■ 中國工程院院士 胡文瑞

美國的“頁巖氣革命”能否在其他國家得到復制，從而使全球的能源消費結構發(fā)生重大變革呢？那么，讓我們“追根溯源”，來看看這一能源領域的深刻變革是怎么樣發(fā)生的？

美國“頁巖氣革命”的爆發(fā)并非偶然。一是油氣開采技術出現(xiàn)兩大創(chuàng)新，即水力壓裂法和水平鉆井技術；二是愿意承擔巨大財務風險的中小公司積極進行開采；三是持有礦產(chǎn)權的私人所有者們愿意出售頁巖；四是華爾街金融機構愿意提供資金；五是美國已有大型的管道網(wǎng)絡和眾多鉆井設備；六是美國頁巖氣資源大多為私人所有。由于各個國家頁巖氣開采條件的差異性，技術的適應性，是不能完全復制的。

（1）技術研發(fā)的超前性。

美國“頁巖氣革命”的發(fā)生有以下幾個重要的關鍵技術上的“突破”：1997年，水力壓裂增產(chǎn)技術成熟；1999年，重復壓裂技術成熟；2003年，水平井技術成熟；2006年，水平井與分段壓裂綜合技術成熟。2006年以后，“水平井”和“分段壓裂”技術廣泛運用到頁巖氣開采領域，使得頁巖氣開發(fā)正式進入大規(guī)模生產(chǎn)期。

（2）政策針對性強。

美國政府對頁巖氣的開發(fā)進行了強有力的支持。20世紀80年代起，由美國聯(lián)邦政府能源部聯(lián)合各州地質局、高校及工業(yè)團體發(fā)起了“東部頁巖氣工程”。該項目產(chǎn)生了大批科研成果，對頁巖氣能進入實質性開采階段起到了關鍵性作用。同時，1980年，美國頒布《能源意外獲利法》，該法案對“1979—1993年期間鉆探”和“2003年之前生產(chǎn)和銷售的頁巖氣均實施稅收減免”。另外,在頁巖氣發(fā)展初期，美國并未對頁巖氣采取特殊的環(huán)境監(jiān)管。2005年，《能源政策法案》將水力壓裂從《安全飲用水法》中刪除，解除了環(huán)境保護局對這一過程的監(jiān)管權力，從而讓“水力壓裂”這一頁巖氣開發(fā)的關鍵技術得到普及。

（3）體制的差異性明顯。

美國大量的土地歸私人所有，除少量土地的礦權和所有權分離外，大部分的土地所有權和礦權仍然屬于相同的主體。在政策規(guī)定許可的范圍內(nèi)，土地可以自由買賣、出租和抵押。流動的土地購買和出售機制，使企業(yè)可以靈活地在不同產(chǎn)區(qū)不斷鉆井、試驗，以尋找頁巖成藏帶的最佳位置，并將開采規(guī)模擴大至生產(chǎn)所需的數(shù)百或數(shù)千口井。這種流水線式的發(fā)展符合頁巖氣的開發(fā)模式，大幅提高了投資效益。同時，明晰的礦權以及靈活的礦權交易機制，使得上游進入與退出都非常容易，也使開發(fā)商很容易在美國的金融市場獲得頁巖氣開發(fā)所需的資金。美國充分的市場競爭與企業(yè)為主的開發(fā)模式，充分鼓勵頁巖氣勘探開發(fā)領域的競爭，市場準入門檻較低，可謂“自由出入”。

美國頁巖氣的成功開發(fā)是資源、政策、技術、市場等多重因素疊加的結果，頁巖氣產(chǎn)業(yè)的“爆發(fā)式增長”，是歷經(jīng)30多年發(fā)展累積的結果，并非一蹴而就,一夕之功。

美國的“頁巖氣革命”在中國無法完全復制，這是由于體制、機制多種因素決定的。需要說明的不是“無法復制”，而是“無法完全復制”，無法照抄照搬。頁巖氣開采的關鍵，一是技術，二是低成本做法。這些都學不來，美國也不會把技術無償提供給中國，美國低成本做法也套不上中國頁巖氣開采的地質條件。為此，中國必須強化適用性技術創(chuàng)新，降低開發(fā)準入門檻，完善開發(fā)的市場；必須走自己的路，走協(xié)同創(chuàng)新的路，走合作開發(fā)的路。中國人可以走出一條中國式的頁巖氣發(fā)展道路，中國的頁巖氣開發(fā)春天一定會到來。

中國人能不能走出一條自己頁巖氣開發(fā)之路，有必要回顧中國頁巖氣發(fā)展的歷程，從中了解中國頁巖氣是怎么走過來的？或許能獲得一些有益的借鑒。

（1）中國在近60多年的常規(guī)油氣勘探開發(fā)歷程中，多個含油氣盆地見到頁巖氣顯示，例如松遼古龍、柴達木、花?！鹚?、渤海灣歧口（翟光明語）、四川（威遠、陽高寺和九奎山）等地區(qū)。鉆探常規(guī)油氣的158口井，均發(fā)現(xiàn)有頁巖氣顯示。有些地區(qū)在頁巖段氣測異常高達80%。

（2）1966年完鉆的四川威遠“威5井”，鉆遇九老洞組（龍馬溪組）頁巖段發(fā)生氣侵與井噴，裸眼測試日產(chǎn)氣量達到24600立方米。但是，沒有引起重視,錯過了中國發(fā)展頁巖氣的一次開拓性的機遇，究其原因，是常規(guī)油氣勘探成藏理論導致認識的誤差。

（3）2004年，國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心、中國地質大學（北京）開始了頁巖氣資源的研究工作。經(jīng)過比對湖南、四川等8個省市成礦條件后，認為重慶市渝南、東南地區(qū)廣為分布下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)、中二疊三套地層，不少地方有形成大規(guī)模頁巖氣的可能。

（4）2005年，中國石油高層研討會上，首次提出了開發(fā)頁巖氣等非常規(guī)油氣資源的設想，接著，組團首次考察了美國頁巖氣，并翻譯出版了相關頁巖氣的相關技術資料和文獻報告。

（5）2007年，中國石油在四川盆地威遠地區(qū)與美國新田公司合作，簽署了《威遠地區(qū)頁巖氣聯(lián)合研究》協(xié)議，在油田所鉆的威001-2井寒武系頁巖地層取心，共同進行研究，接著對川南鉆探頁巖氣井進一步研究。

（6）2008年，中國石油勘探與生產(chǎn)分公司在川南、云貴北開辟了“川南、昭通”兩個頁巖氣勘探開發(fā)示范區(qū)。同年，首次在挪威召開了頁巖氣國際研討會，開始了真正意義上的頁巖氣勘探開發(fā)的探索。

（7）2009年8月，國土資源部天然氣資源戰(zhàn)略研究中心在重慶市綦江縣啟動了中國首個頁巖氣資源勘查項目。同年，中國石油在四川盆地威遠構造開始鉆探中國第一口頁巖氣井，即威201井。

（8）2009年11月，中國石油與殼牌合作開發(fā)的中國首個頁巖氣合作項目，即“富順—永川區(qū)塊頁巖氣項目”在成都啟動。目前，完鉆4口井，其中，陽101井井深3577米，龍馬溪組經(jīng)壓裂后測試日產(chǎn)氣5.8萬立方米，井口壓力8.03兆帕。鎮(zhèn)101井，井深3531米，龍馬溪組厚419米。

（9）2010年，中國石油與?？松竞献鏖_發(fā)致密氣。同年5月26日，中美兩國發(fā)表了能源安全合作聯(lián)合聲明，就頁巖氣資源評價、勘探開發(fā)技術及相關政策等方面開展合作。

（10）2010年9月，美國國務院主持召開了全球頁巖氣大會，主題是“倡導全球開發(fā)利用頁巖氣”。會議由美國政府操辦，時任國務卿希拉里致辭，中國政府派員參加了會議。成立了“頁巖氣國家工程研究中心”。

（11）2010年10月，中國石油在四川威遠打出第一口頁巖氣井（威201井），并成功采氣，主要意義在于頁巖氣勘探開發(fā)前景光明。

（12）2011年6月，國土資源部頁巖氣探礦權出讓招標項目，共4個區(qū)塊，面積約1.1萬平方千米，主要在貴州、四川、湖南等省，投標6家企業(yè)，中標2家企業(yè)，分別是中國石化、河南煤層氣公司。

（13）2011年12月，國務院批準頁巖氣為新的獨立礦種，正式成為中國第172種礦產(chǎn)，國土資源部按新的獨立礦種制定投資政策和管理。

（14）2011年底，全國累計鉆探頁巖氣探井45口，主要是中國石油和中國石化兩大公司，民企不在統(tǒng)計之內(nèi)。同年，中國第一口頁巖氣水平井——威201—H1井鉆成。

（15）2012年2月，國家能源局組織召開中美頁巖氣資源工作組第四次會議，雙方專家就美國地質調(diào)查局（USGS）最近完成的遼河東部凹陷頁巖氣資源評價項目進行了討論。

（16）2012年3月2日，國土資源部公布全國頁巖氣資源評估報告（為頁巖氣開發(fā)的重大事件）。本次評價和優(yōu)選，將中國陸域劃分為“上揚子及滇黔桂區(qū)、中下?lián)P子及東南區(qū)、華北及東北區(qū)、西北區(qū)、青藏區(qū)”五大區(qū),范圍涵蓋了41個盆地和地區(qū)、87個評價單元、57個含氣頁巖層段。經(jīng)初步評價，中國陸域頁巖氣地質資源潛力為134.42萬億立方米，可采資源潛力為25.08萬億立方米（不含青藏區(qū)）。其中，已獲工業(yè)氣流或有頁巖氣發(fā)現(xiàn)的評價單元，面積約88萬平方千米，地質資源為93.01萬億立方米，可采資源為15.95萬億立方米。這個報告是中國迄今為止最權威的頁巖氣資源評估報告，之前，關于頁巖氣資源的報告大部分是國外評估機構的報告，或者是中國石油的資源評估報告，所以該報告意義十分重大。

（17）2012年4月11日，國家發(fā)展和改革委員會、能源局同意在“十二五”期間，設立四川長寧—威遠國家級頁巖氣示范區(qū)。

（18）2012年3月11日，國土資源部組織對《貴州省頁巖氣資源調(diào)查評價項目設計》進行了論證，該項目在全省范圍內(nèi)對頁巖氣資源調(diào)查評價，這在全國是第一家，在全國具有積極的示范作用。5月4日，在北京召開重慶市酉陽縣頁巖氣資源評估會。

（19）2012年4月16日，國土資源部審議《全國頁巖氣資源調(diào)查評價與勘查示范實施方案》，提出在2012—2020年內(nèi)，積極推進頁巖氣資源調(diào)查評價工作，實施勘查示范工程，促進全國頁巖氣勘查快速發(fā)展，基本摸清中國頁巖氣資源家底和開發(fā)利用前景。

圖5 -5重點需要尋找超壓富集區(qū)

（20）2012年6月23日，中國能源網(wǎng)召開頁巖氣論壇，宣布成立頁巖氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，專家報告認為，儲層壓力系數(shù)對產(chǎn)能有重大影響（最近，在四川長寧威201—H1頁巖氣井，壓力系數(shù)大于2，日產(chǎn)氣量超過13萬立方米）（圖5-5）。在頁巖含氣量指標上（游離氣+吸附氣），有利區(qū)要求含氣量大于1立方米/噸,核心區(qū)則要求含氣量大于3立方米/噸。但是，最重要的還是儲層壓力系數(shù)要大于1，即超壓儲層。實例：壓力系數(shù)為2，日產(chǎn)氣量18萬立方米（寧201—H1井）；壓力系數(shù)為1.5，日產(chǎn)氣量3.6萬立方米（寧201井）；壓力系數(shù)為1.0，日產(chǎn)氣量1.2萬立方米（昭104井）；壓力系數(shù)為0.8，日產(chǎn)氣量微氣（昭101井）。這是一個指導頁巖氣開發(fā)的重要認識。

（21）2012年5月，位于四川盆地之外湘鄂西隔槽式褶皺帶桑柘坪向斜的彭頁HF-1井，經(jīng)12段大型水力壓裂獲得2.5萬立方米/日的工業(yè)氣流，在盆地外復雜構造區(qū)，實現(xiàn)頁巖氣勘探突破。

（22）2012年5月17日，國土資源部宣布，第二輪國土資源部頁巖氣探礦權招標投標意向調(diào)查報名截至5月25日。要求投標者必須是境內(nèi)退出登錄的內(nèi)資企業(yè)。

（23）2012年9月10日，國土資源部在官方網(wǎng)站發(fā)布公告，面向社會各類投資主體公開招標出讓頁巖氣探礦權。這次招標共推出20個區(qū)塊，總面積為20002平方千米,分布在重慶、貴州、湖北、湖南、江西、浙江、安徽、河南8個省（市）。

（24）2012年10月25日，國土資源部在北京舉行2012年頁巖氣探礦權招標開標儀式。83家企業(yè)競爭20個頁巖氣區(qū)塊的探礦權，一個區(qū)塊因投標人不足3家而流標。開標儀式結束后，將轉入評標階段。評標將從勘查部署、資金預算和保障措施等方面，由評標專家組對投標人的勘查實施方案進行評審排序，評出中標侯選人。國土資源部經(jīng)過公示后，確定中標人。

（25）2012年11月28日，位于四川盆地川東隔擋式褶皺帶焦石壩構造的焦頁1HF井在上奧陶統(tǒng)五峰組，下志留統(tǒng)龍馬溪組，試采獲20.3萬立方米/日的高產(chǎn)頁巖氣，發(fā)現(xiàn)了涪陵頁巖氣田，2014年4月9日，焦頁1HF井被市政府正式命名為“頁巖氣開發(fā)功勛井”，籍籍無名的焦石壩小鎮(zhèn)名聲大振。

（26）2013年3月6日，中國石油召開頁巖氣開發(fā)技術研討會，一致認為頁巖氣勘探開發(fā)的基本條件：深1500～3000米以內(nèi)（深度與產(chǎn)氣量、成本的關系）；厚度30米以上（滿足壓裂條件即可）；有機質含量大于2%（不小于0.5%，越高越好）；成熟度1.1%就可以（成熟度高為氣，低則為油）；壓力系數(shù)大于1（越大越好，勘探開發(fā)重點是尋找超壓富集區(qū)）；滲透率100納達西都可以，當然越大越好，最好是毫達西或微達西級別；孔隙度4%左右；資源豐度1億立方米/平方千米以上（相對于煤層氣、致密氣豐度）。

（27）2013年10月，為全面貫徹落實科學發(fā)展觀，合理、有序地開發(fā)頁巖氣資源，推進頁巖氣產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，提高天然氣供應能力，促進節(jié)能減排，保障能源安全，根據(jù)國家相關法律法規(guī)，特制定《頁巖氣產(chǎn)業(yè)政策》，為頁巖氣的開發(fā)提供方向。

（28）2013年10月25日，中國石油網(wǎng)報道，由中國石油浙江油田分公司負責建設的昭通國家級頁巖氣示范區(qū)，首個頁巖氣風險合作項目結出碩果，YS108H2平臺測試頁巖氣日產(chǎn)量突破115萬立方米，成為首個百萬立方米頁巖氣平臺。云南昭通頁巖氣年產(chǎn)能達到5.5億立方米。

（29）2013年12月9日，宜賓市發(fā)改委發(fā)布消息，四川長寧天然氣開發(fā)有限公司正式掛牌成立，這應該是中國頁巖氣發(fā)展史上的一個重要事件。

（30）2014年9月11日，涪陵頁巖氣開始商業(yè)運作，累計鉆井128口，投產(chǎn)35口；完成50億立方米/年的集輸工程、15億立方米/年的脫水裝置、累計產(chǎn)氣8.49億立方米，銷氣量8.12億立方米,日銷售量330萬立方米。

（31）2014年9月18日，中國石油西南油氣田分公司長寧頁巖氣實現(xiàn)外輸，修建了國內(nèi)首條頁巖氣商業(yè)化外輸管道，全長93.7千米，是最大輸氣能力達700萬立方米/日，日供氣60萬立方米。歷年累計供氣1.87億立方米。預計年底自產(chǎn)頁巖氣超過1億立方米，累計超過2億立方米。

（32）2015年3月14日，重慶市榮昌頁巖氣區(qū)塊的榮202井鉆至井深3873米順利完鉆。這口井是該區(qū)塊第一口頁巖氣井。

（33）2016年6月3日，安頁1井開鉆，該井位于貴州省黔北安正縣安場鎮(zhèn)、為武陵山復雜構造帶安場（殘留）向斜西翼，海相灰?guī)r地層，原設計井深2600米，主要目的層為下志留統(tǒng)龍馬溪組和奧陶系五峰組頁巖氣。同時，兼探二疊系棲霞組、茅口組和上志留統(tǒng)石牛欄組。該井是中國地質調(diào)查局部署的一口頁巖氣參數(shù)井，鉆探該井具有重要的地質意義。

（34）2016年6月28日，《21世紀經(jīng)濟》報道，在國際油氣價格低迷的背景下，殼牌公司出于經(jīng)濟效益的考慮，已經(jīng)決定停止繼續(xù)投資與中國石油合作的四川頁巖氣項目，但并不意味著就此完全退出中國的頁巖氣勘探開采，“我們繼續(xù)尋求合作機會”。

（35）2016年9月，在武漢召開中國頁巖氣學術大會,主辦單位為國際巖石力學學會，主題報告為《中國頁巖氣開發(fā)的挑戰(zhàn)和實踐》等12篇。這種會議在中國屬首次。

（36）2016年11月11日，在鎮(zhèn)鉀1井壓裂太二段頁巖，獲無阻流量10.26萬立方米/日，井口氣量5.56萬立方米/日。鎮(zhèn)鉀1井位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東部，地理位置為陜西米脂長慶油田礦權區(qū)內(nèi)。該井于2011年6月開鉆，目的層為馬家溝組鹽巖，鉆至基底元古界，完鉆井深3443.60米。時隔五年后，于2016年11月11日壓裂太二段頁巖，獲高產(chǎn)氣流。該井是鉀鹽勘探項目，同時兼顧油氣，卻意外獲得頁巖氣成果。

（37）2017年5月，鄂宜頁1井試采，該井位于湖北省宜昌市城區(qū)西南20千米處，是中國地質調(diào)查局在長江中游部署實施的第一口頁巖氣井。設計井深2332米。經(jīng)過壓裂測試，單井日產(chǎn)量6.02萬立方米、無阻流量日達12.38萬立方米，屬于高產(chǎn)頁巖氣流,有望成為長江中游新的工業(yè)頁巖氣田。

（38）2017年6月23日報道，中國2016年頁巖氣產(chǎn)量達到78.82億立方米，成為僅次于美國、加拿大的頁巖氣生產(chǎn)大國，位于世界第三位。國土資源部地質勘查司司長于海峰說，中國頁巖氣勘探開發(fā)取得重大突破。四川盆地及周緣的海相地層，累計探明頁巖氣地質儲量7643億立方米。其中，重慶涪陵頁巖氣田累計探明地質儲量6008億立方米，成為北美之外最大的頁巖氣田，預計2017年底將建成年產(chǎn)能100億立方米。四川威遠—長寧地區(qū)頁巖氣累計探明地質儲量1635億立方米。中國已掌握頁巖氣地球物理、鉆完井、壓裂改造等技術,具備3500米以淺（部分地區(qū)已達4000米）水平井鉆井及分段壓裂能力，初步形成適合中國地質條件的頁巖氣勘探開發(fā)技術體系。