吳非蒙 余書漫

摘 要：頁巖氣的開發(fā)對(duì)于調(diào)整我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，緩解能源短缺具有重大意義。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的指導(dǎo)意見，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)土資源部、財(cái)政部、國(guó)家能源局共同研究制定了《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011—2015年）》，其中湖北省是規(guī)劃中重點(diǎn)勘探開發(fā)區(qū)之一。在頁巖氣開發(fā)方面，湖北省烴源巖發(fā)育層系分布廣泛，但存在諸多潛在問題。如何解決這些問題對(duì)于加快湖北省頁巖氣的勘探開發(fā)，推動(dòng)發(fā)展能源工業(yè)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)有強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：湖北省 頁巖氣 勘探開發(fā) 優(yōu)勢(shì) 問題

中圖分類號(hào)：TK01+9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（c）-0249-02

頁巖氣是儲(chǔ)存于泥巖、高碳泥巖、頁巖及粉砂質(zhì)巖夾層中的一種非常規(guī)天然氣。目前，頁巖氣已成為世界能源勘探開發(fā)的熱點(diǎn)資源。全球頁巖氣資源豐富，其中中國(guó)具有世界上技術(shù)可采儲(chǔ)量最大的頁巖氣資源，預(yù)計(jì)高達(dá)30萬億立方米。作為中部經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的省份，湖北省天然氣生產(chǎn)與消費(fèi)缺口不斷擴(kuò)大，據(jù)湖北省統(tǒng)計(jì)局公開數(shù)據(jù)顯示，2011年全省天然氣產(chǎn)量1.55×109m3，天然氣消耗量約1.18×1010m3，約85%以上來自省外，頁巖氣的開發(fā)對(duì)湖北省解決天然氣供需矛盾、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)具有重大作用。

1 國(guó)內(nèi)外能源格局現(xiàn)狀分析

近10年來，由于北美頁巖氣大規(guī)模開發(fā)帶來的非常規(guī)能源革命深刻的影響了國(guó)際能源格局，主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：

（1）能源供需版圖的變化。隨著美國(guó)開發(fā)頁巖氣對(duì)傳統(tǒng)能源的替代作用逐步顯現(xiàn)，美國(guó)對(duì)進(jìn)口石油的依存度則相應(yīng)減小。美國(guó)能源情報(bào)署發(fā)布的一份分析報(bào)告中稱，中國(guó)自2013年10月起的月度石油凈進(jìn)口量，以及2014年起的年度石油凈進(jìn)口量將超過美國(guó)（圖1）。另據(jù)《人民日?qǐng)?bào)》刊登的《中國(guó)未來能源發(fā)展戰(zhàn)略探析》顯示，2010～2030年，中國(guó)和印度新增石油需求將占全球新增石油需求的一半以上，全球?qū)⒊霈F(xiàn)油氣消費(fèi)重心東移，生產(chǎn)重心西移的新趨勢(shì)。

（2）能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)的變化。根據(jù)美國(guó)能源情報(bào)署的統(tǒng)計(jì)，美國(guó)頁巖氣生產(chǎn)前的2006年，天然氣產(chǎn)量為18.5×1012ft3，2012年已超過24×1012ft3，增加部分全部來自頁巖氣。2012年頁巖氣產(chǎn)量占全國(guó)天然氣產(chǎn)量的近40%。從國(guó)際貨幣基金組織公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也不難看出，2008年，美國(guó)市場(chǎng)上每1000立方米天然氣價(jià)格與同期每桶西德克薩斯原油的比價(jià)為3.202，而到2012年則下降到1.097。不同能源間比價(jià)變動(dòng)會(huì)產(chǎn)生資源配置的跟進(jìn)效果，有助于提升高效清潔能源在世界能源結(jié)構(gòu)中的比重。

從我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)歷史上來看，煤炭與石油長(zhǎng)期位于能源消費(fèi)的前兩位。近年來，我國(guó)油氣資源供需矛盾日益突出，對(duì)天然氣的需求量不斷加大，國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。大力推進(jìn)頁巖氣的勘探開發(fā)對(duì)于我國(guó)具有重要意義。

（1）調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，保證能源安全。據(jù)中國(guó)石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院發(fā)布《2013年國(guó)內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》稱，2013年中國(guó)石油和天然氣的對(duì)外依存度分別達(dá)到58.1%和31.6%，中國(guó)已成為全球第三大天然氣消費(fèi)國(guó)。可以說，開發(fā)頁巖氣對(duì)于平衡我國(guó)能源需求種類、發(fā)展境內(nèi)能源類商品的交易市場(chǎng)、化解進(jìn)口依存度過高帶來的能源供應(yīng)隱患有著不可或缺的重大作用。

（2）建設(shè)“低碳社會(huì)”，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。從環(huán)保角度來看，天然氣中幾乎不含硫、粉塵及其他有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境的污染比煤和石油小得多，其燃燒產(chǎn)生的SO2、NOX和溫室氣體極少，對(duì)于空氣造成的污染輕微很多。從節(jié)能高效的角度來看，與煤炭和石油相比，天然氣的熱值為8000～10000cal/m3，遠(yuǎn)高于煤炭；并且天然氣的熱效率可達(dá)70%以上，不僅高于煤炭的40%～60%，而且也高于石油的65%左右。

2 湖北省在頁巖氣開發(fā)方面具有的優(yōu)勢(shì)

頁巖氣為產(chǎn)自低孔低滲、富含有機(jī)質(zhì)頁巖地層系統(tǒng)中的天然氣，常分布于盆地內(nèi)厚度較大、分布較廣的烴源巖層中。頁巖氣的成藏機(jī)理表明：生烴有機(jī)質(zhì)含量較高的泥頁巖是其成藏的最好巖性。中國(guó)陸上廣泛發(fā)育海相、海陸過渡相、陸相三大套富有機(jī)質(zhì)黑色泥頁巖，均具備形成頁巖氣的基本地質(zhì)條件，其中南方揚(yáng)子地區(qū)古生界、二疊系龍?zhí)督M是預(yù)測(cè)儲(chǔ)量最高的區(qū)域之一。

2.1 具有大面積、大儲(chǔ)量生成頁巖氣的地質(zhì)條件

從全國(guó)的地質(zhì)構(gòu)造劃分來看，湖北省屬于中上揚(yáng)子地區(qū)。揚(yáng)子地區(qū)寒武系是中國(guó)南方古生界最好的烴源巖發(fā)育層系之一，上揚(yáng)子區(qū)的鄂西渝東地區(qū)廣泛分布海相和湖相細(xì)粒碎屑巖，志留系發(fā)育較好，整個(gè)志留系殘余地層厚度達(dá)1200～2770m，底部存在一套良好的高成熟度、高有機(jī)質(zhì)豐度的烴源巖；而處于中揚(yáng)子地區(qū)的湘鄂西區(qū)和江漢平原區(qū)，上震旦統(tǒng)、下寒武統(tǒng)和志留系廣泛發(fā)育的頁巖，其沉積層位比較穩(wěn)定、分布面積大、沉積厚度大，有機(jī)碳含量高、有機(jī)質(zhì)類型好，多數(shù)已到成熟—過成熟階段，具備良好的頁巖氣形成條件（圖2）。

由此可見湖北省頁巖氣的成藏地質(zhì)條件較好，具備蘊(yùn)藏大面積大儲(chǔ)量頁巖氣資源的潛力。中國(guó)石化華東分公司開展的《中國(guó)南方頁巖氣選區(qū)評(píng)價(jià)研究》課題成果也表明，含湖北省在內(nèi)的揚(yáng)子地區(qū)的南方古生界發(fā)育多套高成熟度、高有機(jī)質(zhì)豐度的黑色頁巖，是開展頁巖氣勘探開發(fā)應(yīng)用的有利地區(qū)。

2.2 具有豐富的可利用水資源

目前世界應(yīng)用最廣泛，效果最好的頁巖氣開采技術(shù)是鉆水平井且使用水壓裂巖層形成裂縫，而且在施工與生產(chǎn)過程中根據(jù)實(shí)際需要還會(huì)在地層中注入化學(xué)試劑。水力壓裂技術(shù)需要消耗大量水資源，根據(jù)美國(guó)能源部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，Marcellus 頁巖氣田的每一個(gè)鉆井平均用水量約1.5×104m3（壓裂用水量占 98%）；Barnett頁巖氣田每個(gè)鉆井需水1×104m3（壓裂用水占 85%）；Fayetteville 頁巖氣井需1.2×104m3（壓裂用水占95%）；Haynesville 頁巖氣井需1.4×104m3（壓裂用水占73%）。

湖北省作為中國(guó)著名的千湖之省，長(zhǎng)江漢水交匯之地，水資源豐富。據(jù)湖北省水利局公開數(shù)據(jù)顯示（圖3），2012年全省水資源總量813.9×108m3，而統(tǒng)計(jì)分析了全省各區(qū)的水資源量與用水量發(fā)現(xiàn)，頁巖氣最有利富集的鄂西、鄂中地區(qū)在用水量位居全省末尾，有較富余的水資源利用空間，可進(jìn)行頁巖氣工業(yè)化開發(fā)。

2.3 具有豐富的油氣勘探開發(fā)的智力儲(chǔ)備和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

湖北省歷來是中國(guó)的教育大省，武漢是中國(guó)三大科教中心之一。對(duì)于石油與天然氣工業(yè)，湖北省擁有中國(guó)地質(zhì)大學(xué)、長(zhǎng)江大學(xué)兩所在地質(zhì)、石油天然氣領(lǐng)域有悠久辦學(xué)歷史與科研實(shí)力的大學(xué)，兩所大學(xué)擁有大量在油氣地質(zhì)、開發(fā)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富、學(xué)術(shù)研究成果累累的老師、教授。可以說湖北擁有全國(guó)排名前列的油氣領(lǐng)域智力資源。

位于湖北潛江的中石化江漢油田分公司經(jīng)過40多年的發(fā)展已經(jīng)成為中國(guó)南方重要的油氣勘探開發(fā)基地、工程技術(shù)服務(wù)基地和石油機(jī)械裝備制造基地，目前已投入開發(fā)的重慶涪陵頁巖氣田的建設(shè)主力軍正是江漢油田分公司。截止到2014年5月，涪陵氣田焦石壩區(qū)塊已實(shí)施分段壓裂水平井26口，平均單井無阻流量10.1×104～155.8×104m3/d，取得了顯著效果。希望政府劃撥專項(xiàng)資金，推進(jìn)校企合作，整合企業(yè)豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)與學(xué)校的科研實(shí)力，提高頁巖氣開采技術(shù)，促進(jìn)湖北能源工業(yè)的發(fā)展。

3 潛在問題探討

目前，頁巖氣的勘探開發(fā)技術(shù)日趨成熟，在應(yīng)用這些成熟的開發(fā)技術(shù)獲得巨大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)的同時(shí)，也存在諸多潛在問題。

3.1 主要問題

（1）環(huán)境的影響方面：鉆井壓裂消耗大量的水資源，給當(dāng)?shù)厮Y源承載能力帶來挑戰(zhàn)。并且在壓裂的過程中含有化學(xué)物質(zhì)，也可能造成甲烷氣體滲透地下蓄水層的現(xiàn)象等對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染；

（2）開發(fā)成本方面：我國(guó)地質(zhì)背景復(fù)雜，前期地質(zhì)評(píng)價(jià)難度較高，投入較大，頁巖氣儲(chǔ)層埋藏較深，導(dǎo)致鉆井壓裂成本高，投資風(fēng)險(xiǎn)較大；

（3）關(guān)鍵技術(shù)方面：目前，有些關(guān)鍵仍處于驗(yàn)證階段，距離國(guó)際一流水平尚有距離，開發(fā)技術(shù)相對(duì)不太完善。

3.2 解決措施

（1）加大頁巖氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)力量和資金投入，加強(qiáng)科技攻關(guān)，可建立如重慶涪陵頁巖氣田類似的先導(dǎo)試驗(yàn)開發(fā)區(qū)，推動(dòng)頁巖氣乃至整個(gè)非常規(guī)能源開發(fā)技術(shù)的進(jìn)步；

（2）政府部門應(yīng)盡快制定頁巖氣開發(fā)污染管理規(guī)定，把污染問題納入管理體系，推動(dòng)大學(xué)、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開展頁巖氣開采污染防護(hù)研究，盡快在壓裂液處理、回收以及在降低水資源消耗量等關(guān)鍵問題上取得技術(shù)進(jìn)步；

（3）盡快推動(dòng)專業(yè)院校、相關(guān)企業(yè)以及研究機(jī)構(gòu)開展頁巖氣勘探開發(fā)有利區(qū)域的水資源承載力評(píng)價(jià)研究，以不影響當(dāng)?shù)睾透浇鼌^(qū)域的居民飲用水、工農(nóng)業(yè)用水、動(dòng)植物生存用水等水資源平衡為原則，進(jìn)行勘探開發(fā)；

（4）加大政策扶持力度。不僅是湖北省政府需制訂頁巖氣發(fā)展總體戰(zhàn)略和規(guī)劃，也應(yīng)當(dāng)盡快出臺(tái)各方面政策，例如免稅、開發(fā)補(bǔ)貼，工業(yè)用地優(yōu)惠等等。

4 結(jié)語

頁巖氣的開采將對(duì)中國(guó)的能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備、能源安全及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有非常重要的促進(jìn)作用。湖北省作為國(guó)內(nèi)頁巖氣有利富集區(qū)域，具有地質(zhì)條件、水資源以及豐富油氣勘探開發(fā)智力儲(chǔ)備和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)等卓越優(yōu)勢(shì)。在推進(jìn)頁巖氣勘探開發(fā)的同時(shí)，湖北省政府、相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)不僅要加大對(duì)頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)的投入以及政策上的扶持，同時(shí)需注重環(huán)境保護(hù)、調(diào)節(jié)與節(jié)約水資源等關(guān)乎社會(huì)民生的重大問題。

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