国外页岩气开发实践对我国的启示

李 岩，牟博佼

（1.中国矿业大学（北京）管理学院，北京100083；2.中国矿业大学（北京）博士后流动站，北京100083；3.神华集团有限责任公司，北京100011）

页岩气是一种在世界范围内正在受到广泛关注的新型能源。不似石油集中在少数国家和地区，页岩气分布范围广泛，亚洲、美洲、欧洲、非洲都拥有数目可观的页岩气储量。一项对全世界33个国家的调查显示页岩气的技术可采资源量（Technically Recoverable Resource）达到187万亿 m3［1］。因此，页岩气成为了一种对常规天然气、石油等的重要替代能源，或将改变世界能源格局。我国目前正处于页岩气开发的起步规划与勘探划段，借鉴国外页岩气发展的经验和教训，对正确制定我国的页岩气发展战略具有积极的促进作用。本文希望对此起到抛砖引玉的作用。

1 页岩气开发对我国的重要意义

我国是世界上页岩气储量最为丰富的国家，目前已探明的技术可采资源量已经达到25.08万亿m3，按照我国目前的能源消费水平可持续提供300年之用［2］。

页岩气的开发和利用能够缓解我国目前对进口能源的过重依赖。随着经济的快速发展，我国石油的进口比例从2007年的47.2%一路攀升到2011年的56.5%，而天然气的对外依存度在2012年将超过30%。我国储量丰富的页岩气将能够显著缓解我国一次能源对国外的依赖程度。

页岩气的开发和利用能够显著降低我国的能源成本。据美国能源信息署的统计显示，美国页岩气在大规模应用之后，使得天然气期货价格从2008年7月的最高点13.21美元／百万英热降低了86%，也导致天然气电厂电价的迅速下滑，从2008年6月的高点下跌了77%。从全生命周期来看，能源成本的高低直接决定了最终产品的价格，后者是我国取得国际竞争优势的一个重要来源。

页岩气的开发和利用将会促进我国低碳经济的发展。发展低碳经济以促进我国经济的可持续发展就成为了有识之士的共识。目前的应用数据显示页岩气燃烧的碳排放量只有煤炭的一半，因而是我国发展低碳经济非常有前景的能源选择。

2 页岩气开发运营的特点

作为一种新近投入商业化的新兴能源，页岩气与传统能源相比在开发和应用方面拥有以下三个显著的特点［3］。

2.1 页岩气井的储量较小

传统能源的一口开采矿井的产量通常较大。比如，一个优秀的常规天然气田在其生命周期中可以出产数千亿立方英尺的天然气，采收率高达70%。而在美国页岩气储量较好的马赛勒斯（Marcellus）地区，一个非常好的页岩气井在其生命周期只能产出50亿～60亿立方英尺的页岩气，采收率只能达到30%～40%。

2.2 页岩气井开采的衰减速度快

页岩气矿井产出速率降低很快。据统计，一口典型的页岩气井在第一年会生产其总储量的25%，然后在接下来几年中会以40%到50%的速度衰减，一般四年之后该井储量的一半就已经被开采完毕。

2.3 页岩气井的产出速率较低

常规天然气井一般都可以维持相当长时间的高产出率。比如，澳大利亚西北部常规页岩气井的日产量稳定在1亿～2亿立方英尺，而页岩气在第一年的产出率只有1百万～2百万立方英尺。

正因为具有以上的特点，页岩气的开采模式通常是规模化生产，在一片页岩气富含区中修建众多矿井，形成网络，以实现各个矿井的产量互补的效果。比如，美国的巴涅特（Barnett）地区建有14000口页岩气井，在2010年生产了1.8万亿立方英尺的页岩气，而伍德赛德（Woodside）常规天然气田50口井就生产了1.2万亿立方英尺的常规天然气。从该意义而言，页岩气的开采是用“产量的不确定性换取投资的确定性”。

3 国外页岩气开发利用的经验

由于页岩气地质结构与所处地区的经济状况、能源结构不同，各个国家对页岩气的态度和做法不一。美国引领了世界页岩气发展革命，积累了诸多的实践经验，世界上其他国家也就页岩气给予了相当程度的关注。

3.1 美国的实践

美国是世界上目前唯一大规模商业化运营页岩气的国家。美国在其页岩气开采技术的成熟以及商业化运营过程中的一系列实践和做法促进了页岩气革命的迅速实现。

3.1.1 页岩气开采技术研发

美国页岩气的技术发展最早可以追溯到20世纪70年代，成熟于2000年后，在三十年的发展过程中美国出现了以下做法。

3.1.1.1 产学研紧密结合

在页岩气开发过程中，美国的政府研究机构与企业密切配合，共享了开发成本，导致了若干次重大技术突破。

在1976年，摩根城能源研究中心（Morgantown Energy Research Center，现在的国家能源技术实验室National Energy Technology Laboratory）与矿产局（Bureau of Mines）联合发起了东部气页岩项目（Eastern Gas Shales Project），该项目资助了宾西法尼亚州和西弗吉尼亚州高校和油气企业的示范性合作。在项目期间，摩根城能源研究中心的两位工程师发明了定向页岩钻井技术的雏形，该技术最终演变成了页岩气开采所广泛应用的水平钻井技术。

另一项技术的创新来自于能源研究与发展署（Energy Research and Development Administration，美国能源部的前身Department of Energy）和通用电气合作开发的金刚石短钻头，该类型的钻头比传统钻头在开采页岩气时更加有效。

3.1.1.2 财政积极支持

为了鼓励页岩气的发展，美国国会在1980年出台了暴利税法案（Windfall Profits Tax Act），其中第29章规定了非常规天然气生产税优惠政策，每生产1000立方英尺的非常规天然气，政府补贴0.5美元，该政策截至到2002年。该政策的出台对页岩气的发展至关重要，在该政策实施的时期内，非常规天然气的产量增长了近四倍。

政府对页岩气开发的财政支持是美国页岩气取得突破性进展的关键因素，正如亚兰德能源（Julander Energy）公司的总裁费雷德·亚兰德（Fred Julander）所评价的：“当没有其他组织或个人对页岩气感兴趣的时候，是美国能源部的财政支持帮助页岩气的开发渡过了初期的艰难，现在我们获得了丰厚的回报。”比如，米切尔能源公司是使得美国页岩气商业化的先锋。该公司的工程师将页岩分裂成本从原先的250000～300000美元成功降低到100000美元，被认为是页岩气具有商业竞争力的里程碑。米切尔公司的努力是建立在政府的大力支持之上的。米切尔公司不仅可以采用政府机构早期研发的各种技术平台，而且在德克萨斯巴雷特地区建立第一座水平井的时候得到煤气研究所（Gas Research Institute）的直接资助［4］。

3.1.2 页岩气商业化运营

美国在页岩气商业化之后有如下做法值得关注。

3.1.2.1 市场运行机制

美国的页岩气商业化运营完全以专业化分工、市场导向开展。美国的页岩气供应链条由两部分构成，分别是页岩气的开采与页岩气的输送。页岩气的传输依靠管道进行，页岩气开采商和管道运营商相互独立。开采上专注于页岩气的采掘工作，而管道运营商负责输送管道的铺设以及页岩气的销售。完全依靠市场机制决定页岩气输送管道的建设以及页岩气上网价格的设定。页岩气开采商输送页岩气需要向管控运营商支付一定的费用。

3.1.2.2 政策管制

对页岩气可能带来的负面环境影响，美国政府正在完善一系列的法案来规范页岩气的运营。根据美国联邦制的政治结构体系，对页岩气开发的法律法规涵盖联邦政府、州政府、地方政府三个层级［5］。在联邦政府层级，法律法规的制定主要由环境保护局（Environmental Protection Agency）实施。目前，针对页岩气开发的主要的联邦层级的法律法规如下。清洁水源法案（Clean Water Act），对于页岩气钻探和生产所需水资源的地面处理作出规定，并且防止水资源从生产地点流失。安全饮用水法案（Safe Drinking Water Act），对页岩气开采所需要的地下液体注入作出规定。清洁空气法案（Clean Air Act），限制引擎、页岩气加工设备，以及其他与钻探和生产相关的气体泄漏。国家环境政策法案（National Environmental Policy Act），要求在联邦政府土地上勘探和生产需要对环境影响进行全面分析。

州政府对页岩气开采的管制需在联邦政府的监督下开展。州政府能够更好的考虑到页岩气开采过程中的地区特点，比如地质、气候、工业特征、发展历史、人口密集度、地区经济等，因此比联邦层级的通用法律发挥会更加有效。除了执行和监督联邦层级的法律法规，州政府拥有多种方式对页岩气的开发进行管制。比如，纽约、得克萨斯、宾夕法尼亚都会在现有以及将要建成的开采基地的水资源和气体泄漏制定州政府层级的法律法规［6］。大部分州都设置了禁止页岩气钻探和生产产生污染的禁令。所有州都要求页岩气开采商在钻探和运营之前必须获得许可。同时，大部分州要求页岩气开采商在获得开采许可的时候要发行债券或者其他形式的金融证券，以确保与州的规章制度相符，以及有足够的资金在页岩气生产停止的时候填补页岩气井。

地方政府，比如城市、乡村等，也会对页岩气开采设定额外的要求。比如，当页岩气开采位于人口集中地区边缘的时候，一些地方政府会就白天和夜间页岩气开采产生的噪音水平设置限制。

3.2 其他国家的实践

欧洲、澳大利亚和加拿大是页岩气储量较为丰富的地区，然而，目前两个地区在页岩气的开发中都遇到了各自的障碍。

欧洲缺乏对待页岩气的积极态度，导致的主要原因如下：第一，欧洲存在多种替代能源，对页岩气的需求不够旺盛。比如，荷兰有格罗宁根（Groningen）气田，常规天然气储量丰富；德国的能源结构依然主要由风能和煤炭构成；俄罗斯有丰富的常规天然气，正在享受有利的天然气价格［7］。第二，欧洲对页岩气开发的政策尚未明朗。对采矿权和开采资质的获取没有明确的规定，缺乏对企业的政策导向，导致较高的管制风险。第三，由于地理面积的限制，欧洲的页岩气蕴藏地都位于人口聚集周边，因此欧洲对页岩气开采的环境污染会出台较为严厉的限制，目前就页岩气可能带来的环境影响正进行激烈的争论。其中，法国在2011年7月1日出台法规禁止在法国领土上进行一切与商业和研究相关的分裂技术的应用。而英国议会出具的研究结果表明只要页岩气井建设合理，页岩气开采不会引起地震效应［6］。第四，欧洲各国都在对美国的页岩气革命持观望的态度，以判断美国的页岩气是以满足国内需求为主还是要向外出口。最后，地缘政治也阻滞了欧洲对页岩气的积极响应。尤其与俄罗斯接壤的中、东欧国家受到俄罗斯的压力也会对页岩气开采表示出谨慎态度。

澳大利亚是传统的能源出口大国，因此对页岩气的开采业主要供亚太地区的出口之用。目前，澳大利亚出于页岩气开采的初级阶段，遇到下列主要问题。首先，由于澳大利亚未掌握页岩气的开采技术，因此需要与美国的企业合作以寻求技术转移。其次，澳大利亚的页岩气蕴藏地区远离人口聚居区，虽然对居民生活的影响不会那么显著，但是由于澳大利亚缺乏页岩气输送所需的管网等基础设施，并且页岩气井的数量远少于美国，不能形成规模效应，因此据估计澳大利亚页岩气开采的成本将会是美国的3倍。2012年7月份正式启动的碳气价格机制（Carbon Pricing Mechanism），可能会促进页岩气的发展。

加拿大的常规天然气和页岩气储量都较为丰富，长久以来一直是美国天然气的主要供应国。然而，随着美国页岩气产量的迅速提升，加拿大面临着重新寻找天然气出口对象的问题。在2011年10月，加拿大国家能源委员会（National Energy Board）启动了在不列颠哥伦比亚哥伦比亚省（British Columbia）东北部建设一个价值50亿美元的液化天然气出口终端，使得加拿大天然气可以向中国、日本、韩国等新市场出口。

4 结论及建议

以上的分析可以为我国页岩气的开发在技术开发、国家政策、商业化运营方面带来启示。

4.1 页岩气开采技术引进与自主研发相结合

我国尚未掌握页岩气开采的核心技术。如果不清楚这些技术具体的实施程序以及运行模式，就难以对在我国环境下开采成本的控制空间难以作出较有把握的判断。技术的获取有两种途径，其一是从国外先进公司引进，其二是自主研发。

从国外先进企业引进技术不失为一条捷径，我国的《页岩气“十二五”规划》吸引了国外企业的浓厚兴趣，因此与国外企业合作开采是我们获取开采技术的一条途径，比如成立合资公司、合作勘探等。但是目前掌握页岩气开采技术的跨国公司，比如雪佛龙、埃克森美孚、壳牌等，对相关技术进行了严格保密。因此，如何设计合作方式以实现技术转移是需要深入思考的问题。

自主研发也是必经之路。一方面是出于通过自主研发掌握相关技术以在国际合作中保有有利位置，另一方面也是出于页岩气开采的实际需要。由于我国页岩气所处的地质条件与国外差异较大，因此开采技术的本土化必须融入自主研发。在该过程中，我国应当加强产学研的结合，特别是政府下属的研究机构应当发挥其主导作用。由于自主研发的周期较长，企业可能缺乏足够的动力完成研究工作，而政府研究机构及高校在这种前瞻性技术研发中的作用就会凸显出来。美国的实践也表明在其页岩气开采技术形成的30年时间中，几乎前20年都是由政府的研究机构和高校在探索研究技术。

4.2 国家政策的积极扶持

页岩气开发属于高投入、高风险业务，完全依靠企业、市场的自发行为往往难以实现持续的效果。特别是我国目前还处在页岩气资源的勘探、技术研发的初级阶段，更是需要我国财政、税收政策向其倾斜。比如，国家可以对从事页岩气开采的企业给予一定程度的税收优惠，或者直接给其财政支持。

对于页岩气开采可能造成的环境影响，国家在页岩气的规划阶段就应当做到未雨绸缪，积极评估页岩气可能给水资源、空气、土地等带来的影响，特别是我国有相当一部分页岩气储藏于四川地区，该地区人口稠密，更是需要照顾到页岩气的开采对当地居民生活质量的影响，出台相应的法律法规，形成一个较为清晰的管制框架，利于企业对页岩气的经营。同时，国家应当要求页岩气开采企业采取全生命周期的经营模式，在规划阶段就考虑到页岩气开采井用完之后的处理问题，将对环境的负面影响降至最低水平。

4.3 页岩气的开采与运营模式以市场机制为导向

如前文所述，页岩气的开发是一项高投入的项目，政府出资只是其中的一部分，更多需要的是各种资本的注入。美国土地归私人所有，所以很多土地所有者就有积极的动力将土地使用权出售或者租赁，以鼓励在其土地上进行页岩气的勘探与开采。而我国土地归国家所有，要想促进各种资本加入页岩气的开采过程中，探矿权和采矿权的分配机制就是必须思考的问题。页岩气的输送依靠管网进行，当我国页岩气大规模商业化实现之后，页岩气开采和输送如何分工，页岩气价格如何制定也是需要研究的问题。

［1］Newell R.Shale Gas and the Outlook for U.S.Natural Gas Markets and Global Gas Resources［R／OL］.U.S.Energy Information Administration，（2011－06－21）［2012－10－08］.http：∥ photos.state.gov／libraries／usoecd／19452／pdfs／DrNewell－EIA－Administrator－Shale－Gas－Presentation－June 21 2011.pdf.

［2］国家发展改革委，财政部，国土资源部，国家能源局.页岩气发展规划（2011～2015年）［EB／OL］.（2012－03－13）［2012－10－08］.http：∥ www.gov.cn／zwgk／2012－03／16／content＿2093263.htm.

［3］Baker S，Bare P J.Australia Oil ＆ Gas Shale Gas：Grab a Surfboard［R／OL］.Morgan Stanly，（2011－06－03）［2012－10－08］.http：∥www.barakaenergy.com.au／pdfs／2011－06－17－020537Morgan＿Stanley＿Oz＿Energy＿Shale＿Gas＿Research＿June＿2011.pdf.

［4］Trembath A，Jenkins J，Nordhaus T，Shellenberger M.Where the Shale Gas Revolution Came From？Government's Role in the Development of Hydraulic Fracturing in Shale［R／OL］.Breakthrough Institute，（2012－05）［2012－10－08］.http：∥thebreakthrough.org／blog／Where ＿the ＿Shale ＿Gas ＿Revolution＿Came＿From.pdf.

［5］Ground Water Protection Council and ALL Consulting.Modern Shale Gas Development in the United States：A Primer［R／OL］.（2009－04）［2012－10－08］.http：∥www.netl.doe.gov／technologies／oil－gas／publications／epreports／shale＿gas＿primer＿2009.pdf.

［6］KPMG International.Shale Gas－A global perspective［R／OL］.（2012－04－01）［2012－10－08］.http：∥www.kpmg.com／global／en／issuesandinsights／articlespublications／pages／shalegas－global－perspective.aspx.

［7］Hulbert M.Why European Shale Is Totally ‘Fracked’［N／OL］.Forbes，2012－07－12［2012－10－08］.http：∥www.forbes.com／sites／matthewhulbert／2012／07／12／why－european－shaleis－totally－fracked／.