田春秀 馮相昭

(環(huán)境保護(hù)部環(huán)境與經(jīng)濟(jì)研究中心，北京 100029)

頁巖氣是一種賦存于泥頁巖中的非常規(guī)天然氣資源，成分以甲烷為主，是一種清潔的能源資源。近年來，頁巖氣開發(fā)在美國進(jìn)展迅速，其大規(guī)模開發(fā)已改變了美國的能源格局，同時(shí)也在很多國家和地區(qū)廣受關(guān)注。就中國而言，由于頁巖氣藏儲(chǔ)量豐富，開發(fā)潛力巨大，政府部門對(duì)頁巖氣開發(fā)寄予厚望，欲藉此達(dá)到改善能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)氣候變化以及滿足日益增長(zhǎng)的能源需求等多重目標(biāo)。但頁巖氣開發(fā)是一把雙刃劍，在有助于實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的同時(shí)還會(huì)帶來潛在的環(huán)境危害，因?yàn)轫搸r氣開采主要采用水平鉆井和水力壓裂技術(shù)，與常規(guī)天然氣相比，在開發(fā)過程中水污染、空氣污染、甲烷泄漏以及地質(zhì)災(zāi)害等潛在風(fēng)險(xiǎn)更大。因此，要借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，汲取教訓(xùn)，防范各類風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)規(guī)劃，加快技術(shù)進(jìn)步，有序推進(jìn)頁巖氣產(chǎn)業(yè)的綠色低碳發(fā)展。

1 頁巖氣開發(fā)正成為世界能源領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)

頁巖氣資源在全球分布廣泛，主要分布在北美、中亞、中國、中東、北非和非洲南部等國家和地區(qū)。根據(jù)2011年4月美國能源信息署的預(yù)測(cè)，全球頁巖氣的可采儲(chǔ)量為187.6 萬億m3(不包括俄羅斯、中亞、中東、東南亞和中非等地區(qū))，其中中國以36.1 萬億m3的技術(shù)可開采量位列第一。而國土資源部對(duì)我國頁巖氣資源的初步評(píng)估結(jié)果顯示，陸相頁巖氣資源的技術(shù)可采儲(chǔ)量為25.08 萬億m3(不含青藏地區(qū))。

從國際上看，美國是世界上頁巖氣資源勘探開發(fā)最早、利用最成功的國家。技術(shù)進(jìn)步是頁巖氣產(chǎn)量提高的關(guān)鍵，特別是水平鉆井和水力壓裂技術(shù)在頁巖氣開發(fā)作業(yè)中的應(yīng)用，使美國頁巖氣產(chǎn)量有了突飛猛進(jìn)的增長(zhǎng)。2009年美國首次超過俄羅斯成為世界最大產(chǎn)氣國，2011年能源自給率達(dá)到81.4%。加拿大也正積極開展頁巖氣的研究和勘探開發(fā)，現(xiàn)階段勘探開發(fā)的地區(qū)主要集中于Horn River 盆地和Montney 頁巖區(qū)塊，2009年加拿大頁巖氣產(chǎn)量為72 億m3。在北美頁巖氣開發(fā)形勢(shì)的影響下，世界許多地區(qū)紛紛開展了頁巖氣的勘探開發(fā)。目前歐洲各國對(duì)開發(fā)頁巖氣的態(tài)度呈現(xiàn)兩極分化態(tài)勢(shì)，一方面，法國、荷蘭、捷克、保加利亞、比利時(shí)和德國(北威州)等國家由于擔(dān)心頁巖氣開發(fā)過程的環(huán)境問題，所以強(qiáng)烈反對(duì)甚至頒布禁止應(yīng)用水力壓裂技術(shù)的法令;另一方面，波蘭、英國等積極支持頁巖氣開發(fā)，其中，波蘭計(jì)劃鉆探的124 口頁巖氣井已經(jīng)完鉆10 口，壓裂1 口。

在中國，頁巖氣資源調(diào)查和勘探開發(fā)尚處于起步階段，但近年來被給予極大關(guān)注。截至2012年4月底，中國一共完鉆63 口頁巖氣(油)井，其中石油公司61 口，國土資源部2 口，且已有30 口頁巖氣井獲得工業(yè)氣流。

2 頁巖氣開發(fā)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和氣候風(fēng)險(xiǎn)要高度重視

頁巖氣具有稟賦較差、開采難度大等特點(diǎn)，勘探開發(fā)這種清潔高效的化石能源往往使作業(yè)區(qū)塊的水體和空氣質(zhì)量等面臨很高的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

水污染已成為頁巖氣開發(fā)最大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。水平鉆井和水力壓裂法是頁巖氣開采的核心技術(shù)。壓裂法開采過程會(huì)產(chǎn)生“返排廢水”(注入氣井內(nèi)的水力壓裂液體在井內(nèi)鉆井壓力釋放后回流到地表)和“生產(chǎn)廢水”(這種廢水都是生產(chǎn)開始后在井內(nèi)出現(xiàn)，多數(shù)為頁巖構(gòu)造內(nèi)所蘊(yùn)含的鹽水)。這兩類廢水都含有潛在有害污染物，包括鹽分、有機(jī)碳?xì)浠衔铩o機(jī)和有機(jī)添加物以及天然放射性物質(zhì)。這些污染物如果被釋放到環(huán)境中或接觸到人體就可能會(huì)對(duì)人類以及水生物造成毒性、放射性或腐蝕性的危害。

頁巖氣開采造成的空氣污染也不容忽視。頁巖氣開采行業(yè)是揮發(fā)性有機(jī)化合物和有害空氣污染物排放的主要來源。頁巖氣開采中的許多環(huán)節(jié)(如井口、儲(chǔ)罐)都會(huì)釋放揮發(fā)性有機(jī)化合物并導(dǎo)致地面臭氧的產(chǎn)生，而且長(zhǎng)期接觸揮發(fā)性有機(jī)化合物會(huì)導(dǎo)致皮膚不適、頭痛以及生殖系統(tǒng)紊亂。中國的頁巖構(gòu)造中含有較高濃度水平的硫化氫(H2S)。硫化氫是一種可燃的毒性氣體，硫化氫的職業(yè)性接觸，會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和心臟等多器官造成損害。

頁巖氣開采的氣候風(fēng)險(xiǎn)則主要源自生產(chǎn)過程的甲烷逸散排放。美國政府和工業(yè)行業(yè)的數(shù)據(jù)顯示，頁巖氣開采中甲烷逸散排放比常規(guī)天然氣開采至少增加三分之一，甚至可能高兩倍。有關(guān)研究表明，頁巖氣開發(fā)的甲烷逸散排放量約占其天然氣產(chǎn)量的2%～7.9%。而且，甲烷逸散排放主要集中在生產(chǎn)前階段(包括鉆井、完井和修井)，若返排廢水中的甲烷被點(diǎn)火炬燒掉或采用綠色完井技術(shù)，那么完井環(huán)節(jié)的甲烷排放將顯著下降。鑒于頁巖氣開發(fā)甲烷泄漏量高于常規(guī)天然氣開發(fā)，所以從全生命周期的角度看，頁巖氣是否屬于低碳燃料受到了許多專家和學(xué)者的質(zhì)疑。

3 國際經(jīng)驗(yàn)不能盲目照搬，教訓(xùn)要認(rèn)真汲取

美國成功開發(fā)頁巖氣的經(jīng)驗(yàn)值得借鑒，但因兩國在資源條件、水資源約束、投資主體多元化、政策支持等諸多方面存在巨大差異，所以中國頁巖氣開發(fā)絕不能簡(jiǎn)單復(fù)制美國模式。

從地質(zhì)構(gòu)造和開采條件看，我國頁巖氣藏儲(chǔ)層與美國的頁巖氣藏儲(chǔ)層相比差異較大，總體上有機(jī)質(zhì)熱演化程度高，埋藏深度大。我國頁巖氣儲(chǔ)量最為豐富的四川盆地頁巖氣層埋藏深度多為1500～4000m，而美國氣藏深度僅為800～2600m。而且，我國頁巖單層厚度小、有機(jī)碳含量低，這些因素決定我國頁巖氣開發(fā)的難度要大于美國。

就水資源供給而言，水力壓裂法開采頁巖氣要消耗大量水資源且其不可回收。美國環(huán)保署估計(jì)單井需要8700～14000m3水，美國四個(gè)井區(qū)數(shù)據(jù)表明，高產(chǎn)單井耗水甚至高達(dá)19000～49000m3。我國人均占有水資源量遠(yuǎn)遜于美國，而且頁巖區(qū)塊與缺水地區(qū)分布重合較多。在水量相對(duì)充裕的長(zhǎng)江流域，僅在四川和江漢盆地發(fā)現(xiàn)了頁巖氣藏，而在西北、華北地區(qū)，頁巖氣儲(chǔ)量豐富，水資源卻相當(dāng)緊缺。其中，由于地表水缺乏或者是水質(zhì)污染嚴(yán)重，華北平原的頁巖氣開采將主要依靠地下水，而華北平原是地下水超采最為嚴(yán)重的地區(qū)之一。因此，頁巖氣資源的開發(fā)將對(duì)中國的水資源管理構(gòu)成巨大威脅。

在投資主體多元化方面，美國經(jīng)驗(yàn)表明中小企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與突破已成為推動(dòng)頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟的中堅(jiān)力量。美國頁巖氣勘探開發(fā)依靠有序合理的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制推動(dòng)，其中大量中小企業(yè)專注于取得的專用技術(shù)研發(fā)與進(jìn)步，而大型石油企業(yè)則通過收購兼并來參與市場(chǎng)，最終形成合理分工、資本技術(shù)各施所長(zhǎng)的良好局面。但鑒于我國頁巖氣開發(fā)在市場(chǎng)機(jī)制與行業(yè)政策體系方面均與美國存在較大差異，未來以國有企業(yè)為主體，依行“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(duì)外合作、靈活利用、注重環(huán)?！钡陌l(fā)展路徑的可能性比較大。

此外，美國在頁巖氣開發(fā)過程出現(xiàn)的水污染、甲烷泄漏等環(huán)境與氣候問題，更值得我國從中汲取教訓(xùn)。如2009年，懷俄明州的居民被美國環(huán)保署告知許多飲用水源受到頁巖氣開發(fā)壓裂液中毒物的污染;同年，在賓夕法尼亞州，由于壓裂液泄漏造成東南部的溪流中鹽度過高、藻類瘋長(zhǎng)，43 英里的地表徑流受污染，大量魚類和兩棲動(dòng)物死亡;2010年4月，由于Exco 能源公司的頁巖鉆井機(jī)無意中造成了淺層天然氣泄漏，甲烷滲入當(dāng)?shù)仫嬘盟?，結(jié)果導(dǎo)致大約150 戶迪索托居民被迫疏散到臨近的卡多縣。

4 國內(nèi)頁巖氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)培育應(yīng)科學(xué)漸進(jìn)，避免無序躍進(jìn)

現(xiàn)階段中國的頁巖氣大開發(fā)已箭在弦上，中國政府已將其視為繼小水電、風(fēng)能和太陽能等可再生能源之后的又一重要能源發(fā)展戰(zhàn)略，并且已經(jīng)出臺(tái)了一系列政策措施旨在培育頁巖氣產(chǎn)業(yè)。2011年3月發(fā)布的《國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》明確要求“推進(jìn)頁巖氣等非常規(guī)油氣資源開發(fā)利用”。2011年12月，國土資源部發(fā)布公告將頁巖氣正式列為第172 個(gè)新礦種，對(duì)其按單獨(dú)礦種進(jìn)行投資管理。2012年2月發(fā)布的《國家能源科技“十二五”規(guī)劃(2011-2015)》明確提出，“十二五”我國油氣勘探與開采技術(shù)領(lǐng)域，將完善復(fù)雜地質(zhì)油氣資源綜合勘探技術(shù)，形成頁巖氣等非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)核心技術(shù)體系及配套裝備。2012年3月國家能源局正式發(fā)布了《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011-2015年)》，旨在規(guī)范和引導(dǎo)“十二五”期間頁巖氣的開發(fā)和利用。2012年11月，財(cái)政部和國家能源局兩部委出臺(tái)頁巖氣開發(fā)利用補(bǔ)貼政策，明確指出中央財(cái)政對(duì)頁巖氣開采企業(yè)給予補(bǔ)貼，2012-2015年的補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)為0.4元/m3。此外，國土資源部已于2011年6月進(jìn)行首輪4個(gè)區(qū)塊頁巖氣探礦權(quán)招標(biāo)，結(jié)果顯示中石化和河南煤層氣公司分別中標(biāo)前兩個(gè)區(qū)塊;2012年9月針對(duì)19 個(gè)頁巖氣區(qū)塊第二次探礦權(quán)出讓招標(biāo)，結(jié)果顯示國有企業(yè)競(jìng)得17 個(gè)區(qū)塊，民營企業(yè)競(jìng)得2 塊。

從目前的發(fā)展來看，中國已顯現(xiàn)頁巖氣大開發(fā)、大躍進(jìn)態(tài)勢(shì)。在核心技術(shù)尚未掌握、配套管網(wǎng)能力不足以及環(huán)境監(jiān)管尚未到位，甚至是違反《環(huán)境影響評(píng)價(jià)法》的情況下，大力推進(jìn)頁巖氣勘探開發(fā)。

客觀上講，中國對(duì)頁巖氣的勘探開發(fā)仍處于起步階段，尚不具備開發(fā)的技術(shù)儲(chǔ)備。盡管業(yè)界聲稱開發(fā)頁巖氣所采用的技術(shù)和裝備與常規(guī)天然氣開采并無太大的區(qū)別，其中水平鉆井與壓裂增產(chǎn)等技術(shù)已在我國常規(guī)油氣開采作業(yè)中應(yīng)用，但其成熟度和使用能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足需求，尤其是一些核心技術(shù)。還有，中國的天然氣管網(wǎng)建設(shè)明顯滯后，頁巖氣開發(fā)利用的配套能力建設(shè)相當(dāng)薄弱。我國頁巖氣資源富集區(qū)很多集中在中西部山區(qū)，管網(wǎng)建設(shè)難度大、成本高，不利于頁巖氣外輸利用和下游市場(chǎng)開拓。而且，我國天然氣骨干網(wǎng)的建設(shè)與運(yùn)營是由三大國有石油公司完全壟斷，它們是管網(wǎng)的投資主體、生產(chǎn)建設(shè)主體、輸送和銷售主體，這種模式有利于將集中開采的天然氣輸送到消費(fèi)地，但不利于小規(guī)模、廣分布的頁巖氣資源開發(fā)與輸配。

特別地，目前沒有權(quán)威政府部門給出頁巖氣勘探開發(fā)潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、甲烷泄漏和環(huán)境影響等方面的明確說法，頁巖氣開發(fā)相關(guān)環(huán)境監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和政策等方面存在缺失。事實(shí)上，相關(guān)部門對(duì)現(xiàn)有常規(guī)油氣開發(fā)的環(huán)境監(jiān)管也不足，更多地依靠油氣開采企業(yè)的自律行為。頁巖氣開采比起常規(guī)油氣開采，意味著更大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和氣候風(fēng)險(xiǎn)。

綜上所述，相關(guān)部門要正視我國頁巖氣開發(fā)面臨的形勢(shì)和問題，盡快制定科學(xué)合理的規(guī)劃和各項(xiàng)相關(guān)政策措施，引導(dǎo)頁巖氣產(chǎn)業(yè)有序、健康發(fā)展。

5 關(guān)于頁巖氣開發(fā)的幾點(diǎn)建議

結(jié)合中國發(fā)展頁巖氣的戰(zhàn)略定位和勘探開發(fā)現(xiàn)狀，本文提出以下幾點(diǎn)建議:

5.1 盡快開展頁巖氣開發(fā)環(huán)境監(jiān)管的科學(xué)研究和能力建設(shè)

研究我國頁巖氣開發(fā)潛在的環(huán)境影響、環(huán)境和氣候風(fēng)險(xiǎn)、污染防治與環(huán)境監(jiān)管的法律法規(guī)、政策、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)手段等，為頁巖氣開發(fā)環(huán)境監(jiān)管提供技術(shù)支撐和保障。一定要將防范環(huán)境問題和氣候風(fēng)險(xiǎn)作為頁巖氣開發(fā)的監(jiān)管重點(diǎn)，借鑒國外環(huán)境監(jiān)管實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，汲取環(huán)境事故教訓(xùn)，結(jié)合我國特點(diǎn)，盡快出臺(tái)有關(guān)法規(guī)和管理辦法，確保環(huán)境監(jiān)管先行到位，開發(fā)可控。頁巖氣開發(fā)的環(huán)境問題及其監(jiān)管已引起國家高層重視，環(huán)保部門等已開始推進(jìn)這項(xiàng)工作，希望相關(guān)專項(xiàng)資金能盡快得到落實(shí)，以便使相關(guān)研究工作能盡快啟動(dòng)和快速開展。在環(huán)境監(jiān)管措施出來之前，頁巖氣開發(fā)的腳步應(yīng)放緩。

5.2 加快技術(shù)進(jìn)步，鼓勵(lì)自主創(chuàng)新

要加強(qiáng)國際交流與合作，引進(jìn)、消化和吸收國外先進(jìn)技術(shù)，立足于自主創(chuàng)新，加大科研攻關(guān)力度，逐步形成適合我國地質(zhì)條件的頁巖氣勘探開發(fā)技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)頁巖氣重大設(shè)備自主生產(chǎn)制造。

5.3 不斷完善相關(guān)體制機(jī)制和政策體系

加強(qiáng)各部門間的溝通和協(xié)調(diào)，可設(shè)立一個(gè)頁巖氣資源開發(fā)和保護(hù)委員會(huì)/領(lǐng)導(dǎo)小組，作為國家頁巖氣資源開發(fā)和保護(hù)議事協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，領(lǐng)導(dǎo)小組的主要任務(wù)是:研究制訂國家頁巖氣開發(fā)重大戰(zhàn)略、方針和政策，協(xié)調(diào)解決頁巖氣開發(fā)中的重大問題，指導(dǎo)頁巖氣開發(fā)工作有序開展。同時(shí)，要完善頁巖氣開發(fā)政策體系，在發(fā)展初期提供必要的優(yōu)惠政策支持，以吸引更多資本進(jìn)入頁巖氣開發(fā)領(lǐng)域;在商業(yè)化開采階段，可考慮用資源稅、增值稅、所得稅等稅收減免而不是直接補(bǔ)貼的方式用于鼓勵(lì)油氣開發(fā)商進(jìn)行設(shè)備投資和降低運(yùn)營成本等。

［1］張大偉．《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011－2015年)》解讀［J］. 天然氣工業(yè)，2012，32(4):6－8．

［2］羅佐縣，孫鵬．產(chǎn)業(yè)政策連續(xù)發(fā)力構(gòu)建頁巖氣開發(fā)市場(chǎng)環(huán)境［J］. 中國石化，2012，12:13－15．

［3］美國自然資源保護(hù)委員會(huì). 借鑒國際經(jīng)驗(yàn):中國頁巖氣資源環(huán)境友好開發(fā)之路，2012.8．