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对我国页岩气产业发展前景及模式的思考
[ 2012-6-20 15:35:00 | By: 刘满平 ]
 

随着不断攀升的能源需求压力,天然气价格增长、开发技术不断提高以及人们对新型清洁低碳能源的依赖,目前作为常规能源重要补充的页岩气正愈益受到社会的广泛关注,成为资源勘探开发的重要领域和目标。

 

一、我国页岩气产业开发的前景是光明的:积极看好

 

1、资源丰富,分布广泛。初步评价表明,我国页岩气资源量高达100万亿立方米,折合原油近1000亿吨,可采储量36万亿立方米左右(约为可采常规天然气资源量的12倍)。我国南方海相页岩地层是页岩气的主要富集地区,除此之外,四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、吐哈盆地、江汉盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地等陆相沉积盆地的页岩地层也具有页岩气富集的基础和条件。

 

2、商业性开发国际上有成功经验借鉴。页岩气的规模性开发较早开始于美国,至今已有80多年的历史,美国凭借其世界领先的勘探开发技术,取得了丰富的成果,已进入页岩气开发的快速发展阶段。目前已完钻页岩气井超过4万口,2010年美国页岩气产量达1378亿立方米,占其天然气年产量的14%以上。除美国以外,加拿大是另一个对页岩气进行规模性开发的国家,页岩气现已成为加拿大重要的替代能源。

 

3、国内开发迈出了实质性步伐。自 2009817,国土资源部在重庆市綦江县、巫溪县启动了全国首个页岩气资源勘查项目后至今,中石油、中石化、中海油等大企业都开展了页岩气的勘查工作,已经施工页岩气探井7口并压裂,利用老井复查若干口,浅井20余口,正在施工的水平井2口。页岩气勘查工作在四川威远、湖北等地取得了良好的勘查效果,已有4口探井获得了工业气流。尤其是20105月,由中原油田成功实施大型压裂改造的页岩气井“方深1井”顺利进入排液施工阶段,标志着我国石化页岩气勘探开发工作迈出了实质性的重要一步。

 

4、页岩气的国际合作也迈出了第一步。200710月中国石油天然气集团公司与美国新田石油公司签署了“威远地区页岩气联合研究”协议,这是我国页岩气开发对外合作签署的第一个协议。200911月中石油联手荷兰壳牌公司签订《四川盆地富顺—永川区块页岩气联合评价协议》,标志着我国首个页岩气合作开发项目正式进入实施阶段。英国BP和美国雪佛龙分别宣布已经与我国公司签署合作或者合资协议,将在我国进行页岩气勘探或者开发。法国道达尔也已经与一些公司签订了页岩气项目的“预协议”。

 

5、政府重视和政策支持。国家“十二五”规划明确提出“推进煤层气、页岩气等非常规油气资源的开发利用”,并计划“十三五”期间进行大规模商业性开发,到2020年将页岩气年生产能力提高到1.53亿立方米,预期发现2030个大型勘探开发区块。同时,出台或提出了多项加快页岩气勘探开发鼓励政策和建议,例如加大对页岩气资源战略调查的投入,可能基本比照煤层气补贴政策对页岩气进行补贴;放开页岩气出厂价格管制,实行市场定价;鼓励社会资金投入页岩气等资源领域开发。

 

二、我国页岩气产业开发的道路是曲折的:谨慎乐观

 

1、“他山之石,可以攻玉”——美国的成功经验

 

由于在页岩气产业化方面取得了巨大的成功,美国的经验值得我国借鉴:

 

第一,得天独厚的盆地的沉积特征和地质条件,具有丰富的页岩气资源,奠定了开发的资源基础。美国页岩气资源量十分丰富,其地质资源量高达141.6169.9万亿立方米,技术可采资源量(Lewis页岩除外)在9.523.2万亿立方米,本土48州都广泛分布着有机页岩,其中以Ohio页岩的地质资源量和技术可采资源量最多。

 

第二,开发技术的成熟与突破。经过 20 多年的努力,美国在水平钻井技术基础上,研发成功水平井加多段压裂、水力压裂、同步压裂以及深层地下爆破等多项页岩气开发技术,走在世界前列。这些高端技术拓展了页岩气开采面积和深度,降低了页岩气开采的单位成本,极大地提高了开采量。

 

第三,商业化的运作模式,吸引了众多中小企业的参与。再加上从区块登记、勘探、开发和管理,多元化创新性的商业运作体制和模式,为页岩气的勘探开发提供了很好的外部环境和竞争机制。在美国,石油天然气领域的企业有8000家左右,而85%的天然气是由中小公司生产,而像埃克森美孚、雪弗龙等大型公司仅占15%左右的份额。市场化的商业环境,激烈的竞争促使众多中小企业不断进行技术创新,一项技术从研发到商业化甚至会经历数个公司间的更替。之后,美国大型油气公司主要是通过并购拥有页岩区块或开采技术的中小公司,或通过与中小公司合资合作等方式介入页岩气开发,最终导致整个行业提高生产效率,降低了单位生产成本,最终实现了技术的商业化突破,使得页岩气的市场价格极具竞争力。

 

第四,政策扶持,优惠补贴。2000年以后,与页岩气相关的配套政策主要有两项:(1)《2004年美国能源法案》规定,10年内政府每年将投资4500万美元用于包括页岩气在内的非常规天然气的研发;(2)《2005年能源政策法》规定对石油天然气生产和增采等5个方面给予了145.5亿美元的税收刺激额度,并对基础科研和石化能源分别提供141.84亿美元和20.42亿美元的专项资助。另外,美国还专门设立了非常规油气资源研究基金。这些政策上的扶持都极大地促进了美国页岩气产业的发展。

 

第五,在管道运输方面,开放竞争,加强市场监管。首先,目前美国拥有 40 万公里的天然气管道,拥有发达的天然气管网设施,而且这些管道对天然气供应商实施无歧视准入。其次,在监管模式上具有“以州为主,联邦调控”的特点:联邦政府通过环境和跨州管道准入监管进行有限介入,而页岩气在何处开采、何时开采以及气井标准等实际监管权则下放到州政府。另外,土地权与矿业权的分离,也有利于美国开发商获取页岩气资源。

 

2、“前车之鉴,后事之师”——波兰、德国等欧洲国家降温

 

在欧洲,虽然从英格兰西北部到乌克兰东北部也存在与美国相似的页岩气田,但其页岩气商业开发却没有取得成功,例如全球最大的石油公司埃克森美孚在波兰的两口页岩天然气勘探井的产气情况就很不理想,未能达到商业开采标准。这是继英国的三腿资源公司和美国 BNP 石油公司之后,又一家石油巨头在波兰的页岩气开采中遭遇失利。在德国,由于人口稠密,担心页岩气开发可能带来的环境问题,德国明确表态暂不在德国进行页岩气生产。而法国和保加利亚现均已提出,禁止在本国使用开采页岩气必需的水力压裂技术,以避免当地居民迁移和水资源的污染等。

 

从上述失败的例子可以看出,由于全球页岩气开发从技术上看还处于初期阶段,经验匮乏,技术不成熟,从经济及环保角度而言都有潜在风险。

 

第一,页岩气开发具有即气层压力低、单井产量低、采收率低、投入高、产量递减快、生产周期长等特点,这决定了页岩气开发只有通过实施大量的页岩气井进行接替生产以形成规模效应后,才能形成稳定的投资回报。而目前页岩气采收率过低的问题在技术上还难以解决。页岩气的采收率一般只有 5%20%,而常规天然气的采收率则在 60%以上,加之开采出来的页岩气不像常规天然气那样有早已成型的输送管道网络来运送,因此,开采和运输的高成本是页岩气开发短时间内一个不可逾越的障碍,使页岩气开发在经济上存在很大的风险,在市场上也很难与常规天然气抗衡。

 

第二,环保风险也可能成为页岩气开发的最大制约。从地质的角度看,页岩具有不透水性,因此页岩气的开采不能单靠适用于传统天然气开采的垂直气井钻探,而是要采用压裂开采法。压裂开采法就是在一两千米的地下,将数百万千克的水、砂子和化学用品混合成“鸡尾酒”式的液体在高压下注入岩石,使岩石分裂,混合液进入岩石缝隙裂解岩层,水渗透回来,沙石留在岩石缝隙中,保持岩石分裂、张开的状态,让天然气从岩石中逸出,然后导向气井表面。从地面环境安全的角度看,在上覆地层压力的作用下,压裂液不可避免地会随页岩气的产出而重返地面。如果气液分离后的污水不进行彻底处理或是发生意外泄漏,就会造成陆地土壤、水源的污染,对生态环境的影响将不可低估。据美国能源部统计,页岩气单井平均压裂施工用水量可达1.5万立方米。美国14家油气公司在过去5年中就使用了约295万立方米的压裂添加剂,其中包括750种化学产品以及苯、铅等有毒物质。美国马塞勒斯页岩气田就曾将大量气液分离后的污水倒入特拉华河流域,造成了宾夕法尼亚等几个州饮用水源的污染。

 

除了环境污染问题外,水力压裂作业还可能诱发地震和山体滑坡等地质灾害。美国俄克拉何马州2011115日晚发生里氏5.6级地震,美国军队和地质调查局的结论认为,向岩层深处注水的做法引起了地震。以往该州每年大约发生50次地震,但2010年就发生了1047次地震,且造成了大量的生命财产损失。这个事件还在发酵中,美国政府也倍感压力。

 

第三,值得注意的是,水力压裂过程不仅会消耗大量的水资源,还会污染地下水资源。有专家计算,每口页岩气井需耗费 400万加仑的水才能使页岩断裂。尽管国外经验表明,水力压裂完成之后,所用之水可以被捕获、处理和重新利用,用于下次水力压裂中,如美国的页岩气钻探中 70%的水就来自水力压裂回收的水。但水力压裂用水是加入了化学药品的,而且为了阻止水中的细菌妨碍化学反应,水中还加入了杀菌剂,这些化学产品会随水渗透到地下水位以下,很有可能造成地下蓄水层污染。

 

第四,页岩气开发的安全风险也应引起我们足够的重视。天然气需求的强劲增长推动着页岩气产业快速发展,然而对于这个新生事物,即使研究和开采逾 80 年的美国也还在探索中。2009年美国环保署就出资 600 万美元,支持深度研究页岩气压裂开采法对环境和安全可能造成的影响,这是美国首次开展此类研究,由此可见页岩气开采远不能说是完美无缺。而且我国页岩气的储藏规律和情况不明,勘探和开发又刚刚起步,进入门槛、鼓励政策、环评与监管都没有现存的规范可依循,页岩气开发存在的安全风险绝不容忽视。

 

三、我国页岩气产业开发的模式:“以我为主”+“对外合作”

 

1、我国页岩气资源基础条件具有自身特点,勘探和开发处于初级阶段,技术不够成熟。首先,我国页岩气形成的地质年代晚于美国,页岩气藏储层与美国的页岩气藏储层相比差异巨大,总体上有机质热演化程度高,埋藏深度较大,比如美国的页岩气层埋藏深度多为200 2000 ,而我国四川盆地的页岩气层埋藏深度多为 1500 4000 ;黔、渝、湘等地页岩层厚度较薄且常呈现多层叠合,局部可见程度不同的变质;不同地区间页岩气藏也难以对比,井间参照、类比、连层等较为困难。

 

其次,我国页岩气资源勘探和开发起步晚,还处于刚刚起步阶段。国土资源部 2005 年才开始前期调研,至今没有对国内页岩气资源潜力和有利区带进行系统评价和技术先导性试验。第三,技术进步是推进页岩气商业开发的关键因素,而我国的页岩气开发技术还不成熟,关键性的技术还没有取得真正突破,页岩气开发相关技术亟待突破。目前,我国对页岩气的地质认识和工程技术手段还不成熟,岩芯分析、测井解释等储层评价技术,以及复合油基泥浆、可钻式桥塞、微地震监测等钻完井技术和工具也需要改进和完善。

 

2、我国页岩气资源勘探和开发面临诸多体制性因素,不能照搬美国模式。一是土地拥有权不一样,页岩气矿产开发的权属划分也不一样。我国土地是公有制,土地权与矿业权没有实现分离,不利于开发商特别是众多非国有企业获得页岩气资源。二是我国天然气生产、运输、销售还没有实现垂直分离管理,而且天然气管道运输存在较强的垄断性,对它的监管框架也与美国不一样。三是页岩气资源勘探和开发面临的环保压力比美国大。美国地广人稀,而我国川、黔、渝等地人口较稠密,地貌高差大,地质灾害多发,页岩气开发的负面效应明显。压裂井场面积较大,如果未来开发井位较为密集,人为扰动易诱发滑坡等。而且我国又是一个缺水的国家,页岩气开发不仅会浪费大量的水,抢占农业用水,甚至会挤占市政用水,还会带来水资源污染。四是美国页岩气开发取得成功与美国拥有世界上最开放、竞争度最高的石油市场息息相关,美国本土85%的油气是由中小公司生产的。而在我国,目前在常规石油天然气领域资源的探矿权和采矿权都由中石油、中石化、中海油和延长等四大国有企业行政垄断,中小企业在油气上游领域的开发处于极度弱势地位。这种垄断性的体制和投资主体的单一化,排斥了其他投资主体的进入,制约了资源开发的市场竞争。

 

上述因素表明,由于我国页岩气资源自身条件特点以及目前我国资源领域开采的现状,决定了我国页岩气开发必须走“以我为主,自主开发为主”的模式,必须研发适合于我国页岩气地质特点的勘探开发技术,实现页岩气重大装备的自主生产和制造,制定页岩气产业政策,明确行业的准入门槛和标准,才能形成有序竞争的页岩气发展格局。但同时我们也要看到,由于我国在页岩气资源评价和水平井、压裂增产开发技术等方面尚未形成核心技术体系,且不掌握页岩气开发的成套技术,部分关键核心专利技术基本上都掌握在外国企业手中;因此寻求与国际石油公司合作,以合作伙伴的身份不断学习,将是我国页岩气开发的必经之路。波兰开发页岩气失败的原因除了地质条件没有预想的理想外,还在于缺乏足够的专业设备和人员,导致在波兰钻探一口井的费用是美国的 3 倍,这也说明了页岩气开发过程中对外合作,引进先进技术和资本的必要性。

 

四、对促进我国页岩气产业发展的几点建议

 

1、加强对页岩气资源的认识和发展战略规划,重视页岩气等非常规能源作为国家能源战略的重要组成部分及其对本国能源结构调整和应对气候变化所能发挥的重要作用。

 

2、加强宏观协调和统筹规划,积极采取措施给予产业引导,出台扶持性的页岩气产业政策,加大国家扶持政策力度,促进页岩气产业健康有序发展。我国页岩气勘探和开发目前尚处于探索、评价选区阶段,在勘探开发过程中的地质风险、技术风险、投资风险远远高于常规油气勘探开发勘探。为激发石油企业的勘探开发积极性,保护企业投资的合理回报,需要国家给予政策支持。

 

3、增强科技公关的针对性,自主创新页岩气开发关键技术。我国独特的页岩气资源条件决定我们在积极引进国外先进技术的同时,需要加强对钻完井、储层改造等关键技术的自主创新和攻关,特别要加强远距离多分支水平井、多段压裂、水压裂技术和同步压裂等技术的研发,逐步形成适合中国页岩气地质特点的勘探开发核心技术体系。

 

4、积极开展国际合作,创新合作模式。目前勘探开发页岩气的尖端技术大多掌握在国际大油气公司手中,为尽快掌握关键技术,我国企业可以以合资、参股等方式与国外油气公司合作经营。在开展国际合作的过程中应重点锁定在引进先进开采技术上。国内的石油开发企业要密切关注世界页岩气发展动向,坚持“以我为主、平等合作、互利共赢”的原则,重视加强同掌握页岩气先进开采技术的壳牌、雪佛龙、哈利伯顿等大公司的合作,引进先进理念与开采技术,探索和创新适合我国页岩气开发的核心技术,为我国页岩气大规模商业开发奠定技术基础。

 

5、积极推进体制性改革和创新,消除阻碍页岩气产业发展的制度性因素。例如完善页岩气管理制度,制定资源勘探开发、应用规划、技术研究、投融资政策、财税扶持和行业管理等相关政策;在天然气“自然垄断”环节——管道运输方面加强监管,并以有效方式为页岩气勘探开发提供财政支持。打破油气资源开发领域中的垄断,降低进入门槛,吸引民间资本进入页岩气勘探开发,以促进开发成本的降低。另外,国家在制定水资源和环境保护等法律法规时,要建立和完善符合我国实际的勘探开发规范,要高度重视和坚决防止页岩气企业在勘探开发过程中出现的地下水污染,促进资源开发与生态环境保护的和谐发展。

 
 
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