頁(yè)巖氣的發(fā)展與展望
一 頁(yè)巖氣發(fā)展的內(nèi)涵
(一)頁(yè)巖氣的基本概念
頁(yè)巖氣是從頁(yè)巖層中開采出來(lái)的天然氣,是一種以游離或吸附狀態(tài)藏身于頁(yè)巖層或泥巖層中的重要的非常規(guī)天然氣資源。通常情況下形成于分布廣、厚度高的頁(yè)巖烴源巖地層中,分布在盆地內(nèi)。開發(fā)頁(yè)巖氣是一項(xiàng)壽命和生產(chǎn)周期均很長(zhǎng)的工作,頁(yè)巖氣由于分布范圍廣且含氣普遍,因此,能夠長(zhǎng)期地產(chǎn)生穩(wěn)定氣體。頁(yè)巖氣是國(guó)外最早識(shí)別卻最晚形成商業(yè)開發(fā)利用的典型的非常規(guī)天然氣。21世紀(jì)以來(lái),隨著地質(zhì)與開發(fā)理論的創(chuàng)新和勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步,頁(yè)巖氣的開采進(jìn)入了新的發(fā)展階段。頁(yè)巖氣被國(guó)際能源界稱為“博弈改變者”,極大地改寫了世界的能源供需格局。
(二)頁(yè)巖氣的形成
1.頁(yè)巖氣的成藏原理
頁(yè)巖氣主要儲(chǔ)藏于高碳泥頁(yè)巖或暗色泥頁(yè)巖里,是開采于頁(yè)巖層的一種天然氣。在泥巖、高碳泥巖、頁(yè)巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中以吸附或游離狀態(tài)存在,在泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、夾層狀的粉砂巖乃至砂巖地層中也都存在天然氣,天然氣表現(xiàn)為原地成藏模式,區(qū)別于油砂、油頁(yè)巖等,不同于常規(guī)氣層儲(chǔ)藏方式,頁(yè)巖不僅是天然氣聚集和保存的蓋層和儲(chǔ)層,還是天然氣形成的源頭,因而,頁(yè)巖氣最好的形成前提,是富含有機(jī)質(zhì)的黑色頁(yè)巖以及高碳泥巖。
頁(yè)巖氣資源的形成源于烴源巖中的有機(jī)質(zhì),有機(jī)質(zhì)經(jīng)過一系列的熱演化過程,并在內(nèi)部運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生外排力,將形成的油氣向滲透性地層中運(yùn)移,由于外排作用有限,因而未被排除而殘留下的油氣就可能成藏于合適的地質(zhì)中,不斷聚集,形成頁(yè)巖氣資源(李新景等,2009)。泥頁(yè)巖不僅是烴源巖,還是儲(chǔ)集層,頁(yè)巖氣具有自生、自儲(chǔ)、自封閉的成藏模式,是典型的過渡性成藏機(jī)理,在成藏過程中無(wú)運(yùn)移或只有很短的運(yùn)移(王冕冕等,2010)。頁(yè)巖氣成藏上具有隱蔽性,不以常規(guī)圈閉的形式存在(許潔等,2011)。圖1介紹了頁(yè)巖氣的生成和成藏機(jī)理。
圖1 頁(yè)巖氣生成與成藏簡(jiǎn)化模型
頁(yè)巖氣一般呈現(xiàn)為活塞式、吸附機(jī)理或置換式等成藏機(jī)理,這取決于頁(yè)巖氣的成藏條件(張金川等,2003)。可以將頁(yè)巖氣的完整成藏過程劃分為3個(gè)階段。
階段一:初始生成的天然氣首先滿足有機(jī)質(zhì)和巖石顆粒的吸附作用,在該階段形成的頁(yè)巖氣藏以吸附機(jī)理為主,具有與煤層氣相似的特征。
階段二,當(dāng)氣體的吸附量接近飽和時(shí),余下氣體聚集在基質(zhì)孔隙或裂隙中,與孔隙型儲(chǔ)集層中的天然氣聚集原理一樣,并且泥頁(yè)巖層隨著壓力和溫度的升高會(huì)形成許多裂縫空間,以儲(chǔ)集游離氣體。
階段三:在生烴膨脹等作用下,富余的天然氣向外擴(kuò)散、運(yùn)移,致使頁(yè)巖地層與其中的砂巖薄互層呈現(xiàn)含氣性,此時(shí),隨著擴(kuò)散、運(yùn)移的慢慢加強(qiáng),在合適的地質(zhì)條件下,會(huì)產(chǎn)生規(guī)模性的排烴作用,就有了形成常規(guī)氣藏或根緣氣藏的可能(江懷友等,2008)。
現(xiàn)階段僅有以美國(guó)為主的北美國(guó)家針對(duì)天然氣取得了工業(yè)上的成功開發(fā)。頁(yè)巖起源于俄亥俄州阿巴拉契亞盆地的泥盆系頁(yè)巖,為暗褐色和黑色,富有機(jī)質(zhì),可大量產(chǎn)生氣體。頁(yè)巖氣儲(chǔ)集空間以裂縫為主,并以吸附氣和水溶氣形式賦存,為低(負(fù))壓、低飽和度(30%左右),因而低產(chǎn),但在裂縫發(fā)育帶可獲較高產(chǎn)量。20世紀(jì)90年代中期頁(yè)巖氣的開采領(lǐng)域已擴(kuò)大到密歇根和伊利諾伊盆地,產(chǎn)層擴(kuò)大到下石炭統(tǒng)頁(yè)巖,產(chǎn)量達(dá)84億立方米,其資源量可達(dá)數(shù)萬(wàn)億立方米。
2.頁(yè)巖氣的成藏地質(zhì)條件分析
頁(yè)巖氣具有區(qū)域性和連續(xù)聚集性,是一種能夠不間斷供氣、自生自儲(chǔ)和連續(xù)聚集的新型天然氣,具有未經(jīng)運(yùn)移或極短距離運(yùn)移等頁(yè)巖氣藏形成特征。頁(yè)巖氣成藏的條件可以分為內(nèi)部地質(zhì)條件和外部地質(zhì)條件。
(1)內(nèi)部地質(zhì)條件
內(nèi)部地質(zhì)條件是指頁(yè)巖本身的因素,主要包括有機(jī)質(zhì)類型及含量、成熟度、裂縫、孔隙度及滲透率、礦物組成、厚度、濕度等。其中,內(nèi)部地質(zhì)因素中的有機(jī)質(zhì)類型及含量、成熟度、裂縫以及孔隙度和滲透率是控制頁(yè)巖氣成藏的主要因素。
第一,有機(jī)質(zhì)類型及含量。有機(jī)碳含量是頁(yè)巖氣聚集成藏最重要的控制因素之一,不僅控制著頁(yè)巖的物理化學(xué)性質(zhì),如頁(yè)巖的顏色、密度、抗風(fēng)化能力、放射性和硫含量,也在一定程度上控制著頁(yè)巖裂縫的發(fā)育程度,更重要的是控制著頁(yè)巖的含氣量。福特沃斯盆地Barnett頁(yè)巖氣藏生產(chǎn)表明,氣體產(chǎn)量大的地方,有機(jī)碳含量相應(yīng)也高,有機(jī)碳含量和氣體含量有很好的正相關(guān)關(guān)系。同時(shí),干酪根類型也影響氣體含量、賦存方式及氣體成分。不同類型的干酪根,其主要控制氣體含量的微觀組分也不一樣。
第二,成熟度。美國(guó)的一些主要頁(yè)巖氣盆地內(nèi),頁(yè)巖成熟度變化很大。頁(yè)巖氣的成因包括生物成因、熱成因以及兩種成因的混合。根據(jù)頁(yè)巖成熟度可將頁(yè)巖氣藏分為對(duì)應(yīng)的三類:高成熟度頁(yè)巖氣藏、低成熟度頁(yè)巖氣藏以及高低成熟度混合頁(yè)巖氣藏。低成熟度頁(yè)巖氣藏主要是生物成因,基本上為埋藏后抬升、經(jīng)歷淡水淋濾而形成的二次生氣。高成熟度的頁(yè)巖氣藏是由高成熟度條件下原油裂解形成的。成熟度最高的頁(yè)巖只有干氣,次成熟的頁(yè)巖可能含有濕氣,成熟度再低的頁(yè)巖只有液態(tài)石油。
第三,裂縫。裂縫有助于頁(yè)巖層中游離態(tài)天然氣體積的增加和吸附態(tài)天然氣的解析。裂縫發(fā)育程度是決定頁(yè)巖氣藏品質(zhì)的重要因素。一般來(lái)說,裂縫較發(fā)育的氣藏,其品質(zhì)也較好。實(shí)際上,裂縫對(duì)頁(yè)巖氣藏具有雙重作用:一方面,裂縫為天然氣和地層水提供了運(yùn)移通道和聚集空間,有助于頁(yè)巖總含氣量的增加;另一方面,如果裂縫過大,可能導(dǎo)致天然氣散失。
第四,孔隙度和滲透率。在常規(guī)儲(chǔ)層分析中,孔隙度和滲透率是儲(chǔ)層特征研究中最重要的兩個(gè)參數(shù),相同的原理適用于頁(yè)巖氣,游離態(tài)天然氣的含量由孔隙大小直接決定,運(yùn)用非理想氣體的PVT模型計(jì)算可知,當(dāng)平均孔隙度為6%,孔隙度分布在5%~8%左右的情況下,加之26.2兆帕壓力、70e溫度的條件下,最多能形成4.96立方米/噸的頁(yè)巖氣(Daniel M.J. etc,2007)。由此可知,判斷頁(yè)巖氣藏是否具有開發(fā)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的重要因素之一就是一定的孔隙空間帶來(lái)的滲透率?;|(zhì)滲透率在頁(yè)巖中十分低,平均喉道半徑不到0.005微米,但隨裂縫的發(fā)育而大幅度提高,儲(chǔ)層“總”滲透率與儲(chǔ)層中天然裂縫系統(tǒng)的發(fā)育程度是否相一致,這通常通過測(cè)井和生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析來(lái)確定。
第五,礦物組成。大多數(shù)頁(yè)巖含有很多的黏土,然而Barnett頁(yè)巖的黏土含量并不高,在尋找Barnett型頁(yè)巖氣藏中,勘探工作者必須尋找可以被壓裂的頁(yè)巖,這些頁(yè)巖中黏土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過50%,能被成功壓裂。X射線衍射分析表明,構(gòu)成西澳安特里姆地區(qū)(Antrim)頁(yè)巖的主要礦物組成為石英、黏土和碳酸鹽,次要礦物組成為黃鐵礦、干酪根、長(zhǎng)石、高嶺石和綠泥石。對(duì)礦物組成的分析能為頁(yè)巖壓裂提供進(jìn)一步的資料,同時(shí)能為鉆井和完井提供參考。
第六,厚度。頁(yè)巖厚度控制著頁(yè)巖氣藏的經(jīng)濟(jì)效益。頁(yè)巖氣藏為典型的“自生自儲(chǔ)”式氣藏,通過頁(yè)巖厚度及其分布范圍可判斷頁(yè)巖氣藏的邊界,頁(yè)巖厚度在一定程度上控制著頁(yè)巖氣藏的規(guī)模及經(jīng)濟(jì)效益(聶海寬等,2009)。在目前已成功開發(fā)的頁(yè)巖氣藏中,Ohio頁(yè)巖厚度最小,為9~30米。研究表明,具有工業(yè)價(jià)值的含氣頁(yè)巖厚度下限為15米,具有良好經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣藏的頁(yè)巖厚度應(yīng)大于30米(孟慶峰等,2012)。
第七,濕度。頁(yè)巖的濕度直接影響著吸附態(tài)天然氣的含量。巖石潤(rùn)濕后,因?yàn)樗葰馕叫阅芎?,從而?huì)占據(jù)部分活性表面導(dǎo)致甲烷吸附容量降低。濕度往往隨頁(yè)巖成熟度增加而減小,故成熟度高的頁(yè)巖含氣量可能更高。含水量高將降低氣體的生產(chǎn)速度,導(dǎo)致產(chǎn)出水處理困難,所以,有利的頁(yè)巖區(qū)應(yīng)該是產(chǎn)水較少的區(qū)域。
第八,優(yōu)良的貯存環(huán)境
貯存條件的好壞是天然氣富集的重要前提,尤其是對(duì)于以游離態(tài)為主的天然氣。盡管天然裂縫在Barnett頁(yè)巖中十分發(fā)育,天然氣向上覆巖層的逸散仍被封堵,原因是裂縫為方解石所膠結(jié)(Gale etc.,2007)。同時(shí),Chappel組、Marble Falls組、夾層的Forestburg組以及其下伏的Viola組或Simpson組等的灰?guī)r隔層覆在Barnett頁(yè)巖上(Bowker K.A.,2003),也隔擋了對(duì)Barnett頁(yè)巖氣的貯存作用,最好的貯存條件就是現(xiàn)今發(fā)育的26.2 兆帕的超壓,也證實(shí)了上述分析。
(2)外部地質(zhì)條件
外部地質(zhì)條件指的是頁(yè)巖氣周圍的壓力、溫度以及成藏深度等客觀地質(zhì)條件。
第一,深度。頁(yè)巖氣藏深度變化較大。深度不是頁(yè)巖氣藏發(fā)育的決定因素,但它決定該頁(yè)巖氣藏是否具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值。生物成因氣埋藏相對(duì)較淺(小于1500米),開發(fā)難度小且經(jīng)濟(jì)效益高;熱成因氣埋藏相對(duì)較深(多大于1500米),但資源量大且分布廣泛。目前已進(jìn)行工業(yè)性開發(fā)的頁(yè)巖氣藏的埋藏深度一般低于3000米,但隨著天然氣價(jià)格的抬升及頁(yè)巖氣鉆采工藝的進(jìn)步,埋藏深度更大的頁(yè)巖氣藏將被開發(fā)。
第二,溫度與壓力。溫度主要影響吸附氣體含量,溫度增高,氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度加快,降低了吸附態(tài)天然氣的含量,這也是福特沃斯盆地Barnett頁(yè)巖氣藏中吸附氣含量較少的原因之一。一般情況下,隨壓力的增大,無(wú)論以何種貯存方式存在的氣體,含量都呈增大趨勢(shì),但壓力增大到一定程度以后,含氣量增加緩慢,因?yàn)榭紫逗偷V物(有機(jī)質(zhì))表面是一定的。前者控制游離態(tài)氣體含量,后者控制吸附態(tài)氣體含量。當(dāng)壓力較低時(shí),吸附態(tài)氣體含量相對(duì)較高,如圣胡安盆地Lewis頁(yè)巖氣藏具有異常低的地層壓力梯度。
3.頁(yè)巖氣與常規(guī)天然氣對(duì)比
作為天然氣的一種特殊形式,頁(yè)巖氣主要開采自地下頁(yè)巖層當(dāng)中,在使用過程中與常規(guī)天然氣基本相同,主要化學(xué)成分為甲烷。但是,頁(yè)巖氣與常規(guī)天然氣在儲(chǔ)集方式上具有很大的差異。從圖2可以看出,頁(yè)巖氣廣泛分布于底層,要以水平井為主要開采井型;而天然氣分布較淺,可以通過垂直井直接開采。
圖2 常規(guī)天然氣與非常規(guī)天然氣的地質(zhì)分布
頁(yè)巖氣具有“自生自儲(chǔ)”的特點(diǎn),對(duì)周圍地質(zhì)條件要求并不高,這是由于頁(yè)巖本身不僅是烴源巖,還具備儲(chǔ)層和蓋層的功能,因此,才能在底層中廣泛存在,相比之下常規(guī)天然氣的形成要滿足儲(chǔ)層、蓋層以及“封儲(chǔ)蓋”三個(gè)重要的地質(zhì)條件。
常規(guī)天然氣一般在鉆井之后受地層壓力的作用,會(huì)出現(xiàn)自然氣流舉升到地面的場(chǎng)景,其主要原因在于常規(guī)天然氣在巖石裂縫中以游離態(tài)存在。然而,頁(yè)巖氣在地層中的存在狀態(tài)多以顆粒吸附為主,而游離態(tài)存在于裂縫中為輔。因此,一般頁(yè)巖氣在開采之后,較少出現(xiàn)自然流出場(chǎng)景,需要增加水力壓裂等增產(chǎn)手段。在早期進(jìn)行油氣鉆井作業(yè)時(shí)一般采用鉆穿頁(yè)巖的方式,雖然我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)比較早,但基于開采耗費(fèi)資源及成本較高,影響了大范圍的開發(fā)利用。頁(yè)巖氣和常規(guī)天然氣具體對(duì)比如表1所示。
表1 頁(yè)巖氣與常規(guī)天然氣對(duì)比
(三)未來(lái)發(fā)展的主要目標(biāo)及任務(wù)
1.指導(dǎo)方針和目標(biāo)
(1)指導(dǎo)思想
為進(jìn)一步推進(jìn)科學(xué)發(fā)展觀,必須將鄧小平理論及“三個(gè)代表”作為重要指導(dǎo)思想。政策支撐、科技提升、體制更新對(duì)于創(chuàng)新理念與方法具有重要作用,應(yīng)該積極推進(jìn)頁(yè)巖氣的勘探開發(fā),提高頁(yè)巖氣勘探技術(shù)水平,加快頁(yè)巖氣發(fā)展步伐,推進(jìn)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)規(guī)?;l(fā)展。同時(shí),這對(duì)于國(guó)內(nèi)天然氣的供需不平衡問題也能起到有效的緩解作用,優(yōu)化能源發(fā)展結(jié)構(gòu),保障了安全可靠的天然氣供應(yīng)能力,為全社會(huì)更快更好地發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
(2)基本原則
第一,繼續(xù)推進(jìn)科技進(jìn)步。通過挖掘科技潛在能力,改進(jìn)目前的資源現(xiàn)狀,利用對(duì)外合作的方式,結(jié)合科學(xué)技術(shù)的改進(jìn)及對(duì)優(yōu)良科技的吸收,有效提升我國(guó)資源開發(fā)利用、勘探開采、綜合管理的水平。
第二,不斷推進(jìn)制度完善。有效地制定支撐資源開發(fā)與利用、市場(chǎng)形成與發(fā)展、價(jià)格及管理體系創(chuàng)新的體制機(jī)制,不斷推進(jìn)管理理念的創(chuàng)新。
第三,全面提升常規(guī)與非常規(guī)的融合利用。頁(yè)巖氣作為天然氣的一種特殊形式,在區(qū)域分布、輸送及利用等方面與常規(guī)天然氣吻合較大,通過頁(yè)巖氣與常規(guī)天然氣的融合利用,并給予頁(yè)巖氣特殊的優(yōu)惠發(fā)展政策,全面推動(dòng)常規(guī)與非常規(guī)天然氣的快速發(fā)展。
第四,繼續(xù)推進(jìn)內(nèi)部與對(duì)外發(fā)展的結(jié)合。在對(duì)自身勘探技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí),也要有序開發(fā)對(duì)外合作資源,引進(jìn)國(guó)內(nèi)缺少的高新技術(shù),從而提高自身的創(chuàng)新能力。
第五,繼續(xù)推進(jìn)發(fā)展與環(huán)境相協(xié)調(diào)。在對(duì)頁(yè)巖氣進(jìn)行勘探開發(fā)的過程中需要重點(diǎn)關(guān)注其對(duì)于環(huán)境的影響,包括建設(shè)方式集約化、恢復(fù)相關(guān)地表植被以及節(jié)約利用水資源,嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行相關(guān)鉆井操作,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。
2.頁(yè)巖氣未來(lái)發(fā)展目標(biāo)
(1)總體目標(biāo)
至2015年底,全面實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣發(fā)展的綜合目標(biāo)。首先,深化頁(yè)巖氣儲(chǔ)量的分析與調(diào)查,全面掌握頁(yè)巖氣的儲(chǔ)藏和分布情況,合理選取頁(yè)巖氣開發(fā)的有利目標(biāo)區(qū)以及遠(yuǎn)景開發(fā)區(qū)等,建設(shè)一批頁(yè)巖氣開發(fā)區(qū),推進(jìn)頁(yè)巖氣生產(chǎn)的規(guī)?;l(fā)展。其次,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)革新,尤其在頁(yè)巖氣的勘測(cè)和開發(fā)領(lǐng)域,推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。再次,提高頁(yè)巖氣開發(fā)設(shè)備的自動(dòng)化程度,推動(dòng)頁(yè)巖氣開發(fā)和生產(chǎn)的規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)。最后,落實(shí)頁(yè)巖氣及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政策,為“十三五”期間加速發(fā)展頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)做好準(zhǔn)備工作。
(2)具體規(guī)劃目標(biāo)
以下規(guī)劃目標(biāo)力爭(zhēng)在“十二五”期間實(shí)現(xiàn)。
第一,在形成頁(yè)巖氣儲(chǔ)量調(diào)查和分析報(bào)告的基礎(chǔ)上,全面了解頁(yè)巖氣的儲(chǔ)藏和分布情況,合理選取頁(yè)巖氣開發(fā)的有利目標(biāo)區(qū)50~80個(gè)以及遠(yuǎn)景開發(fā)區(qū)30~50個(gè)。
第二,探明頁(yè)巖氣的地質(zhì)儲(chǔ)量以及可持續(xù)開采量,實(shí)現(xiàn)2015年頁(yè)巖氣開采量65億立方米的突破。
第三,在地質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)等技術(shù)方法上,研究出適用于我國(guó)特有地質(zhì)條件的一套方法,并在勘探、開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)突破。
第四,在資源儲(chǔ)量、調(diào)查分析、勘測(cè)以及環(huán)保等多個(gè)頁(yè)巖氣開發(fā)的相關(guān)領(lǐng)域形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范。
3.頁(yè)巖氣發(fā)展重點(diǎn)任務(wù)
(1)資源潛力調(diào)查與評(píng)估
將全國(guó)陸域劃分為上揚(yáng)子及滇黔桂、中下?lián)P子及東南、華北及東北、西北和青藏五個(gè)大區(qū),設(shè)置“全國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)及有利區(qū)優(yōu)選”項(xiàng)目,分區(qū)、分重點(diǎn)開展相應(yīng)的頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查與評(píng)估工作。
第一,頁(yè)巖氣分布情況調(diào)查與分析。自2011年至2013年,我國(guó)已經(jīng)全面開展了與頁(yè)巖氣分布有關(guān)的油氣及地質(zhì)資料的調(diào)查,在加快調(diào)查及評(píng)估我國(guó)有機(jī)頁(yè)巖的相關(guān)參數(shù)及分布后,優(yōu)選了第一批頁(yè)巖氣資源遠(yuǎn)景開發(fā)區(qū)。
第二,全國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力調(diào)查與評(píng)估。以湘中-洞庭、贛西北、蘇浙皖;四川盆地及渝東鄂西、滇黔北、黔南桂中、南盤江;塔里木、準(zhǔn)噶爾、吐哈、三塘湖、柴達(dá)木、羌塘等盆地,鄂爾多斯、南華北、松遼、渤海灣盆地及地區(qū)為調(diào)查分析的重點(diǎn)區(qū)域范圍,調(diào)查包含井50余口。通過深入地調(diào)查收集頁(yè)巖氣的系統(tǒng)參數(shù),有效地分析頁(yè)巖氣的資源潛力,總結(jié)梳理頁(yè)巖氣的富集規(guī)律,進(jìn)一步深入分析我國(guó)頁(yè)巖氣的可開采資源儲(chǔ)量及資源分布、地質(zhì)資源情況,綜合優(yōu)選有利的頁(yè)巖氣發(fā)展富集目標(biāo)區(qū)。建立一個(gè)一體化示范區(qū),包括對(duì)頁(yè)巖氣調(diào)查的評(píng)價(jià)、開發(fā)及利用,加速頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展。
(2)科技發(fā)展
第一,資源評(píng)價(jià)相關(guān)技術(shù)。通過對(duì)海相及陸相頁(yè)巖氣內(nèi)部機(jī)理和富集規(guī)律的總結(jié),建立不同類別的成藏模型,確定模型評(píng)價(jià)相關(guān)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及方法,重視頁(yè)巖氣分析技術(shù)及設(shè)備構(gòu)成的研發(fā),以此作為頁(yè)巖氣資源現(xiàn)狀。
第二,頁(yè)巖氣有利目標(biāo)優(yōu)選評(píng)估。首先研究頁(yè)巖氣的分布特征及富集存儲(chǔ)的地質(zhì)條件,在此基礎(chǔ)上,建立頁(yè)巖氣有利目標(biāo)優(yōu)選評(píng)估指標(biāo)體系,包含有機(jī)質(zhì)含量、沉積相、埋深條件、資源豐富程度、熱成熟度、構(gòu)造演化等多個(gè)側(cè)重點(diǎn),結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析思路,全面、系統(tǒng)地進(jìn)行頁(yè)巖氣成藏主要影響因素和頁(yè)巖氣成藏地質(zhì)條件的研究工作,為進(jìn)一步開發(fā)頁(yè)巖氣奠定基礎(chǔ)。
第三,地球物理評(píng)價(jià)技術(shù)。分析并掌握國(guó)外相關(guān)技術(shù),以此為基礎(chǔ),展開頁(yè)巖氣測(cè)井識(shí)別、地震采集和處理解釋、儲(chǔ)層精細(xì)描述等地球物理識(shí)別技術(shù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究,構(gòu)建頁(yè)巖氣儲(chǔ)層參數(shù)識(shí)別技術(shù),逐步形成并完善有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖及含氣性地球物理識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)體系,為合理確定頁(yè)巖氣的“甜點(diǎn)區(qū)”提供有效的技術(shù)支撐。
第四,水平井鉆完井技術(shù)。頁(yè)巖氣鉆井和固井輔助工具、定向井井眼軌跡分析優(yōu)化、井段水平井優(yōu)化鉆井等關(guān)鍵技術(shù)的深化研究與利用,進(jìn)一步參考分析常規(guī)油氣藏和堤身透氣藏鉆完井技術(shù),全面加強(qiáng)設(shè)備的可靠利用及技術(shù)的深化應(yīng)用,提高我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)利用的鉆完井技術(shù)。
第五,頁(yè)巖氣單井產(chǎn)量技術(shù)的提升。通過對(duì)頁(yè)巖氣開發(fā)利用增產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,全面提升我國(guó)頁(yè)巖氣的單井產(chǎn)量。包括研發(fā)3000型壓裂車等裝備、同步壓裂和微地震裂縫監(jiān)測(cè)等技術(shù),并努力實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,開展分段壓裂、長(zhǎng)井段射孔和體積改造,以及新型壓裂液、壓裂液處理和再利用、儲(chǔ)層傷害機(jī)理和保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)工作。
第六,優(yōu)化產(chǎn)能預(yù)測(cè)及井網(wǎng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)技術(shù)。通過分析我國(guó)頁(yè)巖氣的解析、擴(kuò)散和滲透的機(jī)理,進(jìn)一步研究我國(guó)頁(yè)巖氣井的產(chǎn)能發(fā)展情況,依托氣井產(chǎn)能參數(shù)收集及智能仿真數(shù)據(jù)模擬技術(shù),針對(duì)最終可采儲(chǔ)量進(jìn)行優(yōu)化分析,深化井網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的提升,包括頁(yè)巖氣開發(fā)產(chǎn)能評(píng)價(jià)技術(shù)等。通過分析不同頁(yè)巖氣井的生產(chǎn)特點(diǎn),深化井網(wǎng)、井距等不同條件影響下的有效氣采率分析。針對(duì)井網(wǎng)開發(fā)利用的不同評(píng)價(jià)角度,構(gòu)建頁(yè)巖氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)體系,深化評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選及應(yīng)用。
第七,提高我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)利用技術(shù)規(guī)范性。在頁(yè)巖氣開發(fā)利用的勘探、地質(zhì)調(diào)查、鉆井、測(cè)井、實(shí)驗(yàn)分析、改造創(chuàng)新等不同技術(shù)領(lǐng)域,全面深化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范制定,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。
第八,推動(dòng)專業(yè)化服務(wù)公司的發(fā)展。專業(yè)化服務(wù)公司能夠?yàn)榧涌祉?yè)巖氣的開發(fā)利用提供全方位的技術(shù)支撐,通過推動(dòng)專業(yè)化服務(wù)公司的發(fā)展,實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的自主創(chuàng)新,提高頁(yè)巖氣開發(fā)利用的成本控制能力。
(3)布局勘探開發(fā)
頁(yè)巖氣開發(fā)有諸多重點(diǎn)區(qū)域,分別是四川、江西、安徽、江蘇、陜西、河南、遼寧、新疆、重慶、鄂西渝東、川西-閬中、川東北、安順-凱里、濟(jì)陽(yáng)、延安、貴州、湖南、湖北、云南,應(yīng)在蕪湖、橫山堡、南川、秀山、遼河?xùn)|部、岑鞏、長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)、昭通、富順-永川、神府-臨興、沁源、壽陽(yáng)等地建設(shè)頁(yè)巖氣的勘測(cè)開發(fā)區(qū)。
(4)頁(yè)巖氣2020年發(fā)展展望
“十三五”期間,大力推進(jìn)兩湖、蘇浙皖、鄂爾多斯、南華北、松遼、準(zhǔn)噶爾、吐哈、塔里木、渤海灣等地的勘探開發(fā),建成多個(gè)全新的勘探開發(fā)區(qū),到2020年?duì)幦?shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣年開采量600億~1000億立方米;在關(guān)鍵的勘探開發(fā)技術(shù)、頁(yè)巖氣情況調(diào)查與評(píng)估等領(lǐng)域均取得較大突破。
4.頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃實(shí)施
(1)保障資金資源的投入
針對(duì)我國(guó)頁(yè)巖氣資源的勘探及分析評(píng)價(jià)的資金投入應(yīng)不斷加大,同時(shí)深化我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)潛力分析、頁(yè)巖氣綜合利用優(yōu)選區(qū)域、頁(yè)巖氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、頁(yè)巖氣開發(fā)國(guó)際合作等方面的資金投入。
(2)頁(yè)巖氣實(shí)現(xiàn)多種發(fā)展模式
將“頁(yè)巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”列為“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”重大專項(xiàng)內(nèi)的重點(diǎn),提高我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)技術(shù)的自主創(chuàng)新能力,強(qiáng)化頁(yè)巖氣開發(fā)利用相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)的支持,提倡并鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)院校和研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)的共同研究模式,開展對(duì)外合作,引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展模式,結(jié)合我國(guó)特有情況,逐步完善具有中國(guó)特色的頁(yè)巖氣勘測(cè)和開發(fā)技術(shù)研究。
(3)建立頁(yè)巖氣勘探開發(fā)新機(jī)制
通過制定合理的資質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)及準(zhǔn)入門檻、保障礦權(quán)招投標(biāo)制度的落實(shí)、強(qiáng)化合同管理的保障,推動(dòng)大型集約化企業(yè)積極參與頁(yè)巖氣開發(fā)和利用及投資主體的多元化發(fā)展。
(4)落實(shí)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)鼓勵(lì)政策
研究制定頁(yè)巖氣具體補(bǔ)貼政策,可適當(dāng)參考煤層氣財(cái)政補(bǔ)貼政策;對(duì)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)等鼓勵(lì)類項(xiàng)目項(xiàng)下進(jìn)口國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)的自用設(shè)備(包括隨設(shè)備進(jìn)口的技術(shù)),按有關(guān)規(guī)定免征關(guān)稅;依法取得頁(yè)巖氣探礦權(quán)采礦權(quán)的礦業(yè)權(quán)人或探礦權(quán)采礦權(quán)申請(qǐng)人可按照相關(guān)規(guī)定申請(qǐng)減免頁(yè)巖氣探礦權(quán)和采礦權(quán)使用費(fèi);頁(yè)巖氣出廠價(jià)格實(shí)行市場(chǎng)定價(jià);優(yōu)先用地審批。
二 頁(yè)巖氣國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r分析
(一)國(guó)內(nèi)發(fā)展規(guī)模分析
1.國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量及分布
中國(guó)主要盆地和地區(qū)頁(yè)巖氣資源量為15萬(wàn)億~30萬(wàn)億立方米,與美國(guó)28.3萬(wàn)億立方米大致相當(dāng)。其中,中國(guó)南方頁(yè)巖氣資源總量約占總體的46.8%、西北地區(qū)約占總體的43%。中國(guó)陸域頁(yè)巖氣地質(zhì)資源潛力為134.42萬(wàn)億立方米,可采資源潛力為25.08萬(wàn)億立方米(不含青藏區(qū))。其中,擁有頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)及工業(yè)氣流的評(píng)價(jià)區(qū)域面積約為88萬(wàn)平方公里,地質(zhì)資源為93.01萬(wàn)億立方米,可采資源為15.95萬(wàn)億立方米。2012年3月,我國(guó)發(fā)布的頁(yè)巖氣可開采資源潛力約為25.1萬(wàn)億立方米,據(jù)推算,可供我國(guó)使用約200年。
頁(yè)巖氣在盆地中存在廣泛,儲(chǔ)量巨大,因此,其發(fā)展意義深遠(yuǎn)。頁(yè)巖氣由于含氣飽和度及埋藏深度等差別所具有的工業(yè)價(jià)值也不同,中國(guó)傳統(tǒng)研究中的幾種分類也是基于此,包含泥頁(yè)巖裂隙氣藏、泥頁(yè)巖油氣藏、泥巖裂縫油氣藏、裂縫性油氣藏等,但在傳統(tǒng)研究中沒有考慮天然氣的原生屬性以及吸附機(jī)理,并將聚集于泥頁(yè)巖裂縫中的游離相油氣理解為主體。
頁(yè)巖氣資源在我國(guó)主要集中在三大海相頁(yè)巖分布區(qū)(南方古生界海相頁(yè)巖,華北地區(qū)下古生界海相頁(yè)巖和塔里木盆地)以及五大陸相頁(yè)巖分布區(qū)(松遼盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、鄂爾多斯盆地、吐哈盆地和寒武-奧陶系海相頁(yè)巖)。
西部和北部是我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)育起源地帶,頁(yè)巖氣儲(chǔ)量較大,而南方地區(qū)頁(yè)巖氣分布較少。因此,西部和北部是我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)。
2.國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣開發(fā)現(xiàn)狀
2011年底前,中石油開發(fā)了4個(gè)頁(yè)巖氣有利區(qū)塊,包括威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧、昭通以及富順-永川,作為我國(guó)川南和滇北地區(qū)的優(yōu)選區(qū)域,11口評(píng)價(jià)井已完鉆,其中獲得工業(yè)氣流的井?dāng)?shù)達(dá)4口。中石化完鉆5口評(píng)價(jià)井,分別在黔東、皖南、川東北,獲得了2口工業(yè)氣流井,并確定了建南和黃平等區(qū)域?yàn)閮?yōu)選區(qū)域。中海油在我國(guó)皖浙等區(qū)域積極開展了頁(yè)巖氣勘探的前期工作。同時(shí),在我國(guó)陜西延安地區(qū),3口井獲得陸相頁(yè)巖氣發(fā)現(xiàn)。中聯(lián)煤也提出了壽陽(yáng)、沁源和晉城三個(gè)頁(yè)巖氣有利區(qū),均位于山西沁水盆地。
3.國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣發(fā)展趨勢(shì)
中國(guó)國(guó)土資源部于2009年10月啟動(dòng)頁(yè)巖氣資源勘測(cè)項(xiàng)目,國(guó)家能源局于2012年3月發(fā)布了《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011~2015年)》,規(guī)劃中列出了“十二五”期間全面開展頁(yè)巖氣儲(chǔ)量和可開采量的勘測(cè)分析,并于2015年實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣產(chǎn)氣量65億立方米。這為實(shí)現(xiàn)“十三五”期間頁(yè)巖氣發(fā)展目標(biāo)奠定了有利基礎(chǔ),力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)我國(guó)頁(yè)巖氣年開采量至2020年達(dá)到600億~1000億立方米的整體水平的目標(biāo)。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),能夠顯著提高我國(guó)天然氣的自給率,推動(dòng)天然氣在我國(guó)能源消耗中的占比達(dá)到8%的整體水平,不斷優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)體系,減少能源消耗碳排放,降低我國(guó)天然氣資源的對(duì)外依存度。
中國(guó)在石油服務(wù)行業(yè)的規(guī)模及稅收環(huán)境等政策的寬松程度僅次于北美國(guó)家。此外,由于中國(guó)能源供需上的不平衡、頁(yè)巖氣儲(chǔ)量的豐富情況,外界普遍認(rèn)為,中國(guó)將是未來(lái)除美國(guó)外頁(yè)巖氣發(fā)展最快速的國(guó)家。
(二)國(guó)外頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)模分析
1.國(guó)際頁(yè)巖氣儲(chǔ)量及分布
世界范圍內(nèi)頁(yè)巖氣資源量為456×1012立方米,相當(dāng)于煤層氣與致密砂巖氣資源量的總和,占3種非常規(guī)天然氣(煤層氣、致密砂巖氣、頁(yè)巖氣)總資源量的50%左右。
表2 世界各地區(qū)頁(yè)巖氣資源預(yù)測(cè)表
圖3為全球38個(gè)國(guó)家的48個(gè)頁(yè)巖氣盆地分布情況,可以看出,頁(yè)巖氣主要分布在美國(guó)、加拿大、歐洲(除俄羅斯)、亞太地區(qū)和拉丁美洲。
圖3 全球頁(yè)巖氣分布狀況
圖4顯示了剩余可采天然氣資源排名前十五位的國(guó)家,可以看出,天然氣儲(chǔ)量最多的是俄羅斯,但是俄羅斯頁(yè)巖氣儲(chǔ)量不足,而美國(guó)、中國(guó)、阿根廷、墨西哥等國(guó)家頁(yè)巖氣儲(chǔ)量占總天然氣儲(chǔ)量的比例較大,具有很大的開發(fā)潛力。
圖4 各國(guó)的剩余可采天然氣資源
2.北美洲頁(yè)巖氣發(fā)展現(xiàn)狀
(1)北美洲頁(yè)巖氣儲(chǔ)量和分布
美國(guó)進(jìn)行頁(yè)巖氣開采大約有80多年的歷史。頁(yè)巖氣的開發(fā)及利用有效地改善了美國(guó)天然氣供需的緊張狀態(tài),并進(jìn)一步提高了其能源安全保障水平。美國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)利用站天然氣產(chǎn)量的比重增長(zhǎng)迅速,從1996年的1.6%迅速增長(zhǎng)至2010年的約23%,并使美國(guó)一度成為世界第一大天然氣生產(chǎn)與資源擁有國(guó)。在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),隨著頁(yè)巖氣開發(fā)利用技術(shù)的不斷提高,頁(yè)巖氣的開采仍將呈現(xiàn)較快的增長(zhǎng)勢(shì)頭,并帶動(dòng)美國(guó)天然氣的生產(chǎn)和利用穩(wěn)定、快速地發(fā)展。據(jù)分析,美國(guó)地質(zhì)分析機(jī)構(gòu)測(cè)算,僅沃思堡盆地Barnett頁(yè)巖氣田開采壽命可達(dá)80~100年,決定了其擁有較大的開采利用周期及利用價(jià)值。
加拿大作為頁(yè)巖氣商業(yè)化開采較早的國(guó)家之一,其發(fā)展僅落后于美國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì),至2009年加拿大的頁(yè)巖氣產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到72億立方米。加拿大西部地區(qū)有15.57萬(wàn)億~24.35萬(wàn)億立方米頁(yè)巖氣儲(chǔ)量,其中下白堊統(tǒng)4.4×1012立方米,占該盆地頁(yè)巖氣資源的18%;中、下三疊統(tǒng)9.3×1012立方米,占該盆地頁(yè)巖氣資源的38%;上泥盆統(tǒng)和下石炭統(tǒng)10.7×1012立方米,占西部沉積盆地頁(yè)巖氣資源的44%。加拿大不列顛哥倫比亞(British Columbia)東北部泥盆系、白堊系、侏羅系、三疊系頁(yè)巖氣資源量超過28.3×1012立方米,保守估計(jì)也有7.1×1012立方米,占該地區(qū)未發(fā)現(xiàn)天然氣資源(包括常規(guī)和非常規(guī))的34%。
圖5顯示了美國(guó)和加拿大頁(yè)巖氣的分布情況
圖5 北美洲頁(yè)巖氣分布情況
由圖5可以看出,美國(guó)已開發(fā)的頁(yè)巖氣主要分布在中西和中東部地區(qū),有開發(fā)前景的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量主要分布在南部地區(qū),而加拿大有開發(fā)前景的主要分布在西部地區(qū)。
過去十年內(nèi),頁(yè)巖氣已成為美國(guó)一種日益重要的天然氣資源,同時(shí)得到了世界上其他國(guó)家的廣泛關(guān)注。2000年,美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量?jī)H占天然氣總量的1%;2009年美國(guó)天然氣生產(chǎn)總量占世界天然氣總量的比重達(dá)到20%左右,并一躍超過俄羅斯成為第一大天然氣生產(chǎn)國(guó);到2010年,因?yàn)樗毫?、水平鉆井等技術(shù)的發(fā)展,頁(yè)巖氣所占的比重已超過20%。2012年美國(guó)天然氣銷售量相比2006年增加了近30%,達(dá)到7160億立方米。其中,頁(yè)巖氣產(chǎn)量在美國(guó)天然氣供應(yīng)中的比重增長(zhǎng)迅猛,從2000年約占天然氣供應(yīng)的1%發(fā)展到2012年的近30%,其份額還將不斷上升。根據(jù)美國(guó)能源信息署(Energy Information Administration)的預(yù)測(cè),到2035年,美國(guó)46%的天然氣供給將來(lái)自頁(yè)巖氣。
由圖6可以看出,2007年美國(guó)頁(yè)巖氣僅占天然氣的8.07%,到2011年增長(zhǎng)到29.85%,同比增長(zhǎng)27.33%,2007~2011年同比增長(zhǎng)率始終保持在25%~30%之間。
圖6 美國(guó)頁(yè)巖氣占天然氣比例發(fā)展趨勢(shì)
(2)美國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化模式的實(shí)現(xiàn)
美國(guó)是最早進(jìn)行頁(yè)巖氣勘探、目前唯一實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開采利用的國(guó)家。早在1821年,在紐約州阿帕拉契亞盆地泥盆系誕生了美國(guó)第一口商業(yè)頁(yè)巖氣井,進(jìn)入21世紀(jì)后,美國(guó)頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)得到了快速的發(fā)展。2006年,美國(guó)頁(yè)巖氣井?dāng)?shù)超過4萬(wàn)口,頁(yè)巖氣產(chǎn)量達(dá)311億立方米,占美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的5.9%;2009年,美國(guó)頁(yè)巖氣勘探更是以驚人的速度發(fā)展,頁(yè)巖氣生產(chǎn)井?dāng)?shù)接近10萬(wàn)口,產(chǎn)量達(dá)到878億立方米,占美國(guó)天然氣總產(chǎn)量的13%,至此美國(guó)已替代俄羅斯成為世界第一天然氣生產(chǎn)國(guó)。2010年美國(guó)天然氣總產(chǎn)量中頁(yè)巖氣的比重達(dá)到了23%,而2011年這一比重迅速增長(zhǎng)至34%。
美國(guó)頁(yè)巖氣的技術(shù)創(chuàng)新主要由中小公司推動(dòng),美國(guó)85%的頁(yè)巖氣由中小公司生產(chǎn),多數(shù)區(qū)塊被中小能源公司和各類基金所控制。大公司的介入及參與推動(dòng)頁(yè)巖氣向規(guī)?;l(fā)展,大公司一般通過企業(yè)并購(gòu)方式擁有頁(yè)巖區(qū)塊,或與中小公司合資進(jìn)軍頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè),如美孚石油公司2009年12月以410億美元全面收購(gòu)XTO公司,正式進(jìn)入頁(yè)巖氣領(lǐng)域。專業(yè)化分工與合作,促進(jìn)頁(yè)巖氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)流線型運(yùn)作,高效生產(chǎn)。資本的高效流動(dòng)性,推動(dòng)各類資本在全鏈條上快速流動(dòng),刺激了技術(shù)和商業(yè)服務(wù)模式的不斷創(chuàng)新。
美國(guó)頁(yè)巖氣實(shí)現(xiàn)商業(yè)化要以以下條件為基礎(chǔ)。
第一,非常好的資源稟賦。美國(guó)頁(yè)巖氣資源量大,分布范圍廣,適于開采。這是美國(guó)頁(yè)巖氣能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的前提條件。
第二,成熟的開采技術(shù)。經(jīng)過數(shù)十年的研究,美國(guó)已經(jīng)擁有一套非常成熟的頁(yè)巖氣開采技術(shù)和非常發(fā)達(dá)的管線。
第三,輸管網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)。美國(guó)管網(wǎng)總長(zhǎng)達(dá)49萬(wàn)公里,覆蓋48個(gè)州,擁有長(zhǎng)達(dá)34.9萬(wàn)公里的州際管道、14.1萬(wàn)公里的州內(nèi)管道,過去十幾年內(nèi),每年管網(wǎng)以2%的增幅在增長(zhǎng),相比之下,我國(guó)僅有5萬(wàn)公里的管網(wǎng)。
第四,強(qiáng)大的政策支持。美國(guó)頁(yè)巖氣經(jīng)過幾十年的發(fā)展,已經(jīng)形成了包含技術(shù)研發(fā)、稅收補(bǔ)貼、環(huán)境保護(hù)的政策體系。
第五,能源市場(chǎng)監(jiān)管體制的成熟。美國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)一直沿用天然氣監(jiān)管的法律法規(guī)以及相關(guān)監(jiān)管框架,重點(diǎn)監(jiān)管環(huán)境污染與水資源利用,如《美國(guó)清潔水法案》、《聯(lián)邦空氣清潔法案》、《美國(guó)國(guó)家環(huán)境政策法》和《美國(guó)安全飲用水法》等。
美國(guó)頁(yè)巖氣的開發(fā)及利用經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展,其關(guān)鍵技術(shù)一般掌握在專業(yè)化的若干中小型企業(yè)手中,專業(yè)從事頁(yè)巖氣開發(fā)的企業(yè)數(shù)量從2005年的23家迅速發(fā)展到目前的100多家。在高度競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)中,技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)化主要由中小公司推動(dòng)。除此以外,美國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展過程中專業(yè)化服務(wù)及技術(shù)開發(fā)類企業(yè)擁有了較大的發(fā)展空間,形成了高度社會(huì)化的分工體系,受產(chǎn)業(yè)制度影響較小,有效地推動(dòng)了頁(yè)巖氣開發(fā)利用的整體投入降低、生產(chǎn)效率提高、資金回收快、生產(chǎn)作業(yè)周期縮短。如今,哈里伯頓、貝克休斯等國(guó)際領(lǐng)先的一批專業(yè)服務(wù)公司在美國(guó)不斷形成并快速發(fā)展,在全球頁(yè)巖氣發(fā)展過程中不斷輸出技術(shù)和裝備,專業(yè)化服務(wù)及技術(shù)開發(fā)類企業(yè)的發(fā)展有效地推動(dòng)了美國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量的增長(zhǎng)及商業(yè)化的穩(wěn)定發(fā)展。
(3)美國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化的成功經(jīng)驗(yàn)
美國(guó)頁(yè)巖氣資源的成功開發(fā)為其他國(guó)家發(fā)展頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)起到了良好的示范作用。美國(guó)頁(yè)巖氣的大力發(fā)展并成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化主要得益于以下方面。
第一,在美國(guó)能源獨(dú)立戰(zhàn)略的推動(dòng)下,政府重視頁(yè)巖氣開發(fā),出臺(tái)了一系列優(yōu)惠政策。
美國(guó)對(duì)于能源安全的重視程度極高,并且較早地提出了能源獨(dú)立戰(zhàn)略,在1973年中東石油危機(jī)時(shí),就前瞻性地提出了能源獨(dú)立的戰(zhàn)略思想,并且多年來(lái)進(jìn)行了不斷的變革創(chuàng)新與發(fā)展。美國(guó)的《原油意外獲利法》等對(duì)頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣開發(fā)實(shí)施稅收減免。對(duì)1979~1999年鉆探、2003年之前生產(chǎn)的頁(yè)巖氣實(shí)行稅收減免政策,減免幅度為0.5美元/千立方英尺(約0.02美元/立方米),此項(xiàng)稅收減免政策前后共持續(xù)了長(zhǎng)達(dá)23年。各州政府出臺(tái)的配套稅收減免政策,包括無(wú)形鉆探費(fèi)用扣除、工作權(quán)益視為主動(dòng)收入、小生產(chǎn)商的耗竭補(bǔ)貼等,有力地推動(dòng)了非常規(guī)能源的勘探與開發(fā),提高了企業(yè)的投資積極性,降低了頁(yè)巖氣的整體開發(fā)與利用成本。
第二,創(chuàng)造開放的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,加快技術(shù)創(chuàng)新,為中小型油氣開發(fā)商提供了公平競(jìng)爭(zhēng)和商業(yè)開發(fā)頁(yè)巖氣的機(jī)遇。
水平井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)的較早攻破及深化應(yīng)用,成為美國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展歷程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而美國(guó)成熟的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境及有效的宏觀管理體制,為企業(yè)不斷創(chuàng)新與發(fā)展創(chuàng)造了有效的空間及發(fā)展活力。
頁(yè)巖氣開發(fā)具有單井產(chǎn)量低、采收率低(頁(yè)巖氣的采收率為5%~20%,而常規(guī)天然氣的采收率一般高于60%)、產(chǎn)量遞減快、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等特點(diǎn),這決定了頁(yè)巖氣開發(fā)只有通過不斷鉆井進(jìn)行持續(xù)生產(chǎn),產(chǎn)生規(guī)模效應(yīng)后,才能形成穩(wěn)定的投資回報(bào)。為此,美國(guó)成立了非常規(guī)油氣資源研究基金,積極鼓勵(lì)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā),并不斷資助有關(guān)科研機(jī)構(gòu)及中小型技術(shù)公司,推動(dòng)了頁(yè)巖氣多專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的協(xié)同發(fā)展,促進(jìn)了水平鉆井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)的成功結(jié)合,極大地提高了深層頁(yè)巖氣的開采效率和贏利性。
美國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)準(zhǔn)入門檻低,勘探開發(fā)主體多元化,85%的頁(yè)巖氣產(chǎn)量由中小公司生產(chǎn)(我國(guó)恰好相反)。中小型公司一般具有更快的技術(shù)更新能力,大型公司一般會(huì)選擇適宜的中小型公司進(jìn)行收購(gòu)或合作投資,擁有靈活的市場(chǎng)進(jìn)出能力,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)程度的提高,有力推動(dòng)了頁(yè)巖氣開發(fā)與生產(chǎn)利用的商業(yè)化、規(guī)?;l(fā)展。同時(shí),出現(xiàn)了技術(shù)服務(wù)公司的專業(yè)化分工與協(xié)作以及多方力量參與共同促進(jìn)頁(yè)巖氣資源開發(fā)的局面,降低了頁(yè)巖氣項(xiàng)目的實(shí)施成本。這極大地豐富和完善了產(chǎn)業(yè)鏈,提高了油氣行業(yè)資本的流通效率。
美國(guó)“以州為主,聯(lián)邦調(diào)控”的頁(yè)巖氣監(jiān)管框架,對(duì)跨州能源經(jīng)營(yíng)活動(dòng)采取分屬聯(lián)邦和州政府的監(jiān)管分權(quán)制度,當(dāng)兩者出現(xiàn)矛盾時(shí),以聯(lián)邦法規(guī)為準(zhǔn);當(dāng)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)低于州政府兩級(jí)管理時(shí),則同時(shí)實(shí)施兩套規(guī)定。
此外,美國(guó)政府放開天然氣價(jià)格,同時(shí)打造多元化的投資環(huán)境,建立市場(chǎng)機(jī)制等,大大鼓勵(lì)了小企業(yè)的勘探開發(fā)投資熱情,讓其參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),同時(shí)保障國(guó)家、生產(chǎn)商、用戶等各方利益。
第三,政府從完善基礎(chǔ)設(shè)施配套方面給予持續(xù)的支持,有效降低了頁(yè)巖氣開采利用的初期成本。
頁(yè)巖氣的資源具有分布廣的特性,需要建立在快速發(fā)展的先進(jìn)管網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行分布式的開發(fā)及利用,管網(wǎng)開放也成了頁(yè)巖氣市場(chǎng)化開發(fā)與發(fā)展、大范圍利用的基礎(chǔ)。利用頁(yè)巖氣進(jìn)行發(fā)電的二氧化碳排放量?jī)H為燃煤電廠的一半左右,整體成本也存在較大差異,為保障頁(yè)巖氣能源的有效利用,有必要實(shí)行差異化管理,將頁(yè)巖氣發(fā)電與煤電輸配分開。為此,美國(guó)政府不僅高度重視智能電網(wǎng)的建設(shè),也在不斷地深化管網(wǎng)體制及電力體制的配套改革與完善,形成了相對(duì)市場(chǎng)化公平的管網(wǎng)運(yùn)行機(jī)制,并提出了相應(yīng)的稅率減免、貸款優(yōu)惠等政策扶持管道公司,為頁(yè)巖氣的開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)條件。
此外,美國(guó)的頁(yè)巖氣生產(chǎn)具有產(chǎn)區(qū)接近負(fù)荷終端用戶的特征,有效降低了頁(yè)巖氣生產(chǎn)銷售的運(yùn)輸成本,提高了頁(yè)巖氣的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),使得天然氣整體價(jià)格水平較低。目前美國(guó)頁(yè)巖氣的開采成本僅僅略高于常規(guī)天然氣,頁(yè)巖氣開采開始進(jìn)入規(guī)模化和商業(yè)化發(fā)展階段。
但也要看到,雖然頁(yè)巖氣目前的開采成本大幅降低,但由于有些頁(yè)巖氣田的含氣泥質(zhì)巖層巨厚,以及埋藏很深或產(chǎn)量遞減較快等原因,有些頁(yè)巖氣開發(fā)公司前期投入產(chǎn)出效益不理想,甚至出現(xiàn)巨額虧損。
第四,美國(guó)加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管,出臺(tái)了嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)政策。
頁(yè)巖氣的開發(fā),需要大量注水,而且在作業(yè)過程中所產(chǎn)生的大量壓裂液是一種含有毒性復(fù)雜化學(xué)物質(zhì)和放射性廢液,可能會(huì)污染地下水資源,引發(fā)空氣、土地等污染問題。針對(duì)這些問題,美國(guó)分別通過《美國(guó)聯(lián)邦環(huán)境法》、《美國(guó)清潔水法案》、《飲用水安全法》、《資源保護(hù)和恢復(fù)法》和《清潔空氣法》等法律做出了相應(yīng)的規(guī)定,對(duì)作業(yè)區(qū)的水資源、漁業(yè)資源和野生動(dòng)物進(jìn)行保護(hù)。
但是要看到,目前針對(duì)頁(yè)巖氣開發(fā)導(dǎo)致的環(huán)境污染,相關(guān)技術(shù)及質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范在美國(guó)也在不斷完善,仍然存在一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)。例如,由于“哈里伯頓漏洞”等問題的存在,淺層水源可能受到高污染化學(xué)品進(jìn)入的污染,影響飲用水安全。事實(shí)上,美國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)家畜飲用了開采點(diǎn)的水后死亡的事件,美國(guó)部分州、地區(qū)也因環(huán)境問題中止了部分頁(yè)巖氣開發(fā)項(xiàng)目。
(4)美國(guó)頁(yè)巖氣開采對(duì)世界能源格局和中國(guó)的影響
美國(guó)頁(yè)巖氣的成功開發(fā),加強(qiáng)了美國(guó)能源自給自足的能力,對(duì)能源以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了顯著影響,帶來(lái)了北美甚至世界能源格局的變化,有學(xué)者將其稱為“能源革命”。
第一,美國(guó)的能源自給能力快速增強(qiáng),常規(guī)天然氣進(jìn)口量和產(chǎn)量快速減少,石油對(duì)外依存度也明顯下降。
美國(guó)能源信息署(EIA)的研究表明,由于頁(yè)巖氣產(chǎn)量激增,美國(guó)的賓夕法尼亞州和紐約州等傳統(tǒng)的能源進(jìn)口區(qū)成了能源供應(yīng)區(qū)。美國(guó)依靠從中東地區(qū)、加拿大方面進(jìn)口的管輸天然氣及液化天然氣總量顯著降低,使美國(guó)墨西哥灣常規(guī)天然氣的產(chǎn)量從2007年的3960萬(wàn)立方米/日降低到目前的1980萬(wàn)立方米/日,減少了一半。
近年來(lái),美國(guó)用液化天然氣快速替代柴油,使美國(guó)石油依存度呈現(xiàn)下降趨勢(shì),跌破長(zhǎng)期徘徊在60%左右的水平,至2011年,已降為50%以下,實(shí)現(xiàn)了精煉石油產(chǎn)品凈出口。因此,奧巴馬在2011年3月提出了未來(lái)10年將外國(guó)石油進(jìn)口減少1/3的目標(biāo)。
第二,引起各國(guó)在世界能源體系中的地位發(fā)生變化。一方面,歐洲各國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)一直試圖尋找多元化的天然氣來(lái)源,北美重要的天然氣來(lái)源將可能使得歐洲各國(guó)單一依賴俄羅斯天然氣的局面有所改變。這意味著俄羅斯原本在歐洲市場(chǎng),尤其是西歐市場(chǎng)上強(qiáng)硬的定價(jià)權(quán)將受到一定程度的沖擊,而且可能失去一定的市場(chǎng)份額。
另一方面,基于美歐的傳統(tǒng)同盟關(guān)系,美國(guó)頁(yè)巖氣的開采將帶來(lái)對(duì)西歐的天然氣出口,而以往歐洲天然氣的重要供應(yīng)國(guó)伊朗可能會(huì)將部分天然氣分流到亞太地區(qū)。亞太地區(qū)的天然氣供應(yīng)也會(huì)出現(xiàn)多元化的格局,可能會(huì)使原本復(fù)雜的亞太地區(qū)油氣地緣競(jìng)爭(zhēng)向買方傾斜。
第三,中國(guó)的天然氣進(jìn)口環(huán)境將得到優(yōu)化。中國(guó)目前是液化天然氣進(jìn)口潛力較大的國(guó)家之一,美國(guó)頁(yè)巖氣開采所帶來(lái)的全球油氣供應(yīng)增加,會(huì)減輕中國(guó)所面臨的天然氣地緣競(jìng)爭(zhēng),并將強(qiáng)化油氣供應(yīng)國(guó)與中國(guó)的合作愿望,中國(guó)的天然氣進(jìn)口環(huán)境將得到優(yōu)化。
3.其他國(guó)家頁(yè)巖氣發(fā)展?fàn)顩r
(1)歐洲(除俄羅斯以外)
全世界范圍內(nèi)頁(yè)巖氣分布較廣,但可采資源量較少,多集中在瑞典、烏克蘭、挪威和波蘭等國(guó)家。除此之外,西班牙、英國(guó)以及德國(guó)均已著手頁(yè)巖氣的開發(fā)和研究工作。
(2)亞太地區(qū)
在亞太地區(qū),澳大利亞以及中國(guó)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量豐富,此外,印度和印度尼西亞兩國(guó)也開始了對(duì)頁(yè)巖氣資源的分析和調(diào)查工作。中國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)工作剛剛起步,目前以評(píng)估與勘探為主,處于準(zhǔn)備階段。中國(guó)的國(guó)土資源部于2011年7月首次進(jìn)行了頁(yè)巖氣探礦權(quán)的招標(biāo)工作。中國(guó)已與美國(guó)有關(guān)部門達(dá)成技術(shù)合作、開發(fā)等多項(xiàng)合作。
(3)拉丁美洲
在拉丁美洲,頁(yè)巖氣資源主要分布在巴西、墨西哥以及阿根廷等國(guó)家。墨西哥頁(yè)巖氣可開采量居世界第四位,并且于2011年10月在北部地區(qū)發(fā)現(xiàn)大規(guī)模頁(yè)巖氣田,可供墨西哥持續(xù)使用90年。阿根廷國(guó)內(nèi)的石油公司已經(jīng)與道達(dá)爾、埃克森美孚等能源公司達(dá)成合作,共同參與阿根廷境內(nèi)的礦區(qū)頁(yè)巖氣開采。
(4)其他國(guó)家
已有40多家跨國(guó)石油公司在歐洲尋找頁(yè)巖氣,奧地利OMV公司在維也納附近測(cè)試地質(zhì)構(gòu)造,雪佛龍公司和康菲石油公司開始在波蘭進(jìn)行勘探,??松梨诠疽验_始在德國(guó)進(jìn)行鉆探,殼牌公司將頁(yè)巖氣勘探目標(biāo)鎖定在瑞典。墨西哥計(jì)劃未來(lái)兩年投資20億美元開發(fā)頁(yè)巖氣。印度尼西亞等亞洲國(guó)家、南非等非洲國(guó)家都在逐步推動(dòng)頁(yè)巖氣的區(qū)域發(fā)展規(guī)劃,俄羅斯作為傳統(tǒng)的天然氣大國(guó)擁有較大規(guī)模的常規(guī)天然氣儲(chǔ)量,也在不斷深化頁(yè)巖氣的開采準(zhǔn)備。
三 頁(yè)巖氣發(fā)展核心問題探討
(一)資源問題
盡管四川盆地具有形成頁(yè)巖氣藏的諸多有利的地質(zhì)條件,但與北美傳統(tǒng)頁(yè)巖氣有利區(qū)域相比,前者的地質(zhì)背景、整體認(rèn)識(shí)和技術(shù)水平還有差距,需要進(jìn)行大量艱苦細(xì)致的技術(shù)攻關(guān)和勘探開發(fā)及政策研究。當(dāng)前,一些學(xué)者及研究機(jī)構(gòu)不斷深化我國(guó)頁(yè)巖氣的發(fā)展趨勢(shì)分析,對(duì)我國(guó)頁(yè)巖氣的開發(fā)利用持有較為積極的認(rèn)識(shí)。但是,與美國(guó)等頁(yè)巖氣發(fā)展較快國(guó)家相比,我國(guó)的地區(qū)特征、地質(zhì)條件、市場(chǎng)化環(huán)境等方面,都難以支撐我國(guó)頁(yè)巖氣擁有飛速發(fā)展的預(yù)測(cè)基礎(chǔ)。應(yīng)更加全面地分析我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展中的核心問題、資源問題,動(dòng)態(tài)系統(tǒng)地進(jìn)行科學(xué)分析。
實(shí)際上,目前認(rèn)為最具前景的中國(guó)南方揚(yáng)子地臺(tái)寒武系和志留系海相頁(yè)巖與北美地臺(tái)石炭系和泥盆系海相頁(yè)巖相比,至少存在4個(gè)不利因素。
第一,揚(yáng)子地臺(tái)經(jīng)歷的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)次數(shù)多而且劇烈,所以,頁(yè)巖氣藏經(jīng)歷的改造歷史和保存條件顯然不同于北美地臺(tái)。
第二,中國(guó)頁(yè)巖氣有利區(qū)有機(jī)質(zhì)演化程度處于高成熟階段,美國(guó)頁(yè)巖氣則低于高成熟階段。隨著成熟度的增加,針對(duì)頁(yè)巖氣的成藏條件分析及變化發(fā)展規(guī)律仍需不斷探索。一般來(lái)講,成熟度越高,有機(jī)質(zhì)及頁(yè)巖礦物對(duì)天然氣的吸附性一般更差,因此,吸附氣的儲(chǔ)量就會(huì)較少。
第三,中國(guó)頁(yè)巖氣藏埋深小于3000米的范圍相對(duì)較少,部分頁(yè)巖儲(chǔ)層埋深可超過5000米,而美國(guó)泥盆系、密西西比系頁(yè)巖埋深范圍為1000~3500米。
第四,中國(guó)南方頁(yè)巖氣有利區(qū)多處于丘陵—低山地區(qū),地表?xiàng)l件比美國(guó)復(fù)雜得多。因此,需要不斷創(chuàng)新我國(guó)頁(yè)巖氣的地質(zhì)分析技術(shù)、資源評(píng)價(jià)技術(shù),進(jìn)行科學(xué)、合理的產(chǎn)能預(yù)測(cè)分析。
(二)核心技術(shù)
全球頁(yè)巖氣資源主要集中在北美、中國(guó)、拉美、中亞、中東以及蘇聯(lián)等國(guó)家和地區(qū),以北美儲(chǔ)量最多,共計(jì)456萬(wàn)億立方米。但其豐度低,技術(shù)可采量占資源總量的比例較低,同時(shí)頁(yè)巖氣的儲(chǔ)層具有低孔隙率和低滲透率的特點(diǎn),開采難度大,需要高水平的鉆井和完井技術(shù)。頁(yè)巖氣的開采核心技術(shù)主要包括水平井技術(shù)、多層壓裂技術(shù)、清水壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)及最新的同步壓裂技術(shù)。技術(shù)水平的提升能不斷提高頁(yè)巖氣的產(chǎn)量,美國(guó)正是依托諸多先進(jìn)的技術(shù),頁(yè)巖氣發(fā)展速度才如此迅猛。高新技術(shù)的引進(jìn)或開發(fā)對(duì)我國(guó)頁(yè)巖氣的發(fā)展至關(guān)重要。
1.儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)
對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行評(píng)價(jià)是頁(yè)巖氣勘探開采最基本的前提,頁(yè)巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)技術(shù)是頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一,測(cè)井和取心是頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的兩種主要手段。
作為識(shí)別裂縫和斷層的核心技術(shù)與手段,成像測(cè)井技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)頁(yè)巖的有效分層處理;聲波測(cè)井技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)裂縫方向的識(shí)別及最大主應(yīng)力的計(jì)量,為氣井增產(chǎn)措施的實(shí)施提供分析基礎(chǔ);巖心分析技術(shù)主要用于孔隙度、儲(chǔ)層滲透率、儲(chǔ)層敏感性分析等方面。
在評(píng)估天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量潛力中運(yùn)用的技術(shù)室烴源巖潛力評(píng)估技術(shù),主要用來(lái)分析巖樣中有機(jī)物的含有情況,以及是否可以形成碳?xì)浠衔?,?duì)頁(yè)巖巖樣的地球化學(xué)分析需要結(jié)合對(duì)先前所鉆井的測(cè)井資料及詳細(xì)評(píng)價(jià)資料,要評(píng)估巖樣中有機(jī)質(zhì)含量以及巖樣成熟度。
2.氣藏開采技術(shù)
頁(yè)巖氣的發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的快速發(fā)展及技術(shù)推廣,得益于氣藏開采技術(shù)、水平井鉆井技術(shù)、水力壓裂技術(shù)等核心技術(shù)的不斷創(chuàng)新與進(jìn)步。
(1)水平鉆井技術(shù)
與直井相比,水平井在頁(yè)巖氣開發(fā)中具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
第一,水平井成本為直井的1.5~2.5倍,但初始開采速度、控制儲(chǔ)量和最終評(píng)價(jià)可采儲(chǔ)量卻是直井的3~4倍。美國(guó)沃斯堡盆地Barnett頁(yè)巖最成功的垂直井在2006年上半年頁(yè)巖氣累積產(chǎn)量為991×10立方米/日,而同期最成功的水平井產(chǎn)量為2831×10立方米/日,為直井產(chǎn)量的近3倍。
第二,水平井與頁(yè)巖層中裂縫(主要為垂直裂縫)相交機(jī)會(huì)大,可明顯改善儲(chǔ)層流體的流動(dòng)狀況。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,水平段為200米或更長(zhǎng)時(shí),比直井鉆遇裂縫的機(jī)會(huì)多幾十倍。
第三,在直井收效甚微的地區(qū),水平井開采效果良好。如在美國(guó)Barnett頁(yè)巖氣外圍開采區(qū)內(nèi),水平井克服了Barnett組頁(yè)巖上、下石灰?guī)r層的限制,避免了Ellenburger組白云巖層的水侵,降低了壓裂風(fēng)險(xiǎn)以及增產(chǎn)效果明顯,在外圍生產(chǎn)區(qū)得到廣泛的運(yùn)用。
第四,減少了地面設(shè)施,開采延伸范圍大,避免地面不利條件的干擾。水平井位與井眼方位應(yīng)選擇在有機(jī)質(zhì)與硅質(zhì)富集、裂縫發(fā)育程度高的頁(yè)巖區(qū)及層位,水平井的方位角及進(jìn)尺對(duì)頁(yè)巖氣產(chǎn)量產(chǎn)生重要的影響。一般水平井確定方位鉆井時(shí),主要考慮裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的平行方向,從而能夠生成更多的橫向誘導(dǎo)裂縫,推動(dòng)誘導(dǎo)裂縫與天然裂縫的連通,提高氣體接觸表面積,增大頁(yè)巖氣的采收率水平。在水平鉆井過程采用MWD(隨鉆測(cè)井)和自然伽馬測(cè)井曲線在頁(yè)巖段內(nèi)定向控制和定位,應(yīng)用對(duì)比井?dāng)?shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)避開已知有井漏問題和斷層的區(qū)域。井身設(shè)計(jì)作為水平鉆井成功的關(guān)鍵環(huán)節(jié),能夠有效節(jié)約完井和管理成本。在操作過程中,有效采用了地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù),避免了對(duì)斷層及其他復(fù)雜構(gòu)造區(qū)的影響,保護(hù)目標(biāo)鉆穿區(qū),防止發(fā)生井漏。
水平井鉆井技術(shù)(見圖7)用特殊的井底動(dòng)力工具與隨鉆測(cè)量?jī)x器,鉆成井斜角大于86度,并保持這一角度鉆進(jìn)一定長(zhǎng)度井段的定向鉆井技術(shù)。水平井可以通過增加裸露出的方式,在油氣開發(fā)中提高油氣產(chǎn)量。
圖7 水平鉆井技術(shù)模擬
(2)壓裂增產(chǎn)技術(shù)
第一,水力壓裂技術(shù)。由于頁(yè)巖氣產(chǎn)能較低,通常埋深大、地層壓力高的頁(yè)巖儲(chǔ)層必須進(jìn)行水力壓裂改造才能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)性開采。水力壓裂技術(shù)廣泛應(yīng)用于低滲透油氣藏,能夠有效支撐油氣增產(chǎn)及注水井增注,并且在中、高滲油氣藏的增產(chǎn)方案實(shí)施中效果明顯。水力壓裂技術(shù)以清水為壓裂液,支撐劑較凝膠壓裂少90%,并且不需要黏土穩(wěn)定劑與表面活性劑,大部分地區(qū)完全可以不用泵增壓,較之美國(guó)20世紀(jì)90年代實(shí)施的凝膠壓裂技術(shù)可以節(jié)約50%~60%的成本,并能提高最終的估計(jì)采收率,目前已成為美國(guó)頁(yè)巖氣井最主要的增產(chǎn)措施。
通常來(lái)講,水力壓裂技術(shù)利用地面高壓泵組,將高黏液體以大大超過地層吸收能力的排量注入井中,在井底憋起高壓,當(dāng)此壓力大于井壁附近的地應(yīng)力和地層演示抗?jié)q強(qiáng)度時(shí),在井底附近地層產(chǎn)生裂縫。繼續(xù)注入帶有支撐劑的攜砂液,在裂縫向前延伸過程中添加支撐劑,使得關(guān)井后裂縫能夠閉合在支撐劑上,形成了具有一定幾何尺寸和導(dǎo)流能力的填砂裂縫,圍繞在井底附近地層內(nèi),實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增注的目的。
北美90%的頁(yè)巖氣鉆井采用水力壓裂技術(shù),將大量的水和沙土混合特殊化學(xué)物質(zhì)用泵注入地下來(lái)壓碎頁(yè)巖,從而釋放天然氣。
第二,水平井分段壓裂技術(shù)。在水平井段采用分段壓裂,能有效產(chǎn)生裂縫網(wǎng)絡(luò),盡可能提高最終采收率,同時(shí)節(jié)約成本。最初水平井的壓裂階段通常使用單段或者兩段的形式,隨著技術(shù)的進(jìn)步已發(fā)展到七段及以上。水平井水力多段壓裂技術(shù)的應(yīng)用,推動(dòng)了低產(chǎn)、無(wú)氣流頁(yè)巖氣井工業(yè)價(jià)值的提升,極大地延伸了頁(yè)巖氣在橫向與縱向的開采范圍,是目前美國(guó)頁(yè)巖氣快速發(fā)展最關(guān)鍵的技術(shù)。
第三,重復(fù)壓裂技術(shù)。當(dāng)頁(yè)巖氣井初始?jí)毫烟幚硪呀?jīng)無(wú)效或現(xiàn)有的支撐劑因時(shí)間關(guān)系損壞或質(zhì)量下降,導(dǎo)致氣體產(chǎn)量大幅下降時(shí),重復(fù)壓裂能重建儲(chǔ)層到井眼的線性流,恢復(fù)或增加生產(chǎn)產(chǎn)能,可使估計(jì)最終采收率提高8%~10%,可采儲(chǔ)量增加60%,是一種低成本增產(chǎn)方法。該方法有效地改善了單井產(chǎn)量與生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特性,在頁(yè)巖氣井生產(chǎn)中起著積極作用,壓裂后產(chǎn)量接近甚至超過初次壓裂水平。美國(guó)天然氣研究所(GRI)的研究證實(shí),重復(fù)壓裂能夠以0.1美元/立方英尺的成本實(shí)現(xiàn)綜合儲(chǔ)量的提升,遠(yuǎn)低于收購(gòu)天然氣儲(chǔ)量0.54美元/立方英尺或發(fā)現(xiàn)和開發(fā)天然氣儲(chǔ)量0.75美元/立方英尺的平均成本。
第四,同步壓裂技術(shù)。同步壓裂技術(shù)開始在美國(guó)Barnett頁(yè)巖氣井完井中實(shí)施,作業(yè)者在相隔152~305米范圍內(nèi)鉆兩口平行的水平井同時(shí)進(jìn)行壓裂,顯示出廣闊的發(fā)展前景。同步壓裂技術(shù)的應(yīng)用能夠使得壓力液及支撐劑在高壓下從一口井向另一口井運(yùn)移距離最短,增加水力壓裂裂縫網(wǎng)絡(luò)的密度及表面積。目前已發(fā)展為三口井、四口井同時(shí)壓裂,顯著提高了頁(yè)巖氣井的增產(chǎn)效果。
3.射孔優(yōu)化技術(shù)
定向射孔技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)裂縫及井筒的溝通,有效地降低井筒附近裂縫的彎曲程度,提供壓裂衍生流體通道,減少井筒附近壓力損失。一般情況下,定向射孔在操作過程中,應(yīng)主要射開低應(yīng)力區(qū)、高孔隙度區(qū)、石英富集區(qū)和富干酪根區(qū),可以通過變換大孔徑射孔實(shí)現(xiàn)井筒附近流通阻力的降低。一般采取射孔垂直向上或者向下的方式進(jìn)行水平井射孔操作。
4.裂縫綜合檢測(cè)技術(shù)
頁(yè)巖氣井實(shí)施壓裂改造措施后,需要有效的方法來(lái)確定壓裂作業(yè)效果,獲取壓裂誘導(dǎo)裂縫導(dǎo)流能力、幾何形態(tài)、復(fù)雜性及其方位等諸多信息,改善頁(yè)巖氣藏壓裂增產(chǎn)作業(yè)效果以及氣井產(chǎn)能,并提高天然氣采收率。推斷壓裂裂縫幾何形態(tài)和產(chǎn)能的常規(guī)方法主要包括利用凈壓力分析進(jìn)行裂縫模擬、試井以及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析等間接的井響應(yīng)方法。
該技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(王治中等,2006):①測(cè)量快速,方便現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。②實(shí)時(shí)確定微地震事件的位置。③確定裂縫的高度、長(zhǎng)度、傾角及方位。④具有噪音過濾能力。
作為目前美國(guó)最活躍的頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景區(qū),沃斯堡盆地Barnrtt頁(yè)巖的開發(fā)充分地說明了直接、及時(shí)的微地震描述技術(shù)的重要性(Fishe M.K.,2006)。經(jīng)營(yíng)者運(yùn)用該技術(shù)認(rèn)識(shí)到天然裂縫和斷層對(duì)水力壓裂裂縫的延伸及儲(chǔ)層產(chǎn)能和開采產(chǎn)生很大的影響。2005年,美國(guó)Chesapeak能源公司將微地震技術(shù)運(yùn)用于一口垂直監(jiān)測(cè)井上,準(zhǔn)確地確定了Newark East氣田一口水平井進(jìn)行的4段清水壓裂的裂縫高度、長(zhǎng)度、方位角及其復(fù)雜性,改善了對(duì)壓裂效果的評(píng)價(jià)。
(三)定價(jià)機(jī)制和成本
1.我國(guó)天然氣定價(jià)機(jī)制
目前國(guó)內(nèi)天然氣價(jià)格政策影響企業(yè)投資頁(yè)巖氣的積極性。我國(guó)天然氣價(jià)格處于嚴(yán)格的政策管制中,天然氣井口價(jià)格遠(yuǎn)低于進(jìn)口管道天然氣和LNG價(jià)格。圖8表示了我國(guó)天然氣價(jià)格的組成部分。
圖8 我國(guó)天然氣定價(jià)方式
由圖10可以看出,我國(guó)天然氣價(jià)格由出廠價(jià)、管輸價(jià)和城市網(wǎng)管價(jià)三部分組成,并實(shí)行分段管轄。我國(guó)這種政府定價(jià)機(jī)制產(chǎn)生了兩個(gè)問題:一是國(guó)內(nèi)企業(yè)天然氣開采投資不足,發(fā)展緩慢;二是國(guó)際進(jìn)口管道天然氣和LNG價(jià)格高,進(jìn)口虧損巨大。頁(yè)巖氣開采經(jīng)濟(jì)回報(bào)率低于常規(guī)天然氣,如果頁(yè)巖氣仍然采用成本加成方法定價(jià),企業(yè)的投資回報(bào)低,將極大影響企業(yè)投資的積極性。
2.頁(yè)巖氣開發(fā)成本
天然氣的價(jià)格決定了頁(yè)巖氣的投資進(jìn)展,頁(yè)巖氣同時(shí)與LNG進(jìn)口、管道進(jìn)口以及煤層氣等供應(yīng)方式形成競(jìng)爭(zhēng)。頁(yè)巖氣的開采進(jìn)度取決于成本優(yōu)勢(shì),盡管目前關(guān)于頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)性的研究還缺乏實(shí)證數(shù)據(jù),但我們?nèi)栽谂︻A(yù)估頁(yè)巖氣成本,前提條件和技術(shù)成熟度與美國(guó)相似。
美國(guó)典型井總成本為3288萬(wàn)元,四川單井成本為2800萬(wàn)元,則美國(guó)與中國(guó)四川省單井成本對(duì)比如表3所示。
表3 美國(guó)與四川省單井成本對(duì)比
在此基礎(chǔ)上,估算頁(yè)巖氣開采的成本。估計(jì)的假設(shè)條件包括:①儲(chǔ)量條件相似;②使用相同的開采技術(shù)。
估算過程如下:?jiǎn)尉杀緸?800萬(wàn)元,保守估計(jì)還有25%的其他資本支出(700萬(wàn)元),如地面工程、管網(wǎng)建設(shè)等,固定成本折舊以30年計(jì)算。平均單井產(chǎn)能按照280萬(wàn)立方米/年計(jì)算(2011年,Barnett盆地單井平均產(chǎn)量為280萬(wàn)立方米)。運(yùn)營(yíng)費(fèi)用和管理費(fèi)費(fèi)用約為0.165元/立方米(約0.9美元/千立方英尺),還包括占總成本20%的其他費(fèi)用,如管理費(fèi)、稅費(fèi)、財(cái)務(wù)費(fèi)用等。關(guān)鍵估算指標(biāo)是單井產(chǎn)量和鉆井投入。
如果四川地區(qū)頁(yè)巖氣井能夠?qū)崿F(xiàn)和美國(guó)Barnett盆地相似的產(chǎn)能,以此計(jì)算出每立方米天然氣開采的井口成本為0.70元/立方米(不含稅)。綜合分析我國(guó)的開采技術(shù)及鉆井成本,結(jié)合中石油、中石化投產(chǎn)的頁(yè)巖氣試驗(yàn)井相關(guān)數(shù)據(jù),前期開采的頁(yè)巖氣成本可能超過0.91元/立方米,與常規(guī)天然氣相比,開采成本優(yōu)勢(shì)不大,并且存在一定的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)和價(jià)格風(fēng)險(xiǎn)。
表4為由計(jì)算得到的我國(guó)各頁(yè)巖氣田平均開采成本。
表4 我國(guó)各頁(yè)巖氣田頁(yè)巖氣成本比較
3.天然氣定價(jià)機(jī)制改革
天然氣價(jià)格是影響中國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)的重要因素。近年來(lái),天然氣定價(jià)機(jī)制的不完善嚴(yán)重影響了我國(guó)天然氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,影響了天然氣勘探、開發(fā)、輸送等一系列相關(guān)企業(yè)的發(fā)展,我國(guó)正在不斷探索煤層氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣資源的定價(jià)問題。
當(dāng)前,國(guó)內(nèi)天然氣價(jià)格要比國(guó)際價(jià)格相對(duì)低一點(diǎn)。由于我國(guó)進(jìn)口天然氣比重較高,對(duì)外依附度仍然較大,使得國(guó)內(nèi)天然氣價(jià)格的波動(dòng)及價(jià)格機(jī)制的改革存在一定的壓力。和其他價(jià)格改革一樣,天然氣價(jià)格改革也將面臨諸多困難,其中最主要的方面是在天然氣市場(chǎng)化進(jìn)程中,如何平衡各方利益(包括政府、企業(yè)以及終端消費(fèi)者等)。在天然氣定價(jià)機(jī)制改革試點(diǎn)中,已經(jīng)明確提到了頁(yè)巖氣等非常規(guī)天然氣價(jià)格將按照天然氣價(jià)格進(jìn)行改革,這也就對(duì)頁(yè)巖氣的價(jià)格市場(chǎng)化發(fā)展起到了一定的推動(dòng)作用。
(四)環(huán)境污染
未來(lái)全球新增能源需求將主要通過天然氣來(lái)滿足,這是大勢(shì)所趨,而頁(yè)巖氣作為新增天然氣產(chǎn)量的支柱之一也勢(shì)在必行。因此,頁(yè)巖氣伴生的環(huán)境問題就不能不引起重視。
天然氣作為主要燃料的一種形式,呈現(xiàn)了利用的低碳特征。主要成分甲烷在燃燒過程中的主要產(chǎn)物為水蒸氣以及少量的二氧化碳,其二氧化碳排放量?jī)H相當(dāng)于石油和煤的54%和48%。2011年的德班世界氣候變化大會(huì)前,“低核、高天然氣情景”開始進(jìn)入碳減排議程。從氣候變化談判目前的進(jìn)程來(lái)看,“綠色氣候基金”可能成為今后國(guó)際碳排放額交易及技術(shù)轉(zhuǎn)讓的主要操作平臺(tái)。對(duì)于基金這樣的金融化平臺(tái)來(lái)說,天然氣比核技術(shù)、清潔煤技術(shù)、風(fēng)能及太陽(yáng)能等減排項(xiàng)目容易操作得多。因此,發(fā)達(dá)國(guó)家也會(huì)把天然氣作為實(shí)現(xiàn)碳減排的一個(gè)主要方式來(lái)推動(dòng)。
在頁(yè)巖氣發(fā)展實(shí)現(xiàn)低碳的前提下,也滋生了一些嚴(yán)重的生態(tài)問題。
1.地下水污染
頁(yè)巖氣開發(fā)過程中會(huì)間接誘發(fā)產(chǎn)生二氧化碳。在開發(fā)、運(yùn)輸及存儲(chǔ)過程中將甲烷泄露到大氣和地下水中,將導(dǎo)致地下水甲烷超標(biāo)。
每口頁(yè)巖氣井在壓裂過程中采用的壓裂液除了含有大量的砂石外,還有多達(dá)20升多種化學(xué)成分,如為了溶解礦物和造縫而添加的鹽酸、為了防止套管腐蝕而添加的甲酰胺等,這些操作過程的發(fā)生及添加劑的使用都有可能造成地下水的污染。當(dāng)頁(yè)巖氣鉆井深度超過1500米時(shí),甚至?xí)绊懮顚拥叵滤俺顚拥叵滤?/p>
2.地質(zhì)災(zāi)害隱患
《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中提到的我國(guó)頁(yè)巖氣潛力地區(qū)包括華北地區(qū)。由于長(zhǎng)期超采地下水,我國(guó)華北地區(qū)的部分區(qū)域存在大面積的地下水采空區(qū),頁(yè)巖氣的開發(fā)將施加更大的地下高壓力,可能導(dǎo)致一定程度的地質(zhì)災(zāi)害。
3.缺水矛盾
頁(yè)巖氣在開發(fā)過程中要消耗大量的水資源,可能加劇缺水矛盾。美國(guó)數(shù)據(jù)顯示,頁(yè)巖氣開發(fā)所采用的高壓水力壓裂技術(shù)平均每口井耗水達(dá)到2萬(wàn)噸,是常規(guī)水力壓裂井的50~100倍,而其中50%~70%的水在這個(gè)過程中會(huì)被消耗。每口井耗水量相當(dāng)于中國(guó)每個(gè)月5000~10000個(gè)普通家庭的耗水量。對(duì)于缺水的地區(qū)來(lái)說,頁(yè)巖氣的開發(fā)將會(huì)帶來(lái)更大的供水壓力。
針對(duì)我國(guó)水資源分布狀況,《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中提到的我國(guó)頁(yè)巖氣潛力地區(qū)還包括準(zhǔn)噶爾盆地、吐哈盆地、鄂爾多斯盆地等,這些地區(qū)都是缺少地表水的地區(qū),頁(yè)巖氣的大規(guī)模開發(fā)必然會(huì)加劇當(dāng)?shù)氐娜彼堋?/p>
(五)管道網(wǎng)絡(luò)
頁(yè)巖氣的運(yùn)輸和儲(chǔ)集需要依托天然氣管道,因此,天然氣管道的發(fā)展必須跟上頁(yè)巖氣開發(fā)的步伐。
1.我國(guó)天然氣管網(wǎng)現(xiàn)狀
全國(guó)天然氣基干管網(wǎng)架構(gòu)逐步形成。截至2010年底,天然氣主干管道長(zhǎng)度達(dá)4萬(wàn)公里,地下儲(chǔ)氣庫(kù)工作氣量達(dá)到18億立方米,已建成3座液化天然氣(LNG)接收站,總接收能力達(dá)到1230萬(wàn)噸/年,基本形成“西氣東輸、北氣南下、海氣登陸”的供氣格局。西北、西南天然氣陸路進(jìn)口戰(zhàn)略通道建設(shè)取得重大進(jìn)展,中亞天然氣管道A線、B線已順利投產(chǎn)。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)逐步呈現(xiàn)以國(guó)有企業(yè)為主、民營(yíng)和外資企業(yè)為輔的多種市場(chǎng)主體共存的局面,促進(jìn)了多種所有制經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展。
2.“十二五”天然氣管道發(fā)展規(guī)劃
《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中提出了頁(yè)巖氣發(fā)展目標(biāo),并提出了相應(yīng)的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)能力。預(yù)計(jì)“十二五”期間,新建天然氣管道(含支線)4.4萬(wàn)公里,新增干線管輸能力約1500億立方米/年;新增儲(chǔ)氣庫(kù)工作氣量約220億立方米,約占2015年天然氣消費(fèi)總量的9%;城市應(yīng)急和調(diào)峰儲(chǔ)氣能力達(dá)到15億立方米。到“十二五”期末,初步形成以西氣東輸、川氣東送、陜京線和沿海主干道為大動(dòng)脈,連接四大進(jìn)口戰(zhàn)略通道、主要生產(chǎn)區(qū)、消費(fèi)區(qū)和儲(chǔ)氣庫(kù)的全國(guó)主干管網(wǎng),形成“多氣源供應(yīng),多方式調(diào)峰,平穩(wěn)安全”的供氣格局。
按照“統(tǒng)籌規(guī)劃兩種資源、分步實(shí)施、遠(yuǎn)近結(jié)合、保障安全、適度超前”的原則,加快天然氣管網(wǎng)建設(shè)。主體規(guī)劃內(nèi)容可以總結(jié)為:積極建設(shè)主干管網(wǎng),不斷完善區(qū)域管網(wǎng),有力加快煤層氣管道建設(shè),持續(xù)完善頁(yè)巖氣輸送基礎(chǔ)設(shè)施。
表5介紹了我國(guó)天然氣“十二五”規(guī)劃下天然氣管網(wǎng)建設(shè)情況。
3.頁(yè)巖氣輸送基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的開展
《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中明確提出要完善頁(yè)巖氣輸送的基礎(chǔ)設(shè)施。一是在天然氣管網(wǎng)設(shè)施比較完善的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)區(qū),加快建設(shè)氣田集輸管道,將頁(yè)巖氣輸入天然氣管網(wǎng)。二是對(duì)于遠(yuǎn)離天然氣管網(wǎng)設(shè)施、初期產(chǎn)量較小的勘探開發(fā)區(qū),建設(shè)小型LNG或CNG利用裝置,防止放空浪費(fèi)。三是根據(jù)勘探開發(fā)進(jìn)展情況,適時(shí)建設(shè)頁(yè)巖氣外輸管道。
現(xiàn)階段,我國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施建設(shè)比較滯后:頁(yè)巖氣探采區(qū)塊多數(shù)地處偏遠(yuǎn)的山丘和高原地帶,區(qū)域內(nèi)管道設(shè)施建設(shè)艱難、滯后,而且已有管道沒有“開放準(zhǔn)入”的輸氣保障。因此,為保證頁(yè)巖氣的順利發(fā)展,我國(guó)的天然氣輸送管道的覆蓋程度、輸氣能力需要提高,燃?xì)馊刖W(wǎng)仍有待開放。
表5 我國(guó)“十二五”天然氣管網(wǎng)重點(diǎn)項(xiàng)目
(六)國(guó)家政策
作為低品位的資源,頁(yè)巖氣開發(fā)需要政府給予政策支持。分析美國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展的主要?dú)v程,可以發(fā)現(xiàn),政府相關(guān)政策的支持至關(guān)重要。美國(guó)各州政府實(shí)施的稅收優(yōu)惠、非常規(guī)油氣資源研究基金的成立,都在一定程度上對(duì)頁(yè)巖氣的發(fā)展起到了較大的推動(dòng)作用。頁(yè)巖氣開采需要的支持性政策如表6所示。
現(xiàn)階段,我國(guó)已經(jīng)出臺(tái)了一系列頁(yè)巖氣開發(fā)相關(guān)政策,如頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)政策、頁(yè)巖氣財(cái)政補(bǔ)貼政策、天然氣價(jià)格調(diào)整政策等。這些政策雖不能完全涵蓋頁(yè)巖氣開發(fā)和發(fā)展的各個(gè)方面,卻是我國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣政策支持方面的有效嘗試。
表6 頁(yè)巖氣開發(fā)應(yīng)需要的支持性政策列舉
1.頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)政策
2013年10月22日國(guó)家能源局發(fā)布了《頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)政策》(以下簡(jiǎn)稱《產(chǎn)業(yè)政策》),以加大對(duì)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)等的財(cái)政扶持力度,鼓勵(lì)包括民營(yíng)企業(yè)在內(nèi)的多元投資主體投資頁(yè)巖氣勘探開發(fā),通過規(guī)范產(chǎn)業(yè)準(zhǔn)入和監(jiān)管,確保頁(yè)巖氣勘探開發(fā)健康發(fā)展?!懂a(chǎn)業(yè)政策》從產(chǎn)業(yè)監(jiān)督、示范區(qū)建設(shè)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)支持、市場(chǎng)和運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)和節(jié)約利用、支持政策等方面提出了促進(jìn)我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展的支持性政策?!懂a(chǎn)業(yè)政策》提到的較關(guān)鍵性和實(shí)質(zhì)性政策包括以下內(nèi)容。
第一,建立健全監(jiān)管機(jī)制,加強(qiáng)頁(yè)巖氣開發(fā)生產(chǎn)過程監(jiān)管。
第二,鼓勵(lì)從事頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的企業(yè)與國(guó)外擁有先進(jìn)頁(yè)巖氣技術(shù)的機(jī)構(gòu)、企業(yè)開展技術(shù)合作或勘探開發(fā)區(qū)內(nèi)的合作,引進(jìn)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理經(jīng)驗(yàn)。
第三,鼓勵(lì)頁(yè)巖氣資源地所屬地方企業(yè)以合資、合作等方式,參與頁(yè)巖氣勘探開發(fā)。
第四,鼓勵(lì)建立具有一定規(guī)模和代表性的頁(yè)巖氣示范區(qū)。
第五,支持在國(guó)家級(jí)頁(yè)巖氣示范區(qū)內(nèi)優(yōu)先開展頁(yè)巖氣勘探開發(fā)技術(shù)集成應(yīng)用,探索工廠化作業(yè)模式。
第六,鼓勵(lì)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)企業(yè)應(yīng)用國(guó)際成熟的高新、適用技術(shù)提高頁(yè)巖氣勘探成功率、開發(fā)利用率和經(jīng)濟(jì)效益。
第七,頁(yè)巖氣出廠價(jià)格實(shí)行市場(chǎng)定價(jià)。
第八,鉆井液、壓裂液等應(yīng)做到循環(huán)利用。
第九,依據(jù)《頁(yè)巖氣開發(fā)利用補(bǔ)貼政策》,按頁(yè)巖氣開發(fā)利用量,對(duì)頁(yè)巖氣生產(chǎn)企業(yè)直接進(jìn)行補(bǔ)貼。
第十,頁(yè)巖氣開采企業(yè)減免礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)、礦權(quán)使用費(fèi),研究出臺(tái)資源稅、增值稅、所得稅等稅收激勵(lì)政策。
第十一,頁(yè)巖氣勘探開發(fā)等鼓勵(lì)類項(xiàng)目項(xiàng)下進(jìn)口的國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)的自用設(shè)備。
2.頁(yè)巖氣開發(fā)利用補(bǔ)貼政策
2012年11月5日,國(guó)家財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于出臺(tái)頁(yè)巖氣開發(fā)利用補(bǔ)貼政策的通知》(以下簡(jiǎn)稱《通知》)?!锻ㄖ烦雠_(tái)的目的是為大力推動(dòng)我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā),增加天然氣供應(yīng),緩解天然氣供需矛盾,調(diào)整能源結(jié)構(gòu),促進(jìn)節(jié)能減排,中央財(cái)政安排專項(xiàng)資金,支持頁(yè)巖氣開發(fā)利用。《通知》提出了具體的頁(yè)巖氣補(bǔ)貼措施,主要有以下幾個(gè)方面。
第一,2012~2015年的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.4元/立方米,補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)將根據(jù)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況予以調(diào)整。
第二,中央財(cái)政安排的頁(yè)巖氣補(bǔ)貼資金按以下方式計(jì)算:補(bǔ)貼資金=開發(fā)利用量×補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。
第三,規(guī)定了頁(yè)巖氣補(bǔ)貼申請(qǐng)程序。
除此以外,還對(duì)頁(yè)巖氣補(bǔ)貼條件和補(bǔ)貼申請(qǐng)的監(jiān)督檢查提出了相應(yīng)的要求。
3.天然氣價(jià)格調(diào)整政策
2013年7月1日,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布了《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于調(diào)整天然氣價(jià)格的通知》(發(fā)改價(jià)格〔2013〕1246號(hào))。天然氣價(jià)格調(diào)整的基本思路為:按照市場(chǎng)化取向,建立起反映市場(chǎng)供求和資源稀缺程度的與可替代能源價(jià)格掛鉤的動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制,逐步理順天然氣與可替代能源比價(jià)關(guān)系,為最終實(shí)現(xiàn)天然氣價(jià)格完全市場(chǎng)化奠定基礎(chǔ)。為盡快建立新的天然氣定價(jià)機(jī)制,同時(shí)減少對(duì)下游現(xiàn)有用戶影響,平穩(wěn)推出價(jià)格調(diào)整方案,區(qū)分存量氣和增量氣,增量氣價(jià)格一步調(diào)整到與燃料油、液化石油氣(權(quán)重分別為60%和40%)等可替代能源保持合理比價(jià)的水平;存量氣價(jià)格分步調(diào)整,力爭(zhēng)“十二五”末調(diào)整到位。
天然氣價(jià)格調(diào)整的適用范圍為:天然氣價(jià)格管理由出廠環(huán)節(jié)調(diào)整為門站環(huán)節(jié),門站價(jià)格為政府指導(dǎo)價(jià),實(shí)行最高上限價(jià)格管理,供需雙方可在國(guó)家規(guī)定的最高上限價(jià)格范圍內(nèi)協(xié)商確定具體價(jià)格。門站價(jià)格適用于國(guó)產(chǎn)陸上天然氣、進(jìn)口管道天然氣。頁(yè)巖氣、煤層氣、煤制氣出廠價(jià)格,以及液化天然氣氣源價(jià)格放開,由供需雙方協(xié)商確定,需進(jìn)入長(zhǎng)輸管道混合輸送并一起銷售的(即運(yùn)輸企業(yè)和銷售企業(yè)為同一市場(chǎng)主體),執(zhí)行統(tǒng)一門站價(jià)格;進(jìn)入長(zhǎng)輸管道混合輸送但單獨(dú)銷售的,氣源價(jià)格由供需雙方協(xié)商確定,并按國(guó)家規(guī)定的管道運(yùn)輸價(jià)格向管道運(yùn)輸企業(yè)支付運(yùn)輸費(fèi)用。
4.頁(yè)巖氣資源勘查開采和監(jiān)督管理政策
2012年11月國(guó)土資源部頒布了《關(guān)于加強(qiáng)頁(yè)巖氣資源勘查開采和監(jiān)督管理有關(guān)工作的通知》,指出:頁(yè)巖氣礦業(yè)權(quán)人可按規(guī)定申請(qǐng)減免探礦權(quán)使用費(fèi)、采礦權(quán)使用費(fèi)和礦產(chǎn)資源補(bǔ)償費(fèi)??辈槿〉猛黄频模缮暾?qǐng)擴(kuò)大勘查面積,并可申請(qǐng)?jiān)嚥苫驅(qū)⒉糠謪^(qū)塊轉(zhuǎn)入開采。同時(shí),地方各級(jí)國(guó)土資源主管部門應(yīng)積極支持頁(yè)巖氣勘查、開采,并可通過土地租賃試點(diǎn)等方式滿足勘查、開采用地需求。
5.其他政策
除了以上幾種政策,其他政策也在規(guī)劃中。國(guó)土資源部披露的措施包括以下方面。
第一,改革監(jiān)管體系:國(guó)家一級(jí)管理,地方二級(jí)監(jiān)管,使各省介入頁(yè)巖氣探礦權(quán)設(shè)置的建議,并參與頁(yè)巖氣勘查、開采、檢查和督察工作。
第二,實(shí)施市場(chǎng)化定價(jià):頁(yè)巖氣與天然氣價(jià)改并軌,放開對(duì)頁(yè)巖氣市場(chǎng)價(jià)格的監(jiān)管。
第三,調(diào)整稅收:將頁(yè)巖氣相關(guān)利稅留給地方,以促進(jìn)地方政府對(duì)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的支持。對(duì)勘探開發(fā)企業(yè)給予進(jìn)口設(shè)備、所得稅等方面的稅收扶持性政策。要推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展克服啟動(dòng)期的困難,除了企業(yè)自身的努力,政府的各項(xiàng)扶持政策也是不可或缺的。
這些政策的出臺(tái)涉及國(guó)稅總局、財(cái)政部、國(guó)土資源部、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)資委、各省政府、中石油,中石化等。這些政策的制定及實(shí)施涉及多方利益及發(fā)展,因此,全面明確及出臺(tái)相關(guān)政策仍需不斷推進(jìn)與發(fā)展。此外,在頁(yè)巖氣資源分布中,有66%的頁(yè)巖氣區(qū)塊在中石油、中石化油氣礦業(yè)權(quán)區(qū)塊內(nèi)。這些需要國(guó)土資源部與中石油、中石化和地方政府進(jìn)行協(xié)調(diào)。
(七)商業(yè)化模式
1.我國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化現(xiàn)狀
與美國(guó)多元化發(fā)展、中小型企業(yè)為主體的商業(yè)化模式不同,我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)主要依靠中石油、中石化等幾家大型國(guó)企。中國(guó)77%的頁(yè)巖氣儲(chǔ)藏重疊分布在已登記的常規(guī)油氣資源區(qū)塊內(nèi),上述區(qū)塊為國(guó)有石油公司所掌握。
2009年國(guó)土資源部啟動(dòng)了“中國(guó)重點(diǎn)地區(qū)頁(yè)巖氣資源潛力及有利區(qū)有限”項(xiàng)目。2010年該項(xiàng)目擴(kuò)大研究規(guī)模,在“川渝黔鄂”開展先導(dǎo)調(diào)查,不斷開展區(qū)域調(diào)查,在北方地區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研摸底。根據(jù)2009年的調(diào)查,全國(guó)劃分了三大類33個(gè)頁(yè)巖氣資源有利遠(yuǎn)景區(qū),總面積約87萬(wàn)平方公里。其中,油氣礦業(yè)權(quán)區(qū)塊面積約58萬(wàn)平方公里,占67%,油氣礦業(yè)權(quán)區(qū)塊外約29萬(wàn)平方公里,占33%。
2.我國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化模式探索和嘗試
我國(guó)在頁(yè)巖氣商業(yè)化進(jìn)程上進(jìn)行了很多嘗試。
第一,2011年12月30日,國(guó)土資源部發(fā)布2011年第30號(hào)公告,國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)頁(yè)巖氣為新的獨(dú)立礦種,將避免僅有大型企業(yè)開采的壟斷格局,頁(yè)巖氣資源向多元投資主體開放將有助于提高國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣開采技術(shù)的進(jìn)步,充分調(diào)動(dòng)社會(huì)資本開發(fā)頁(yè)巖氣的積極性。
第二,2012年第二季度,國(guó)土資源部開展第二輪頁(yè)巖氣探礦權(quán)招標(biāo)。第二輪招標(biāo)預(yù)期有15塊左右區(qū)塊,將近20家企業(yè)參與了投標(biāo)。根據(jù)國(guó)土資源部的初步調(diào)研,未來(lái)將有更多的民營(yíng)企業(yè)參與投標(biāo)。
由圖9可以看出,最近幾年,我國(guó)頁(yè)巖氣探礦權(quán)開始面向社會(huì)進(jìn)行招標(biāo),這將在很大程度上激發(fā)中小型企業(yè)的積極性,加強(qiáng)頁(yè)巖氣市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng),進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化進(jìn)程的實(shí)現(xiàn)。
圖9 頁(yè)巖氣近年發(fā)展進(jìn)程
第三,2012年11月13~16日,2012年中國(guó)國(guó)際頁(yè)巖氣大會(huì)在重慶召開,主題為“促進(jìn)投資與合作,推動(dòng)中國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化發(fā)展”。200多名全球各地的頁(yè)巖氣資源開發(fā)商、購(gòu)買商、貿(mào)易商、技術(shù)支持方、油田服務(wù)及設(shè)備供應(yīng)商、頂尖的頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)研究專家以及政府顧問人士參會(huì)。
第四,中國(guó)富順永川的頁(yè)巖氣項(xiàng)目于2012年底實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣商業(yè)化運(yùn)營(yíng),成為中國(guó)開始頁(yè)巖氣革命的重要標(biāo)志性事件。
政府在引入多種開發(fā)實(shí)體推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面,做出了進(jìn)一步的嘗試和努力。從2012年起,國(guó)家陸續(xù)推出了一系列政策,推動(dòng)民營(yíng)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入頁(yè)巖氣等能源開發(fā)領(lǐng)域。
第一,2012年6月國(guó)家能源局頒布了《關(guān)于鼓勵(lì)和引導(dǎo)民間資本進(jìn)一步擴(kuò)大能源領(lǐng)域投資的實(shí)施意見》。
第二,2012年10月國(guó)務(wù)院在《能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》中明確提出鼓勵(lì)民間資本進(jìn)入能源領(lǐng)域。
第三,2012年11月國(guó)土資源部頒布的《關(guān)于加強(qiáng)頁(yè)巖氣資源勘查開采和監(jiān)督管理有關(guān)工作的通知》中,進(jìn)一步明確頁(yè)巖氣勘采實(shí)行“開放市場(chǎng)”原則,鼓勵(lì)民營(yíng)企業(yè)和其他投資主體進(jìn)入頁(yè)巖氣勘查、開采領(lǐng)域。
第四,對(duì)分布在已登記油氣區(qū)塊內(nèi)的頁(yè)巖氣,石油公司不主動(dòng)開采的,可另設(shè)頁(yè)巖氣探礦權(quán),并向包括民營(yíng)企業(yè)在內(nèi)的投資主體出讓。
在第二輪頁(yè)巖氣招標(biāo)中國(guó)家投放了與常規(guī)油氣礦權(quán)沒有重疊的20個(gè)區(qū)塊標(biāo)段,從第二輪頁(yè)巖氣勘探招標(biāo)和結(jié)果來(lái)看,國(guó)家放寬了對(duì)企業(yè)資質(zhì)的要求,以利民營(yíng)和外資企業(yè)參與勘探權(quán)的競(jìng)標(biāo)。在參加投標(biāo)的83家企業(yè)中,民營(yíng)企業(yè)占比高達(dá)1/3。但從招標(biāo)結(jié)果中不難發(fā)現(xiàn),國(guó)有企業(yè)仍是中標(biāo)的主力,民營(yíng)企業(yè)僅有兩家中標(biāo)。究其原因,除了民營(yíng)企業(yè)在資金實(shí)力和勘探經(jīng)驗(yàn)方面不足以外,國(guó)有企業(yè)在資源和政府支持上的巨大優(yōu)勢(shì)也起到了決定性作用。從《頁(yè)巖氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》設(shè)定的我國(guó)頁(yè)巖氣目標(biāo)產(chǎn)量分配來(lái)看,中石油、中石化及中聯(lián)煤這三家國(guó)企要占到預(yù)計(jì)總產(chǎn)量的78%,國(guó)企仍占據(jù)中國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)的主導(dǎo)地位。因此,現(xiàn)階段,以大型國(guó)企為主、民營(yíng)企業(yè)為輔仍是我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)主要的模式??梢韵嘈?,未來(lái)我國(guó)的頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)國(guó)有企業(yè)主導(dǎo)、多種主體共同開發(fā)的產(chǎn)業(yè)格局。
3.頁(yè)巖氣商業(yè)化模式的開展
美國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化成功經(jīng)驗(yàn)可凝練成一句話:“多元合作,中小公司推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新,大公司實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣規(guī)模化發(fā)展?!痹诿绹?guó)較為成熟的競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)體系中,中小企業(yè)高度重視技術(shù)的創(chuàng)新、產(chǎn)品的商品化發(fā)展,頁(yè)巖氣開發(fā)利用的一些關(guān)鍵技術(shù)掌握在目前100多家中小型企業(yè)當(dāng)中,而這些開發(fā)企業(yè)的數(shù)量在2005年僅為23家左右。中小企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新、快速投資、迅速產(chǎn)業(yè)化及規(guī)?;确矫婢哂懈嗟膬?yōu)勢(shì),大企業(yè)主要通過收購(gòu)或者合資的方式在長(zhǎng)期投資方面實(shí)現(xiàn)進(jìn)軍頁(yè)巖氣市場(chǎng)的發(fā)展。
依照美國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化成功的經(jīng)驗(yàn),中石油、中石化和中海油三大主要石油企業(yè)可以不斷加強(qiáng)與民營(yíng)企業(yè)的合作交流,解決投資資金問題,為企業(yè)提供專業(yè)化的技術(shù)及咨詢服務(wù),提高產(chǎn)業(yè)發(fā)展效率;通過業(yè)務(wù)及產(chǎn)品細(xì)分,實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置及合理的專業(yè)分工協(xié)作。
我國(guó)的頁(yè)巖氣進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)開發(fā)階段需要技術(shù)、資金、管道和政策上的種種支持,目前頁(yè)巖氣開發(fā)各方的準(zhǔn)備工作已經(jīng)陸續(xù)展開?!吨袊?guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)勘查開采與前景預(yù)測(cè)分析報(bào)告前瞻》分析認(rèn)為,頁(yè)巖氣在我國(guó)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化運(yùn)營(yíng)還需一段時(shí)間的發(fā)展,據(jù)綜合預(yù)測(cè)分析,2020年我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)量將達(dá)到500億~700億立方米,預(yù)計(jì)2015年左右由頁(yè)巖氣開發(fā)帶動(dòng)的相關(guān)技術(shù)、設(shè)備、服務(wù)等市場(chǎng)價(jià)值空間將達(dá)到420億~430億元。
總體來(lái)說,美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)性、商業(yè)化的頁(yè)巖氣開采帶來(lái)了頁(yè)巖氣產(chǎn)量的激增,極大地豐富了天然氣的供應(yīng),并在一段時(shí)間內(nèi)帶動(dòng)了氣價(jià)的急速下降。得益于這一行業(yè)趨勢(shì),整個(gè)天然氣上游和下游產(chǎn)業(yè)鏈,包括勘探開采、天然氣化工、燃?xì)獍l(fā)電、LNG及相關(guān)化工品出口以及天然氣作為汽車燃料等領(lǐng)域都取得了迅猛的發(fā)展。
但是,中國(guó)頁(yè)巖氣資源儲(chǔ)藏條件復(fù)雜,勘探開采技術(shù)瓶頸、儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施限制以及較高的氣價(jià)水平,均制約了頁(yè)巖氣產(chǎn)能、產(chǎn)量的擴(kuò)張及其下游行業(yè)的經(jīng)濟(jì)利用。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),中國(guó)將無(wú)法復(fù)制美國(guó)頁(yè)巖氣的發(fā)展并帶動(dòng)整個(gè)上游和下游產(chǎn)業(yè)鏈的繁榮。然而,在局部的下游產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,如燃?xì)獍l(fā)電、分布式能源系統(tǒng)和城市燃?xì)庥绕涫擒囉萌剂咸娲矫嫒〉瞄L(zhǎng)足進(jìn)步還是可以期待的。
四 我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展方向分析
(一)我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展機(jī)遇分析
中國(guó)是繼北美之后較早進(jìn)入頁(yè)巖氣勘探評(píng)價(jià)突破和工業(yè)化開發(fā)先導(dǎo)性試驗(yàn)的國(guó)家。自20世紀(jì)60年代以來(lái),我國(guó)不斷在很多陸上含油氣盆地中發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖氣活泥頁(yè)巖裂縫性氣藏。20世紀(jì)90年代,中國(guó)專門針對(duì)泥巖、頁(yè)巖裂縫性油氣藏進(jìn)行了大量研究工作。2005年以來(lái),中國(guó)開展了前期調(diào)研,進(jìn)行了技術(shù)準(zhǔn)備工作,已初步形成了資源潛力評(píng)價(jià)研究成果。2008年,國(guó)土資源部設(shè)立了頁(yè)巖氣項(xiàng)目“中國(guó)重點(diǎn)地區(qū)頁(yè)巖氣資源潛力及有利區(qū)帶優(yōu)選”,同年11月,我國(guó)在四川宜賓盆地地區(qū)完鉆了首口頁(yè)巖氣井。2010年以來(lái),中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)陸續(xù)取得單井突破,進(jìn)入了開發(fā)先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)區(qū)建設(shè)階段。
中國(guó)借鑒美國(guó)開發(fā)頁(yè)巖氣的成功經(jīng)驗(yàn),制定了相關(guān)開發(fā)戰(zhàn)略,除了探礦權(quán)招標(biāo),近期還出臺(tái)了《天然氣“十二五”規(guī)劃》、《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃》、頁(yè)巖氣價(jià)格補(bǔ)貼方案等系列扶持政策措施。迄今為止,我國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化開發(fā)尚未起步,總體上仍處于前期的探索和準(zhǔn)備階段。這一切為我國(guó)頁(yè)巖氣大規(guī)模開發(fā)提供了寶貴的戰(zhàn)略機(jī)遇。
1.開采潛力大,彌補(bǔ)天然氣供需缺口
根據(jù)2012年3月中國(guó)國(guó)土資源部公布的普查數(shù)據(jù),中國(guó)陸域頁(yè)巖氣地質(zhì)資源潛力為134.42萬(wàn)億立方米,可采資源潛力為25.08萬(wàn)億立方米(不含青藏區(qū)),而EIA于2011年對(duì)中國(guó)主要盆地頁(yè)巖氣資源潛力的評(píng)估數(shù)據(jù)為36.1萬(wàn)億立方米,居世界第一位。
2.開采壽命長(zhǎng),具有長(zhǎng)期發(fā)展優(yōu)勢(shì)
我國(guó)頁(yè)巖層積的厚度大,且普遍含氣,使得我國(guó)頁(yè)巖氣井能夠長(zhǎng)期地穩(wěn)定產(chǎn)氣,有利于產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展。
3.分布廣泛,改善能源供應(yīng)地理結(jié)構(gòu)
我國(guó)石油和常規(guī)天然氣產(chǎn)區(qū)主要分布在北方地區(qū),而在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的南方地區(qū)鮮有常規(guī)油氣可供開采,已探明的南方地區(qū)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量非常豐富,頁(yè)巖氣開發(fā)一旦形成產(chǎn)業(yè)化,將使我國(guó)能源供應(yīng)的地理結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)相適應(yīng),大大減輕對(duì)我國(guó)天然氣管網(wǎng)設(shè)施的壓力。
4.北美地區(qū)頁(yè)巖氣的開發(fā)技術(shù)為我國(guó)頁(yè)巖氣的發(fā)展及利用提供了一定的借鑒
多年來(lái),北美地區(qū)在頁(yè)巖氣開采技術(shù)方面已經(jīng)形成了一套較為完備的技術(shù)體系,為綜合降低開采成本、提高單井產(chǎn)量、大規(guī)模開發(fā)利用頁(yè)巖氣資源提供了較大的支撐,為推動(dòng)頁(yè)巖氣的高效低成本開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。同時(shí),為我國(guó)大力發(fā)展頁(yè)巖氣的勘探及利用、技術(shù)引進(jìn)及消化奠定了發(fā)展基礎(chǔ)。
5.日趨增長(zhǎng)的天然氣需求為頁(yè)巖氣發(fā)展提供了有利的環(huán)境
隨著社會(huì)生產(chǎn)生活的不斷進(jìn)步,未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)天然氣的需求總量仍將快速增長(zhǎng),天然氣供需缺口仍將不斷擴(kuò)大,頁(yè)巖氣的發(fā)展將為解決這一現(xiàn)實(shí)問題提供有效的平臺(tái)。
6.天然氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施不斷完善有利于頁(yè)巖氣的大規(guī)模開發(fā)
我國(guó)天然氣輸送管網(wǎng)建設(shè)不斷加強(qiáng),尤其在頁(yè)巖氣資源富集的地區(qū)得到了快速發(fā)展,LNG、CNG等技術(shù)不斷成熟,都將在較大程度上推動(dòng)我國(guó)頁(yè)巖氣的大規(guī)模開發(fā)與利用。
(二)我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展戰(zhàn)略分析
結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)分析,到2020年,預(yù)計(jì)我國(guó)將在全國(guó)優(yōu)選50~80個(gè)有利的頁(yè)巖氣遠(yuǎn)景利用區(qū)、20~30個(gè)有利的勘探開發(fā)區(qū),預(yù)計(jì)落實(shí)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量10000×108立方米,在關(guān)鍵開發(fā)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)有效突破,實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能超過600×108立方米,預(yù)計(jì)頁(yè)巖氣產(chǎn)量將占中國(guó)天然氣產(chǎn)量的8%~12%。因此,頁(yè)巖氣的開發(fā)及利用影響著我國(guó)未來(lái)天然氣及非常規(guī)天然氣的開采,對(duì)國(guó)家能源戰(zhàn)略的調(diào)整起到了一定的推動(dòng)作用。
綜合分析,我國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富,整體發(fā)展前景較好。但是,由于我國(guó)頁(yè)巖氣所在地區(qū)地質(zhì)開發(fā)條件復(fù)雜,技術(shù)發(fā)展還不完善,將面臨較為嚴(yán)峻及漫長(zhǎng)的探索與開發(fā)挑戰(zhàn)。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)需要不斷深化地質(zhì)勘探與技術(shù)攻關(guān),在核心技術(shù)及先導(dǎo)試驗(yàn)等方面不斷加強(qiáng),實(shí)現(xiàn)中國(guó)頁(yè)巖氣的快速可持續(xù)發(fā)展。
五 我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展建議和啟示
(一)開發(fā)新能源、增強(qiáng)能源自給能力應(yīng)作為我國(guó)長(zhǎng)期的能源安全戰(zhàn)略目標(biāo)
自20世紀(jì)末工業(yè)化轉(zhuǎn)為重化工階段之后,我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,能源消費(fèi)總量持續(xù)快速增長(zhǎng)。而我國(guó)能源格局呈現(xiàn)的基本特點(diǎn)為能源稟賦富煤、“缺油少氣”,尤其在石油和天然氣方面進(jìn)口量較大,對(duì)外依存度不斷上升。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)石油2011年對(duì)外依存度達(dá)56.5%,我國(guó)原油進(jìn)口一半以上來(lái)源于局勢(shì)動(dòng)蕩的中東和北非,大量的海上運(yùn)輸將通過馬六甲海峽,形成了制約中國(guó)能源安全的“馬六甲困局”。因此,我國(guó)能源安全問題日益突出。
(二)全面綜合的考察評(píng)價(jià)頁(yè)巖氣的開發(fā)
在初期要全面考慮頁(yè)巖氣開發(fā)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境負(fù)面因素。
從經(jīng)濟(jì)角度看,頁(yè)巖氣田的含氣泥質(zhì)巖層巨厚,有的埋藏很深,開采成本很高。我國(guó)頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)剛剛起步,要兼顧環(huán)境保護(hù),高度重視頁(yè)巖氣勘探開發(fā)的環(huán)境問題研究,減少資源開發(fā)對(duì)環(huán)境造成的隱患。
(三)圍繞我國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)資源特點(diǎn)進(jìn)行高效的核心技術(shù)自主創(chuàng)新
頁(yè)巖氣開發(fā)與利用需要以科學(xué)的先進(jìn)技術(shù)與方法手段作為支撐,美國(guó)的頁(yè)巖氣開發(fā)及利用說明了水平井技術(shù)、多段壓裂技術(shù)、水力壓裂技術(shù)、微地震技術(shù)、地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)、有效的完井技術(shù)等一系列技術(shù)的成功應(yīng)用。
2009年11月,中美雙方簽署了《中美關(guān)于在頁(yè)巖氣領(lǐng)域開展合作的諒解備忘錄》,通過與美國(guó)的深入交流與合作,使得我國(guó)在頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)、技術(shù)創(chuàng)新及有關(guān)配套政策管理方面得到了良好發(fā)展。積極分析大型跨國(guó)石油公司及相關(guān)技術(shù)服務(wù)公司在頁(yè)巖氣開發(fā)利用方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),通過引入、消化、合作等模式,將推動(dòng)我國(guó)頁(yè)巖氣的發(fā)展進(jìn)程。
積極推進(jìn)全國(guó)頁(yè)巖氣資源勘查,“摸清家底”,是下一步頁(yè)巖氣商業(yè)化開發(fā)的基礎(chǔ)。我國(guó)頁(yè)巖氣的開采不適宜套用美國(guó)的理論和技術(shù)參數(shù),應(yīng)在借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,建立起與我國(guó)頁(yè)巖氣資源配套的開采體系。
(四)積極制定頁(yè)巖氣發(fā)展的專項(xiàng)規(guī)劃并打造適宜的政策環(huán)境
與新型能源資源有關(guān)的各項(xiàng)政策法規(guī)目前在中國(guó)尚未完備。中國(guó)應(yīng)積極制定有關(guān)礦權(quán)使用、專用設(shè)備引進(jìn)、氣價(jià)確定、稅收等方面的優(yōu)惠政策。同時(shí),加大治理和監(jiān)管力度,建立符合我國(guó)實(shí)際的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)規(guī)范,形成對(duì)頁(yè)巖氣行業(yè)的法律保障。
(五)不斷強(qiáng)化我國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)理論和儲(chǔ)層特性研究
系統(tǒng)研究我國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)理論是全面可持續(xù)開發(fā)利用頁(yè)巖氣資源的基礎(chǔ),應(yīng)不斷深化我國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)理論現(xiàn)狀及發(fā)展的研究,重點(diǎn)分析我國(guó)頁(yè)巖氣富集模式及未來(lái)發(fā)展變化趨勢(shì),系統(tǒng)梳理我國(guó)頁(yè)巖氣的資源分布特點(diǎn)、資源發(fā)展?jié)摿σ约跋嚓P(guān)分析評(píng)價(jià)體系。針對(duì)尚不成熟的理論點(diǎn)、實(shí)踐難題進(jìn)行深化研究,提出滿足我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展、符合我國(guó)頁(yè)巖氣資源特點(diǎn)的地質(zhì)理論體系。
(六)不斷強(qiáng)化頁(yè)巖氣勘探開發(fā)有關(guān)信息的集成整合與利用
頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)涉及大量的地質(zhì)資源信息,需要不斷整合所采集的相關(guān)資料,強(qiáng)化頁(yè)巖氣原始和實(shí)物地質(zhì)信息的匯總,創(chuàng)建科學(xué)的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)與利用數(shù)據(jù)信息的采集、分析、處理、存儲(chǔ)及利用機(jī)制,實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣地質(zhì)資源資料、勘探資源資料、開發(fā)資源資料、利用資源資料的全面信息化、數(shù)據(jù)化集成,構(gòu)建統(tǒng)一的規(guī)范管理機(jī)制。為推動(dòng)頁(yè)巖氣信息資源的共享及社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)、建立完備的數(shù)據(jù)管理及創(chuàng)新機(jī)制,以及提高頁(yè)巖氣的社會(huì)化利用水平,提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)與信息支撐。
(七)積極推進(jìn)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)人才隊(duì)伍建設(shè)
雖然我國(guó)頁(yè)巖氣資源的開發(fā)及利用得到了快速的發(fā)展,但積極構(gòu)建頁(yè)巖氣資源戰(zhàn)略分析、勘探開發(fā)等方面的人才隊(duì)伍仍需不斷加強(qiáng)。應(yīng)結(jié)合頁(yè)巖氣資源戰(zhàn)略分析及勘探開發(fā)實(shí)踐,積極培養(yǎng)相關(guān)業(yè)務(wù)骨干及領(lǐng)軍人才;通過構(gòu)建頁(yè)巖氣研究多學(xué)科交叉創(chuàng)新隊(duì)伍,為頁(yè)巖氣可持續(xù)發(fā)展與利用提供人才保障。同時(shí),也需要不斷強(qiáng)化頁(yè)巖氣勘探開發(fā)及有效利用的業(yè)務(wù)與管理培訓(xùn),通過技術(shù)交流與理論研究,以及工程實(shí)踐與總結(jié)分析,提高我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)利用隊(duì)伍的業(yè)務(wù)水平。
綜上所述,勘探開發(fā)頁(yè)巖氣資源迫在眉睫,要加強(qiáng)頁(yè)巖氣地質(zhì)理論、成藏機(jī)制及高效開采技術(shù)研究;優(yōu)化勘探技術(shù),改進(jìn)工藝技術(shù)水平;針對(duì)不同機(jī)理類型建立相應(yīng)的優(yōu)選盆地試點(diǎn),借鑒經(jīng)驗(yàn),加大資金投入,加強(qiáng)交流,引進(jìn)技術(shù),加快開采步伐。
六 結(jié)論
本文在充分分析美國(guó)等頁(yè)巖氣開發(fā)和商業(yè)化模式的基礎(chǔ)上,總結(jié)了美國(guó)頁(yè)巖氣實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn),并根據(jù)我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)現(xiàn)狀,探討了我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展過程中的核心問題,主要內(nèi)容如下。
第一,資源問題:我國(guó)頁(yè)巖氣氣藏埋深、地質(zhì)復(fù)雜,在勘探和預(yù)測(cè)上具有一定的困難,仍需進(jìn)行大量艱苦細(xì)致的技術(shù)攻關(guān)和勘探開發(fā)政策研究。
第二,核心技術(shù)。頁(yè)巖氣開發(fā)過程中主要的水平鉆井、水力壓裂等技術(shù)尚不成熟,可以通過技術(shù)合作、技術(shù)學(xué)習(xí)、以市場(chǎng)換技術(shù)等手段加強(qiáng)我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展。
第三,定價(jià)機(jī)制和成本?,F(xiàn)階段,我國(guó)天然氣政府定價(jià)機(jī)制降低了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性,制約了企業(yè)頁(yè)巖氣投資的積極性,天然氣價(jià)格市場(chǎng)化是我國(guó)天然氣價(jià)格未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì);核心技術(shù)的缺失導(dǎo)致我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)成本很大,但在技術(shù)成熟的條件下我國(guó)頁(yè)巖氣開采成本將低于美國(guó)的成本,但此目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)過程仍很漫長(zhǎng)。
第四,生態(tài)問題。由于頁(yè)巖氣開發(fā)過程中需要大量的水資源,壓裂液中含有很多有毒物質(zhì),并且頁(yè)巖氣的開采將對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,因而將產(chǎn)生缺水、水污染、地震等生態(tài)問題。這些問題的解決可以通過優(yōu)化壓裂液成分、出臺(tái)環(huán)保監(jiān)管政策等方法實(shí)現(xiàn)。
第五,管道網(wǎng)絡(luò)?,F(xiàn)階段我國(guó)天然氣管網(wǎng)僅有5萬(wàn)公里,是美國(guó)的1/10。“十二五”規(guī)劃對(duì)我國(guó)天然氣輸送基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提出了新的要求,這在很大程度上可以促進(jìn)我國(guó)頁(yè)巖氣大規(guī)模的發(fā)展和商業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。
第六,國(guó)家政策。自2011年起我國(guó)相繼出臺(tái)了《頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)政策》《頁(yè)巖氣開發(fā)利用補(bǔ)貼政策》《頁(yè)巖氣勘探和監(jiān)管政策》等政策,這將全面提高我國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展的政策支持水平。
第七,商業(yè)化模式?,F(xiàn)階段我國(guó)頁(yè)巖氣尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化,通過研究美國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化的成功經(jīng)驗(yàn),我國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化的實(shí)現(xiàn)必須依靠多元化的投資主體、成熟的技術(shù)、完善的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制、發(fā)達(dá)的管網(wǎng)和完善的政策支持。因此,我國(guó)頁(yè)巖氣商業(yè)化仍處于持續(xù)性探索階段。
綜上所述,我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)利用具有一定的可行性以及廣闊的發(fā)展前景,但必須依托成熟的開采技術(shù)、科學(xué)的定價(jià)機(jī)制、完善的政策支持等多項(xiàng)相關(guān)因素。因此,我國(guó)頁(yè)巖氣在開發(fā)過程中不能完全復(fù)制美國(guó)的成功經(jīng)驗(yàn),應(yīng)在符合我國(guó)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上加以總結(jié)和創(chuàng)新,才能實(shí)現(xiàn)我國(guó)頁(yè)巖氣市場(chǎng)的巨大飛躍。
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