页岩气:打开中国能源勘探开发新局面

 

国土资源部油气中心副主任  张大伟

 

    我国第172种矿产资源近日现身。国务院批准页岩气为新的独立矿种,我国油气资源家族从此又添一个新成员。

    页岩气勘探开发成功率高,具有较高的工业经济价值,是未来最重要的替代能源之一。

    我国页岩气资源潜力大,初步估计可采资源量在31万亿立方米,与常规天然气相当,尽快实现页岩气规模开发,将有利于缓解我国油气资源短缺的现状,形成油气勘探开发新格局,改变我国能源结构。

  页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,是一种清洁、高效的能源资源。具有自生自储、分布广、埋藏浅、生产周期长等特点。

  目前,页岩气在全球油气资源领域异军突起,形成勘探开发的新亮点。加快页岩气勘探开发,已经成为世界主要页岩气资源大国和地区的共同选择。

  我国也是页岩气资源大国,加快发展页岩气,对改变我国油气资源格局,甚至改变整个能源结构、缓解我国油气资源短缺、保障国家能源安全、促进经济社会发展,都有十分重要的意义。

 

  由美国引发的“页岩气革命”正在向全球蔓延

 

  据美国能源信息署(EIA)的最新统计数据显示,当前全球页岩气可采资源189万亿立方米。其中北美地区拥有55万亿立方米,位居第一;亚洲拥有51万亿立方米,位居第二;非洲拥有30万亿立方米,位居第三;欧洲拥有18万亿立方米,位居第四。全球其他地区拥有35万亿立方米。页岩气勘探开发已在北美洲、亚洲、欧洲、南美洲、大洋洲等地区蓬勃兴起,爆发一场“页岩气革命”。

  美国是页岩气开发最早、最成功的国家。1981年,第一口页岩气井压裂成功,实现了页岩气勘探开发的突破。本世纪以来,随着水平井大规模压裂技术的成功应用,美国页岩气开发利用快速发展。美国页岩气产量从2005年的194亿立方米,提高到2010年的1378亿立方米,占美国天然气总产量的23%2011年为1800亿立方米,占34%。这改变了美国天然气供应格局,使该国进口天然气和LNG量大幅度下降。据预测,页岩气将成为美国未来天然气增产的主要来源,到2035年总产量占比将提高到46%。这增加了其他国家对页岩气勘探开发利用的信心。

  目前,世界许多国家正在效仿美国发展页岩气,以期降低对中东、北非和俄罗斯进口天然气的依赖。

  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,除自给自足外,增加了对欧洲和亚太地区的供应,使北美地区成为世界能源新的增长点。欧洲的波兰、德国、奥地利、匈牙利、波兰、西班牙等国家页岩气的勘探开发已取得重大进展,预计到2035年将逐步摆脱对俄罗斯天然气的依赖,实现燃气自给,提高欧洲能源安全。亚太的印度、印尼、澳大利亚以及南美洲的阿根廷和哥伦比亚,还有非洲的南非等国也在积极开展页岩气勘探开发,都取得了明显的进展,大有在本地区捷足先登、引领能源未来之势。

 

  美国对页岩气开发利用快速发展的经验,主要包括以下几个方面:

 

  一是开放的竞争环境起到了促进作用。美国页岩气勘探开发准入门槛低,勘探开发主体多元化。美国的页岩气勘探开发主要由中小公司推动,目前有数千家页岩气公司,仅钻机就有2000多台,85%的页岩气产量由中小公司生产。中小公司在率先取得技术和产业突破后,大公司则通过收购和兼并中小公司参与进入市场,形成了大中小企业并存发展的市场竞争格局。

  二是技术进步起到了推动作用。美国政府于上世纪70年代,就设立专项资金用于页岩气基础研究和关键技术攻关,率先在世界成功研发了页岩气水平钻井和多段压裂技术并加以大规模应用,直接推动了页岩气的商业开发。由于技术的不断创新,美国页岩气开采成本仅为常规天然气开采成本的一半。目前,美国一口总进尺在4000~4500米左右的页岩气水平井,钻完井周期不到20天,钻完井及压裂成本在300万美元左右,折合人民币不到2000万元,

  三是出台的优惠政策起到了扶持作用。1978~1992年,美国联邦政府对页岩气等开发实施长达15年的补贴政策,州政府也出台相应的税收减免政策,对油气行业实施五项税收优惠,大大地鼓励了中小企业的钻探开发投资,有力地扶持和促进了页岩气的勘探开发。

  四是健全的市场监管起到了保障作用。美国政府十分重视页岩气勘探开发中的监管问题。凡与页岩气勘探开发相关的管理部门,均在其履行的职责中赋予监管职能,有效的行业监管是美国页岩气开发取得成功的重要因素之一。

  五是完善的基础设施起到了支持作用。美国天然气管网和城市供气网络十分发达,天然气管网总长约50多公里,大大减少了页岩气在开发利用环节的前期投入,降低了市场风险。同时,实行天然气开发和运输的全面分离,运输商对天然气供应商实施无歧视准入。管道运输价格受到监管,而天然气价格则完全放开,有力支持了页岩气开发的商品化。

  六是专业的技术服务起到了支撑作用。美国油气专业服务公司具有强大的技术优势,自主研发仪器装备,且门类齐全、专业化程度高。水平钻井、完井、固井和多段压裂等工程以及测井、实验测试等,一般都委托专业技术服务公司。

 

  我国页岩气资源丰富,勘探开发已开始起步

 

  我国页岩气资源类型多、分布广、潜力大。我国海相沉积分布面积多达300万平方公里,海陆交互相沉积面积200多万平方公里,陆上海相沉积面积约280万平方公里。这些沉积区内均具有富含有机质页岩的地质条件,页岩地层在各地质历史时期十分发育,形成了海相、海陆交互相及陆相多种类型富有机质页岩层系。海相厚层富有机质页岩,主要分布在我国南方,以扬子地区为主;海陆交互相中薄层富有机质泥页岩主要分布在我国北方,以华北、西北和东北地区为主;湖相中厚层富有机质泥页岩,主要分布在大中型含油气盆地,以松辽、鄂尔多斯等盆地为主。

  目前,我国页岩气资源调查评价工作已取得重要进展。国土资源部油气资源战略研究中心与中国地质大学(北京),从2004年起就开始跟踪国外页岩气发展动态,重点研究我国页岩气地质条件和富有机质页岩发育情况。经过几年的积累,2008年初步提出扬子地区为我国页岩气富集远景区,2009年启动并实施了“中国重点地区页岩气资源潜力及有利区带优选”项目,并于2010年设置了川渝黔鄂页岩气资源战略调查先导试验区。同时,在苏浙皖地区和北方部分地区开展页岩气资源前期调查研究,初步掌握了我国部分有利区富有机质页岩分布,确定了主力层系,初步形成了页岩气资源潜力评价方法和有利区优选标准框架,优选出一批页岩气富集远景区,为在全国开展页岩气资源潜力调查评价及有利区优选工作奠定了扎实的基础。

  2011年,国土资源部在全国油气资源战略选区项目中,设置了“全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选”项目,将全国陆域分为上扬子及滇黔桂区、中下扬子及东南区、华北及东北区、西北区、青藏区5个大区,组织27个单位420余人,对页岩气资源潜力进行系统评价。结果表明,我国页岩气地质条件复杂,资源类型多、分布相对集中,可采资源潜力为25万亿立方米(不含青藏区),与我国陆域常规天然气相当,与美国的24万亿立方米相近。优选出有利区180个,面积111万平方公里。

  我国页岩气勘探开发还刚刚起步。目前,我国页岩气勘探开发主要集中在四川盆地及其周缘、鄂尔多斯盆地、辽河东部凹陷等地。中国石油在川南、滇黔北地区优选了威远、长宁、昭通和富顺—永川4个有利区块,完钻10余口探井,其中7口井获得工业气流。完钻并压裂水平井1口,在钻、完钻水平井多口。中国石化在黔东南、渝东南、鄂西、川东北、泌阳、江汉、皖南等地完钻10余口探井,其中6口井获得工业气流。完钻并压裂水平井1口。优选了彭水、建南、黄平等有利区块。中海油在皖浙等地区开展了页岩气勘探前期工作。延长石油在陕西延安地区5口钻井取得陆相页岩气重大发现。中联煤在山西沁水盆地提出了寿阳、沁源和晋城3个页岩气有利区。

  我国页岩气勘探开发已获得重大发现,已经完钻近30口页岩气探井,18口井压裂获工业气流,初步掌握页岩气压裂技术,具有良好的前景。目前,我国企业已与壳牌、埃克森美孚等多家外国公司开展合作开发与联合研究。国内相关企业、科研院校成立专门机构,开始研究页岩气生成机理、富集规律、储集和保存条件。石油企业正在探索页岩气水平井钻完井和多段压裂技术。

  我国页岩气资源管理工作也刚刚开始。针对页岩气这一新的能源资源,国土资源部加强了页岩气勘探开发管理工作。制定了页岩气资源管理工作方案,进一步明确了页岩气资源管理的思路、工作原则以及主要内容和重点等。在近年来开展的页岩气资源调查评价和研究的基础上,通过与天然气、煤层气对比,2011年开展了页岩气新矿种论证、申报工作,经国务院批准,将页岩气作为新矿种进行管理。同时,开展页岩气探矿权出让招标,引入市场机制,对页岩气资源管理制度进行创新。2011年,成功开展了页岩气探矿权出让招标,完成了我国油气矿业权首次市场化探索,向油气矿业权市场化改革迈出了重要一步。

  与美国相比,我国页岩气勘探开发起步晚、差距大。现阶段,我国页岩气勘探开发面临的问题,主要包括以下几个方面:

  一是市场未完全放开。目前,只有6家国有油气企业从事页岩气勘探开发,其他中央和地方国有资本、民营资本虽有很大的积极性,但尚未进入。美国经验表明,实行投资主体多元化,形成有序的竞争机制,在页岩气勘探开发中具有显著的效果。

  二是缺乏政策支持。页岩气勘探开发初期,具有风险大、成本高的特点,一般需要政府在财税方面给予一定的政策支持,当形成规模和市场完善后再取消财税支持政策。目前,我国虽然已有矿产资源补偿费、探矿权和采矿权使用费减免等优惠政策,但扶持激励政策尚未出台。

  三是缺乏核心技术。与美国相比,我国在资源评价和水平井、压裂增产开发技术等方面,尚未形成页岩气勘探开发的核心技术体系。况且,我国页岩气地质条件更为复杂,页岩层系时代老,热演化程度高,经历了多期构造演化,埋藏深,保存条件不够理想,开发技术要求更高。目前,我国的技术水平尚不能完全满足页岩气勘探开发的要求。

  四是调查程度较低。近年来,尽管我国在页岩气地质理论、潜力评价和有利区优选等方面进行了初步探索,取得了一定的进展,但这项工作时间短、投入少、力度小、工作难度大,还有待进一步深化。

  五是管网设施不足。美国发达的天然气管网大大降低了页岩气开发利用成本。与美国相比,我国管网设施建设滞后,且已有管网设施在第三方准入、市场开放等方面体制不顺、垄断经营,缺乏政策支持。随着页岩气规模开发,基础设施不足等问题将会成为制约页岩气开发利用的瓶颈。

 

  加快我国页岩气开发利用,须打破常规多措并举

 

  虽然我国页岩气勘探开发起步较晚,与美国差距很大,存在诸多不利因素,但开局良好,呈现出了积极的发展态势。借鉴国外发展页岩气的先进经验,结合我国实际,寻找加快发展的路径,探索并形成具有中国特色的页岩气勘探开发和利用体系,显得十分迫切。

  我国具有加快发展页岩气的有利条件,如果措施得当,可以大大缩短我国页岩气开发利用的发展过程,实现跨越式发展。预计2020年产量将超过1000亿立方米,达到我国目前常规天然气生产水平,并持续保持强劲增长势头。2030年产量有望与常规天然气相当,与美国接近。为此,应重点采取以下措施,推动我国页岩气开发利用实现跨越式发展。

  一是开放市场。创造开放的竞争环境,推进页岩气勘探开发投资主体多元化,鼓励中小企业和民营资本参与。放开页岩气市场,鼓励国内具有资金、技术实力的多种投资主体进入页岩气勘探开发领域;允许国外企业以合资、合作等方式参与页岩气勘探开发。允许民营资本、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。

  二是技术攻关。组织全国优势科技力量联合攻关,重点突破水平井钻完井、储层多段压裂改造、页岩气含气量及储层物性分析测试等技术瓶颈。重点支持和建设若干个国家级页岩气重点实验室和技术研发中心,提高我国页岩气技术自主创新能力和水平。鼓励企业研发并推广应用成熟新技术、新工艺,为页岩气的勘探开发和跨越式发展提供有效的理论和技术支撑,不断提高资源开发效率。

  三是加强管理。页岩气勘探开发实行国家一级管理。制定科学合理的页岩气发展规划,进行合理引导和综合布局。各类投资主体通过竞争取得页岩气矿业权。国家在已登记石油天然气和其他矿产区块内设置页岩气矿业权,矿业权人和其他企业通过竞争取得页岩气矿业权。实行合同管理,通过合同约定各自的权利和义务。加强对页岩气招标区块成果和勘查资料的汇交管理。建立页岩气调查评价、勘探开发、资源储量管理制度和规范标准,强化页岩气勘探开发全过程监管,实现有序开发。

  四是政策扶持。在对美国等国家鼓励页岩油气发展政策进行调研的基础上,结合我国实际,参照国内煤层气勘探开发优惠政策,制定页岩油气勘探开发的鼓励政策实行页岩气市场定价、自主销售;减免资源税、资源补偿费、矿业权使用费;减免关键技术装备进口关税等税费;实施财政补贴;用地保障等扶持政策,以引导和推动页岩油气产业化发展。

  五是调查评价。在全国范围内,深入开展页岩气资源基础研究和调查评价。加大财政投入,产学研相结合,全面调查评价我国页岩气资源潜力,优选勘探开发靶区。开展我国页岩气生成机理、富集条件、分布特征与开发技术研究,总结我国页岩气成藏条件和富集规律,形成页岩气基础地质和勘探开发理论体系。为推动我国页岩气勘探开发,制定能源规划特别是页岩气中长期发展规划和宏观决策以及资源管理提供依据。

  六是先行示范。在国土资源部已建设的“川渝黔鄂”页岩气资源战略调查先导试验区基础上,选择川渝黔鄂湘、陕北、辽南等页岩气重点有利区,建设一批页岩气勘探开发和综合利用示范基地,在评价与开发技术、管理体制、政策支持、利用模式和监管等方面先行先试,综合试验,率先突破,形成储量和产能。制定科学合理的发展规划和试点工作方案,明确页岩气勘探开发利用一体化示范工程定位、示范目标、发展重点和保障措施,加强组织领导和统筹协调,不断总结经验,为推进全国页岩气勘探开发和利用提供借鉴。

  七是注重环保。跟踪研究页岩气勘探开发对地下水的影响,建立地质环境影响评估制度、压裂混合液化学成分报告和披露制度,加强页岩气勘探开发矿区进行地质环境监测,对返排液处理实行严格的监督管理。开展页岩气开采前的环评和开采过程中的监管。严格执行我国现有的环境保护方面的法律法规。

  八是对外合作。加强页岩气国际合作与交流,积极引进国外页岩气开发先进技术。继续跟踪美国页岩气勘探开发技术进展。在页岩气勘探开发初期,鼓励与国外有经验的公司合作,引进实验测试、水平钻井、测井、固井和压裂等技术。建立和加强政府间页岩气合作与交流机制,搭建企业、科研院校国际合作平台,建设科技攻关联盟。通过技术引进、联合攻关、引进人才和委托培养等多种方式,快速提高我国页岩气技术水平。

  九是建设管网。推动天然气基础设施特别是管网建设,继续加快天然气输送主干网、联络管网和地方区域管网等建设,逐步建成覆盖全国的天然气骨干网和能够满足地方需要的管网。借鉴电力体制改革经验,成立独立运行的天然气管网公司。根据页岩气发展趋势调整完善管网规划。允许地方和企业自建局域管网。鼓励发展LNG设施和页岩气就地利用。

 

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