中国页岩气革命浅析

杨彤颖

（中国石油西南油气田公司对外合作部，四川　成都　610051）



中国页岩气革命浅析

杨彤颖

（中国石油西南油气田公司对外合作部，四川成都610051）

摘要以页岩气开发最早的国家美国为例，阐述了美国页岩气开发的历程以及美国页岩气革命成功的几大关键因素，介绍了中国页岩气革命的发展历程与现状，列举出当今中国页岩气开发所面临的机遇和挑战，提出促进当前中国页岩气开发的几点建议，包括：必须科学、理性地开展页岩气开发活动，需要政府进行合理的政策导向和开发监管，应搭建页岩气开发信息的共享平台，加强开发技术引进与创新，解决好降低压裂对水的消耗及压裂返排液的处理问题。

关键词中国页岩气开发技术创新政策导向开发监管

修订回稿日期：2016－01－21

0　引言

笔者认为，中国页岩气革命要想取得成功，可谓路漫漫其修远，可谓充满艰难险阻，机遇与挑战并存，意义重大而深远。下面就先讲述美国页岩气革命成功的经验，对比中国页岩气开发的现状与历程，并就中国页岩气革命所面临的困难和机遇以及今后发展作一探讨分析。

1　美国页岩气革命

美国是个创新驱动国家，但这种创新驱动不是独立存在的，而是需要一套完整的与国家和社会配套的体系与机制。美国页岩气革命及其成果正是这种综合配套的创新驱动机制的成果。经历了两次石油危机，能源问题成为困扰美国的一大难题，所受到的能源挑战日益严重。美国米歇尔能源公司于1980年开始页岩气评价与开发；美国政府还成立了能源部，出台了一系列的对能源及相关行业的刺激政策，特别是鼓励页岩气、致密气和煤层气等非常规天然气的开发。从2005年起5年时间内美国页岩气产量增长超过20倍，2010年美国页岩气产量超过1 000×108m3，对中东地区石油依赖量下降到8 000× 104t。2012年，美国页岩气产量达到2 600×108m3。次年页岩气产量上升至约3 000×108m3。正是因为非常规天然气特别是页岩气的开发，美国走向了“近能源独立”时代，不再需要大量进口液化天然气，而且使大量的液化天然气替代柴油，再加上页岩油，使美国对中东石油的需求直线下降。美国页岩气革命取得了成功［1］。

通过梳理、归纳，笔者认为美国页岩气革命取得成功的关键因素有以下几个方面［2］：

1）良好的地质条件。美国页岩气储量大且具备良好的地质条件。美国本土48个州广泛发育黑色页岩，其连续性、稳定性好。根据美国能源信息署（EIA）统计，本国页岩气技术可采储量为24.4× 1012m3，位列世界第二。美国主要的页岩气产区，包括Barnett、Fayetteville、Woodford、Haynesville、Mar⁃cellus、Eagle Ford等都具有埋藏深度不大（1 000～3 500 m）、单层页岩厚度大（30～50 m）、总厚度超过500 m、有机碳含量多大于2%、基质渗透率多高于100 mD、成熟度一般为1.1%～2.5%（生气窗）、页岩脆性好（石英等脆性矿物总含量大于40%）等特点。

2）美国政府的政策导向作用。由于能源危机，为了加强能源安全，美国成立能源部，投入资金进行页岩气、致密气、煤层气等非常规资源的开发研究。同时，放开天然气价格，出台激励政策，特别是促进非常规天然气开发的激励政策，其非常规气开发的税收抵免额度较大。

3）油气公司开发页岩气的坚持不懈。美国米歇尔能源公司从1980年就开始页岩气的开发，整整坚持了30多年，终于取得了成果。这与其公司创始人及掌舵人乔治·米歇尔的胆识气魄和高瞻远瞩分不开。

4）开采科技与技术的进步。从上世纪七八十年代以来在油气工业的巨大的科技与技术进步使得美国页岩气革命得以成功，其中主要的技术包括：①三维地震技术。利用三维地震可以更直观、更准确地反映出地腹形态。三维地震对页岩气开发中甜点区的识别、对钻井轨迹的设计具有不可或缺的作用。②钻井技术的进步，特别是水平井、丛式井技术。使用水平井可以更多或者最大限度地暴露储层从而最大限度地增加单井产量。而丛式井不仅可以节约大量的用地，减少大量的钻机搬迁，使钻井液和压裂用水更方便地循环使用，而且最为关键的是可以使页岩气工厂化作业得以实现。③微地震监测及大型水力压裂技术、分段压裂技术的引用。微地震监测技术，特别是越来越趋于成熟的深井、浅井相结合的微地震检测技术使得在页岩气压裂施工过程中能够实时观察到压裂的进展和效果，如裂缝的走向、长度、高度，从而适时调整施工参数，达到最佳压裂效果。而分段压裂技术非常有利于最大程度地打开储层、沟通储层、扩大泄气面积，形成人造页岩气储层，而且在微地震监测下又不至于让裂缝贯通到不能贯通的地方。

5）信息共享与尊重专利。在美国，可以方便地从数据库中查阅到任何一家公司页岩气的地质、钻井、完井情况，加以学习和借鉴。而对于相关开发专利，大家都自觉维护，有条件地有偿使用，极为注重对专利技术的保护，这也极大地调动了专利发明和推广的积极性。

6）长时间的高油价倒逼。由于前几年油价持续高涨，使得页岩气开发有利可图。于是人们纷纷投入页岩气开发，涌现出了一大批从事页岩气开发的公司，造就了页岩气开发欣欣向荣的火热局面。而从2014年下半年开始油价一路狂跌之后众多的页岩气公司停产或关闭即可反证此因素。

7）丰富的水资源和完善的天然气管网及市场。页岩气开发需要耗费大量的水，而美国的水资源非常丰富。有现成的管网及地面设施既可节约许多时间与投资，又可以使产出的页岩气能够方便地进入市场卖给用户。美国具有完善的天然气管网市场使得众多的页岩气生产者不论大小，都可以将自己产出的页岩气输入管网，销售给各地区的用户。

2　中国页岩气的发展历程与现状

中国页岩气勘探开发工作始于2007年，中国石油与美国新田公司在四川盆地南部开始进行页岩气区块联合研究。2008年底，中国石油开始对四川盆地川南地区的页岩气资源开展评价工作。在长宁双河钻探了“长芯1井”，对下志留统龙马溪页岩取心进行了地化指标分析，同时在四川盆地的南江、秀山、石柱、綦江、华蓥山、兴文、叙永分别对下志留统龙马溪页岩进行了钻探取心，完成了大量的分析和评价工作。

2009年底，中国石油西南油气田公司在威远构造上开钻第一口页岩气井“威201井”，目的层为下寒武统筇竹寺组。2010年7月，对“威201井”下寒武统筇竹寺组页岩进行加沙压裂。筇竹寺组页岩层测试产气量为1.08×104m3／d。而后再对其上面的下志留统龙马溪组页岩进行压裂，也获得天然气，成为我国第一口页岩气井。这口井虽然产量不高，但具有跨时代的重大意义，从实践上证实了中国页岩气的存在并可以成功开采。2009年10月，中国石油和壳牌公司签署了“富顺—永川区块页岩气联合评价”协议，开始了对外合作页岩气的开发评价工作。而后在2012年3月双方签订产品分成合同，富顺—永川区块成为中国首个页岩气对外合作开采区块。2011年中国进行了第一轮页岩气区块招标，共推出4个区块，受邀竞标的6家公司分别为中国石油、中国石化、中海油、延长石油、中联煤层气公司以及河南煤层气开发利用公司。2012年第二轮页岩气区块招标，面向社会各类投资主体共推出20个区块，总面积约为2×104km2，分布在重庆、贵州、湖北、湖南、江西、浙江、安徽、河南8个省市。此次招标出让的探矿权有效期为3年，钻达目的层的预探井等钻探工程量最低应满足2口井／500 km2。

2012年11月中国石化在涪陵地区的页岩气井“焦页1HF井”试气成功并获高产，2013年10月，“焦页8-2HF井”测试日产54.7×104m3页岩气。2014年7月，国土资源部油气储量评审办公室组织专家组评审涪陵页岩气田焦石坝区块焦页1—焦页3井区五峰组—龙马溪组一段的探明储量。评审认定，涪陵页岩气田为优质海相页岩气田，新增探明地质储量为1 067.5×108m3，成为我国首个大型页岩气田。

目前我国正准备第三轮页岩气区块招标，但其中存在较多的不确定性。我国页岩气开发目标是到2020年在全国将优选出50～80个有利目标区和20～30个勘探开发区，页岩气可采储量稳定增长，页岩气产量快速增长，达到常规天然气产量的8%～12%，使页岩气成为我国重要的清洁资源。

3　中国页岩气开发面临的机遇与挑战

1）日益增加的能源需求推动我国页岩气加速开发。随着中国经济的持续发展，中国已成为世界上天然气消费量增长速度最快的国家之一。据预测，到2020年，天然气的年消费量可能达到3 500× 108m3。能源需求的不断攀升，国内天然气需求的对外依存度不断扩大，因此大力发展非常规天然气，特别是页岩气的开发利用对于保障国家能源安全和经济发展具有重要意义。

2）美国页岩气革命的成功掀起全球页岩气开发的热潮。这种热潮对于我国页岩气开发无疑起到了重要的推动作用，中国政府也在各方面出台各种政策鼓励页岩气开发。2012年3月，我国首个页岩气发展五年规划——《页岩气发展规划（2011-2015年）》出台，并且通过两轮页岩气探矿权招标和页岩气开发补贴政策等一系列扶持举措，降低其勘探开发的准入门槛，拓宽投融资渠道来促进页岩气的勘探开发。

3）顺应中国能源结构调整和环境保护的需要。中国目前正在实施能源结构调整，2014年底，国务院颁布的《能源发展战略行动计划2014-2020》指出，我国优化能源结构的路径是降低煤炭消费比重，提高天然气消费比重。计划到2020年，非化石能源占一次能源消费比重达到15%；天然气比重达到10%以上；煤炭消费比重控制在62%以内；石油比重为剩下的13%。国家提倡发展和利用天然气，大幅度提高天然气等清洁能源在中国能源消费结构中的比重，这无疑对页岩气的开发利用提供了市场机遇，也为降低国际进口石油依赖、保证能源供应安全、缓解日趋严重的环境污染问题提供了保障。

4）中国页岩气开发面临的挑战方面，主要体现在技术风险、经济风险和环境风险上。不同于常规油气开发，页岩气开发单井产量低、产量递减快、钻井周期长、技术要求高、投资回报速度慢，具有成本高、风险大的特点［3］。特别是由于页岩气开发的技术特点，需要消耗大量的水资源，对于我国水资源分布极度不均的现状而言，页岩气的开发将加剧缺水地区水资源紧张的局面。其次，开发页岩气过程中容易造成水污染，这种污染主要包括压裂液对地下水源以及返排液对地表水源的污染，引发用水安全问题。因此水处理问题是必须面临的一个棘手的环境问题。此外中国页岩气的地质条件较北美也更加复杂，气藏普遍埋藏深，多埋深在3 000 m以下，开发难度大，对勘探开发技术以及装备工具提出了更高的要求。

4　推动中国页岩气革命的建议

1）必须科学、理性地开展页岩气开发活动。最近我国政府将“到2020年计划年产页岩气（600～1 000）×108m3”的目标调整为“年产页岩气、煤层气各300×108m3”，在一定程度上体现了页岩气开发理性的回归。因此必须要让大众与民营资本了解页岩气开发资金与技术的密集性特点，了解其风险高、投资回收期长的特点，了解中国页岩气的地质条件远比美国复杂的特点。一哄而上、不顾成本不讲技术的页岩气盲目开发只会破坏页岩气开发的发展大局。

2）需要政府合理的政策导向和监管。目前实行的页岩气补贴、区块招标办法是不错的选择，但在这个过程中如何进一步优化和加强监管仍然有许多需改进的空间。比如，应组织勘测力量加强对区块本身地质的认识和了解，应确保页岩气井生产的就是页岩气而非来自其他层位的常规天然气，以及加强整个开发过程中的环保监管，确保页岩气的开发不对环境造成大的污染［4］。

3）搭建页岩气开发信息共享平台。构建平台可由政府主导，构建页岩气开发数据库，有条件地对社会开放。数据库应包括国家层面所做的所有有关页岩气的数据，比如页岩气各区块的位置、地质条件、主要页岩层位的分布、埋深、厚度、页岩的物化性质、资源状况，另外还应包括中国石油、中国石化等几家公司已有的页岩气井的相关数据。

4）加强技术引进与科技创新。目前我国的页岩气开发技术与发达国家相比较在很多方面仍然存在较大的差距。因此除了自主创新之外一个重要的途径就是可探索多种国际合作模式，包括国内企业可与壳牌、BP、HESS、ENI、康菲等国

外油气公司的合作，可与斯伦贝谢、威德福、哈里伯顿、贝克休斯等油田服务企业的合作，也包括中海油在海外与chesapeake集团的合作等，学习与借鉴国外石油公司的先进技术和管理经验，结合国内实际情况合理运用成熟的开发技术开采页岩气。

5）解决好用水和废水处理问题。开发用水的问题解决不好，页岩气开发就不可能进展顺利。水的问题包括水源问题和废水处理问题两个方面。建议最好能在国家层面组织科研攻关，解决好如何降低压裂对水的消耗、如何进行压裂返排液的处理并循环利用等问题，协调解决好页岩气开发生产与居民生活、农业、工业用水之间的矛盾。

5　结束语

我国页岩气资源丰富，发展页岩气对保障中国能源安全、助推经济发展，特别是改善大气环境具有重要的意义。但中国页岩气取得环境友好的效益开发并非一蹴而就，而是任重道远。应充分认识到我国页岩气开发与北美地区在地质条件、钻完井技术、水资源、配套政策等方面的差异，在学习美国页岩气开发成功经验的基础上，采取科学态度、开展学术研究、加快技术创新，特别是在当前全球经济下行压力加大、国际油气价格持续低迷的情况下，更应积极顺应新形势、新常态，充分利用页岩气资源优势，大力实施能源结构优化调整，努力在探索中前行，以获得我国页岩气开发利用的持续健康发展。

参考文献

［1］马安越.页岩气革命在美国是如何爆发的［J］.中国机电工业，2013（7）：34-40.

［2］张茉楠.美国“页岩气革命”的实践模式与启示［J］.财经界，2012（13）：60-63.

［3］王希勇，姚莉，吉青.我国页岩气勘探开发的若干关键问题［J］.天然气技术与经济，2012，6（5）：3-6.

［4］付斌，李孜孜，段言志，等.我国页岩气勘探开发SWOT分析及政策建议［J］.天然气技术与经济，2012，6（5）：7-9.

（编辑：蒋龙）

作者简介：杨彤颖（1980－），女，翻译，从事油气对外合作项目管理。E-mail：yang.ty@petrochina.com.cn。

doi：10.3969／j.issn.2095-1132.2016.01.002

文献标识码：B

文章编号：2095-1132（2016）01-0005-03