,如嚴(yán)格的準(zhǔn)入限制和采氣權(quán)與采礦權(quán)分離等。
在資源與技術(shù)之外,制度安排具有基礎(chǔ)性的意義。頁巖氣革命之所以發(fā)生在美國,與美國擁有世界上最開放、競爭度最高的石油市場息息相關(guān)。美國有數(shù)千家大大小小的石油公司,上百家中小公司參與了頁巖氣的勘探開發(fā),美國本土85%的油氣是中小公司生產(chǎn)的。
回顧歷史,我們可以看到,石油工業(yè)幾乎所有重大的觀念創(chuàng)新、理論創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新都來自于美國。人們公認(rèn),美國是最具創(chuàng)新精神的國度,而自由競爭的市場環(huán)境、規(guī)范的法治體系、成熟的資本市場和開放的人才市場,則是滋生美國創(chuàng)新能力和企業(yè)家精神的土壤。
中國的國情不同,舉國體制也曾創(chuàng)造過中國石油工業(yè)的輝煌,改革開放后,中國對現(xiàn)成技術(shù)表現(xiàn)出很強(qiáng)的“拿過來”的能力,但創(chuàng)新能力仍然不強(qiáng),無法開創(chuàng)并引領(lǐng)新產(chǎn)業(yè)。
體現(xiàn)在石油工業(yè),就是陸上常規(guī)油氣強(qiáng)于海上常規(guī)油氣,海上常規(guī)油氣又強(qiáng)于非常規(guī)油氣。煤層氣發(fā)展的不理想也許告訴我們,中國能源工業(yè)如果不進(jìn)行體制創(chuàng)新,就無法適應(yīng)這場正在發(fā)生的新的能源革命。
事實(shí)上,中國已經(jīng)有了多元化參與國家大型項(xiàng)目的條件和成功先例,高速公路建設(shè)就是其中一個案例,“誰投資誰受益”的開放政策,推動了中國高速公路的超常發(fā)展。而中國整個改革開放的起點(diǎn),正是當(dāng)年在深圳珠海等地建立特區(qū)從而“殺出一條血路來”的決策。
其實(shí),在頁巖氣開發(fā)上,中國完全可以借鑒當(dāng)年設(shè)立經(jīng)濟(jì)特區(qū)的辦法,在有潛力的地區(qū)劃出幾個“頁巖氣開發(fā)特區(qū)”來,把權(quán)力和收益多交給地方,多交給投資者,少一些壟斷,多一些競爭,也許我們就可以在非常規(guī)天然氣的開發(fā)上闖出一條新路來。
作者為中海油研究院首席研究員