曹俊興

天然氣是我國緊缺的戰(zhàn)略性民生資源，頁巖氣是賦存在頁巖中的天然氣，頁巖氣開發(fā)被認(rèn)為是一場(chǎng)能源革命，在油價(jià)驟跌的今天，有必要從國家戰(zhàn)略的角度重新審視頁巖氣的開發(fā)問題。

我國常規(guī)天然氣資源量有限，勘探開發(fā)頁巖氣是實(shí)現(xiàn)國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分，而采用常規(guī)方法是無法開采頁巖氣的。頁巖氣開發(fā)技術(shù)難度大、成本高、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大，使得頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展受限。近年來國際原油價(jià)格的驟跌，使得頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅即由機(jī)遇變成了危機(jī)。從國家發(fā)展戰(zhàn)略的角度考慮，應(yīng)該吸取歷史經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，持續(xù)推進(jìn)頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)，確保國家能源安全。

頁巖氣

頁巖氣（shale gas），顧名思義，就是賦存在頁巖中的天然氣。頁巖是沉積巖的一種，成分復(fù)雜，以含一定量的黏土礦物為基本特征，頁巖的標(biāo)志性特征是具有薄片層狀結(jié)構(gòu)。頁巖實(shí)際上有多種類型，如鈣質(zhì)頁巖、鐵質(zhì)頁巖、硅質(zhì)頁巖、炭質(zhì)頁巖、黑色頁巖、油頁巖等。不是每一種頁巖中都有天然氣（或頁巖氣），目前勘探開發(fā)的頁巖氣，主要是賦存在黑色頁巖中的天然氣。按照石油地質(zhì)理論，黑色頁巖是形成石油、天然氣的烴源巖，其中的頁巖氣實(shí)際上是頁巖中沒有排出來的天然氣。從黑色頁巖中被擠排出來的天然氣，如果在鄰近的多孔巖石中形成了聚集，就是目前勘探開發(fā)的天然氣，也叫常規(guī)天然氣。

頁巖氣在成分上和物理性狀上與常規(guī)天然氣沒有顯著的差別，都以甲烷為主；但賦存形式和聚集程度有很大的差別。常規(guī)天然氣在地下巖石孔裂隙中以游離氣或水溶氣的形式賦存，聚集程度較高。頁巖氣以游離或吸附氣的形式賦存在頁巖中，聚集程度較低。

頁巖氣早在19世紀(jì)就被發(fā)現(xiàn)。1821年，美國開鉆世界上的第一口頁巖氣井：1914年，在美國的肯塔基州發(fā)現(xiàn)了世界上的第一個(gè)頁巖氣田。因此，頁巖氣并不是近年的新發(fā)現(xiàn)，之所以為產(chǎn)業(yè)界和世界所重視，并被稱為頁巖氣革命，則完全是因?yàn)榻嗄陙硭姐@井和水力分段壓裂技術(shù)的日趨成熟和廣泛使用，使得頁巖氣的產(chǎn)量迅猛提高的結(jié)果。

頁巖氣開采特點(diǎn)

油氣（石油和天然氣）開采，在油氣行業(yè)常稱為開發(fā)。研究頁巖氣開采的特點(diǎn)，是相對(duì)于常規(guī)天然氣的開采而言的。

天然氣具有可壓縮性，在地下處于高壓壓縮封存狀態(tài)。一旦鉆孔打開封閉層（在油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域通常稱為蓋層），天然氣就會(huì)順井孔噴射出來。這種開采方式稱為自噴或自流式開采。當(dāng)?shù)叵聣毫艽髸r(shí)，如果噴射速度控制不住，就會(huì)釀成井噴事故。2003年12月23日重慶開縣高橋鎮(zhèn)羅家寨的特大井噴事故，曾造成243人遇難。經(jīng)過幾十年的勘探開發(fā)，陸上發(fā)現(xiàn)高壓氣藏的概率愈來愈低。新近發(fā)現(xiàn)的氣藏中，低孔低滲低壓氣藏所占的比重逐年加大。這些氣藏，自流開采產(chǎn)量很低。為提高產(chǎn)量，確保必要的經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)展了射孔、壓裂、水平井和水平井分段壓裂等一系列增產(chǎn)技術(shù)。

頁巖氣之所以能被封存在頁巖中，主要是因?yàn)轫搸r的滲透性極低。這決定了頁巖氣不可能采用自流方式開采。為開采頁巖氣，必須對(duì)含氣的頁巖層進(jìn)行人工壓裂改造，以使封存在頁巖中的天然氣能釋放出來。為開采頁巖氣所進(jìn)行的壓裂與為開采致密氣所進(jìn)行的壓裂在本質(zhì)上沒有差別，但在規(guī)模和技術(shù)上有很大的差別。致密氣層巖石的剛度（脆性）較大，易于壓裂，壓裂的主要目標(biāo)是在儲(chǔ)層中形成人工裂縫，增加滲透率：頁巖層的剛度（脆性）較小，不易壓裂且裂縫易于閉合，壓裂的目標(biāo)除在儲(chǔ)層中形成人工裂縫以增加巖石滲透率外，最重要的目標(biāo)是在含氣的頁巖層中形成密集的裂縫網(wǎng)絡(luò)，以使頁巖層中的吸附氣最大限度地解吸出來。頁巖氣開采壓裂的特點(diǎn)決定了它的工程規(guī)模大、技術(shù)難度高，相應(yīng)的成本也高。頁巖氣開采帶來的問題基本上都和壓裂有關(guān)。

頁巖氣開采目前幾乎毫無例外的都是采用水力壓裂，這一方面需要大量的水，另一方面壓裂返水也易于造成地面水污染，而注入地下的水也會(huì)對(duì)地下水形成污染。壓裂引起或誘發(fā)地震的風(fēng)險(xiǎn)也是一個(gè)需要高度關(guān)注的問題。

開采頁巖氣是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要

頁巖氣開采成本高，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大。盡管如此，它仍被視為是解決能源和環(huán)境問題的難得機(jī)遇。尤其是對(duì)像美國和中國這樣既有豐富的頁巖氣資源又是能源消費(fèi)大國的國家而言，更是如此。

美國是世界上最大的能源消費(fèi)國，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，也是世界上最大的石油進(jìn)口國。正是得益于對(duì)頁巖氣的大規(guī)模成功開發(fā)，使美國超越俄羅斯成為世界上最大的天然氣生產(chǎn)國。2000年，美國頁巖氣產(chǎn)量占其天然氣總產(chǎn)量的比例只有2%，到2013年，這一比例已經(jīng)上升到了25%。美國對(duì)頁巖氣的大規(guī)模成功開發(fā)，及其對(duì)美國能源供給結(jié)構(gòu)的改善，極大地激勵(lì)了我國的頁巖氣開發(fā)熱情。

我國能源消費(fèi)長(zhǎng)期以煤為主。2013年全國煤炭消費(fèi)量約為36.1億噸，在能源消費(fèi)中的占比約為65.7%，天然氣在能源消費(fèi)中的占比約為5.5%。2014年我國煤炭消費(fèi)首次出現(xiàn)下降，煤炭在能源消費(fèi)中的占比下降到約65%，而天然氣在能源消費(fèi)中的占比上升到了約6.1%。因二氧化碳減排和霧霾治理等的需要，我國天然氣在能源消費(fèi)中的占比近年一直呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。2013年，我國天然氣表觀消費(fèi)量1676億米³，進(jìn)口530億，對(duì)外依存度達(dá)到了31.6%。2014年，我國天然氣表觀消費(fèi)量1816億米³，對(duì)外依存度32.4%。據(jù)測(cè)算，到2020年，我國天然氣的年消費(fèi)量將達(dá)4000億米³，，對(duì)外依存度可能超過50%。因此，天然氣是我國緊缺的清潔能源。增加天然氣的儲(chǔ)量與產(chǎn)量，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)戰(zhàn)略性任務(wù)。

我國常規(guī)天然氣的技術(shù)可采資源量約為32萬億米³，，相較于快速增長(zhǎng)的巨大需求，存在很大的供給缺口。我國頁巖氣的技術(shù)可采資源量約為25-31萬億米³，大體和常規(guī)天然氣的可采資源量相當(dāng)。因此，如能實(shí)現(xiàn)頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)，就能有效緩解我國天然氣的供給緊張局面。正是在這一背景下，我國國家能源局出臺(tái)了《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015》，要求2015年頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到65億米³；2020年達(dá)到600億至1000億米³。鑒于頁巖氣開發(fā)技術(shù)難度大、產(chǎn)能建設(shè)慢等因素，在2014年11月19日國務(wù)院辦公廳正式發(fā)布的《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》中，將2020年頁巖氣產(chǎn)量目標(biāo)調(diào)減到了300億米³。這一調(diào)減，不是不需要這么多的頁巖氣，而是能力達(dá)不到。

按照《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》的要求，到2020年，天然氣在一次能源消費(fèi)中的比重要提高到10%以上，使城鎮(zhèn)居民基本上都能用上天然氣。這意味著在未來5年，我國天然氣的消費(fèi)量將至少翻一番，達(dá)到約4000億米³。預(yù)計(jì)到2020年，我國常規(guī)天然氣的年開采量只有約1850億米³。因此，如果頁巖氣、煤成氣等非常規(guī)天然氣的產(chǎn)量不能快速提升，那么我國天然氣的消費(fèi)勢(shì)必會(huì)更加依賴于進(jìn)口。因此，開發(fā)頁巖氣是我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要。這是頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的剛性需要和現(xiàn)實(shí)機(jī)遇。

頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)

頁巖氣的成功開采得益于水力壓裂。水力壓裂頁巖氣開采技術(shù)自誕生起就一直伴隨有爭(zhēng)議，耗水量巨大、易于造成地表水和地下水的污染、引起或誘發(fā)地震等是詬病最多的問題。這些問題確實(shí)都存在。都是頁巖氣開采必須面對(duì)的問題。通過嚴(yán)格的健康-安全-環(huán)境（Health Safety Environment，HSE）管理，頁巖氣開發(fā)對(duì)環(huán)境的污染已得到了有效的控制，但對(duì)水資源的巨大耗費(fèi)與可能的地震災(zāi)害誘發(fā)問題尚無更有效的解決辦法。

頁巖氣井水力壓裂的水消耗量依賴于壓裂規(guī)模、頁巖層脆性、埋深等多種因素，變化范圍較大，從1萬米³到6萬米³不等。我國的頁巖氣開采目前主要局限于四川盆地，這里有比較充沛的地表徑流水可用。我國北方的鄂爾多斯盆地也有豐富的頁巖氣資源，但因缺水，目前很難大規(guī)模開發(fā)。缺水，是我國頁巖氣大規(guī)模開采必須解決的難題。我國正在積極研究探索無水壓裂技術(shù)，但在短期內(nèi)難以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

美國的頁巖氣大規(guī)模開采已有十余年的歷史。有統(tǒng)計(jì)表明，在頁巖氣開發(fā)區(qū)有感地震發(fā)生次數(shù)顯著上升。使得水力壓裂引發(fā)地震的問題引起廣泛關(guān)注。但如果注意到美國以十萬計(jì)的頁巖氣開發(fā)井和以百為計(jì)的地震事件，以及以千平方公里為計(jì)的開采面積，水力壓裂引發(fā)有感地震的概率是很低的。水力壓裂引起的地震震級(jí)都很小，一般在3級(jí)以下。但在構(gòu)造活動(dòng)區(qū)，水力壓裂是否會(huì)引起先存斷裂的活動(dòng)，形成較大的誘發(fā)地震，尚需研究論證。我國涪陵頁巖氣田開采已進(jìn)入第四個(gè)年頭，累計(jì)產(chǎn)氣近10億米³。至今未見有有感地震發(fā)生的報(bào)道。

頁巖氣是一種商品，作為商品，其核心競(jìng)爭(zhēng)力首先在于其不可替代性，其次在于其品質(zhì)與價(jià)格。好商品的基本標(biāo)準(zhǔn)是“物美價(jià)廉”。頁巖氣的主要問題是物美價(jià)不廉。在美國，為開發(fā)頁巖氣，政府通過稅收減免、財(cái)政補(bǔ)貼、支持基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)開發(fā)等方式進(jìn)行了十余年的持續(xù)支持。在我國，為加快頁巖氣的勘探開發(fā)，國家出臺(tái)了專門的發(fā)展規(guī)劃，設(shè)立專項(xiàng)資金支持頁巖氣的基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查與勘探開發(fā)技術(shù)研發(fā)，授予了頁巖氣開采企業(yè)氣價(jià)自主定價(jià)權(quán)，并給予了每立方米0.4元的直接財(cái)政補(bǔ)貼。通過這些努力，使我國的頁巖氣產(chǎn)業(yè)在短時(shí)間內(nèi)基本趕上了世界頁巖氣產(chǎn)業(yè)前進(jìn)的步伐。

2014年1月，重慶市出臺(tái)《重慶市頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2015-2020年）》，提出到2020年實(shí)現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)能300億米³，產(chǎn)量200億米³，將重慶建成全國頁巖氣勘探開發(fā)、綜合利用、裝備制造和生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合示范區(qū)的發(fā)展目標(biāo)。2014年8月，四川省將頁巖氣產(chǎn)業(yè)定位為四川經(jīng)濟(jì)“穩(wěn)增長(zhǎng)”“調(diào)結(jié)構(gòu)”的五大高端成長(zhǎng)型產(chǎn)業(yè)之一，制定了打造頁巖氣萬億元產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展規(guī)劃。

然而，中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)之船剛揚(yáng)帆起航，即遇到了強(qiáng)勁的頂頭風(fēng)。自2014年下半年以來，國際原油價(jià)格連跌不止，至今跌幅已達(dá)60%。國際原油價(jià)格的大幅下跌必然拉低天然氣的價(jià)格，這會(huì)把我國絕大部分剛誕生且尚無盈利能力的頁巖氣開采企業(yè)逼人面臨生死抉擇的境地。

國際原油價(jià)格的持續(xù)下跌是國際政治經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)的結(jié)果與手段。我國的石油和天然氣消費(fèi)規(guī)模很大，國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模大，對(duì)外依存度也高。因此，在國際油氣價(jià)格戰(zhàn)中，我國是既輸不起也贏不了。雖然從市場(chǎng)的角度看，在國際原油價(jià)格持續(xù)大跌的形勢(shì)下，應(yīng)該停止或者至少暫停無利可圖的頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但從國家能源戰(zhàn)略安全的角度考慮，必須維持頁巖氣產(chǎn)業(yè)的存續(xù)與適度發(fā)展，持續(xù)推進(jìn)頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)進(jìn)步，努力降低勘探開發(fā)成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與國家、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)、當(dāng)前與長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的兼顧與共贏，確保國家能源供給的持續(xù)穩(wěn)定與安全。

關(guān)鍵詞：頁巖氣 頁巖氣開發(fā) 能源戰(zhàn)略