頁岩氣開啟能源新革命 中國能復制“頁岩氣革命”嗎

　　重慶涪陵焦石鎮板栗村的頁岩氣開發鑽井。

　　重慶涪陵江漢油田頁岩氣集輸站生產裝置。

　　中石化鑽井施工隊在焦頁8-3HF頁岩氣開發井試氣。CFP圖

　　凌光

　　新聞背景

　　近一段時間，國際市場石油價格不斷下調，國內油價實現“八連跌”，引發了人們的普遍關注。分析人士認為，除了國際政治因素的影響外，美國出現的“頁岩氣革命”，也是這種局面能夠出現的重要砝碼。

　　說到頁岩氣，有人把它稱為滿足人們未來能源需求的希望，有人卻把它看作是挂在牆上的“畫餅”。而對於讀者來說，了解一些有關頁岩氣的基本知識還是非常必要的。

　　頁岩氣——藏在石縫中的天然氣

　　說到天然氣，我們都不陌生。北京的居民家中，大多數都通了天然氣管道，做飯的時候擰開氣灶，它就源源不斷流出來了。

　　當然，天然氣是一種資源，它需要從自然界中開採出來。而自然界中的天然氣分為常規天然氣和非常規天然氣。常規天然氣是指採自氣田的天然氣和油田的伴生氣，而非常規天然氣是指在地下的儲存狀態和聚集方式與常規天然氣有明顯差異的天然氣，頁岩氣就是其中一種。

　　頁岩氣在成分上與天然氣並無明顯差別，都是以甲烷為主，主要區別是分布方式不同。頁岩氣吸附或游離在頁岩孔隙中，所謂頁岩就是指由粒徑小於0.0039毫米的細粒碎屑、黏土、有機質等組成的，具有頁狀或薄片狀層理、易碎裂的一類沉積岩。頁岩和頁岩氣共同存在於頁岩礦藏中。而常規天然氣形成氣田或者與石油伴生，是具有封閉圈的氣體聚集，不吸附在任何礦藏內。有人打了個比方，如果想象天然氣的狀態為一個封閉空間內的所有甲烷等氣體的結合，那麼頁岩氣的狀態就是封閉空間內裝滿了泡沫材料后的甲烷等氣體的結合。

　　有了這些“泡沫材料”，就使得頁岩氣的開採要比常規天然氣難得多。還有人打了這樣的比方，說開採頁岩氣就像“從細雞尾酒吸管中吸出濃奶昔或像在枕頭裡吸氣”一樣困難。因此，雖然人們很早就知道在頁岩層中有巨量的天然氣，但長期以來卻被人們認為是沒有多少開採價值的“邊角余料”。

　　美國出現的“頁岩氣革命”

　　2005年，美國能源信息署在《年度能源展望》中曾預測，到2008年和2009年時，美國需要進口500億立方米天然氣，2010年則需進口700億立方米。但事實上，這兩個數字分別只是90億立方米和130億立方米。到今天，美國甚至已經成為天然氣的出口國。

　　發生什麼事情造成了這種改變？就是因為在美國，頁岩氣的開採從2006年開始出現了快速的井噴式增長。有數據表明，2010年，美國頁岩氣產量達到1379億立方米，佔美國天然氣總產量的23%﹔2012年，這個比例增長到37%，頁岩氣產量達到了2200億立方米﹔2013年，美國頁岩氣產量接近3000億立方米，相當於中國七八個大慶的規模。有很多人把近十年來在美國出現的這一幕，稱為“頁岩氣革命”。

　　美國的“頁岩氣革命”，立足的基礎是頁岩氣開採技術的重大突破。從上世紀70年代起，由於受到能源危機的壓力，美國能源部及能源研究開發署就牽頭推動頁岩氣勘探和開採技術方面的攻關，幾十年努力終於獲得回報，而在開採技術方面，最關鍵的就是水平井技術和水力壓裂技術。

　　利用傳統的鑽井技術，打豎直井到達蘊藏有天然氣的頁岩層，然后，讓鑽頭轉向水平，在水平方向繼續鑽井，使這口井橫貫儲藏有天然氣的頁岩層。這就是水平井。

　　而水力壓裂技術，就是向頁岩氣井中注入由水、砂及化學添加劑配比而成的高壓混合液，實際上就是促使岩層產生裂縫，使得天然氣能夠從頁岩內流入井裡。如果不採用水力壓裂技術，那麼天然氣就無法恰當地流向井中，這樣開採就會太費時間而且成本昂貴，使得頁岩氣開採沒有任何商業價值。岩層縫隙形成后，由砂類支撐劑保持岩層縫隙的張開狀態，就可以實現抽採頁岩氣到地表。

　　頁岩氣開採比常規天然氣難度更大，但具有開採壽命長和生產周期長的優點，大部分產氣頁岩分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁岩氣能夠長期、穩定產氣。

　　頁岩氣藏投入生產以后，頁岩氣藏中首先排出的是天然裂縫以及與裂縫相連通的孔隙中的游離氣，此時的產氣量迅速上升，很快達到高峰值。早期存儲的游離氣被排出后，隨著地層壓力的降低，以吸附態存在，賦存於有機質顆粒與黏土顆粒表面的吸附氣開始解吸，通過擴散作用進入裂縫系統，裂縫中的天然氣則以滲流的方式進入井底，採至地面。此階段天然氣產量由高峰值緩慢下降，達到一個產量較低的穩定期，這個周期時間比較長。據粗略估算，一般頁岩氣井生產壽命能達到30至50年，甚至更長。

　　中國能復制“頁岩氣革命”嗎

　　美國出現的“頁岩氣革命”，給世界上的其他國家都帶來了深刻的啟示，中國當然也不例外。

　　有一個好消息，也有一個壞消息。

　　好消息是，中國的頁岩氣儲量十分豐富。據國土資源部2012年3月1日發布《全國頁岩氣資源潛力調查評價及有利區優選》稱，經初步評價，我國陸域頁岩氣地質資源潛力為134.42萬億立方米，可採資源潛力為25.08萬億立方米(不含青藏區)。這個數量大致和美國的頁岩氣資源量相當。

　　而來自美國方面的評估會讓我們更開心。據美國能源部估算，中國可採頁岩氣資源量為31.4萬億立方米，遠高於美國的18.8萬億立方米。

　　然而也有壞消息。與美國相比，我國頁岩沉積時代較早、埋深多大於3000米，氣藏構造條件相對復雜，且多處於山地、沙漠，地質構造較破碎復雜，勘探開發、產能建設的難度很大。

　　頁岩天然氣開採所使用的水壓破裂技術需要消耗大量水資源，由於鑽井所使用的水注入頁岩層，比地下蓄水層要深得多，主要被岩石吸收，不能再回收利用。開發頁岩氣還容易造成環境污染。頁岩油氣開採在鑽井過程中要經過蓄水層，鑽井使用的化學添加劑會對地下水形成污染威脅。而我國的頁岩氣儲區多分布於水資源匱乏的西北部地區，這就加劇了當地水資源短缺的矛盾和環境污染的風險。

　　而頁岩氣開採的核心技術是水平井技術和水力壓裂技術，這兩項技術也是我國在頁岩氣開採方面的技術瓶頸和未來需要攻克的技術難點。目前我國在水平鑽井與壓裂技術的核心體系並未掌握成套技術，關鍵核心專利基本掌握在殼牌公司和美孚公司手裡。這也使得我們在尋求合作的過程中難免受制於人。

　　業內主流的看法是，中國的頁岩氣開發要走過艱苦的道路，但前景是樂觀的。國家能源局石油天然氣司司長張玉清在接受媒體採訪時就曾表示，頁岩氣在開發利用過程中的確可能會對水資源等造成污染，但通過環境和壓力的監測等，還是有辦法解決這一問題的。常規石油天然氣開發時也需要壓力，也同樣需要水，頁岩氣的勘探開發隻不過是比常規油氣資源開發、特別是壓力過程中用的水多一點，如果能在工程管理中採取一些方法，就可以把負面影響降至最低。

　　近日有一則消息稱，據普遍預測，2020年前，中國將超過加拿大成為全球第二大頁岩氣生產國。

　　延伸閱讀

　　世界頁岩氣儲量知多少

　　頁岩氣發育具有廣泛的地質意義，存在於幾乎所有的盆地中，只是由於埋藏深度、含氣飽和度等差別較大分別具有不同的工業價值。

　　有數據顯示，全球常規天然氣可採儲量為1870347億立方米，而頁岩氣技術可採資源量為1874026億立方米，兩者數值大致相當。從這一點看，實現頁岩氣的有效開採利用，對於解決人類能源問題，確實有著相當重大的意義。

　　根據美國能源信息署的評價報告，頁岩氣技術可採資源排名前10位的國家依次是中國、美國、阿根廷、墨西哥、南非、澳大利亞、加拿大、利比亞、阿爾及利亞和巴西。這十個國家技術可採資源量佔全球的84.5%。

　　據國土資源部對我國頁岩氣資源進行的初步地質勘探調查，按省(區、市)統計，全國頁岩氣資源主要分布在四川省、新疆維吾爾自治區、重慶市、貴州省、湖北省、湖南省、陝西省等，這些省(區、市)佔全國頁岩氣總資源的68.87%。