張大偉談頁巖氣勘探開發

頁巖氣：打開中國能源勘探開發新局面

 國土資源部油氣中心副主任  張大偉

         我國第172種礦產資源近日現身。國務院批準頁巖氣為新的獨立礦種，我國油氣資源家族從此又添一個新成員。
         頁巖氣勘探開發成功率高，具有較高的工業經濟價值，是未來最重要的替代能源之一。
         我國頁巖氣資源潛力大，初步估計可采資源量在31萬億立方米，與常規天然氣相當，盡快實現頁巖氣規模開發，將有利于緩解我國油氣資源短缺的現狀，形成油氣勘探開發新格局，改變我國能源結構。
　　 頁巖氣是指賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態為主要存在方式的非常規天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源。具有自生自儲、分布廣、埋藏淺、生產周期長等特點。
　　 目前，頁巖氣在全球油氣資源領域異軍突起，形成勘探開發的新亮點。加快頁巖氣勘探開發，已經成為世界主要頁巖氣資源大國和地區的共同選擇。
　　 我國也是頁巖氣資源大國，加快發展頁巖氣，對改變我國油氣資源格局，甚至改變整個能源結構、緩解我國油氣資源短缺、保障國家能源安全、促進經濟社會發展，都有十分重要的意義。

　　 由美國引發的“頁巖氣革命”正在向全球蔓延

　 　據美國能源信息署（EIA）的最新統計數據顯示，當前全球頁巖氣可采資源189萬億立方米。其中北美地區擁有55萬億立方米，位居第一；亞洲擁有51萬億立方米，位居第二；非洲擁有30萬億立方米，位居第三；歐洲擁有18萬億立方米，位居第四。全球其他地區擁有35萬億立方米。頁巖氣勘探開發已在北美洲、亞洲、歐洲、南美洲、大洋洲等地區蓬勃興起，爆發一場“頁巖氣革命”。
　　 美國是頁巖氣開發最早、最成功的國家。1981年，第一口頁巖氣井壓裂成功，實現了頁巖氣勘探開發的突破。本世紀以來，隨著水平井大規模壓裂技術的成功應用，美國頁巖氣開發利用快速發展。美國頁巖氣產量從2005年的194億立方米，提高到2010年的1378億立方米，占美國天然氣總產量的23%。2011年為1800億立方米，占34%。這改變了美國天然氣供應格局，使該國進口天然氣和LNG量大幅度下降。據預測，頁巖氣將成為美國未來天然氣增產的主要來源，到2035年總產量占比將提高到46%。這增加了其他國家對頁巖氣勘探開發利用的信心。
　　 目前，世界許多國家正在效仿美國發展頁巖氣，以期降低對中東、北非和俄羅斯進口天然氣的依賴。
　　 加拿大是繼美國之后世界上第二個對頁巖氣進行勘探開發的國家，除自給自足外，增加了對歐洲和亞太地區的供應，使北美地區成為世界能源新的增長點。歐洲的波蘭、德國、奧地利、匈牙利、波蘭、西班牙等國家頁巖氣的勘探開發已取得重大進展，預計到2035年將逐步擺脫對俄羅斯天然氣的依賴，實現燃氣自給，提高歐洲能源安全。亞太的印度、印尼、澳大利亞以及南美洲的阿根廷和哥倫比亞，還有非洲的南非等國也在積極開展頁巖氣勘探開發，都取得了明顯的進展，大有在本地區捷足先登、引領能源未來之勢。

　　 美國對頁巖氣開發利用快速發展的經驗，主要包括以下幾個方面：

　 　一是開放的競爭環境起到了促進作用。美國頁巖氣勘探開發準入門檻低，勘探開發主體多元化。美國的頁巖氣勘探開發主要由中小公司推動，目前有數千家頁巖氣公司，僅鉆機就有2000多臺，85%的頁巖氣產量由中小公司生產。中小公司在率先取得技術和產業突破后，大公司則通過收購和兼并中小公司參與進入市場，形成了大中小企業并存發展的市場競爭格局。
　　 二是技術進步起到了推動作用。美國政府于上世紀70年代，就設立專項資金用于頁巖氣基礎研究和關鍵技術攻關，率先在世界成功研發了頁巖氣水平鉆井和多段壓裂技術并加以大規模應用，直接推動了頁巖氣的商業開發。由于技術的不斷創新，美國頁巖氣開采成本僅為常規天然氣開采成本的一半。目前，美國一口總進尺在4000米~4500米左右的頁巖氣水平井，鉆完井周期不到20天，鉆完井及壓裂成本在300萬美元左右，折合人民幣不到2000萬元，
　 　三是出臺的優惠政策起到了扶持作用。1978年~1992年，美國聯邦政府對頁巖氣等開發實施長達15年的補貼政策，州政府也出臺相應的稅收減免政策，對油氣行業實施五項稅收優惠，大大地鼓勵了中小企業的鉆探開發投資，有力地扶持和促進了頁巖氣的勘探開發。
　　 四是健全的市場監管起到了保障作用。美國政府十分重視頁巖氣勘探開發中的監管問題。凡與頁巖氣勘探開發相關的管理部門，均在其履行的職責中賦予監管職能，有效的行業監管是美國頁巖氣開發取得成功的重要因素之一。
　　 五是完善的基礎設施起到了支持作用。美國天然氣管網和城市供氣網絡十分發達，天然氣管網總長約50多公里，大大減少了頁巖氣在開發利用環節的前期投入，降低了市場風險。同時，實行天然氣開發和運輸的全面分離，運輸商對天然氣供應商實施無歧視準入。管道運輸價格受到監管，而天然氣價格則完全放開，有力支持了頁巖氣開發的商品化。
　　 六是專業的技術服務起到了支撐作用。美國油氣專業服務公司具有強大的技術優勢，自主研發儀器裝備，且門類齊全、專業化程度高。水平鉆井、完井、固井和多段壓裂等工程以及測井、實驗測試等，一般都委托專業技術服務公司。

　　 我國頁巖氣資源豐富，勘探開發已開始起步

　　 我國頁巖氣資源類型多、分布廣、潛力大。我國海相沉積分布面積多達300萬平方公里，海陸交互相沉積面積200多萬平方公里，陸上海相沉積面積約280萬平方公里。這些沉積區內均具有富含有機質頁巖的地質條件，頁巖地層在各地質歷史時期十分發育，形成了海相、海陸交互相及陸相多種類型富有機質頁巖層系。海相厚層富有機質頁巖，主要分布在我國南方，以揚子地區為主；海陸交互相中薄層富有機質泥頁巖主要分布在我國北方，以華北、西北和東北地區為主；湖相中厚層富有機質泥頁巖，主要分布在大中型含油氣盆地，以松遼、鄂爾多斯等盆地為主。
　　 目前，我國頁巖氣資源調查評價工作已取得重要進展。國土資源部油氣資源戰略研究中心與中國地質大學（北京），從2004年起就開始跟蹤國外頁巖氣發展動態，重點研究我國頁巖氣地質條件和富有機質頁巖發育情況。經過幾年的積累，2008年初步提出揚子地區為我國頁巖氣富集遠景區，2009年啟動并實施了“中國重點地區頁巖氣資源潛力及有利區帶優選”項目，并于2010年設置了川渝黔鄂頁巖氣資源戰略調查先導試驗區。同時，在蘇浙皖地區和北方部分地區開展頁巖氣資源前期調查研究，初步掌握了我國部分有利區富有機質頁巖分布，確定了主力層系，初步形成了頁巖氣資源潛力評價方法和有利區優選標準框架，優選出一批頁巖氣富集遠景區，為在全國開展頁巖氣資源潛力調查評價及有利區優選工作奠定了扎實的基礎。
　　 2011年，國土資源部在全國油氣資源戰略選區項目中，設置了“全國頁巖氣資源潛力調查評價及有利區優選”項目，將全國陸域分為上揚子及滇黔桂區、中下揚子及東南區、華北及東北區、西北區、青藏區5個大區，組織27個單位420余人，對頁巖氣資源潛力進行系統評價。結果表明，我國頁巖氣地質條件復雜，資源類型多、分布相對集中，可采資源潛力為25萬億立方米（不含青藏區），與我國陸域常規天然氣相當，與美國的24萬億立方米相近。優選出有利區180個，面積111萬平方公里。
　　 我國頁巖氣勘探開發還剛剛起步。目前，我國頁巖氣勘探開發主要集中在四川盆地及其周緣、鄂爾多斯盆地、遼河東部凹陷等地。中國石油在川南、滇黔北地區優選了威遠、長寧、昭通和富順—永川4個有利區塊，完鉆10余口探井，其中7口井獲得工業氣流。完鉆并壓裂水平井1口，在鉆、完鉆水平井多口。中國石化在黔東南、渝東南、鄂西、川東北、泌陽、江漢、皖南等地完鉆10余口探井，其中6口井獲得工業氣流。完鉆并壓裂水平井1口。優選了彭水、建南、黃平等有利區塊。中海油在皖浙等地區開展了頁巖氣勘探前期工作。延長石油在陜西延安地區5口鉆井取得陸相頁巖氣重大發現。中聯煤在山西沁水盆地提出了壽陽、沁源和晉城3個頁巖氣有利區。
　　 我國頁巖氣勘探開發已獲得重大發現，已經完鉆近30口頁巖氣探井，18口井壓裂獲工業氣流，初步掌握頁巖氣壓裂技術，具有良好的前景。目前，我國企業已與殼牌、埃克森美孚等多家外國公司開展合作開發與聯合研究。國內相關企業、科研院校成立專門機構，開始研究頁巖氣生成機理、富集規律、儲集和保存條件。石油企業正在探索頁巖氣水平井鉆完井和多段壓裂技術。
　　 我國頁巖氣資源管理工作也剛剛開始。針對頁巖氣這一新的能源資源，國土資源部加強了頁巖氣勘探開發管理工作。制定了頁巖氣資源管理工作方案，進一步明確了頁巖氣資源管理的思路、工作原則以及主要內容和重點等。在近年來開展的頁巖氣資源調查評價和研究的基礎上，通過與天然氣、煤層氣對比，2011年開展了頁巖氣新礦種論證、申報工作，經國務院批準，將頁巖氣作為新礦種進行管理。同時，開展頁巖氣探礦權出讓招標，引入市場機制，對頁巖氣資源管理制度進行創新。2011年，成功開展了頁巖氣探礦權出讓招標，完成了我國油氣礦業權首次市場化探索，向油氣礦業權市場化改革邁出了重要一步。
　　 與美國相比，我國頁巖氣勘探開發起步晚、差距大。現階段，我國頁巖氣勘探開發面臨的問題，主要包括以下幾個方面：
　　 一是市場未完全放開。目前，只有6家國有油氣企業從事頁巖氣勘探開發，其他中央和地方國有資本、民營資本雖有很大的積極性，但尚未進入。美國經驗表明，實行投資主體多元化，形成有序的競爭機制，在頁巖氣勘探開發中具有顯著的效果。
　　 二是缺乏政策支持。頁巖氣勘探開發初期，具有風險大、成本高的特點，一般需要政府在財稅方面給予一定的政策支持，當形成規模和市場完善后再取消財稅支持政策。目前，我國雖然已有礦產資源補償費、探礦權和采礦權使用費減免等優惠政策，但扶持激勵政策尚未出臺。
　　 三是缺乏核心技術。與美國相比，我國在資源評價和水平井、壓裂增產開發技術等方面，尚未形成頁巖氣勘探開發的核心技術體系。況且，我國頁巖氣地質條件更為復雜，頁巖層系時代老，熱演化程度高，經歷了多期構造演化，埋藏深，保存條件不夠理想，開發技術要求更高。目前，我國的技術水平尚不能完全滿足頁巖氣勘探開發的要求。
　 　四是調查程度較低。近年來，盡管我國在頁巖氣地質理論、潛力評價和有利區優選等方面進行了初步探索，取得了一定的進展，但這項工作時間短、投入少、力度小、工作難度大，還有待進一步深化。
　 　五是管網設施不足。美國發達的天然氣管網大大降低了頁巖氣開發利用成本。與美國相比，我國管網設施建設滯后，且已有管網設施在第三方準入、市場開放等方面體制不順、壟斷經營，缺乏政策支持。隨著頁巖氣規模開發，基礎設施不足等問題將會成為制約頁巖氣開發利用的瓶頸。

　　加快我國頁巖氣開發利用，須打破常規多措并舉

　　 雖然我國頁巖氣勘探開發起步較晚，與美國差距很大，存在諸多不利因素，但開局良好，呈現出了積極的發展態勢。借鑒國外發展頁巖氣的先進經驗，結合我國實際，尋找加快發展的路徑，探索并形成具有中國特色的頁巖氣勘探開發和利用體系，顯得十分迫切。
　　 我國具有加快發展頁巖氣的有利條件，如果措施得當，可以大大縮短我國頁巖氣開發利用的發展過程，實現跨越式發展。預計2020年產量將超過1000億立方米，達到我國目前常規天然氣生產水平，并持續保持強勁增長勢頭。2030年產量有望與常規天然氣相當，與美國接近。為此，應重點采取以下措施，推動我國頁巖氣開發利用實現跨越式發展。
　　 一是開放市場。創造開放的競爭環境，推進頁巖氣勘探開發投資主體多元化，鼓勵中小企業和民營資本參與。放開頁巖氣市場，鼓勵國內具有資金、技術實力的多種投資主體進入頁巖氣勘探開發領域；允許國外企業以合資、合作等方式參與頁巖氣勘探開發。允許民營資本、中央和地方國有資本等以獨資、參股、合作、提供專業服務等方式，參與頁巖氣投資開發。
　　 二是技術攻關。組織全國優勢科技力量聯合攻關，重點突破水平井鉆完井、儲層多段壓裂改造、頁巖氣含氣量及儲層物性分析測試等技術瓶頸。重點支持和建設若干個國家級頁巖氣重點實驗室和技術研發中心，提高我國頁巖氣技術自主創新能力和水平。鼓勵企業研發并推廣應用成熟新技術、新工藝，為頁巖氣的勘探開發和跨越式發展提供有效的理論和技術支撐，不斷提高資源開發效率。(河北永明公司積極研制新型頁巖氣深井鉆機，現在已借鑒石油機械生產1000-5000米以內可以鉆探各種復雜工藝井的非常規油氣專用鉆機)
　　 三是加強管理。頁巖氣勘探開發實行國家一級管理。制定科學合理的頁巖氣發展規劃，進行合理引導和綜合布局。各類投資主體通過競爭取得頁巖氣礦業權。國家在已登記石油天然氣和其他礦產區塊內設置頁巖氣礦業權，礦業權人和其他企業通過競爭取得頁巖氣礦業權。實行合同管理，通過合同約定各自的權利和義務。加強對頁巖氣招標區塊成果和勘查資料的匯交管理。建立頁巖氣調查評價、勘探開發、資源儲量管理制度和規范標準，強化頁巖氣勘探開發全過程監管，實現有序開發。
　 　四是政策扶持。在對美國等國家鼓勵頁巖油氣發展政策進行調研的基礎上，結合我國實際，參照國內煤層氣勘探開發優惠政策，制定頁巖油氣勘探開發的鼓勵政策實行頁巖氣市場定價、自主銷售；減免資源稅、資源補償費、礦業權使用費；減免關鍵技術裝備進口關稅等稅費；實施財政補貼；用地保障等扶持政策，以引導和推動頁巖油氣產業化發展。
　　 五是調查評價。在全國范圍內，深入開展頁巖氣資源基礎研究和調查評價。加大財政投入，產學研相結合，全面調查評價我國頁巖氣資源潛力，優選勘探開發靶區。開展我國頁巖氣生成機理、富集條件、分布特征與開發技術研究，總結我國頁巖氣成藏條件和富集規律，形成頁巖氣基礎地質和勘探開發理論體系。為推動我國頁巖氣勘探開發，制定能源規劃特別是頁巖氣中長期發展規劃和宏觀決策以及資源管理提供依據。
　　 六是先行示范。在國土資源部已建設的“川渝黔鄂”頁巖氣資源戰略調查先導試驗區基礎上，選擇川渝黔鄂湘、陜北、遼南等頁巖氣重點有利區，建設一批頁巖氣勘探開發和綜合利用示范基地，在評價與開發技術、管理體制、政策支持、利用模式和監管等方面先行先試，綜合試驗，率先突破，形成儲量和產能。制定科學合理的發展規劃和試點工作方案，明確頁巖氣勘探開發利用一體化示范工程定位、示范目標、發展重點和保障措施，加強組織領導和統籌協調，不斷總結經驗，為推進全國頁巖氣勘探開發和利用提供借鑒。
　 　七是注重環保。跟蹤研究頁巖氣勘探開發對地下水的影響，建立地質環境影響評估制度、壓裂混合液化學成分報告和披露制度，加強頁巖氣勘探開發礦區進行地質環境監測，對返排液處理實行嚴格的監督管理。開展頁巖氣開采前的環評和開采過程中的監管。嚴格執行我國現有的環境保護方面的法律法規。
　　 八是對外合作。加強頁巖氣國際合作與交流，積極引進國外頁巖氣開發先進技術。繼續跟蹤美國頁巖氣勘探開發技術進展。在頁巖氣勘探開發初期，鼓勵與國外有經驗的公司合作，引進實驗測試、水平鉆井、測井、固井和壓裂等技術。建立和加強政府間頁巖氣合作與交流機制，搭建企業、科研院校國際合作平臺，建設科技攻關聯盟。通過技術引進、聯合攻關、引進人才和委托培養等多種方式，快速提高我國頁巖氣技術水平。
　　 九是建設管網。推動天然氣基礎設施特別是管網建設，繼續加快天然氣輸送主干網、聯絡管網和地方區域管網等建設，逐步建成覆蓋全國的天然氣骨干網和能夠滿足地方需要的管網。借鑒電力體制改革經驗，成立獨立運行的天然氣管網公司。根據頁巖氣發展趨勢調整完善管網規劃。允許地方和企業自建局域管網。鼓勵發展LNG設施和頁巖氣就地利用。