中国页岩气开发现状、问题及对策

曾少军 杨 来 曾凯超

(1.清华大学清洁发展机制研发中心，北京100083;2.中国国际经济交流中心，北京100017;3.中国人民大学环境学院，北京100872;4.中国科学院大学工程教育学院，北京100049)

2012年3月16 日，国家能源局发布《页岩气发展规划(2011－2015年)》(以下称《规划》)，计划2015年页岩气产量达到65 m3，财政部也将出台优惠财税政策支持页岩气开发。当前，我国对于煤、石油、天然气等资源的需求不断攀升，对外依赖程度越来越大。到2011年底，我国的石油对外依存度已高达57%，《规划》的出台，将对页岩气在我国的发展起到极大的促进作用，为减少石油对外依存度，缓解能源供应压力提供重要支撑。

1 全球能源需求趋势与页岩气开发

1.1 页岩气开发在全球能源供给的地位日趋重要

据世界环境组织(WEO)预测，石油需求将从2010年的每天8 700万桶增长到2035年的9 900万桶，增长主要来自交通运输。汽车保有量将成倍增长，2035年预计达17亿辆。可替代技术如混合动力和电动车，仍需要时间被市场接纳。煤炭的使用，在最近的10年里，几乎占到全球能源需求增长的一半，2035年将达到65%。对于煤炭来说，其对能源政策更敏感，尤其在我国，目前占全球需求量的一半。天然气的未来发展很明确:其在能源增长中所占比例和天然气使用量都可以和煤炭消费量相比较，根据WEO最近的一份特别报告指出，全球或许正在进入“天然气黄金时代”。

全球市场对所有燃料的需求都在上升，但化石燃料在全球一次能源消费中的占比会从2010年的81%小幅下滑到2035年的75%;到2035年之前，天然气是惟一一种在全球能源结构中占比增加的化石燃料，全球供应量增长1.7万亿m3，其中非常规天然气(主要是页岩气)占40%，但需要采用方法应对环境方面的挑战。［1］在未来的10年里，经济的发展、繁荣和人口的增长将势必增加对能源的需求，但我们不能继续依赖以不安全的、破坏环境的方式来使用能源。政府必须采取更强有力的措施推动对低碳技术的投资。页岩气作为一种储量丰富，清洁环保的非常规天然气，将会担负起重要的角色。

1.2 全球页岩气分布与开发概况

页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中、以吸附或游离状态聚集的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。作为一种新的能源品种，它既是常规天然气的潜在替代能源，也是清洁环保能源。与常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产时间长的优点，大部分可产气的页岩分布范围广、厚度大，且普遍含有页岩气，这使得页岩气井能够长期以稳定的速率产气。页岩气开发在美国和加拿大已经起步，并且已成为重要的替代能源，正广泛应用于燃气化工、汽车燃料等行业［2］。

全球页岩气资源分布广泛，储量约为456×1012m3，相当于煤层气和致密砂岩气的总和，主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、苏联等地区(如表1)。

表1 世界主要地区页岩气资源前景［3］Tab.1 Prospect of shale gas resource in main districts of the world

目前，全球对页岩气的勘探开发并不普遍，仅美国和加拿大做了大量工作，美国是最早进行页岩气研究和开采的国家［4］。1821年，北美最早的页岩气井钻于美国东部纽约州泥盆系页岩中;1926年，在阿帕拉契亚盆地成功实现了页岩气的商业开发。据统计，20世纪70年代中期，美国页岩气步入规模化发展阶段。70年代末期，页岩气年产量约19.6×108m3。2000年，美国页岩气生产井约28 000口，页岩气年产量约122×108m3。2007年，页岩气生产井增加到近42 000口，页岩气年产量为450×108m3，约占美国天然气年总产量的8%。2009年美国页岩气产量接近1 000亿m3，超过我国常规天然气的年产量(2009年我国天然气产量830亿m3)，基本弥补了美国天然气的市场缺口，也摆脱了美国对外天然气市场的依赖，从而直接影响了世界天然气市场的价格，具有重要的政治和经济双重意义。［5］2010年美国页岩气产量超过1 379亿m3，占全国天然气年总产量的23%，超过俄罗斯成为全球第一大天然气生产国。［6］2011年，美国页岩气产量约 1 800亿m3，而我国天然气产量为1 025亿m3。加拿大页岩气资源分布广、层位多，开发条件相对较好。目前，已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气开发试验，2007年该区页岩气产量约为8.5×108m3，其中3口水平井日产量较高，达到9.9 ×104－14.2×104m3。2011 年，加拿大页岩气产量约为40亿m3。

除美国和加拿大以外，澳大利亚、德国、法国、瑞典、波兰等国家也开始了页岩气的研究和勘探开发，页岩气勘探开发正由北美向全球扩展，2009年12月，石油巨头埃克森美孚石油公司以310亿美元巨资收购非传统天然气公司XTO能源公司，这是迄今为止最大金额的页岩气合同;2010年1月，法国道达尔石油公司以8亿美元的价格获得切萨皮克石油公司位于得克萨斯州的Barnett页岩气项目的25%股权。页岩气已成为全球油气资源勘探开发的新亮点，必将改变世界油气资源勘探开发的格局。

2 美国页岩气开发的主要模式和经验

十年前，美国页岩气的开发量占天然气开发总量的比例微乎其微，如今已经占到国内天然气总产量的1/3。事实上，从2000－2006年间，美国页岩气产量年平均增长率是17%，2006－2010年间是48%。预计到2035年，页岩气产量将占到全美天然气总产量的46% －60%［7］。未来，美国在页岩气领域的发展以及其对国内国际产生的影响都将有巨大的研究价值，因此本文主要分析美国页岩气开发的模式和经验，希望给我国的页岩气开发带来一些帮助。

2.1 规范的市场监管保障了产业发展

美国的能源监管权分属联邦和州两级，联邦监管标准较州的要求低，倘若两者冲突，则以联邦监管制度为准。1978年，美国通过了《天然气政策法案》，放松了对天然气价格的控制，进一步促使天然气市场成为非常有竞争性的市场。美国采取天然气开采和管道运输业务垂直分离模式。目前，美国有40多万km的天然气管道，天然气管网设施较为发达。美国对天然气开发商和管道运输商进行不同的政策监管，在监管管道输送费用的同时放开天然气价格，保证天然气生产商和用户对管道拥有无歧视准入条件。监管形式上，州内管道由州与地方法律监督和约束，州际管道则由联邦能源管理委员会、州、地方法律监管和约束，同时运输价格受到监管，市场运输准入受联邦能源管理委员会的控制［8］。

2.2 众多中小公司的参与促进了技术进步

美国在页岩气开发技术方面走在世界前列，已探索出先进的页岩气开采技术，包括水平井加多段压裂技术、清水压裂技术、同步压裂技术和深层地下爆破技术。近年来，页岩气开采技术的突破扩大了页岩气渗入面积和开采深度，使美国天然气储量增加了40%，页岩气开发商也因此获得了更为丰富的页岩层资源。美国页岩气开发的主角是数量庞大的中小公司。在美国，石油天然气领域的企业有8 000家左右，而85% 的天然气是由中小公司生产。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。这些公司不断进行技术革新，成为推动美国页岩气开采技术快速发展的主要动力。中小型独立油气开发商在技术革新行动上更快捷，而大公司可以在长期性和财务稳定性上给予更多保证，因此，出现了中小公司取得技术和产业突破，大公司则对中小公司进行收购和兼并的现象:这丰富和完善了产业链，促进了美国页岩气产业的快速发展。

2.3 优惠税收政策推动了产业发展

非常规能源开发的税收抵免促进了包括页岩气在内的非常规能源的发展。美国1980年通过的《原油意外获利法》对1979年和1993年之间钻探的非常规油气和2003年之前生产和销售的页岩气与致密气实施税收减免。除此之外，对油气行业实施的其他5种税收优惠，包括无形钻探费用扣除、有形钻探费用扣除、租赁费用扣除、工作权益视为主动收入、小生产商的耗竭补贴等。上述税收优惠常年存在，鼓励了小企业的钻探开发投资，促进了油气行业的发展［9］。

2.4 完整的法律法规体系进一步保障了产业发展

美国土地的地表权和矿业权分开，有利于开发商获取页岩气上游资源。在私有土地上，开发商必须和矿业权利人签署租约，在设钻井与铺管道的土地上与地表权利人签署单独的协议，并取得州管理机构的许可。美国联邦政府在全美拥有11%左右的土地。联邦法律规定对公有土地使用实行竞标拍卖，规划每10年审核一次，公众广泛参与，私营公司可竞标获取在公有土地上的钻探权，并支付给政府相应的租金及矿区使用费等。

3 我国页岩气资源与开发现状

3.1 我国页岩气资源分布

我国页岩气资源丰富，开发潜力大，商业化条件好。2012年3月，国土资源部召开新闻发布会，初次披露了我国页岩气资源的官方评估数据。我国陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿m3，可采资源潜力为25.08万亿m3(不含青藏地区)。常规天然气关键在“找气”，而页岩气开发的关键在“采气”，在相对确定的产气区块上，一旦资金大规模投入，极有可能在较短时期内实现规模化发展。我国海相沉积面积广，烃源岩发育良好、演化程度高。在四川盆地、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、准噶尔盆地等均有页岩气成藏的地质条件，局部有机碳含量在30%以上，发现了典型页岩层中局部的天然气富集。富集层位主体存在于中、古生界地层中，以及东部地区的新生界。

3.2 我国页岩气开发现状

作为一种新兴的非常规能源，页岩气资源的开发需要大量技术、资金和技术人员作支撑，而我国页岩气资源的勘探刚起步，技术不成熟，经验匮乏，页岩气资源的规模开发还有很长的路要走。我国页岩气藏储层与美国相比有所差异，如美国页岩气层埋深为800－2 600 m，而四川盆地页岩气层埋深为2 000－3 500 m，页岩气层埋深的增加无疑增加了开发难度［2］。

近几年，我国在对外合作方面也已迈出了可喜的步伐。2007年10月，我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》，研究内容为四川省威远地区页岩气资源勘探开发前景综合评价，这是我国页岩气开发对外合作签署的首个协议。页岩气的合作开发对我国非常规油气资源的开发有着深远的影响。2008年11月26日，由中国石油勘探开发研究院实施的我国首口页岩气取心浅井在四川省宜宾市顺利完钻。该井设计井深为200 m，全井段取心，共取心154 m，采集TOC(有机碳含量)等地化样品和岩矿样品200多个，页岩吸附气样品14个，GR值(放射性元素)测定780个，对页岩吸附气含量等多项数据进行了全面分析。2009年11月10日，中国石油与壳牌公司在北京签订《四川盆地富顺—永川区块页岩气联合评价协议》，吹响了我国页岩气勘探开发的号角，标志着我国首个页岩气合作开发项目正式进入实施阶段［10］。目前，我国天然气需求旺盛，若在四川盆地能完成页岩气的开采工作，可缓解供需紧张的矛盾。中国石油西南油气田公司作为项目的执行者，将按照协议，与壳牌公司一起，把我国首个页岩气合作开发项目建成示范型项目。中国国土资源部迄今已经举办了两次页岩气资产拍卖，2011年拿出4个区块面向6家国企招标，今年又拿出20个区块，面向数十家国企和非国企招标。但是，这两次拍卖都不太可能引起开发活动热潮，中国三家最大的能源公司，其中最主要的中国石油天然气集团公司，拥有该国大部分页岩资产，主导着中国的页岩开发格局。

4 我国页岩气开发面临的困难与障碍

4.1 资源勘探水平相对落后

我国页岩气资源潜力大，但要大规模勘探开发，尚需确定有利目标区及各地区可采资源量，工作难度高，资金投入大，实施周期长。目前，尚未系统开展全国范围内页岩气资源调查和评价，资源总量和分布尚未完全掌握，现有的数据只是根据EIA等国外机构与自己初步勘探结果来推断的。地质评价滞后，我国页岩气预测储量仅限于地质分析，不是实际勘探的结果。情况不明，勘探和开发就是盲目的。中国石化勘探南方分公司认为，对开发前景较好的四川盆地页岩气做地质评价，“可能需要1到2年时间”。

4.2 核心技术尚不成熟

我国在页岩气开发的核心技术如水平钻井和水力压裂技术方面尚不成熟，前者主要包括欠平衡钻井技术、控制压力钻井技术及旋转导向钻井技术等，后者主要包括了多级压裂、清水压裂、同步压裂、水力喷射压裂及重复压裂等。另外，我国页岩气藏的储层与美国相比有所差异。我国页岩沉积时代较早、埋深大多在3 000 m以上，气藏结构相对复杂，勘探开发的难度较大;而开发页岩气较为成功的美国，主要气田的深度较浅，其中美国规模最大的马塞勒斯页岩气田，其埋藏深度大约是700－3 000 m。这意味着我国页岩气开采难度可能更大。

4.3 制度建设有待完善

首先，矿种界定和矿权管理不明确。我国页岩气资源条件好的区块与几大国有油企登记的常规油气区块大面积重叠，按目前的做法就只能由现有油企主导开采。国有油企业务重心是常规油气，对页岩气投入有限，实质性的开发进程很难加快。如美国 Barnett地区面积约12 000 km2，仅2008年一年就新增3 300口井。到2008年该地区钻井总量已达12 125口(不含因产量下降关闭的井)，每千平方公里打井数达1 000口。2008年Barnett地区完成页岩气投资约126.6亿美元，当年产气量达到458亿m3。而如果要求我国国有油企在其登记区实现相当的开采速度，在目前的体制框架下几乎是不可能的。

其次，准入体制有待拓宽。参考我国煤层气开发的历史，严格的准入制度使得只有大型能源企业才能进入煤层气开发领域，但这些企业业主往往都有较好的利润水平，反而不愿意积极投资开发煤层气。这就导致了有积极性的企业开发不了、有开发权的企业没有积极性的后果。

最后，缺乏相关扶持政策。美国页岩气开发的成功，在很大程度上得益于美国政府在页岩气产业发展不同阶段实施不同的产业扶持政策。页岩气开发初期投入较大，在投入产出效益不确定的情况下，投资规模不足将影响页岩气快速发展。我国页岩气勘探开发尚处于初期，产业发展具有风险大、成本高的特点，亟须政府在相关产业政策方面给予一定的支持。

4.4 基础设施建设亟待完善

页岩气资源的最终输出需要依靠我国天然气管网的建设。经过近些年的不懈努力，目前我国已在川渝、华北、长三角等地区形成了较为完善的区域性支干管网。然而，我国的页岩气资源富集区很多集中在中西部山区，管网建设难度大、成本高，不利于页岩气外输利用和下游市场开拓。要想页岩气得到充分的利用，真正的缓解目前我国面临的能源危机，需在中西部等地区也建设较为完善的管网设施。

4.5 环境影响尚难消除

目前，世界上页岩气开采使用的主要是水力压裂法，会消耗大量的水资源。水力压裂完成之后，所用的水可以被捕获、处理和重新利用，并回收利用到下次水力压裂中。但水力压裂用水加入了化学药品，也加入了杀菌剂，这些化学用品会随水渗透到地下水位以下，贻害无穷。我国初步勘探出的页岩气主要分布在中西部地区的四川盆地、鄂尔多斯盆地等处。页岩气开发所必需的压裂技术需要消耗大量的水资源，这种消耗往往以万吨计。由于需要穿透蓄水层，钻井所用的化学添加剂也可能对我国中西部地区的地下水活源构成威胁。

5 促进我国页岩气开发的对策建议

目前我国页岩气资源的开发刚刚起步，经验匮乏，技术不成熟，页岩气埋藏深度较深，这些因素制约着我国页岩气的发展，页岩气资源的规模开发还有很长的路要走。美国通过近30多年的努力，取得了极大的成功，他的先进经验值得我们借鉴和学习。但同时，我们也应该看到我国与美国在页岩气开放上的诸多不同之处。例如，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;我国的土地所有权与美国不一样，页岩气矿产开发的权属划分也不一样，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;我国与美国在常规石油天然气领域资源的探矿权和采矿权的市场化程度不同，等等。因此在学习美国经验的过程中，我们应该是有保留、有思考的借鉴吸收。

5.1 加速资源调查，提高勘探水平

我国对页岩气的高度关注是近几年的事，目前对我国的页岩气资源的认识程度还远远不够，有利勘探开发区域和层系尚不明晰。页岩气的成功开发，最重要的前提就是要搞清楚其在国内的蕴藏情况，因此，资源调查将是未来工作的重点。第一，通过开展页岩气资源的战略调查和资源评价工作，查清我国的页岩气资源状况，建立我国页岩气调查与选区的技术标准，在此基础上评价优选勘探开发有利目标区和富集区，使我国的页岩气尽快实现商业性开发，以缓解天然气供需的紧张局面，促进地方经济快速发展。第二，建立页岩气勘探开发新机制。加快引入有实力的企业参与页岩气勘探开发，推进投资主体多元化。同时要制定准入门槛和资质，推动矿权招投标制度、区块退出机制及合同管理，大幅度提高最低勘查投入，杜绝“跑马圈地”等现象。石油天然气、煤层气矿业权人应综合勘探开发矿业权范围内页岩气资源。页岩气勘探开发要与其它固体矿产矿业权、整装勘查区相互衔接，协调处理好矿业权重叠，确保安全生产。

5.2 依靠科技攻关和国际合作突破核心技术

通过国家科技重大专项等，加大对页岩气勘探开发相关技术研究的支持力度，在“大型油气田及煤层气开发”重大专项中将“页岩气勘探开发关键技术”列为重点项目，增设“页岩气勘探开发示范工程”。加强国家能源页岩气研发(实验)中心和其它页岩气重点实验室建设，建立高层次人才培养和学术交流基地。鼓励国内企业及院所间开展勘探开发关键技术联合研究，开发具有我国特色的勘探开发核心技术。同时，我们也应该加强与世界先进国家的页岩气管理和技术交流，深入研究国际经验，提升核心技术水平;也可以借助金融危机的契机，通过收购兼并美国等国的页岩气企业来获得核心技术。

5.3 健全页岩气开发的相关制度

首先，建立页岩气矿权管理制度。将页岩气确立为区别于常规天然气的独立矿种，建立专门的页岩气区块登记制度。探索建立更有利于加快开发、更有利于调动地方政府等多方积极性的矿业权管理制度。按新矿种进行页岩气区块登记，矿权出让采取竞争的方式。强化矿权退出机制，对拥有矿权但投资达不到要求，或在规定期限内达不到产出的，要强制退出。

其次，放宽页岩气的市场准入。目前国内民间资本多，参与开发页岩气的积极性高，适当放开页岩气的投资准入，对引导民间投资、调动地方积极性、加快页岩气开发进程有重要意义。另外可以通过借鉴国外先进经验，制定民营资本、中央和地方国有资本等以独资、参股、合作、提供专业服务等方式参与页岩气投资开发的具体办法。

最后，制定财税支持政策。我国可考虑将对煤层气的支持政策以及美、加对页岩气的支持政策进行充分的融合，并结合我国具体国情制定一套适合页岩气发展的财税政策。通过实行页岩气开采的资源税、增值税、所得税等减免税政策;对依法取得页岩气探矿权、采矿权的矿业权人或申请人可按照相关规定申请减免页岩气探矿权和采矿权使用费;对页岩气勘探开发等鼓励类项目进口的国内不能生产的自用设备(包括随设备进口的技术)，按有关规定免征关税等。通过这些政策的实施，以达到鼓励企业进行设备投资和降低成本的目的。

5.4 完善页岩气利用配套基础设施

页岩气开发的最终目的还是利用，基础设施将是页岩气利用的关键。一是在天然气管网设施比较完善的页岩气勘探开发区，积极建设气田集输管道，将页岩气输入天然气管网;二是对于远离天然气管网设施，初期产量较小的勘探开发区，建设小型LNG或CNG利用装置，防止放空浪费;三是根据勘探开发进展情况，适时实施建设页岩气外输管道。具体做法可以借鉴美国经验，开放竞争，加强市场监管。在管网设施建设上，要让众多的中小私有公司运用市场机制，通过竞标获取建设权，建成后可以通过收取管网租金的方式收回投资。

5.5 加强监管，保护环境

鉴于在页岩气开发过程中所造成的环境污染，我国需要采取环境保护的措施，加强保护环境的意识，如在水库和蓄水层周围建造隔离缓冲区，避免造成污染，还应颁布法令来规范开采行为。同时，也可以借鉴美国经验，加快研究制定包括地下水、地质、土壤、生态等多方面，覆盖采前、采中和采后多环节的全方位监管制度。通过人大立法机关制定强制的排污标准，以法律的形式加强监管，保护环境。

(编辑:徐天祥)

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