張大偉

國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心

加快中國頁巖氣勘探開發(fā)和利用的主要路徑

張大偉

國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心

目前,頁巖氣的開發(fā)利用已成為全球油氣勘探開發(fā)的新亮點。加快頁巖氣資源勘探開發(fā)和利用,對于改變中國油氣資源格局,甚至改變整個能源結(jié)構(gòu),緩解中國油氣資源短缺,保障國家能源安全,促進經(jīng)濟社會發(fā)展都具有十分重要的意義。為此,分析了中國頁巖氣的資源潛力與勘探開發(fā)狀況,對比美國頁巖氣勘探開發(fā)取得的成功經(jīng)驗,指出了目前中國頁巖氣勘探開發(fā)面臨的幾個問題,即:資源家底不清,缺乏政策支持,缺乏核心技術(shù),投資主體單一,管網(wǎng)設(shè)施不足。最后,提出了加快中國頁巖氣勘探開發(fā)和利用的主要路徑,即:調(diào)查先行、規(guī)劃調(diào)控、招標(biāo)出讓、多元投入、技術(shù)攻關(guān)、對外合作、建設(shè)管網(wǎng)、注重環(huán)保。

中國 頁巖氣 勘探開發(fā) 狀況 資源潛力 問題 利用 路徑

1 中國頁巖氣資源潛力與勘探開發(fā)狀況

中國頁巖氣資源類型多、分布廣、潛力大。中國海相沉積分布面積多達300×104km2,海陸交互相沉積面積超過200×104km2,陸上海相沉積面積約280× 104km2。這些沉積區(qū)內(nèi)均具有富含有機質(zhì)頁巖的地質(zhì)條件,頁巖地層在各地質(zhì)歷史時期十分發(fā)育,形成了海相、海陸交互相及陸相多種類型富有機質(zhì)頁巖層系。海相厚層富有機質(zhì)頁巖主要分布在中國南方,以揚子地塊為主;海陸交互相中薄層富有機質(zhì)泥頁巖主要分布在中國北方,以華北、西北和東北地區(qū)為主;湖相中厚層富有機質(zhì)泥頁巖,主要分布在大中型含油氣盆地,以松遼、鄂爾多斯等盆地為主[1],如圖1所示。

據(jù)估算,中國頁巖氣可采資源量大約為31×1012m3[2]。估算結(jié)果表明,南方、北方、西北及青藏地區(qū)各自占中國頁巖氣可采資源總量的46.8%、8.9%、43%和1.3%,古生界、中生界和新生界各自占中國頁巖氣資源總量的66.7%、26.7%和6.6%[3-4]。

目前,中國頁巖氣勘探開發(fā)還處于起步階段。在公益性、基礎(chǔ)性頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查方面,國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心(以下簡稱國土資源部油氣中心)從2002年開始跟蹤國外頁巖氣發(fā)展動態(tài),2004年與中國地質(zhì)大學(xué)(北京)重點研究中國富有機質(zhì)泥頁巖發(fā)育情況,進行中新生代含油氣盆地泥頁巖和古生代地層富有機質(zhì)泥頁巖的分析。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)中國頁巖氣資源分布與類型以及研究進展情況,于2009年啟動了“中國重點地區(qū)頁巖氣資源潛力及有利區(qū)帶優(yōu)選”項目,開展了頁巖氣先導(dǎo)試驗區(qū)建設(shè)。整個頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查工作,按3個梯次部署、展開[2]。

1.1 頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查工作第一梯次

第一梯次是先期設(shè)置以海相地層為主的上揚子川渝黔鄂頁巖氣戰(zhàn)略調(diào)查先導(dǎo)試驗區(qū),包括四川、重慶、貴州和湖北省(市)的部分地區(qū),面積約20×104km2(圖2)。

經(jīng)過2年多的探索實踐,先導(dǎo)試驗取得了多項成果和認識:①摸清了區(qū)域內(nèi)發(fā)育的6套富有機質(zhì)頁巖層系,其中,下寒武統(tǒng)牛蹄塘組、下志留統(tǒng)龍馬溪組分布范圍廣、規(guī)模大,為主力層系;②首次在四川省長寧地區(qū)(龍馬溪組)、重慶市綦江觀音橋、華鎣山三百梯(下志留統(tǒng))建立了3條中國首批頁巖地層示范剖面;③系統(tǒng)研究和掌握了主要目的層富有機質(zhì)頁巖的分布特征,分析了巖石礦物組成,初步掌握了有機地化特征;④建立了頁巖氣有利目標(biāo)區(qū)優(yōu)選標(biāo)準,優(yōu)選出20個頁巖氣富集有利區(qū);⑤初步建立了以體積法為主的頁巖氣資源評價方法,估算了頁巖氣有利目標(biāo)區(qū)的資源量;⑥初步建立了一套頁巖氣資源調(diào)查評價技術(shù)方法。

圖1 頁巖氣發(fā)育區(qū)劃分圖(據(jù)張金川,2009)

圖2 川渝黔鄂頁巖氣戰(zhàn)略調(diào)查先導(dǎo)試驗區(qū)分布范圍示意圖

1.2 頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查工作第二梯次

第二梯次是在以海相地層為主的下?lián)P子蘇皖浙區(qū),包括江蘇、浙江、安徽省的部分地區(qū),展開頁巖氣資源調(diào)查工作。取得的主要成果及認識包括:①下?lián)P子地區(qū)富有機質(zhì)暗色頁巖主要發(fā)育于下寒武統(tǒng)荷塘組和上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M;②富有機質(zhì)頁巖主要分布在荷塘組中下部,以涇縣—安吉—寧國—休寧一帶最為發(fā)育;龍?zhí)督M暗色泥頁巖主要分布于安徽涇縣—廣德—長興及蘇南地區(qū);③荷塘組頁巖厚度大,有機質(zhì)類型較好,有機質(zhì)含量較豐富,以江南隆起以北為較有利區(qū);龍?zhí)督M以涇縣以東、長興以西、長江以南、江南隆起以北為主要有利遠景區(qū)。

1.3 頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查工作第三梯次

第三梯次是以陸相和海陸交互相地層為主的北方重點區(qū),包括華北、東北、西北的部分省區(qū)市的部分地區(qū),開展了頁巖氣資源前期調(diào)查研究工作。取得的主要成果及認識包括:①古生界發(fā)育海相、海陸過渡相和陸相3類富有機質(zhì)頁巖,海相頁巖主要發(fā)育在準噶爾盆地石炭系、鄂爾多斯盆地奧陶系—石炭系,海陸過渡相頁巖集中分布在石炭—二疊系,陸相頁巖主要發(fā)育在準噶爾盆地中上二疊統(tǒng);②中生界三疊系—侏羅系發(fā)育湖沼相煤系泥頁巖,主要發(fā)育在準噶爾、塔里木、吐哈等盆地,厚度大、有機質(zhì)豐度高;③中生界半—深湖相富有機質(zhì)泥頁巖主要發(fā)育在鄂爾多斯盆地三疊系、松遼盆地白堊系等,熱演化程度普遍不高,具有頁巖油氣資源前景。

在商業(yè)性頁巖氣勘探開發(fā)方面,中國的石油企業(yè)已在川南、渝東鄂西、泌陽、濟陽和東濮、鄂爾多斯、沁水、松遼、遼河?xùn)|部等地區(qū)開展了大量頁巖氣老井試氣和鉆探評價工作,加快了四川、泌陽、鄂爾多斯等盆地頁巖氣勘探節(jié)奏。中國石油天然氣股份有限公司針對四川盆地及其周緣的下寒武統(tǒng)、上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)海相泥頁巖持續(xù)開展了地質(zhì)研究和勘探工作,取得了較好的頁巖氣勘探效果,實施的威201井、寧201井,在下志留統(tǒng)龍馬溪組見到較好的頁巖氣顯示,壓裂測試產(chǎn)氣量較高。近期成功鉆探了中國第一口頁巖氣水平井。中國石油化工股份有限公司陸相頁巖氣勘探取得重要進展,泌陽凹陷安深1井、鄂西渝東地區(qū)的建111井、四川元壩9井以及貴州黃平區(qū)塊鉆探的黃頁1井都鉆遇厚暗色泥頁巖,見到了較好的氣測顯示。這些工作成果大大提振了信心,加快了頁巖氣勘探開發(fā)的步伐。

2 美國的成功經(jīng)驗與我們面臨的問題

2.1 美國的成功經(jīng)驗

美國是頁巖氣勘探開發(fā)最早、最成功的國家。美國頁巖氣快速發(fā)展經(jīng)驗,主要包括以下幾個方面[5-6]:

2.1.1 出臺的優(yōu)惠政策起到了扶持作用

1978—1992年,美國聯(lián)邦政府對煤層氣、頁巖氣等開發(fā)實施了長達15年的補貼政策,州政府也出臺相應(yīng)的稅收減免政策。對油氣行業(yè)實施的其他5種稅收優(yōu)惠,大大地鼓勵了小企業(yè)的勘探開發(fā)投資熱情,有力地扶持和促進了頁巖氣的勘探開發(fā)。

2.1.2 形成的技術(shù)進步起到了推動作用

美國政府早在20世紀70年代,就設(shè)立專項資金用于頁巖氣基礎(chǔ)理論研究和開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),在世界上率先成功研發(fā)了頁巖氣水平鉆井和多段壓裂技術(shù)并加以大規(guī)模應(yīng)用,直接推動了頁巖氣的商業(yè)開發(fā)。

2.1.3 開放的競爭環(huán)境起到了促進作用

美國頁巖氣勘探開發(fā)準入門檻低,勘探開發(fā)主體多元化。美國的頁巖氣勘探開發(fā)主要由中小公司推動,85%的頁巖氣產(chǎn)量由中小公司貢獻。在低回報、高成本的壓力下,中小型公司的技術(shù)革新行動更為快捷,而大公司可以在長期性和投入穩(wěn)定性上得到更多保證,因此出現(xiàn)了中小公司取得技術(shù)和產(chǎn)業(yè)突破,大公司則通過收購和兼并中小公司參與進入市場,形成了大中小石油企業(yè)并存發(fā)展的市場競爭格局。

2.1.4 健全的市場監(jiān)管起到了保障作用

美國政府十分重視頁巖氣勘探開發(fā)中的監(jiān)管問題,凡與頁巖氣勘探開發(fā)相關(guān)的管理部門均在其履行的職責(zé)中賦有監(jiān)管職能。這種分工明確且行之有效的行業(yè)監(jiān)管也是美國頁巖氣開發(fā)取得成功的重要因素之一。

2.1.5 完善的基礎(chǔ)設(shè)施起到了支持作用

美國天然氣管網(wǎng)和城市供氣網(wǎng)絡(luò)十分發(fā)達,天然氣管網(wǎng)總長超過40×104km,大大減少了頁巖氣在開發(fā)利用環(huán)節(jié)的前期投入,降低了市場風(fēng)險。同時,該國從1993年起實行了天然氣開發(fā)和運輸?shù)娜娣蛛x,運輸商對天然氣供應(yīng)商實施無歧視準入。管道運輸價格受到監(jiān)管,而天然氣價格則完全放開,有力支持了頁巖氣開發(fā)的商業(yè)化。

2.1.6 專業(yè)的技術(shù)服務(wù)起到了支撐作用

美國油氣專業(yè)服務(wù)公司具有強大的技術(shù)優(yōu)勢,自主研發(fā)儀器裝備且門類齊全、專業(yè)化程度高。水平鉆井、完井、固井和多段壓裂等工程以及測井、實驗測試等一般都委托專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司來完成。

2.2 我們面臨的問題

中國頁巖氣富集地質(zhì)條件優(yōu)越,具有與美國大致相同的頁巖氣資源前景及開發(fā)潛力[7]?，F(xiàn)階段,中國頁巖氣勘探開發(fā)面臨的問題,主要包括以下5個方面:

2.2.1 資源家底不清

近年來,盡管中國在頁巖氣地質(zhì)理論、潛力評價和有利區(qū)優(yōu)選等方面進行了初步探索,取得了一定的進展。但中國頁巖氣賦存規(guī)律和含氣頁巖基本參數(shù)還有待深入研究,對頁巖氣資源潛力尚未進行系統(tǒng)評價,頁巖氣遠景區(qū)和有利目標(biāo)區(qū)尚未優(yōu)選和圈定。

2.2.2 缺乏政策支持

頁巖氣勘探開發(fā)初期特別是起步階段,具有風(fēng)險大、成本高的特點,一般需要政府在財稅方面給予一定的政策支持,當(dāng)形成規(guī)模和市場完善后再取消財稅支持政策。目前,中國雖然已有礦產(chǎn)資源補償費、探礦權(quán)、采礦權(quán)使用費等減免的一些優(yōu)惠政策,但還未專門出臺支持頁巖氣勘探開發(fā)的稅費優(yōu)惠和補貼等政策。

2.2.3 缺乏核心技術(shù)

與美國相比,中國在資源評價和水平井、壓裂增產(chǎn)開發(fā)技術(shù)等方面,尚未形成頁巖氣商業(yè)開發(fā)的核心技術(shù)體系。況且,中國頁巖氣地質(zhì)條件更為復(fù)雜,頁巖層系時代老、熱演化程度高、經(jīng)歷了多期構(gòu)造演化、埋藏深、保存條件不夠理想。因此,開發(fā)技術(shù)要求更高,目前技術(shù)水平尚不能完全滿足頁巖氣勘探開發(fā)的要求。

2.2.4 投資主體單一

按照現(xiàn)行規(guī)定和管理體制,中國油氣礦業(yè)權(quán)主要授予中石油、中石化、中海油和延長油礦4大石油企業(yè)。這種投資主體的單一化,排斥了其他投資主體的進入,再加之市場監(jiān)管不到位等,制約了資源開發(fā)的市場競爭。美國的經(jīng)驗表明,實行投資主體多元化,形成有序的競爭機制,在頁巖氣勘探開發(fā)中具有顯著的效果。

2.2.5 管網(wǎng)設(shè)施不足

美國發(fā)達的天然氣管網(wǎng)大大降低了頁巖氣開發(fā)利用成本。與美國相比,中國管網(wǎng)設(shè)施建設(shè)滯后,且已有管網(wǎng)設(shè)施在第三方準入、市場開放等方面體制不順、壟斷經(jīng)營,缺乏政策支持,不利于頁巖氣開發(fā)利用降低成本。隨著頁巖氣規(guī)模開發(fā),基礎(chǔ)設(shè)施不足等問題將會成為制約頁巖氣開發(fā)利用的瓶頸[8]。

3 加快中國頁巖氣勘探開發(fā)和利用的主要路徑

雖然中國頁巖氣勘探開發(fā)起步較晚,但開局良好,呈現(xiàn)出了積極的發(fā)展態(tài)勢。借鑒國外發(fā)展頁巖氣的先進經(jīng)驗,結(jié)合中國實際,尋找加快發(fā)展的路徑,探索并形成具有中國特色的頁巖氣資源勘探開發(fā)和利用體系,獲得更多的非常規(guī)天然氣儲量,滿足中國天然氣消費量不斷增長的需要,促進向清潔能源經(jīng)濟模式的轉(zhuǎn)化和經(jīng)濟社會又好又快發(fā)展,顯得十分迫切。為此,筆者認為,中國加快頁巖氣勘探開發(fā)和利用的路徑應(yīng)是“調(diào)查先行、規(guī)劃調(diào)控、招標(biāo)出讓、多元投入、技術(shù)攻關(guān)、對外合作、建設(shè)管網(wǎng)、注重環(huán)?！?。

3.1 調(diào)查先行

在全國范圍內(nèi),對中國頁巖氣資源潛力進行總體評價,查明中國頁巖氣資源分布,優(yōu)選頁巖氣富集有利區(qū),初步摸清中國頁巖氣資源“家底”。2011年,國土資源部油氣中心以點面結(jié)合的方式,部署啟動了“全國頁巖氣資源潛力調(diào)查及有利區(qū)優(yōu)選”項目(圖3)。

圖3 中國頁巖氣資源潛力調(diào)查評價分區(qū)示意圖

在點上,根據(jù)中國頁巖氣資源分布和不同特點,繼續(xù)實施上揚子海相川渝黔鄂先導(dǎo)試驗區(qū)的5個重點項目,設(shè)置下?lián)P子皖浙蘇、東北陸相和華北海陸交互相的先導(dǎo)試驗區(qū)建設(shè),建立頁巖氣資源潛力調(diào)查評價刻度區(qū),評價資源潛力,優(yōu)選有利目標(biāo)區(qū),爭取實現(xiàn)突破;在面上,將中國劃分為上揚子及滇黔桂區(qū)、中下?lián)P子及東南地區(qū)、華北及東北區(qū)、西北區(qū)、青藏區(qū)5個大區(qū),全面掌握中國富有機質(zhì)泥頁巖發(fā)育特點和分布特征,獲取各區(qū)主要目的層位的富有機質(zhì)頁巖基本參數(shù),初步評價資源潛力,優(yōu)選頁巖氣富集遠景區(qū),為推動中國頁巖氣勘探開發(fā),制定能源規(guī)劃特別是頁巖氣中長期發(fā)展規(guī)劃和宏觀決策以及資源管理提供依據(jù)。

3.2 規(guī)劃調(diào)控

制定科學(xué)合理的規(guī)劃,充分發(fā)揮規(guī)劃的調(diào)控作用,是促進頁巖氣勘查開發(fā)和利用工作的重要措施。要在認真分析世界頁巖氣勘探開發(fā)的態(tài)勢和中國現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,根據(jù)國家“十二五”規(guī)劃明確提出的“推進煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)油氣資源的開發(fā)利用”的要求,著手研究制定“十二五”頁巖氣發(fā)展規(guī)劃,科學(xué)規(guī)劃中國頁巖氣的發(fā)展定位,發(fā)展目標(biāo)、重點和措施,對中國頁巖氣的發(fā)展進行合理引導(dǎo)和綜合布局。

3.3 招標(biāo)出讓

根據(jù)頁巖氣豐度低、分布廣、勘探開發(fā)靈活性強的特點,深入研究中國頁巖氣礦業(yè)權(quán)設(shè)置制度。借鑒煤層氣礦業(yè)權(quán)管理經(jīng)驗,設(shè)立專門的頁巖氣區(qū)塊登記制度,實行國家一級管理。開展頁巖氣探礦權(quán)招標(biāo)出讓,引入市場機制,探索促進投資,激發(fā)市場活力的嘗試。實行行政合同管理,掌握中標(biāo)方勘探動態(tài),規(guī)定最低應(yīng)達到的勘探程度,確定年均投入達到法定最低勘查投入高限的倍數(shù)和每千平方千米最低投入的實際工作量。對具備條件的,應(yīng)進行壓裂和試采,力爭實現(xiàn)突破并轉(zhuǎn)入開采。同時,要加強對頁巖氣招標(biāo)區(qū)塊成果和勘查資料的匯交管理。

3.4 多元投入

加強頁巖氣勘查開發(fā)管理,創(chuàng)造開放的競爭環(huán)境,推進頁巖氣勘查開發(fā)投資主體多元化,鼓勵中小企業(yè)和民營資本參與。給予頁巖氣與國內(nèi)煤層氣勘查開發(fā)一樣的投資主體地位,允許具備資質(zhì)的企業(yè)、民營資本等,通過合資、入股等多種方式參與頁巖氣的勘查開發(fā),或獨立投資,直接從事頁巖氣勘查開發(fā)。加強市場監(jiān)管,維護勘查開發(fā)秩序,形成合理有序的競爭格局,加快突破,促進勘查開發(fā)。

3.5 技術(shù)攻關(guān)

加大科技投入,促進科技創(chuàng)新,加強對頁巖氣研究和工程技術(shù)的財稅投入與組織力度。組織全國優(yōu)勢科技力量,大力開展頁巖氣勘探開發(fā)核心技術(shù)的攻關(guān)研究,鼓勵企業(yè)研發(fā)并推廣應(yīng)用成熟新技術(shù)、新工藝,為頁巖氣的勘探開發(fā)和跨越式發(fā)展提供有效的理論和技術(shù)支撐,不斷提高資源開發(fā)效率。

3.6 對外合作

加強頁巖氣國際合作與交流,積極引進國外頁巖氣開發(fā)先進技術(shù)。繼續(xù)跟蹤美國頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)進展,引進和消化頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)。在頁巖氣資源戰(zhàn)略調(diào)查和勘查開發(fā)初期,可考慮與國外有經(jīng)驗的公司合作,引進實驗測試、水平鉆井、測井、固井和壓裂等技術(shù)。在學(xué)習(xí)借鑒的基礎(chǔ)上,開展頁巖氣開發(fā)核心技術(shù)、工藝的研發(fā)和聯(lián)合攻關(guān)。

3.7 建設(shè)管網(wǎng)

推動天然氣基礎(chǔ)設(shè)施特別是管網(wǎng)建設(shè),繼續(xù)加快天然氣輸送主干網(wǎng)、聯(lián)絡(luò)管網(wǎng)和地方區(qū)域管網(wǎng)等的建設(shè),逐步建成覆蓋全國的天然氣骨干網(wǎng)和能夠滿足地方需要的管網(wǎng),建立天然氣管網(wǎng)公平準入機制,適時引入強制性第三方準入規(guī)定。同時,加快儲氣調(diào)峰設(shè)施建設(shè),保障天然氣安全穩(wěn)定供應(yīng)。

3.8 注重環(huán)保

加強頁巖氣勘探開發(fā)對環(huán)境影響的評估,特別是水力壓裂所用化學(xué)物質(zhì)對地下水的潛在污染和地下爆破對地表的影響等。嚴格執(zhí)行中國現(xiàn)有的環(huán)境保護方面的法律法規(guī)。同時,要求頁巖氣開發(fā)企業(yè)披露壓裂混合液的化學(xué)成分,以便充分評估對地下水的影響。

[1]李玉喜,聶海寬,龍鵬宇,等.我國富含有機質(zhì)泥頁巖發(fā)育特點與頁巖氣戰(zhàn)略選區(qū)[J].天然氣工業(yè),2009,29(12): 115-118.

[2]國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心.中國重點地區(qū)頁巖氣資源潛力及有利區(qū)帶優(yōu)選項目[R].北京:國土資源部,2010.

[3]張金川,姜生玲,唐玄,等.我國頁巖氣富集類型及資源特點[J].天然氣工業(yè),2009,29(12):1-6.

[4]張金川,徐波,聶海寬,等.中國頁巖氣資源勘探潛力[J].天然氣工業(yè),2008,28(6):136-141.

[5]《頁巖氣地質(zhì)與勘探開發(fā)實踐叢書》編委會.北美地區(qū)頁巖氣勘探開發(fā)新進展[M].北京:石油工業(yè)出版社,2009.

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10.3787/j.issn.1000-0976.2011.05.001

2011-04-25 編輯 羅冬梅)

張大偉.加快中國頁巖氣勘探開發(fā)和利用的主要路徑.天然氣工業(yè),2011,31(5):1-5.

張大偉,1957年生,研究員;國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心副主任,從事油氣資源戰(zhàn)略和規(guī)劃研究、油氣資源戰(zhàn)略調(diào)查、資源法律政策研究和資源管理工作。地址:(100034)北京市西城區(qū)西四羊肉胡同17號。E-mail:zhdw_2010@yahoo.com.cn