全球多国投身页岩气开发大潮

2014-12-24孙剑功整理

地球 2014年9期

本刊记者孙剑功整理

由于世界各国经济发展对煤、石油、天然气等能源的需求不断攀升，规模储量大、易探好采的常规能源越来越少，这严重威胁着各国的能源战略安全。近20年来，随着勘探和开发技术的不断提高，页岩气等非常规能源资源逐渐进入人们的视野。特别是美国页岩气的成功大规模开发，对提高该国能源安全、降低对外依存度、缓解天然气供应不足起到了积极作用，被称为“美国页岩气革命”，并引起世界各国政府的高度重视。

美国：最早发现和开发页岩气的国家

1821年，在美国纽约州的弗罗里达，页岩气第一次作为一种资源从浅层、低压的裂缝中采掘出来。页岩气的水平钻探开始于20世纪30年代。1947年在美国诞生了第一口页岩气井。

页岩气的大规模工业开发直到上世纪70年代才开始。那时，美国的传统天然气储量的下降驱使联邦政府对相关的研发项目进行投资，并且最终促成了定向井与水平井、微震成像以及大型水力压裂技术的形成。直到上世纪70、80年代，页岩气开发仍然被认为是无法商业开发的。

面对传统天然气储量的下滑，美国联邦政府对许多替代能源项目进行了投资，其中包括页岩气。投资项目包括1976年东部页岩气项目，以及每年联邦能源监管委员会对天然气研究所的研究经费支持。1982年，联邦政府对该研究机构投入了巨额资金。联邦政府通过1980年的能源法案，对能源行业提供了税收优惠等其他优惠政策。能源部随后于1986年与几家私人天然气公司成功建造了第一口利用空气钻井技术的多裂缝页岩气水平井。

在上世纪80至90年代，联邦政府进一步通过29号法案，对非传统天然气的税收优惠鼓励页岩气钻探。微震成像技术起源于桑迪亚国家实验室对于煤床的研究。这一技术后来在水力压裂法页岩气开发和远洋石油钻探方面有广泛应用。George P.Mitchell是公认的水力压裂法之父，而且他成功地将开采成本降到4美元。这使得水力压裂法具有商业价值。

Mitchell能源公司在美国东部纽约州Chautauqua县泥盆系Perrysbury组Durdirk页岩中钻探，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出天然气。该公司利用各种技术，于1998年成功实现了第一次具有经济效益的页岩压裂，他们创造性地利用了非胶化压裂液技术。从此以后，页岩气成为了美国发展最为迅猛的主要能源组成部分。世界其他各国也纷纷开始页岩气的研究。据国际能源署估计，页岩气能够从技术上增加50%的可开采天然气储量。

美国的页岩气开发取得巨大成功，扭转了美国天然气一直以来进口的局面。美国的页岩主要发育在20个州21个大小不等的盆地里。2012年前后商业开采主要集中在5个盆地，即密歇根盆地的Antrim页岩、阿巴拉契亚盆地的Ohio页岩、福特沃斯盆地的Barnett页岩、伊利诺伊盆地的New Albany页岩和圣胡安盆地的Lewis页岩。其中，Barnett页岩是当前美国页岩气开发的主力层位，也是各国页岩气勘探开发学习的样本，据美国地质调查局（USGS）最新的统计，其资源量约0.74万亿立方米，产量在2005年已经超过美国页岩气产量的一半，现在所占比例更高。

美国页岩气开发技术历程，从Barnett页岩开采看，可分为4个阶段：

第一阶段：1997年以前——直井大型水力压裂；

第二阶段：1997～2002年——直井大型清水压裂为主；

第三阶段：2002～2007年——水平井压裂技术开始试验；

第四阶段：2007年至今——水平井套管完井及分段压裂技术，逐渐成为主体技术模式。

从上世纪80年代开始，美国政府实施了一系列鼓励替代能源发展的税收激励或补贴政策，这些政策法规包括：1980年的《能源意外获利法》出台替代能源生产的“税收津贴”条款，对1979～1993年钻探的非常规油气，包括2003年之前生产和销售的页岩气和致密气实施税收减免，对油气行业实施5种税收优惠；1990年的《税收分配综合协调法案》和1992年的《能源税收法案》扩大了非常规能源的补贴范围；美国联邦能源管理委员会1992年取消了管道公司对天然气购销市场的控制，规定管道公司只能从事输送服务，这使得非常规天然气的供应成本大幅度降低；1997年的《纳税人减负法案》延续了替代能源的税收补贴政策；2004年的《美国能源法案》规定10年内政府每年投资4500万美元用于包括页岩气在内的非常规天然气研发等；2005年美国《能源政策法案》将水力压裂从《安全饮用水法》中免除，解除了环境保护局对这一过程的监管权力，从而让水力压裂技术很快应用起来。从2005年起，美国政府加大了开发难采天然气的政策扶持力度，大大降低了天然气开采税；为激发土地所有者与开采公司签署土地租赁合同的积极性，政府给土地所有者增加了25%的强制提成；并且鼓励天然气企业积极开展水平井钻探和多级地层水力压裂工序等技术创新。在这一系列政策扶持措施的推动下，页岩气勘探开发取得了明显成果。

最近几年，随着墨西哥湾深水油气产量的急剧下滑，一些大石油公司开始通过对已有页岩气开发经验的中小公司的合伙、参股或收购等形式参与美国页岩气的勘探开发。

加拿大：全球第二个开发页岩气的国家

加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气进行勘探开发的国家，页岩气生产也已有数十年的历史。

加拿大页岩气资源也十分丰富，且资源分布面积广、涉及地质层位多，主要分布在西部盆地地区，包括不列颠哥伦比亚省东北部中泥盆统的霍恩河盆地和三叠系Montney页岩，艾伯塔省与萨斯喀彻温省的白垩系Colorado群，魁北克省的奥陶系Utica页岩，新不伦瑞克省和新斯科舍省的石炭系Horton Bluff页岩。

根据加拿大非常规天然气协会（CSUG）的资源评价结果，加拿大页岩气的资源量大于42.5万亿立方米，其中霍恩河盆地和Montney的页岩气资源最为丰富，据世界能源委员会估计，其页岩气资源量为39.08万亿立方米。

目前已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气的开采或开发试验，但与美国相比，加拿大页岩气开发还处于初级阶段，尚未进行大规模的商业性开采。按照CSUG主席Michael Dawson在2009年9月一次报告的观点，加拿大的页岩气区带中只有Montney达到了他所称的商业开发阶段，霍恩河盆地则部分处于先导生产试验阶段，部分还处于先导钻探阶段；魁北克低地、新不伦瑞克省以及新斯科舍省的页岩还处于其所称的早期评价阶段。

加拿大在西部沉积盆地（不列颠哥伦比亚省东部和艾伯塔地区）上白垩统Wilrich组及其同时代地层、侏罗系Nordegg/Fernie组、三叠系Doig/DoigPhosphate/Montney组、Exshaw/Bakken组和泥盆系Ireton/Duvernay组开展了页岩气勘探潜力评价，预测该区页岩气资源量约24万亿立方米。CSUG认为西部（包括不列颠哥伦比亚省北部Bowser盆地）

Colorado页岩段、侏罗系及古生界页岩和东南部的泥盆系页岩具有开发的潜力。

早期的页岩气生产来自艾伯塔省东南部和萨斯喀彻温省西南部白垩系科罗拉多群的Second White Speckled Shale，2000年～2001年才在不列颠哥伦比亚省三叠系的Upper Montney页岩开始商业性的页岩气生产。

2004年，不列颠哥伦比亚省能源矿产部将页岩气的区域资源评价列入能源发展。泥盆系评估工作已完成，三叠系评估项目正在进行。2006年，不列颠哥伦比亚省油气委员会已核准的白垩系和泥盆系页岩气试验区块共计22个。

随着对页岩气的认识加深，加拿大对页岩气勘探开发的兴趣大大增强，勘探开发的地区主要集中在不列颠哥伦比亚省东北部的中泥盆统霍恩河盆地与三叠纪的Montney页岩。随着新技术的应用，许多公司对页岩气的勘探开发还扩展到了萨斯喀彻温省、安大略省、魁北克省、新不伦瑞克省以及新斯科舍省。

欧洲：英国和波兰的页岩气前景最好

2009年，国际能源署预测，欧洲的非常规天然气储量为0.35万亿立方米，其中将近一半蕴藏在泥页岩中，这个数字远低于美国。从全球来看，除了撒哈拉以南的非洲地区，欧洲的页岩气储量可能是最少的。

欧洲页岩气主要集中在英国的威尔德盆地、波兰的波罗的盆地、德国的下萨克森盆地、匈牙利的Mako峡谷、法国的东巴黎盆地、奥地利的维也纳盆地以及瑞典的寒武系明矾盆地等。其中，英国和波兰是欧洲页岩气前景最好的国家。

欧洲启动了多项页岩气勘探开发项目。2009年初，德国国家地学实验室启动了“欧洲页岩项目”（GASH）。此项跨学科工程是一个为期6年的多学科页岩气研究开拓计划，由政府地质调查部门、咨询机构、研究所和高等院校的专家组成工作团队，工作目标是收集欧洲各个地区的页岩样品、测井试井和地震资料数据，建立欧洲的黑色页岩数据库，与美国的含气页岩进行对比，分析盆地、有机质类型、岩石矿物学成分等，以寻找页岩气，对欧洲页岩气资源潜力进行评价与有利盆地优选，探索欧洲页岩气的赋存空间、成因机制及其性质。

2010年，欧洲又启动了9个页岩气勘探开发项目，其中5个在波兰，波兰的马尔科沃利亚1号井1620米深处已出现页岩气初始气流。

多个跨国公司开始在欧洲地区展开行动。埃克森美孚、康菲、OMV及壳牌等国际石油公司已经分别在德国、波兰、奥地利和瑞典开始实质性的工作。2007年10月，波兰能源公司被授权勘查波兰的志留系黑色页岩。壳牌公司声称对瑞典的Skane地区感兴趣。埃克森美孚公司已在匈牙利Mako地区部署了第一口页岩气探井，并计划在德国下萨克森盆地完成10口页岩气探井。Devon能源公司与法国道达尔石油公司建立了合作关系，获得在法国钻探的许可。康菲石油公司宣布已与英国石油公司签署了在波罗的海盆地寻找页岩气的协议。

波兰政府发放了100多个页岩气勘探许可证，积极引入外资开发本国页岩气，埃克森美孚、康菲和埃尼等国际能源巨头都已介入。2011年4月底，阿索纳塔公司与意大利ENI公司签署了联合勘探和开发页岩天然气的合作协议。同年6月，保加利亚政府将为期5年的页岩气勘探许可授予了雪佛龙公司，允许其在面积达4400平方千米的Novi Pazar页岩气田勘探作业。目前已有20多家全球性能源公司正在波兰勘查页岩气。

2011年6月，俄罗斯TNK—BP计划投资开发乌克兰页岩气。2012年6月，雪佛龙和荷兰皇家壳牌宣布，将在乌克兰得到非传统天然气的勘探权，此举可能使该国置身于欧洲新兴的页岩气开采领域前沿。

位于白俄罗斯列奇察地区的310号钻井近日也已开始从致密层中钻取页岩气，这是白俄罗斯石油史上首次开采页岩资源。列奇察地区是白俄罗斯石油开采的主要地区，自1965年起，这一地区已开采出超过1.25亿吨石油和140亿立方米天然气。白俄罗斯国家石油公司是这一地区的主要开采商。随着传统可采石油资源开采殆尽，该公司开始将目光转向页岩资源。

北非四国加入页岩气开发大潮

受全球页岩油气开发热潮的影响，北非一些国家也动起了开发页岩油气的心思。北非具备一定的非常规油气资源潜力。据美国能源信息署评估，北非四国，即阿尔及利亚、利比亚、摩洛哥和突尼斯的页岩气技术可采储量达864万亿立方英尺。其中，阿尔及利亚的可采储量最高，为707万亿立方英尺；利比亚为122万亿立方英尺；突尼斯23万亿立方英尺；摩洛哥的可采储量最少，但也有12万亿立方英尺。

北非四国利益诉求各异，但开发非常规油气资源却被这几个国家视为解决诉求的重要途径。阿尔及利亚当下常规天然气储量递减迅速，急需寻找新资源；摩洛哥和突尼斯希望实现国家经济多样化；利比亚虽然政局不太稳定，但也相当关注如何利用页岩油气勘探开发技术开采其260亿桶的页岩油。

在这些国家中，阿尔及利亚走在了页岩油气开发的前列。阿尔及利亚国家石油公司已与BP、壳牌、埃尼公司、阿纳达科石油公司、塔里斯曼能源公司分别签订了页岩气勘探谅解备忘录。该国还计划把非常规油气资源勘探条款写入油气立法，从而成为该地区首个将此类条款写入法律的国家。

近年来，阿尔及利亚石油储量严重递减，因此急于通过致密气和页岩气实现储量替补。但是，阿尔及利亚过去因合同条款过于苛刻，在常规油气勘探领域已受到国际资金的冷遇，因此在勘探非常规油气时，也必须先解决怎样引入国际油气公司投资的问题。阿尔及利亚明年的招标区块位于西南部，包括致密气和页岩气勘探区块。

摩洛哥和突尼斯的非常规油气潜力对渴望资源的国际石油公司和独立石油公司也颇具吸引力。壳牌非常希望能与突尼斯政府就其中部和东部地区的页岩气勘探签订协议，而阿纳达科石油公司已与摩洛哥签订了页岩气勘探开发协议。摩洛哥和突尼斯都计划立法允许非常规油气资源的勘探和开发。

未来几年，北非四国的非常规油气资源勘探将成为非洲油气业界的亮点，如能取得突破，将带动非洲其他地区的非常规油气资源开发。