中国页岩气革命

页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,成分以甲烷为主,是一种重要的非常规天然气资源。随着社会对清洁能源需求不断扩大，天然气价格不断上涨，人们对页岩气的认识迅速提高。特别是水平井与压裂技术水平不断进步，人类对页岩气的勘探开发正在形成热潮。页岩气革命即以一种经济高效的方式实现对页岩气的商业开发，从而改善能源供需结构，提高能源自给水平的过程。2017年9月，国土资源部宣布，中国成为与美国、加拿大鼎足而立的页岩气生产大国。这是一次具有战略意义的重大能源变革——从2010年前后实现“零”的突破，到目前全国年产能超过100亿立方米、累计产气超过100亿立方米，中国迈入“全球三甲”。

1、相关概念

页岩气

页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,成分以甲烷为主,是一种重要的非常规天然气资源。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点,往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比,页岩气藏具有自生自储特点,页岩既是烃源岩,又是储层,不受构造控制,无圈闭、无清晰的气水界面。页岩气埋藏深度范围大,埋深从200米到深于3000米。大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气,具有开采寿命长和生产周期长的优点。

全球页岩气资源非常丰富。据预测,世界页岩气资源量为456万亿立方米,主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、前苏联等地区。与常规天然气相当,页岩气的资源潜力可能大于常规天然气。

2、开发与发展

世界上对页岩气资源的研究和勘探开发最早始于美国。依靠成熟的开发生产技术以及完善的管网设施,美国的页岩气成本仅仅略高于常规气,这使得美国成为世界上唯一实现页岩气大规模商业性开采的国家。数据显示,2010年美国页岩气产量已经超过了1000亿立方米。在过去的5年里,美国页岩气产量增长超过20倍——从2006年仅为其天然气总产量的1%,到2010年增长至美国天然气总产量的20%。有关专家指出,依靠页岩气的开发利用,在未来的10年里,美国不仅可以一改天然气大举进口的局面,实现全面的自给自足,还有望成为液化天然气出口国。

美国的“页岩气革命”已经动摇了世界液化天然气市场格局,并且这一影响还将愈发显著,进而改变世界能源格局。得益于非常规天然气尤其是页岩气开发技术的突破,2009年美国以6240亿立方米的产量首次超过俄罗斯成为世界第一天然气生产国。产量地位的更替使美国天然气消费长期依赖进口的局面发生逆转。美国专家兴奋地认为,有了页岩气,美国100年无后顾之忧。

页岩气的开发,特别是美国页岩气产量的急剧增加,使这个大多数人还十分陌生的能源话题成为热门。悄然降临的“页岩气革命”开始对全球天然气供需关系变化和价格走势产生重大影响,并引起天然气生产和消费大国关注。页岩气的开发利用,成为低碳经济战略发展机遇的推动力,成为世界油气地缘政治格局发生结构性调整的催化剂。

3、中国页岩气

我国蕴藏着丰富的页岩气资源。国土资源部油气研究中心2012年发布的一份报告显示，我国页岩气预估地质资源总量134万亿立方米,资源潜力与美国相仿,与美国不同的是,我国的页岩气开采难度更大,页岩气层深度比美国深得多。俄罗斯一些专家认为,中国的页岩气开发还处于“年轻”阶段。美国人也认为,从技术上讲我国页岩气开发还处于早期阶段。

但是我国对于天然气的强劲需求,推动着页岩气产业的加快发展。2009年,我国天然气消费量达810亿立方米,其中国内产量为760亿立方米,占94%。预计到2020年,我国天然气缺口将突破1350亿立方米。因此,积极有计划地开发非常规天然气资源将是我国满足天然气需求的重要途径和保障。

为了加快页岩气的开发利用,国家发改委和国家能源局于2009年9月开始,研究制定了鼓励页岩气勘探与开发利用的政策。国家能源局设立页岩气勘探开发关键技术研究项目,加大科技攻关力度,突破核心技术,旨在加快我国页岩气勘探开发步伐。页岩气专项发展规划及相关政策正在编制和研究中。

2011年4月13日,由国土资源部油气资源战略研究中心组织实施的“全国页岩气资源潜力评价与有利区优选”专项施工的第一口井深超千米战略调查井——岑页1井,在贵州省岑巩县羊桥乡顺利开钻。

国土资源部油气资源战略研究中心副主任张大伟说,我国页岩气资源战略调查和勘探开发的战略目标是,到2020年在全国优选出50个至80个有利目标区和20个至30个勘探开发区,页岩气可采储量稳定增长,达到1万亿立方米,页岩气产量快速增长,达到常规天然气产量的8%至12%,使页岩气成为我国重要的清洁能源资源。

资源量位居世界前列

重庆南部地区的中石化丁页４井试获２０．５６万立方米／日高产工业气流，突破了埋深超过４０００米的压裂技术瓶颈；重庆西部地区的中石油足２０２井试获４．９万立方米／日气流，压裂深度达到３９８０米；湖北宜昌的鄂宜页１井在寒武系获得无阻流量１２．３８万立方米／日的高产页岩气流，并在震旦系获得迄今全球最古老页岩气藏的重大发现。

国土资源部地质勘查司司长于海峰透露，目前四川盆地及周缘的海相地层已累计探明页岩气地质储量达到７６４３亿立方米，其中重庆涪陵页岩气田累计探明地质储量６００８亿立方米，成为北美之外最大的页岩气田。

迈入产业化商业化生产阶段

我国页岩气开采虽然起步较晚，但进展迅猛。“目前涪陵和长宁－威远两大*页岩气示范区勘探开发成果喜人，也证明我国页岩气开发潜力巨大，对此我们要有信心！”国土资源部矿产资源储量评审中心主任张大伟说。

作为我国页岩气大规模商业开发的“始发站”——涪陵页岩气田，一期５０亿立方米年产能已经建成、二期５０亿立方米年产能建设任务已经过半。“今年底将累计建成１００亿立方米产能！”中石化江汉油田副总经理兼涪陵页岩气公司总经理胡德高说。

目前涪陵页岩气田日产量稳定在１６００万立方米以上，相当于３２００多万家庭的日常生活用气量；通过接入“川气东送”管道，涪陵页岩气田正源源不断地向长江沿线８个省市输送清洁能源。

地处川南地区的中石油长宁—威远页岩气田，近期也迎来快速增产。去年以来，这一区块新增探明储量１１０８．１５亿立方米，建成产能２５亿立方米，累计产气超过５０亿立方米；到２０２０年，长宁—威远页岩气田产量有望达到１００亿立方米。

“我国页岩气资源量位居世界前列，只要我们坚持不懈继续干，中国也有望迎来‘页岩气革命’。”中国科学院院士、中石化副总地质师金之钧说。

开采实现技术突破

“如果说常规天然气开采是‘静脉采血’，那页岩气开采则是从‘毛细血管’中‘采血’！”谈及页岩气开采之难，中石化集团副总经理焦方正如是说。

“借鉴北美页岩气开发经验和技术谈何容易。”中石化油田事业部副主任蔡勋育说。

最初，通过引进国外大公司、运用北美理论技术，打了一批井，但未获得大型商业发现。“我们逐井分析钻探失利原因，发现北美的理论技术不适应我国复杂的地质条件。”中石化勘探分公司总经理郭旭升说。

有专家形容我国南方页岩气藏犹如被摔碎的“瓷盘”，深埋在大山中。一些国际油服“巨头”面对中国埋藏深度更大、气藏结构更复杂、保存条件更差的页岩气藏，因理论和技术出现严重的“不适应症”，最后只能退出。

惟其艰难，方显勇毅。以中石化、中石油为代表的科研单位和企业矢志创新，攻克了一个又一个“硬骨头”——压裂，通俗地说就是把页岩气从石头缝里“挤”出来，被专家称之为打开页岩气“库藏”的“钥匙”。“我们通过引进、消化、吸收和创新，很快全面掌握了从设计到指挥、施工全套技术。”江汉油田页岩气勘探开发管理部主任刘尧文说。

水平钻井是页岩气开采中的核心技术。涪陵页岩气田尝试利用“三图一表”跟踪法进行钻井导向，如今已经形成成熟的三维可视化地质导向技术，钻头可以“闻着”气藏的“味道”前进。

桥塞也是页岩气开采必不可少的核心部件，其机械性能和抗压性要求十分严苛。“以抗压性为例，需要达到几十甚至上百兆帕，１００兆帕的压力瞬间释放可穿透１厘米厚的钢板。”搭上中国页岩气开发“快车”的民企重庆鼎顺隆能源技术公司ＣＥＯ李海晨告诉记者，这一自主研制的产品已畅销国内外。

“目前我国已实现３５００米以浅页岩气绿色、高效开发和技术装备自主，形成了一整套适合我国地质条件的页岩气勘探开发技术和标准体系，还在３５００米以深的区域实现了突破。单井开发成本和最初相比已下降了近一半。”焦方正说。

产业突破撬动巨量资源

2017年8月18日，我国页岩气探矿权拍卖全国“第一槌”在贵州敲响。经过激烈角逐，贵州产业投资集团以12.9亿元竞得正安县安场镇页岩气探矿权。这是国土资源部继2011年和2012年推出两轮页岩气区块招标之后，再次通过公开竞标出让页岩气区块探矿权。

与传统油气开发是大型国有企业的天下不同，我国页岩气开发伊始就有多家非油气企业和民营企业竞得探矿权；开发企业也一改过去一个单位“一包到底”的模式，建立起了“小甲方、大市场”的开发管理模式，有效提高了开发效率和效益。

随着我国页岩气开发不断推进，一大批产业链上下游企业茁壮成长，正在形成全产业链“千帆竞发”的可喜局面。

2017年，国家发展改革委等多个部门提出加快推进天然气利用，逐步将天然气培育成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一；到２０２０年，天然气在一次能源消费结构中的占比力争达到１０％左右。

“页岩气有条件成为清洁能源增量的‘生力军’。”在张大伟看来，页岩气开发的技术装备不断优化、市场主体持续丰富、产业链条快速发育，为我国页岩气提速增产、扩大清洁能源消费占比提供了良好基础。

根据国土部门资源评价，我国页岩气可采资源量达２０余万亿立方米，但目前全国累计探明页岩气地质储量不到１万亿立方米，绝大部分资源尚处在沉睡状态。国务院发展研究中心市场经济研究所副所长邓郁松认为，目前的开发力度还不够，尤其是一些面积大、潜力大、可采性强的区块还没有动起来。