本刊記者 孫劍功 整理

由于世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展對煤、石油、天然氣等能源的需求不斷攀升，規(guī)模儲量大、易探好采的常規(guī)能源越來越少，這嚴(yán)重威脅著各國的能源戰(zhàn)略安全。近20年來，隨著勘探和開發(fā)技術(shù)的不斷提高，頁巖氣等非常規(guī)能源資源逐漸進(jìn)入人們的視野。特別是美國頁巖氣的成功大規(guī)模開發(fā)，對提高該國能源安全、降低對外依存度、緩解天然氣供應(yīng)不足起到了積極作用，被稱為“美國頁巖氣革命”，并引起世界各國政府的高度重視。

美國：最早發(fā)現(xiàn)和開發(fā)頁巖氣的國家

1821年，在美國紐約州的弗羅里達(dá)，頁巖氣第一次作為一種資源從淺層、低壓的裂縫中采掘出來。頁巖氣的水平鉆探開始于20世紀(jì)30年代。1947年在美國誕生了第一口頁巖氣井。

頁巖氣的大規(guī)模工業(yè)開發(fā)直到上世紀(jì)70年代才開始。那時，美國的傳統(tǒng)天然氣儲量的下降驅(qū)使聯(lián)邦政府對相關(guān)的研發(fā)項目進(jìn)行投資，并且最終促成了定向井與水平井、微震成像以及大型水力壓裂技術(shù)的形成。直到上世紀(jì)70、80年代，頁巖氣開發(fā)仍然被認(rèn)為是無法商業(yè)開發(fā)的。

面對傳統(tǒng)天然氣儲量的下滑，美國聯(lián)邦政府對許多替代能源項目進(jìn)行了投資，其中包括頁巖氣。投資項目包括1976年東部頁巖氣項目，以及每年聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會對天然氣研究所的研究經(jīng)費支持。1982年，聯(lián)邦政府對該研究機(jī)構(gòu)投入了巨額資金。聯(lián)邦政府通過1980年的能源法案，對能源行業(yè)提供了稅收優(yōu)惠等其他優(yōu)惠政策。能源部隨后于1986年與幾家私人天然氣公司成功建造了第一口利用空氣鉆井技術(shù)的多裂縫頁巖氣水平井。

在上世紀(jì)80至90年代，聯(lián)邦政府進(jìn)一步通過29號法案，對非傳統(tǒng)天然氣的稅收優(yōu)惠鼓勵頁巖氣鉆探。微震成像技術(shù)起源于桑迪亞國家實驗室對于煤床的研究。這一技術(shù)后來在水力壓裂法頁巖氣開發(fā)和遠(yuǎn)洋石油鉆探方面有廣泛應(yīng)用。George P.Mitchell是公認(rèn)的水力壓裂法之父，而且他成功地將開采成本降到4美元。這使得水力壓裂法具有商業(yè)價值。

Mitchell能源公司在美國東部紐約州Chautauqua縣泥盆系Perrysbury組Durdirk頁巖中鉆探，在井深21米處，從8米厚的頁巖裂縫中產(chǎn)出天然氣。該公司利用各種技術(shù)，于1998年成功實現(xiàn)了第一次具有經(jīng)濟(jì)效益的頁巖壓裂，他們創(chuàng)造性地利用了非膠化壓裂液技術(shù)。從此以后，頁巖氣成為了美國發(fā)展最為迅猛的主要能源組成部分。世界其他各國也紛紛開始頁巖氣的研究。據(jù)國際能源署估計，頁巖氣能夠從技術(shù)上增加50%的可開采天然氣儲量。

美國的頁巖氣開發(fā)取得巨大成功，扭轉(zhuǎn)了美國天然氣一直以來進(jìn)口的局面。美國的頁巖主要發(fā)育在20個州21個大小不等的盆地里。2012年前后商業(yè)開采主要集中在5個盆地，即密歇根盆地的Antrim頁巖、阿巴拉契亞盆地的Ohio頁巖、福特沃斯盆地的Barnett頁巖、伊利諾伊盆地的New Albany頁巖和圣胡安盆地的Lewis頁巖。其中，Barnett頁巖是當(dāng)前美國頁巖氣開發(fā)的主力層位，也是各國頁巖氣勘探開發(fā)學(xué)習(xí)的樣本，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）最新的統(tǒng)計，其資源量約0.74萬億立方米，產(chǎn)量在2005年已經(jīng)超過美國頁巖氣產(chǎn)量的一半，現(xiàn)在所占比例更高。

美國頁巖氣開發(fā)技術(shù)歷程，從Barnett頁巖開采看，可分為4個階段：

第一階段：1997年以前——直井大型水力壓裂；

第二階段：1997～2002年——直井大型清水壓裂為主；

第三階段：2002～2007年——水平井壓裂技術(shù)開始試驗；

第四階段：2007年至今——水平井套管完井及分段壓裂技術(shù)，逐漸成為主體技術(shù)模式。

從上世紀(jì)80年代開始，美國政府實施了一系列鼓勵替代能源發(fā)展的稅收激勵或補貼政策，這些政策法規(guī)包括：1980年的《能源意外獲利法》出臺替代能源生產(chǎn)的“稅收津貼”條款，對1979～1993年鉆探的非常規(guī)油氣，包括2003年之前生產(chǎn)和銷售的頁巖氣和致密氣實施稅收減免，對油氣行業(yè)實施5種稅收優(yōu)惠；1990年的《稅收分配綜合協(xié)調(diào)法案》和1992年的《能源稅收法案》擴(kuò)大了非常規(guī)能源的補貼范圍；美國聯(lián)邦能源管理委員會1992年取消了管道公司對天然氣購銷市場的控制，規(guī)定管道公司只能從事輸送服務(wù)，這使得非常規(guī)天然氣的供應(yīng)成本大幅度降低；1997年的《納稅人減負(fù)法案》延續(xù)了替代能源的稅收補貼政策；2004年的《美國能源法案》規(guī)定10年內(nèi)政府每年投資4500萬美元用于包括頁巖氣在內(nèi)的非常規(guī)天然氣研發(fā)等；2005年美國《能源政策法案》將水力壓裂從《安全飲用水法》中免除，解除了環(huán)境保護(hù)局對這一過程的監(jiān)管權(quán)力，從而讓水力壓裂技術(shù)很快應(yīng)用起來。從2005年起，美國政府加大了開發(fā)難采天然氣的政策扶持力度，大大降低了天然氣開采稅；為激發(fā)土地所有者與開采公司簽署土地租賃合同的積極性，政府給土地所有者增加了25%的強制提成；并且鼓勵天然氣企業(yè)積極開展水平井鉆探和多級地層水力壓裂工序等技術(shù)創(chuàng)新。在這一系列政策扶持措施的推動下，頁巖氣勘探開發(fā)取得了明顯成果。

最近幾年，隨著墨西哥灣深水油氣產(chǎn)量的急劇下滑，一些大石油公司開始通過對已有頁巖氣開發(fā)經(jīng)驗的中小公司的合伙、參股或收購等形式參與美國頁巖氣的勘探開發(fā)。

加拿大：全球第二個開發(fā)頁巖氣的國家

加拿大是繼美國之后世界上第二個對頁巖氣進(jìn)行勘探開發(fā)的國家，頁巖氣生產(chǎn)也已有數(shù)十年的歷史。

加拿大頁巖氣資源也十分豐富，且資源分布面積廣、涉及地質(zhì)層位多，主要分布在西部盆地地區(qū)，包括不列顛哥倫比亞省東北部中泥盆統(tǒng)的霍恩河盆地和三疊系Montney頁巖，艾伯塔省與薩斯喀徹溫省的白堊系Colorado群，魁北克省的奧陶系Utica頁巖，新不倫瑞克省和新斯科舍省的石炭系Horton Bluff頁巖。

根據(jù)加拿大非常規(guī)天然氣協(xié)會（CSUG）的資源評價結(jié)果，加拿大頁巖氣的資源量大于42.5萬億立方米，其中霍恩河盆地和Montney的頁巖氣資源最為豐富，據(jù)世界能源委員會估計，其頁巖氣資源量為39.08萬億立方米。

目前已有多家油氣生產(chǎn)商在加拿大西部地區(qū)進(jìn)行頁巖氣的開采或開發(fā)試驗，但與美國相比，加拿大頁巖氣開發(fā)還處于初級階段，尚未進(jìn)行大規(guī)模的商業(yè)性開采。按照CSUG主席Michael Dawson在2009年9月一次報告的觀點，加拿大的頁巖氣區(qū)帶中只有Montney達(dá)到了他所稱的商業(yè)開發(fā)階段，霍恩河盆地則部分處于先導(dǎo)生產(chǎn)試驗階段，部分還處于先導(dǎo)鉆探階段；魁北克低地、新不倫瑞克省以及新斯科舍省的頁巖還處于其所稱的早期評價階段。

加拿大在西部沉積盆地（不列顛哥倫比亞省東部和艾伯塔地區(qū)）上白堊統(tǒng)Wilrich組及其同時代地層、侏羅系Nordegg/Fernie組、三疊系Doig/DoigPhosphate/Montney組、Exshaw/Bakken組和泥盆系Ireton/Duvernay組開展了頁巖氣勘探潛力評價，預(yù)測該區(qū)頁巖氣資源量約24萬億立方米。CSUG認(rèn)為西部（包括不列顛哥倫比亞省北部Bowser盆地）

Colorado頁巖段、侏羅系及古生界頁巖和東南部的泥盆系頁巖具有開發(fā)的潛力。

早期的頁巖氣生產(chǎn)來自艾伯塔省東南部和薩斯喀徹溫省西南部白堊系科羅拉多群的Second White Speckled Shale，2000年～2001年才在不列顛哥倫比亞省三疊系的Upper Montney頁巖開始商業(yè)性的頁巖氣生產(chǎn)。

2004年，不列顛哥倫比亞省能源礦產(chǎn)部將頁巖氣的區(qū)域資源評價列入能源發(fā)展。泥盆系評估工作已完成，三疊系評估項目正在進(jìn)行。2006年，不列顛哥倫比亞省油氣委員會已核準(zhǔn)的白堊系和泥盆系頁巖氣試驗區(qū)塊共計22個。

隨著對頁巖氣的認(rèn)識加深，加拿大對頁巖氣勘探開發(fā)的興趣大大增強，勘探開發(fā)的地區(qū)主要集中在不列顛哥倫比亞省東北部的中泥盆統(tǒng)霍恩河盆地與三疊紀(jì)的Montney頁巖。隨著新技術(shù)的應(yīng)用，許多公司對頁巖氣的勘探開發(fā)還擴(kuò)展到了薩斯喀徹溫省、安大略省、魁北克省、新不倫瑞克省以及新斯科舍省。

歐洲：英國和波蘭的頁巖氣前景最好

2009年，國際能源署預(yù)測，歐洲的非常規(guī)天然氣儲量為0.35萬億立方米，其中將近一半蘊藏在泥頁巖中，這個數(shù)字遠(yuǎn)低于美國。從全球來看，除了撒哈拉以南的非洲地區(qū)，歐洲的頁巖氣儲量可能是最少的。

歐洲頁巖氣主要集中在英國的威爾德盆地、波蘭的波羅的盆地、德國的下薩克森盆地、匈牙利的Mako峽谷、法國的東巴黎盆地、奧地利的維也納盆地以及瑞典的寒武系明礬盆地等。其中，英國和波蘭是歐洲頁巖氣前景最好的國家。

歐洲啟動了多項頁巖氣勘探開發(fā)項目。2009年初，德國國家地學(xué)實驗室啟動了“歐洲頁巖項目”（GASH）。此項跨學(xué)科工程是一個為期6年的多學(xué)科頁巖氣研究開拓計劃，由政府地質(zhì)調(diào)查部門、咨詢機(jī)構(gòu)、研究所和高等院校的專家組成工作團(tuán)隊，工作目標(biāo)是收集歐洲各個地區(qū)的頁巖樣品、測井試井和地震資料數(shù)據(jù)，建立歐洲的黑色頁巖數(shù)據(jù)庫，與美國的含氣頁巖進(jìn)行對比，分析盆地、有機(jī)質(zhì)類型、巖石礦物學(xué)成分等，以尋找頁巖氣，對歐洲頁巖氣資源潛力進(jìn)行評價與有利盆地優(yōu)選，探索歐洲頁巖氣的賦存空間、成因機(jī)制及其性質(zhì)。

2010年，歐洲又啟動了9個頁巖氣勘探開發(fā)項目，其中5個在波蘭，波蘭的馬爾科沃利亞1號井1620米深處已出現(xiàn)頁巖氣初始?xì)饬鳌?/p>

多個跨國公司開始在歐洲地區(qū)展開行動。?？松梨?、康菲、OMV及殼牌等國際石油公司已經(jīng)分別在德國、波蘭、奧地利和瑞典開始實質(zhì)性的工作。2007年10月，波蘭能源公司被授權(quán)勘查波蘭的志留系黑色頁巖。殼牌公司聲稱對瑞典的Skane地區(qū)感興趣。?？松梨诠疽言谛傺览鸐ako地區(qū)部署了第一口頁巖氣探井，并計劃在德國下薩克森盆地完成10口頁巖氣探井。Devon能源公司與法國道達(dá)爾石油公司建立了合作關(guān)系，獲得在法國鉆探的許可?？捣剖凸拘家雅c英國石油公司簽署了在波羅的海盆地尋找頁巖氣的協(xié)議。

波蘭政府發(fā)放了100多個頁巖氣勘探許可證，積極引入外資開發(fā)本國頁巖氣，?？松梨凇⒖捣坪桶Ｄ岬葒H能源巨頭都已介入。2011年4月底，阿索納塔公司與意大利ENI公司簽署了聯(lián)合勘探和開發(fā)頁巖天然氣的合作協(xié)議。同年6月，保加利亞政府將為期5年的頁巖氣勘探許可授予了雪佛龍公司，允許其在面積達(dá)4400平方千米的Novi Pazar頁巖氣田勘探作業(yè)。目前已有20多家全球性能源公司正在波蘭勘查頁巖氣。

2011年6月，俄羅斯TNK—BP計劃投資開發(fā)烏克蘭頁巖氣。2012年6月，雪佛龍和荷蘭皇家殼牌宣布，將在烏克蘭得到非傳統(tǒng)天然氣的勘探權(quán)，此舉可能使該國置身于歐洲新興的頁巖氣開采領(lǐng)域前沿。

位于白俄羅斯列奇察地區(qū)的310號鉆井近日也已開始從致密層中鉆取頁巖氣，這是白俄羅斯石油史上首次開采頁巖資源。列奇察地區(qū)是白俄羅斯石油開采的主要地區(qū)，自1965年起，這一地區(qū)已開采出超過1.25億噸石油和140億立方米天然氣。白俄羅斯國家石油公司是這一地區(qū)的主要開采商。隨著傳統(tǒng)可采石油資源開采殆盡，該公司開始將目光轉(zhuǎn)向頁巖資源。

北非四國加入頁巖氣開發(fā)大潮

受全球頁巖油氣開發(fā)熱潮的影響，北非一些國家也動起了開發(fā)頁巖油氣的心思。北非具備一定的非常規(guī)油氣資源潛力。據(jù)美國能源信息署評估，北非四國，即阿爾及利亞、利比亞、摩洛哥和突尼斯的頁巖氣技術(shù)可采儲量達(dá)864萬億立方英尺。其中，阿爾及利亞的可采儲量最高，為707萬億立方英尺；利比亞為122萬億立方英尺；突尼斯23萬億立方英尺；摩洛哥的可采儲量最少，但也有12萬億立方英尺。

北非四國利益訴求各異，但開發(fā)非常規(guī)油氣資源卻被這幾個國家視為解決訴求的重要途徑。阿爾及利亞當(dāng)下常規(guī)天然氣儲量遞減迅速，急需尋找新資源；摩洛哥和突尼斯希望實現(xiàn)國家經(jīng)濟(jì)多樣化；利比亞雖然政局不太穩(wěn)定，但也相當(dāng)關(guān)注如何利用頁巖油氣勘探開發(fā)技術(shù)開采其260億桶的頁巖油。

在這些國家中，阿爾及利亞走在了頁巖油氣開發(fā)的前列。阿爾及利亞國家石油公司已與BP、殼牌、埃尼公司、阿納達(dá)科石油公司、塔里斯曼能源公司分別簽訂了頁巖氣勘探諒解備忘錄。該國還計劃把非常規(guī)油氣資源勘探條款寫入油氣立法，從而成為該地區(qū)首個將此類條款寫入法律的國家。

近年來，阿爾及利亞石油儲量嚴(yán)重遞減，因此急于通過致密氣和頁巖氣實現(xiàn)儲量替補。但是，阿爾及利亞過去因合同條款過于苛刻，在常規(guī)油氣勘探領(lǐng)域已受到國際資金的冷遇，因此在勘探非常規(guī)油氣時，也必須先解決怎樣引入國際油氣公司投資的問題。阿爾及利亞明年的招標(biāo)區(qū)塊位于西南部，包括致密氣和頁巖氣勘探區(qū)塊。

摩洛哥和突尼斯的非常規(guī)油氣潛力對渴望資源的國際石油公司和獨立石油公司也頗具吸引力。殼牌非常希望能與突尼斯政府就其中部和東部地區(qū)的頁巖氣勘探簽訂協(xié)議，而阿納達(dá)科石油公司已與摩洛哥簽訂了頁巖氣勘探開發(fā)協(xié)議。摩洛哥和突尼斯都計劃立法允許非常規(guī)油氣資源的勘探和開發(fā)。

未來幾年，北非四國的非常規(guī)油氣資源勘探將成為非洲油氣業(yè)界的亮點，如能取得突破，將帶動非洲其他地區(qū)的非常規(guī)油氣資源開發(fā)。

印度、阿根廷、澳大利亞均發(fā)現(xiàn)頁巖氣資源

2011年1月25日，印度ONGC公司在靠近西孟加拉邦杜爾加布爾的一口研究和開發(fā)井的大約1700米深處的Barren Measure頁巖中發(fā)現(xiàn)了天然氣。

阿根廷的頁巖氣技術(shù)可采資源量為21.9萬億立方米，位居世界第三，是南美天然氣開發(fā)利用前景最好的國家，特別是內(nèi)烏肯盆地頁巖氣前景看好，為此吸引了一些世界大油氣公司的青睞。

澳大利亞Beach石油公司在大洋洲7個盆地中發(fā)現(xiàn)了富有機(jī)質(zhì)頁巖，前期評價的資源潛力大，計劃對庫珀盆地的頁巖氣進(jìn)行開發(fā)，已在新西蘭獲得單井工業(yè)性突破。