關(guān)于頁(yè)巖氣的幾個(gè)問題

傅伯勇

據(jù)報(bào)道，近日，由蘇州長(zhǎng)江地質(zhì)勘察院在綏陽(yáng)鎮(zhèn)六井村鉆探的鳳岡首口頁(yè)巖氣試驗(yàn)井開鉆?？赡苋藗儾唤麜?huì)問：什么是頁(yè)巖氣？頁(yè)巖氣的用途是什么？頁(yè)巖氣成因是什么？頁(yè)巖氣的分布如何？頁(yè)巖氣的儲(chǔ)藏與產(chǎn)量如何？頁(yè)巖氣的歷史怎樣？中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃是什么？中國(guó)頁(yè)巖氣開采面臨什么問題？中國(guó)如何揚(yáng)長(zhǎng)避短開采頁(yè)巖氣？等等，一系列的問題。下面，筆者就頁(yè)巖氣的一些相關(guān)問題做一些介紹與分析。

一、頁(yè)巖氣及其用途

覆蓋在原始地殼上的層層疊疊的巖層，地質(zhì)學(xué)上叫做地層。地層從最古老的地質(zhì)年代開始，層層疊疊地到達(dá)地表。根據(jù)劃分依據(jù)的不同，把組成地殼的巖層劃分為不同類型的地層，國(guó)際上的趨向是把地層分為三大類型：以巖性作為主要?jiǎng)澐忠罁?jù)的巖石地層（巖性地層）；以化石作為劃分依據(jù)的生物地層；以形成時(shí)間作為劃分依據(jù)的時(shí)間地層或年代地層。巖層主要有石灰?guī)r，泥質(zhì)灰?guī)r，泥質(zhì)，頁(yè)巖，花崗巖等。頁(yè)巖氣則是從頁(yè)巖層中開采出來的天然氣，是一種重要的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，與“煤層氣”、“致密氣”同屬一類，是繼石油、天然氣和煤炭等常規(guī)資源之后潛力巨大的非常規(guī)能源資源。頁(yè)巖氣是一種清潔、高效的能源資源和化工原料，主要用于民用和工業(yè)燃料、化工和發(fā)電等，具有廣闊開發(fā)前景，頁(yè)巖氣的開發(fā)和利用有利于緩解油氣煤電資源短缺，增加清潔能源供應(yīng)，是常規(guī)能源的重要補(bǔ)充。

二、頁(yè)巖氣的成因( 文章閱讀網(wǎng)：www.sanwen.net )

頁(yè)巖氣主體位于暗色泥頁(yè)巖或高碳泥頁(yè)巖中，頁(yè)巖氣是主體上以吸附或游離狀態(tài)存在于泥巖、高碳泥巖、頁(yè)巖及粉砂質(zhì)巖類夾層中的天然氣，它可以生成于有機(jī)成因的各種階段天然氣，主體上以游離相態(tài)（大約50％）存在于裂縫、孔隙及其它儲(chǔ)集空間。以吸附狀態(tài)（大約50％）存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態(tài)儲(chǔ)存于干酪根、瀝青質(zhì)及石油中天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、甚至砂巖地層中為天然氣生成之后，在源巖層內(nèi)的就近聚集表現(xiàn)為典型的原地成藏模式，與油頁(yè)巖、油砂、地瀝青等差別較大。與常規(guī)儲(chǔ)層氣藏不同，頁(yè)巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲(chǔ)層和蓋層。因此有機(jī)質(zhì)含量高的黑色頁(yè)巖、高碳泥巖等常是最好的頁(yè)巖氣發(fā)育條件。

三、頁(yè)巖氣的分布

頁(yè)巖氣常分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁(yè)巖烴源巖地層中，分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁(yè)巖氣井能夠長(zhǎng)期地以穩(wěn)定的速率產(chǎn)氣。北美的克拉通盆地、前陸盆地侏羅系、泥盆系-密西西比系富集多種成因、多種成熟度的頁(yè)巖氣資源。而在中國(guó)許多盆地發(fā)育有多套煤系及暗色泥、頁(yè)巖地層，互層分布大套的致密砂巖存在根緣氣、頁(yè)巖氣發(fā)育有利條件，不同規(guī)模的天然氣發(fā)現(xiàn)，但尚未在大面積區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)天然氣勘探的進(jìn)一突破。中國(guó)南方海相頁(yè)巖地層可能是頁(yè)巖氣的主要富集地區(qū)。除此之外，松遼、鄂爾多斯、吐哈、準(zhǔn)噶爾等陸相沉積盆地的頁(yè)巖地層也有頁(yè)巖氣富集的基礎(chǔ)和條件。重慶綦江、萬盛、南川、武隆、彭水、酉陽(yáng)、秀山和巫溪等區(qū)縣是頁(yè)巖氣資源最有利的成礦區(qū)帶，因此被確定為首批實(shí)地勘查工作目標(biāo)區(qū)。貴州省頁(yè)巖氣的分布，在遵義市東部、黔東南州北部和銅仁市大部分地區(qū)，都具有良好的頁(yè)巖氣成礦條件和找礦潛力。黔北地區(qū)已被國(guó)家納入頁(yè)巖氣先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)區(qū)，確定的采樣點(diǎn)共計(jì)23個(gè)，綜合優(yōu)選出適合實(shí)施頁(yè)巖氣調(diào)查井的井位8個(gè)。

四、頁(yè)巖氣的儲(chǔ)量和產(chǎn)量

從全世界范圍看，泥、頁(yè)巖約占全部沉積巖的60%，頁(yè)巖氣資源前景巨大。主要分布在北美、中亞和中國(guó)、拉美、中東和北非、前蘇聯(lián)。加拿大西部地區(qū)大約有550萬至860萬億立方英尺頁(yè)巖氣儲(chǔ)量。美國(guó)頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量約28萬億立方米。2007年美國(guó)頁(yè)巖氣總產(chǎn)量500億立方米，占當(dāng)年美國(guó)天然氣總量的8%以上。除加拿大與美國(guó)外，中國(guó)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量超過其它任何一個(gè)國(guó)家，2012年3月中國(guó)公布發(fā)現(xiàn)可采頁(yè)巖氣資源潛力為25.1萬億立方米，可供中國(guó)使用近200年。據(jù)全國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力評(píng)價(jià)與有利區(qū)優(yōu)選成果顯示，貴州省頁(yè)巖氣資源地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)10.48萬億立方米，位列全國(guó)第四。黔東南州的“岑鞏-1號(hào)井”和銅仁市的“松桃淺-1號(hào)井”為主要地質(zhì)調(diào)查鉆探目標(biāo)井。岑頁(yè)-1號(hào)井埋藏深度1400—1500米，厚度約50米。埋藏深度適中，有望建成年產(chǎn)天然氣10億立方米的生產(chǎn)區(qū)。2012年，貴州區(qū)域的5個(gè)頁(yè)巖氣招標(biāo)區(qū)塊，平均每個(gè)招標(biāo)區(qū)塊的投標(biāo)金額均在5億左右，而在角逐貴州鳳岡頁(yè)巖氣三區(qū)塊時(shí)，中綠世紀(jì)新能源公司的標(biāo)額度達(dá)到12億以上，為該區(qū)塊最高報(bào)價(jià)。

五、頁(yè)巖氣的開采歷史

美國(guó)進(jìn)行頁(yè)巖氣開采大約有80多年的歷史，2010年，頁(yè)巖氣占美國(guó)天然氣產(chǎn)量的比重約23%，使美國(guó)在2009年超過俄羅斯成為世界第一大天然氣生產(chǎn)國(guó)和資源國(guó)。加拿大是繼美國(guó)之后第二個(gè)實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)化開采的國(guó)家，2009年的產(chǎn)量已達(dá)到72億立方米。歐洲（除俄羅斯以外）頁(yè)巖氣技術(shù)可采資源量相對(duì)較低，但分布廣泛，主要集中在波蘭、挪威、烏克蘭和瑞典等國(guó)，波蘭的頁(yè)巖氣可采資源量為歐洲之最，此外，德國(guó)、英國(guó)、西班牙等國(guó)也已開始開展頁(yè)巖氣研究和試探性開發(fā)，部分企業(yè)已著手商業(yè)性勘探開發(fā)。法國(guó)由于擔(dān)心頁(yè)巖氣的開采會(huì)對(duì)水資源管理帶來較大負(fù)面影響，已暫時(shí)停止相關(guān)開采活動(dòng)。在亞太地區(qū)，中國(guó)和澳大利亞的頁(yè)巖氣儲(chǔ)量都很豐富，上述兩國(guó)以及印度、印尼都已相繼開始對(duì)頁(yè)巖氣資源展開調(diào)查與勘探。中國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)剛剛起步，總體處于以資源評(píng)估與勘探為主的探索和準(zhǔn)備階段。2011年7月，中國(guó)國(guó)土資源部舉行了首輪頁(yè)巖氣探礦權(quán)招標(biāo)。中國(guó)相關(guān)部門和石油公司也已著手與美國(guó)有關(guān)機(jī)構(gòu)在頁(yè)巖氣開發(fā)、技術(shù)合作研究等方面展開多種形式的合作。拉丁美洲頁(yè)巖氣資源主要集中在阿根廷、墨西哥和巴西等國(guó)，目前道達(dá)爾、埃克森美孚等能源公司已經(jīng)開始與阿根廷國(guó)內(nèi)的石油公司合作，參與其國(guó)內(nèi)礦區(qū)頁(yè)巖氣的開采，墨西哥的頁(yè)巖氣可采資源量位列世界第四， 2011年10月墨西哥北部與美交界處發(fā)現(xiàn)大規(guī)模頁(yè)巖氣田，預(yù)計(jì)該氣田能滿足墨西哥90多年的天然氣需求。

六、中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃

2009年10月，中國(guó)國(guó)土資源部在重慶市綦江縣啟動(dòng)了中國(guó)首個(gè)頁(yè)巖氣資源勘查項(xiàng)目。2012年3月，中國(guó)國(guó)家能源局發(fā)布了《頁(yè)巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015年）》，根據(jù)該規(guī)劃，中國(guó)計(jì)劃在“十二五”期間，完成探明頁(yè)巖氣地質(zhì)儲(chǔ)量6000億立方米，可采儲(chǔ)量2000億立方米，實(shí)現(xiàn)2015年頁(yè)巖氣產(chǎn)量65億立方米，基本完成全國(guó)頁(yè)巖氣資源潛力的評(píng)估與勘探，為“十三五”打好基礎(chǔ)，目標(biāo)是到2020年力爭(zhēng)達(dá)到頁(yè)巖氣年開采量為600億-1000億立方米。中國(guó)是北美以外唯一一個(gè)現(xiàn)有石油服務(wù)行業(yè)規(guī)模較大而且政策和稅收環(huán)境較為寬松的地區(qū)，加之中國(guó)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量豐富且能源供需嚴(yán)重不平衡，中國(guó)已被視為未來除美國(guó)之外頁(yè)巖氣開發(fā)最快的國(guó)家。目前我國(guó)共進(jìn)行了兩輪頁(yè)巖氣資源勘查區(qū)塊的全國(guó)招標(biāo)，累計(jì)招標(biāo)區(qū)塊面積2.37萬平方公里。其中，第一輪中標(biāo)企業(yè)以三大油公司為主；第二輪招標(biāo)向社會(huì)資本全面開放，16家具備頁(yè)巖氣勘查開發(fā)資質(zhì)的民營(yíng)企業(yè)中標(biāo)的勘查總面積近2萬平方公里，在我國(guó)油氣資源開發(fā)形成了國(guó)有、社會(huì)資本共同發(fā)力的新局面。目前，第二輪中標(biāo)企業(yè)已完成前期調(diào)查評(píng)價(jià)，陸續(xù)啟動(dòng)物探和鉆探工作。2009年，中國(guó)與美國(guó)簽署了頁(yè)巖氣領(lǐng)域合作備忘錄，在2010年，又與美國(guó)簽署了中美頁(yè)巖氣資源工作行動(dòng)計(jì)劃。同年，中國(guó)石油在四川威遠(yuǎn)鉆探首口頁(yè)巖氣井，并成功采氣。

七、中國(guó)開采頁(yè)巖氣存在的一些問題

除了擁有龐大的可開采儲(chǔ)量，美國(guó)在頁(yè)巖氣開采利用方面還有如下優(yōu)勢(shì)：頁(yè)巖氣分布廣泛（28萬億立方米)、天然氣管網(wǎng)遍布全國(guó)（約合48.2萬公里)、天然氣市場(chǎng)巨大（占國(guó)內(nèi)總消費(fèi)的36%），發(fā)展成熟以及政策支持等。與美國(guó)相比，中國(guó)同樣擁有龐大的頁(yè)巖氣可開采儲(chǔ)量，但中國(guó)還面臨巨大挑戰(zhàn)：一是頁(yè)巖氣分布相對(duì)集中，且遠(yuǎn)離天然氣主要應(yīng)用市場(chǎng)、天然氣管線總長(zhǎng)度僅為美國(guó)1/10、地層構(gòu)造差異、水資源匱乏以及環(huán)境保護(hù)壓力等。二是技術(shù)瓶頸制仍待破解。頁(yè)巖氣開采技術(shù)，地震勘探技術(shù)、鉆井技術(shù)、測(cè)井技術(shù)、頁(yè)巖含氣量錄井和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)、固井技術(shù)、完井技術(shù)、儲(chǔ)層改造技術(shù)，而儲(chǔ)層改造技術(shù)，通常采取壓裂增產(chǎn)的措施，具體包括氮?dú)馀菽瓑毫?、凝膠壓裂、多級(jí)壓裂、清水壓裂、同步壓裂、水力噴射壓裂、重復(fù)壓裂等，多級(jí)壓裂、清水壓裂、同步壓裂、水力噴射壓裂和重復(fù)壓裂是目前頁(yè)巖氣水力壓裂常用的技術(shù)。美國(guó)“頁(yè)巖氣革命”的成功得益于水平井鉆井和水力壓裂技術(shù)的突破。中國(guó)目前國(guó)家科技重大專項(xiàng)中已設(shè)立了“頁(yè)巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)”，目前已經(jīng)初步掌握頁(yè)巖氣直井壓裂技術(shù)，但是，中國(guó)仍未掌握水平鉆井和水力壓裂這兩項(xiàng)頁(yè)巖氣開采的核心技術(shù)，并且缺乏核心技術(shù)人才。三是頁(yè)巖氣井采用水力壓裂技術(shù)，生產(chǎn)過程需要消耗大量水資源，然而，在中國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富的地區(qū)，地表?xiàng)l件較差，人口密集，頁(yè)巖氣開采或出現(xiàn)與工農(nóng)業(yè)爭(zhēng)水的問題。四是在頁(yè)巖氣開采過程中，一旦處理不當(dāng)，就會(huì)造成嚴(yán)重的水污染、土壤污染。如何對(duì)“水危機(jī)”進(jìn)行有效管理，是亟待解決的難題。四是價(jià)格控制也是一個(gè)瓶頸，氣價(jià)、電價(jià)被政府控制，天然氣上網(wǎng)電價(jià)較低，這對(duì)于私營(yíng)企業(yè)來說投資、開發(fā)要承擔(dān)很大風(fēng)險(xiǎn)。五是成本高。因頁(yè)巖氣勘探開發(fā)成本高、后續(xù)生產(chǎn)投入大且產(chǎn)量下滑過快等因素，中國(guó)石油在四川及頁(yè)巖氣儲(chǔ)量豐沛的西部地區(qū)，未能實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣商業(yè)化生產(chǎn)。有人推算，國(guó)內(nèi)一口頁(yè)巖氣井的投入超過1億元，參考成功采氣的氣井立方米的日產(chǎn)氣量，按目前天然氣平均市價(jià)計(jì)算，至少須穩(wěn)定產(chǎn)氣10年以上才能收回成本，而這還不算輸氣與管理等其他費(fèi)用。六是逐年減產(chǎn)。更重要的是，頁(yè)巖氣礦井的特點(diǎn)是第一年高產(chǎn)，日產(chǎn)可達(dá)上萬立方米，但第二年產(chǎn)量急轉(zhuǎn)直下，第三年甚至只能維持最初的30%產(chǎn)量，難以保證平穩(wěn)生產(chǎn)。

八、中國(guó)如何開采頁(yè)巖氣

在如此局限的情況下，中國(guó)如何開采頁(yè)巖氣，一些專家學(xué)者提出了不少有益的意見和建議。

第一，從老油田起步。一個(gè)老油田在已開發(fā)的油層之下或外圍區(qū)域，必定有優(yōu)質(zhì)的烴源巖；有優(yōu)質(zhì)的烴源巖，就有可能找到頁(yè)巖氣。而且老油田開發(fā)了這么多年，管線、裝置等配套設(shè)施都十分齊全，開采頁(yè)巖氣，可以彌補(bǔ)管線、裝置等配套設(shè)施不足的問題，也可以節(jié)約開采成本。

第二，新區(qū)頁(yè)巖油氣的勘探開發(fā)必須先做扎實(shí)的基礎(chǔ)研究。如：地質(zhì)調(diào)查、地震勘探、地球化學(xué)評(píng)價(jià)等，落實(shí)資源量后，再根據(jù)資源量及其他開采條件，開始其他后續(xù)工作。

第三，對(duì)于新的勘探區(qū)或生產(chǎn)試驗(yàn)區(qū)，最好與公路建設(shè)相結(jié)合，與城鎮(zhèn)化的發(fā)展相結(jié)合，與加油、加氣站相結(jié)合。

第四，注重環(huán)境保護(hù)。頁(yè)巖油氣勘探在歐洲各國(guó)進(jìn)展困難，主要受阻于環(huán)境問題。我國(guó)也面臨著三個(gè)方面的環(huán)保壓力：一是水。我國(guó)水資源緊缺，但是發(fā)展頁(yè)巖油氣無論是鉆井也好，壓裂也好，都需要大量的水。如何做到不與民爭(zhēng)水，這個(gè)問題要好好解決。二是地面污染?，F(xiàn)在打水平井段要用大量的泥漿鉆進(jìn)，壓裂液也要用化學(xué)劑調(diào)配，返出地面就會(huì)污染土地。三是空氣。頁(yè)巖氣如無接入輸管線，試氣時(shí)只能放空燒掉，污染空氣。要解決這些環(huán)境問題，頁(yè)巖氣井場(chǎng)必須實(shí)行工廠化管理。建污水處理裝置和泥漿、壓裂液處理站。打叢式井時(shí)循環(huán)利用，不讓廢水、廢液流到田地和河流中。

第五，做到資料共享。我國(guó)要發(fā)展頁(yè)巖油氣工業(yè)，不能光靠中國(guó)石油、中國(guó)石化、中海油等幾家大型國(guó)企，還應(yīng)該建立這種資料共享模式，避免中小企業(yè)盲目投資、盲目打井，推動(dòng)我國(guó)頁(yè)巖油氣健康發(fā)展。

第六，做好人才培育工作。我國(guó)的中小企業(yè)雖對(duì)頁(yè)巖油氣有投資熱情，但普遍缺乏技術(shù)團(tuán)隊(duì)。要專門培養(yǎng)頁(yè)巖油氣勘探開發(fā)的專業(yè)人才，加強(qiáng)對(duì)頁(yè)巖氣的研究，為頁(yè)巖科學(xué)和頁(yè)巖油氣工業(yè)的發(fā)展，為國(guó)企、中小企業(yè)注入源源不斷的發(fā)展動(dòng)力。

第七，頁(yè)巖氣開采招標(biāo)“兩步走”戰(zhàn)略：第一步，進(jìn)一步探索和完善招投標(biāo)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，允許民企和中外合資企業(yè)參與與常規(guī)油氣礦權(quán)不重疊的頁(yè)巖氣區(qū)塊的招標(biāo)；第二步，對(duì)與常規(guī)油氣礦權(quán)重疊的頁(yè)巖氣區(qū)塊探礦權(quán)也將招標(biāo)出讓。

第八，完善頁(yè)巖氣標(biāo)準(zhǔn)。目前，頁(yè)巖氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有了一些基本標(biāo)準(zhǔn)，第一層為頁(yè)巖氣通用基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)；第二層包括地質(zhì)分析、地質(zhì)評(píng)價(jià)、鉆完井工藝、儲(chǔ)層改造、氣藏開發(fā)、地面建設(shè)、安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)共八個(gè)專業(yè)領(lǐng)域；第三層為頁(yè)巖氣技術(shù)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，原則上針對(duì)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)從勘探、評(píng)價(jià)、開發(fā)到地面建設(shè)、輸送和利用全產(chǎn)業(yè)鏈所涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但仍需進(jìn)一步完善。

第九，加強(qiáng)技術(shù)研究。極大促進(jìn)頁(yè)巖氣生產(chǎn)的因素則是先進(jìn)電腦技術(shù)的應(yīng)用，這使得人們能夠鉆入地5000英尺以下、深入到40英尺寬的氣層核心。這些技術(shù)所探測(cè)氣層的誤差值在2~3英尺間，這樣就把原來0.5%的采收率提升到14%。14%大概是傳統(tǒng)氣井可開采量的1/3了。但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。所以現(xiàn)在技術(shù)的關(guān)鍵，也是美國(guó)公司在大力投資解決的，就是如何把14%再提到30%。這是一個(gè)仍在發(fā)展的技術(shù)，其中涉及到電腦技術(shù)，以及水平鉆井技術(shù)。

第十，建立健全相關(guān)法律法規(guī)。對(duì)于傳統(tǒng)油井，美國(guó)有很多環(huán)境、油井運(yùn)營(yíng)方面的法規(guī)的頒布?xì)v史都超過了85年，且主要集中在州層面。中國(guó)這方面的法規(guī)，相對(duì)還滯后，需要在開采頁(yè)巖氣的過程中，不斷的建立健全。

頁(yè)巖氣的開采，有不少專家學(xué)者喻之為“頁(yè)巖氣革命”，的確頁(yè)巖氣的開采，在世界將會(huì)引起一場(chǎng)風(fēng)暴，前景可觀，但是，接下來的道路還很漫長(zhǎng)。

（收集，整理，分析，綜合）

首發(fā)散文網(wǎng)：http://www.one124.com/subject/3610033/