孫肖陽，張寶生，魏新強，郭克強

(1.中國石油大學(北京)工商管理學院，北京 102249；2.中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究院，北京 100724)

礦業(yè)綜述

非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)評價及影響綜述

孫肖陽1，張寶生1，魏新強2，郭克強1

(1.中國石油大學(北京)工商管理學院，北京 102249；2.中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究院，北京 100724)

摘要：北美頁巖氣開發(fā)開啟了非常規(guī)天然氣資源勘探開發(fā)的新紀元，引起了全球的關(guān)注。但是全球特別是北美以外地區(qū)的非常規(guī)天然氣地質(zhì)特征、資源量和經(jīng)濟評價效果仍然不確定，非常規(guī)天然氣開發(fā)利用帶來的社會經(jīng)濟和環(huán)境影響尚未可知。非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)評價研究表明非常規(guī)天然氣地質(zhì)特征和分布不同于常規(guī)天然氣資源，開采難度更大；資源量評估也不同于常規(guī)天然氣，存在很大不確定性；經(jīng)濟技術(shù)評價方法主要是凈現(xiàn)值模型和不確定分析模型。非常規(guī)天然氣開發(fā)利用社會經(jīng)濟和環(huán)境影響研究主要是現(xiàn)狀描述和替代效果比較。綜合考慮資源、技術(shù)進步、經(jīng)濟成本因素，并結(jié)合各氣田差異性和特殊性的全面研究還有待加強；在非常規(guī)油氣開發(fā)的社會經(jīng)濟影響和環(huán)境影響方面，研究的方法相對簡單，至今還未形成完善的研究方法與模型體系。總之，此領(lǐng)域存在較大的研究空間和必要性。

關(guān)鍵詞：常規(guī)天然氣；資源特征；資源量評估；技術(shù)經(jīng)濟評價；社會經(jīng)濟影響；環(huán)境影響

天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、清潔的能源，非常規(guī)天然氣作為常規(guī)天然氣的補充，其開發(fā)利用不僅有利于全球能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，也有利于全球溫室效應的控制。得益于水平井和壓裂技術(shù)的發(fā)展，“頁巖氣革命”使得美國頁巖氣產(chǎn)量大增，產(chǎn)量從296億m3(2005年)突增到3025億m3(2013年)[1]，漲幅近10倍，在降低美國氣價的同時也深刻影響著全球天然氣市場。美國能源革命后，非常規(guī)天然氣開發(fā)及利用備受各國重視。然而，美國非常規(guī)天然氣，特別是頁巖氣的開發(fā)規(guī)模和經(jīng)濟效益是否能在其他地區(qū)復制、其開發(fā)利用對社會和環(huán)境的影響是否能得到相同的效果還待觀察?？紤]到目前學術(shù)界因非常規(guī)天然氣的認識角度不同而導致概念理解存在差異，導致非常規(guī)天然氣資源規(guī)模、經(jīng)濟可獲得性、環(huán)境效果評價還處于百花齊放、百家爭鳴階段，基于此，本文對現(xiàn)有的非常規(guī)天然氣資源潛力、開發(fā)狀況及利用影響的研究成果進行了整理歸納，采用的方法主要是對重要成果的系統(tǒng)性分析，從對非常規(guī)天然氣的認識、獲取、利用以及所產(chǎn)生的社會經(jīng)濟影響角度分析，依據(jù)現(xiàn)有研究給出更加嚴謹?shù)慕Y(jié)論。值得注意的是，本文所涉及到的非常規(guī)天然氣資源現(xiàn)僅限于頁巖氣、煤層氣和致密氣三種。

1非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)評價研究綜述

非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)階段的研究主要關(guān)注非常規(guī)天然氣的地質(zhì)特征和形成條件、資源潛力和分布狀況、勘探開發(fā)現(xiàn)狀和未來發(fā)展前景，以及非常規(guī)天然氣技術(shù)經(jīng)濟評價方法研究等。現(xiàn)有成果根據(jù)研究視角大致可以分為三類：一是基于資源地質(zhì)特征視角的研究，二是基于資源評價視角的研究，三是基于經(jīng)濟技術(shù)可行性視角的研究。

1.1非常規(guī)天然氣資源地質(zhì)特征和形成條件研究

基于資源地質(zhì)特征視角的研究主要是對非常規(guī)油氣資源的物理或化學特性、形成條件及其與常規(guī)油氣的差異等進行研究。Thomas Gentzis對位于美國新墨西哥州圣胡安盆地南部的曼柯斯頁巖和劉易斯頁巖的總有機碳和頁巖熱解參數(shù)進行了研究，結(jié)論顯示研究區(qū)域內(nèi)和附近地區(qū)的頁巖底層均不成熟[2]；宋巖等通過對比煤層氣與常規(guī)天然氣的地球化學特征、儲層特征、氣體賦存形式、成藏過程及機理，揭示了煤層氣相對于常規(guī)天然氣成藏的差異性：煤層氣主要以吸附態(tài)儲集于煤巖微孔和過渡孔的表面、煤層氣藏均經(jīng)歷了晚期抬升過程、后期保存條件好壞是能否成藏的關(guān)鍵[3]。滕吉文等分析了美國頁巖氣分布、演化特征，并認為在理解其它國家頁巖屬性、頁巖油氣的前景和勘查及儲存背景下，在我國較全面的進行頁巖和頁巖油氣存儲的勘探和對其進行要素匹配[4]。鄒才能等以中國致密油和致密氣為例，詳細闡述了國內(nèi)外典型致密油氣的地質(zhì)特征與形成條件[5]。進行類似研究的還有伏海蛟等[6]、曾濺輝等[7]。此類研究是基礎(chǔ)性研究，研究結(jié)果表明：非常規(guī)油氣不同于常規(guī)油氣和其他能源資源，同類型的非常規(guī)油氣資源在不同的分布地區(qū)內(nèi)也存在一定差異，不能盲目樂觀地對待。

1.2資源評價視角的研究

基于資源評價視角的研究主要針對某一國家或地區(qū)的非常規(guī)天然氣資源進行評估，分析發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景。非常規(guī)天然氣資源量評估主要集中于對地質(zhì)資源量的評估和技術(shù)可采資源量的評估。下面按照頁巖氣、煤層氣和致密氣的順序進行詳細說明。

1.2.1頁巖氣資源量評估

Rogner最早對全球非常規(guī)天然氣資源量進行評估[8]，將全球非常規(guī)天然氣資源分布劃分為11個區(qū)域，根據(jù)其評估結(jié)果全球頁巖氣原始地質(zhì)資源量為456Tcm，煤層氣256Tcm，致密氣215Tcm。很多學者和機構(gòu)在評估技術(shù)可采資源量時采用Rogner的估計作為原始資源量，Mohr和Evans在采收率設定為15%的前提下估算全球技術(shù)可采資源量為68.4Tcm[9]，MIT通過將采收率設定在10%～35%之間，區(qū)間性的得出全球技術(shù)可采資源量處于68.4～159.6Tcm之間[10]，同樣ARI和IEA在采收率為40%的前提下做出預測[11-12]。但2010年，WEC將全球非常規(guī)天然氣資源量按與Rogner相同的區(qū)域進行劃分，取得了較大差異的結(jié)果認為全球頁巖氣經(jīng)濟可采資源量為107Tcm[13]。

豐富的勘探開發(fā)經(jīng)驗提高了學者對頁巖氣的認識程度，也促進了頁巖氣資源量數(shù)據(jù)的不斷更新。ARI在2009年評估北美和歐洲地區(qū)的頁巖氣資源總量為24Tcm[11]，而2011年，ARI將評估區(qū)域擴展到南美、非洲和亞洲等地區(qū)，頁巖氣資源總量為163.1Tcm，為2009年評估結(jié)果的7倍，且其中82.7%的增量位于北美和歐洲以外的地區(qū)[14]。Medlock et al在2011年僅評估了北美地區(qū)以外的6個國家[15]，技術(shù)可采資源量總計187Tcm；2012年的評估區(qū)域增加到29個國家[16]，可采資源量超過200Tcm。EIA與ARI合作評估全球除美國以外的41個國家，137個頁巖地層的評價結(jié)果顯示[17]，全球頁巖氣技術(shù)可采資源量為206.6Tcm(ARI評估結(jié)果為220.7Tcm)，這比ARI[14]在2011年為EIA評估的結(jié)果增加了近40Tcm，主要原因是技術(shù)進步促進數(shù)據(jù)的獲取以及評估國家和地區(qū)的增加。Laherrere[18]，Sandrea[19]等人也對全球頁巖氣資源量進行了評估。BGR評估的全球頁巖氣技術(shù)可采資源量為157Tcm[20]。總體而言，全球頁巖氣可采資源量的評估區(qū)域增加，所評估的頁巖氣資源量有所上升。

此外，還有一些學者單獨評估頁巖氣主要產(chǎn)出國家的頁巖氣資源量。Kuuskraa[21]、Henning[22]、Medlock[23]、USGS[24]、EIA[16]等學者和機構(gòu)對美國和加拿大的頁巖氣資源量分別進行了評估，結(jié)果顯示美國頁巖氣技術(shù)可采資源量為14～23Tcm(以2011年后評估值為基礎(chǔ)，下同)，均值為23.4Tcm；加拿大頁巖氣技術(shù)可采資源量為5～16Tcm，均值為11.8Tcm。

隨著中國對頁巖氣的勘探和開發(fā)，許多學者對中國頁巖氣的資源量進行了評估[25]，結(jié)果表明中國頁巖氣技術(shù)可采資源量為4.1～45 Tcm，均值為24Tcm，與美國頁巖氣可采資源量相當。其中有代表性的如圖1所示。

綜上所述，隨著新興頁巖氣區(qū)塊的發(fā)現(xiàn)和勘探開發(fā)技術(shù)的進步，學者和機構(gòu)對于頁巖氣資源量的評估有新的認識，但是仍然存在很大差異性，這種差異性部分來自采收率的不確定性。全球頁巖氣技術(shù)可采資源量為7.2～220.7Tcm(表1)，均值為123Tcm；中國頁巖氣可采資源量為4.1～45Tcm，均值為24Tcm?？傮w而言，全球頁巖氣資源量評估區(qū)域在不斷增加，早期認為技術(shù)不可采資源量逐漸轉(zhuǎn)變成可采資源量。全球頁巖氣資源量豐富，尤其是在以美國和加拿大為代表的北美地區(qū)(約占全球的25%)，其次是中亞和中國地區(qū)(約占全球的15%)，歐洲頁巖氣資源量評估也成為未來研究重要的方向。

表1　全球頁巖氣資源量評估/Tcm

圖1　中國頁巖氣可采資源量評估

1.2.2煤層氣資源量評估

煤層氣資源的大規(guī)模開發(fā)和利用主要集中在煤炭主要生產(chǎn)國家，Kuuskraa[11]、BGR[26]、Aluko[27]、Murray[28]和Rogner[1]對全球及主要國家的煤層氣資源量進行評估，評估結(jié)果顯示世界煤層氣資源量為84萬億～377萬億m3，其中加拿大和俄羅斯資源量不確定性最大(分別為5萬億～121萬億m3和13萬億～113萬億m3)。Kuuskraa和BGR還提供了全球煤層氣技術(shù)可采資源量，分別為24萬億m3和46萬億m3。EIA最新的全球煤層氣地質(zhì)資源量評估數(shù)據(jù)為141萬億m3。作為世界煤炭生產(chǎn)第一大國的中國，學者在對全球煤層氣資源量評估的同時也重點評估了中國的資源量，各學者與機構(gòu)現(xiàn)有的評估結(jié)果見圖2。其中國內(nèi)學者主要以埋深2000m以內(nèi)的地質(zhì)資源量為評估對象，最終結(jié)果以國土資源部2006年的評估結(jié)論為主流，即中國地質(zhì)資源量為36.81萬億m3[29]，技術(shù)可采資源量為9.3萬億～12萬億m3。國外學者則以統(tǒng)計類比為基本原則估算中國煤層氣資源量，如McGlade等人分析了其他學者的文獻，認為中國煤層氣技術(shù)可采資源量為3萬億～12萬億m3[30]。綜上所述，雖然煤層氣勘探開發(fā)已經(jīng)獲得進展，總體來看煤層氣資源量仍然存在很大的不確定性。

圖2　中國煤層氣地質(zhì)資源量

1.2.3致密氣資源量評估

Kuuskraa和Meyers最早提出全球致密氣資源量的評價，評價結(jié)果認為全球致密氣地質(zhì)資源量為76萬億～102萬億m3，其中55%～75%位于北美地區(qū)以外的區(qū)域[31]。若假定全球頁巖氣的綜合采收率為10%～30%，那么技術(shù)可采資源量可以估算為10萬億～25萬億m3。隨后不同學者和機構(gòu)給出更加大的估計值，IEA引用USGS的評價結(jié)果，認為全球已發(fā)現(xiàn)或推測發(fā)育致密氣的盆地大約有70個，資源量為210萬億m3[32]；Rogner根據(jù)美國經(jīng)驗認為Kuuskraa和Meyers的評價結(jié)果太保守，將全球致密氣資源量進一步估計為215萬億m3，可采資源量估計為21萬億～65萬億m3，并按照全球常規(guī)天然氣分布比例把致密氣分布分配到各區(qū)域[33]；與之對應的是Total的評估結(jié)果，全球致密氣資源量為310萬億～510萬億m3，其中可采資源量為20萬億～50萬億m3[35]；此外，BGR評估的技術(shù)可采資源量為46萬億m3[20]；隨著技術(shù)的發(fā)展和開發(fā)經(jīng)驗的豐富，美國石油協(xié)會(SPE)的Dong認為Rogner的評價結(jié)果存在很大問題，于2011年重新對全球致密氣進行評估，認為致密氣地質(zhì)資源量為2037萬億m3，該數(shù)字約是Rogner評估結(jié)果的十倍[36]。

此外，不同機構(gòu)和學者還對致密氣主要產(chǎn)出國的資源量進行了大量評估。法國石油研究院(IFP)對美國和加拿大的致密氣資源量進行了評價，認為僅這兩個地區(qū)的資源量就已到達402萬億～442萬億m3[34]；EIA認為美國致密氣技術(shù)可采資源量14.5萬億m3，加拿大致密氣技術(shù)可采資源量為6.5萬億～14.5萬億m3。由于北美以外地區(qū)致密氣資源開發(fā)經(jīng)驗有限，目前對于致密氣資源量的評估文獻較少，多數(shù)集中在中國，本文統(tǒng)計了7個關(guān)于中國致密氣資源量的文獻，其數(shù)據(jù)不盡相同，其中李玉喜對于中國致密氣資源量的評估為55.77萬億～83.46萬億m3[37]；戴金星等[38]、李建中等[39]、趙靖舟[41]、鄒才能等[4]、邱中建等[42]等人評估中國致密氣可采資源量處于8萬億～20萬億m3之間，而賈承造采用類比法認為地質(zhì)資源量為17.4萬億～25.1萬億m3。

致密氣資源量的不確定性也是由于采收率的不同引起的。Total采用的采收率為6%～10%，IEA使用的采收率為40%。賈承造等人使用的采收率達到了50%。

綜上所述，全球非常規(guī)天然氣可采資源量巨大，但估計量差異較大。文獻中對于頁巖氣和煤層氣的資源量評估側(cè)重技術(shù)可采資源量，而致密氣資源量評估側(cè)重原始地質(zhì)資源量。全球頁巖氣技術(shù)可采資源量介于7.2萬億～220.7萬億m3之間，均值為123萬億m3；煤層氣技術(shù)可采資源量為24萬億～46萬億m3，其中俄羅斯的地質(zhì)資源量不確定性達到100億m3以上；致密氣地質(zhì)資源量變動范圍是76萬億～2037萬億m3。

1.3經(jīng)濟技術(shù)可行性視角的研究

基于經(jīng)濟技術(shù)可行性視角的研究主要是研究相關(guān)經(jīng)濟技術(shù)評價方法和模型，對非常規(guī)天然氣資源的開發(fā)成本、經(jīng)濟可行性、可持續(xù)性和不確定性等進行分析評估。

考慮到北美地區(qū)擁有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗和先進的開采技術(shù)，非常規(guī)天然氣資源和項目的經(jīng)濟可行性研究成果主要集中在北美地區(qū)，其研究領(lǐng)域為頁巖氣開發(fā)項目的技術(shù)經(jīng)濟評價。其中，Dahaghi使用NETL/DOE開發(fā)的FRACGEN /NFFLOW軟件模擬新奧爾巴尼頁巖生產(chǎn)情況，建立容易理解和可重復試驗的凈現(xiàn)值模型。通過綜合的文獻數(shù)據(jù)反映New Albany Shale的自然壓裂。對關(guān)鍵氣藏和壓裂參數(shù)(例如氣藏內(nèi)部壓力，基質(zhì)孔隙度，基質(zhì)滲透率，有效厚度壓裂縫隙減少因素，壓裂長度和密度進行敏感性分析并排序。結(jié)果顯示，裂縫檢驗錄井、巖心分析對于建立精確的模型來反映新奧爾巴尼頁巖的壓裂分布很重要[43]。Kaiser使用稅前和稅后等式關(guān)系的典型曲線和結(jié)構(gòu)建立兩個變量的模型，評價了Haynesville頁巖氣的經(jīng)濟可行性和持續(xù)性，結(jié)果表明當氣價為MYM6/Mcf，運營成本為MYM1～MYM0.5/Mcf，資本成本MYM750萬時，預計平均氣井收益率為1%～11.5%；當資本成本MYM750萬～MYM1000萬時，預計平均稅前收益率為52%～25%，稅后收益率為40%～20%。而價格是決定頁巖氣生產(chǎn)第一年是否盈利的重要因素[44]。高世葵等人采用類似的方法建立頁巖氣資源經(jīng)濟評價思路、流程和方法，并對Marcellus頁巖氣項目進行經(jīng)濟分析，結(jié)果表明初始產(chǎn)量是決定項目經(jīng)濟性的根本因素[45]。Weijermars使用凈現(xiàn)值模型從技術(shù)進步率情景分析的角度分析了技術(shù)進步對頁巖氣開采經(jīng)濟性的影響研究。技術(shù)進步包括頁巖氣開采使用技術(shù)的成本和效率。研究結(jié)果表明，凈現(xiàn)值模型可以用于設定使頁巖氣盈利所需的技術(shù)進步率。技術(shù)進步可以通過降低完井成本和提高采收率進而增加頁巖氣可采儲量[47]。Rahman & Sarma將致密氣水力壓裂幾何模型，生產(chǎn)模型和投資收益凈現(xiàn)值模型相結(jié)合，建立了通過水力壓裂技術(shù)提高致密氣采收率的優(yōu)化模型。優(yōu)化處理結(jié)果顯示，通過水力壓裂優(yōu)化后的致密氣產(chǎn)量比過去十年的產(chǎn)量增長了300%。敏感性分析顯示大量的優(yōu)化處理參數(shù)對產(chǎn)量和凈現(xiàn)值有直接影響[48]。Marongiu-Porcu也對水力壓裂技術(shù)做出類似的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)化研究[49]。Burkholder和Coopersmith針對非常規(guī)資源的特點，構(gòu)建了非常規(guī)資源勘探開發(fā)投資決策模型，模型中包含概率分析、相關(guān)性分析、不確定性分析、策略分析等模塊[50]。

隨著頁巖氣勘探開發(fā)浪潮的澎湃，北美地區(qū)之外的頁巖氣藏和項目的經(jīng)濟可行性評價逐漸增多。Weijermars評估了歐洲五個新興頁巖氣藏的經(jīng)濟性，通過計算IRR和NPV表明，波蘭和奧地利的頁巖氣在P90標準下可以實現(xiàn)正的凈現(xiàn)值，而德國、瑞典和土耳其的頁巖氣出現(xiàn)負的凈現(xiàn)值[51]。如果頁巖氣藏在“甜點”期內(nèi)部收益率能夠提高10%，五個頁巖氣藏都可以盈利。Stefan G·deke模擬了西澳大利亞帕斯盆地頁巖氣區(qū)塊生產(chǎn)情況，結(jié)果表明盡管鉆井和壓裂成本很高，天然氣含量較少，帕斯盆地頁巖氣開發(fā)仍可以盈利，優(yōu)化后8個水平井將會產(chǎn)生2.09億美元的凈現(xiàn)值，其中關(guān)鍵風險因素是天然氣飽和度、孔隙度和天然氣含量[46]。Xia & Luo認為經(jīng)濟臨界深度是頁巖氣開采的關(guān)鍵度量，建立了使用盈虧平衡方法計算經(jīng)濟臨界深度。在現(xiàn)有技術(shù)、氣價和勘探政策下，初始生產(chǎn)速率和產(chǎn)量遞減率對于頁巖氣井的經(jīng)濟臨界深度有顯著影響，其中初始生產(chǎn)速率影響更大。對中國某試點區(qū)域的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行擬合，并計算經(jīng)濟臨界深度，結(jié)果表明，當初始生產(chǎn)率在2.5萬～5.5萬m3/d變動時，經(jīng)濟臨界深度的變動范圍是898～3997m。因此，經(jīng)濟臨界深度可以迅速排除非經(jīng)濟可行的頁巖氣項目[52]。

國內(nèi)非常規(guī)天然氣的技術(shù)經(jīng)濟評價主要是針對煤層氣開采項目。羅東坤等提出了天然氣儲量最低經(jīng)濟規(guī)模評估方法、煤層氣地面工程投資估算和參數(shù)確定方法[53]和煤層氣目標區(qū)資源經(jīng)濟評價方法[54]、煤層氣鉆井技術(shù)的經(jīng)濟性分析[55]。Ying Fan等人使用基于二項樹模型的實物期權(quán)方法分析中國煤層氣投資經(jīng)濟效果，結(jié)果表明價格對經(jīng)濟性影響最為顯著，中國當前的煤層氣政策不能刺激煤層氣行業(yè)發(fā)展[56]。陳玉華建立了有界DEA煤層氣經(jīng)濟評價模型，利用區(qū)間DEA模型結(jié)合蒙特卡洛模擬，建立區(qū)間DEA煤層氣經(jīng)濟評價不確定分析方法，實現(xiàn)了煤層氣的不確定性分析，限定了煤層氣開發(fā)的優(yōu)選范圍[57]。此外，還有學者使用模糊評價方法、關(guān)聯(lián)灰色分析和神經(jīng)網(wǎng)絡法對我國煤層氣項目進行經(jīng)濟分析[58-59]。

2非常規(guī)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的社會經(jīng)濟和環(huán)境影響研究綜述

非常規(guī)天然氣開發(fā)利用對社會經(jīng)濟及環(huán)境的影響在國際上特別是在美國已經(jīng)得到了研究機構(gòu)、學者的廣泛關(guān)注。國際能源機構(gòu)(IEA)、美國能源信息署(EIA)在各自發(fā)布的年度能源展望中都開始加入對非常規(guī)油氣分析的內(nèi)容；美國能源部(EOA)也在全美國范圍內(nèi)開展了非常規(guī)天然氣對美國能源安全保障能力評價。

2.1社會經(jīng)濟影響研究

關(guān)于頁巖氣開發(fā)社會經(jīng)濟影響的研究文獻較少，主要出現(xiàn)在一些機構(gòu)和咨詢公司的研究報告中。Christopherson討論了應該如何檢驗頁巖氣鉆井和生產(chǎn)的短期經(jīng)濟影響和長期經(jīng)濟發(fā)展影響。其中短期經(jīng)濟影響包括工作機會、就業(yè)和社區(qū)成本，長期經(jīng)濟發(fā)展指的是地區(qū)人民生活水平、工作機會和多元化經(jīng)濟種類[60]。Considine等人采用IMPAN模型，用就業(yè)、經(jīng)濟增加值和稅收來反映Marcellus頁巖開發(fā)對Pennsylvania的社會經(jīng)濟影響，估計結(jié)果顯示該地區(qū)2009年頁巖氣開發(fā)所帶來的經(jīng)濟增加值為38億美元，創(chuàng)造就業(yè)48000人次，州政府和當?shù)囟愂?億美元[61]。阿肯色州大學商業(yè)經(jīng)濟研究中心、Scott、Perriman Group、Weinstein &Clower以及HIS也有類似研究[62-66]。

上述報告對于美國頁巖氣資源開發(fā)的社會經(jīng)濟影響研究較為樂觀，認為頁巖氣鉆井很大程度上促進當?shù)鼐蜆I(yè)，而一些學術(shù)研究卻認為這種促進作用被夸大。Kinnaman對上述研究進行分析，認為上述研究存在兩個問題：①這些報告使用的模型需要在完全就業(yè)的情況下實現(xiàn)；②該模型缺乏整體經(jīng)濟的一致性。在這個基礎(chǔ)上，Kinnaman提出了不使用經(jīng)濟增加值、就業(yè)和稅收的成本—效益模型分析頁巖氣開發(fā)經(jīng)濟影響的流程，但未進行實證[67]。Weber對比頁巖氣開發(fā)前后經(jīng)濟情況，發(fā)現(xiàn)頁巖氣價值的大幅增長僅能引起當?shù)鼐蜆I(yè)、工人工資和家庭收入的緩慢增長，并使用經(jīng)驗模型分析美國科羅拉多州、德克薩斯州和懷俄明州頁巖氣開發(fā)活動對就業(yè)的影響，結(jié)果表明平均每100萬美元的頁巖氣經(jīng)濟產(chǎn)出將會使當?shù)鼐蜆I(yè)增長1.5%，從而證明早期評估的Fayetteville和Marcellus地區(qū)頁巖氣開發(fā)對就業(yè)促進作用明顯過于夸大[68]。Paredes回顧關(guān)于意外收入的文獻，針對最早使用新技術(shù)開采頁巖氣的馬塞勒斯頁巖氣，評估城鄉(xiāng)層面的就業(yè)和收入影響，使用傾向得分匹配(Propensity Score Matching)方法分析發(fā)現(xiàn)水力壓裂對于收入和就業(yè)沒有影響；面板固定效應回歸模型分析頁巖氣鉆井對就業(yè)的影響，結(jié)果顯示：Marcellus區(qū)域收入溢出效應極小，意味著頁巖氣業(yè)務對地區(qū)層面的鉆井活動及成本影響微乎其微。由于外地人獲得大量工作機會，頁巖氣鉆井活動的工資并沒有在當?shù)叵M[69]。

頁巖氣資源勘探開發(fā)對于全球能源格局的影響也不容忽視。Gracceva建立了跨地區(qū)的能源系統(tǒng)模型(TIAM)來量化分析頁巖氣發(fā)展的不確定性及其可能產(chǎn)生的影響。結(jié)果顯示：在樂觀情境下，2030年頁巖氣產(chǎn)量將占全球天然氣總產(chǎn)量的四分之一，2040年預計達到三分之一，這對世界天然氣的供應將產(chǎn)生重大積極影響[70]。Melikoglu通過文獻綜述的方式分析頁巖氣在全球能源市場中的作用。認為盡管頁巖氣資源量存在不確定性，其開發(fā)利用產(chǎn)生的負面環(huán)境影響高于常規(guī)天然氣，但是未來加速開發(fā)頁巖氣還會持續(xù)。因為全球只有1%的頁巖氣資源量已探明，如果未能成功發(fā)現(xiàn)頁巖氣，到2040年全球?qū)⑾M已探明常規(guī)天然氣總量的66%[71]。Jan Bocora基于全球視角分析了世界非常規(guī)天然氣的資源情況、相關(guān)風險及其開發(fā)對經(jīng)濟、環(huán)境和地緣政治的相關(guān)影響[72]。

中國頁巖氣勘探開發(fā)正處于起步階段，非常規(guī)天然氣開發(fā)利用社會經(jīng)濟影響評價成果較少。Shiwei Yu分析中國近6年來勘探和勘探實踐過程的社會經(jīng)濟影響，認為中國頁巖氣資源潛力的不確定使得頁巖氣的開發(fā)對改善我國能源消費結(jié)構(gòu)的效果有限，且目前的勘探開發(fā)偏向暫時性的利益。社會經(jīng)濟影響是滿足南方發(fā)展天然氣需求，促進其他相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，改變礦權(quán)管理機制，減少溫室氣體排放[73]。張寶生等從國家戰(zhàn)略意義、煤礦生產(chǎn)安全、環(huán)境保護、能源安全、經(jīng)濟效益五個方面對中國煤層氣開發(fā)的綜合效益進行分析，建立了綜合效益評價指標體系，并對煤層氣開發(fā)的綜合效益進行量化分析計算，結(jié)果認為：在不考慮節(jié)約成本、瓦斯防治等方面費用的情形下，2010年我國煤層氣開發(fā)的綜合效益約200億元，國民經(jīng)濟拉動效益可能超過450億元[74]。李宏軍建立了我國煤礦瓦斯開發(fā)利用綜合效益評估模型，從經(jīng)濟效益、社會意義和環(huán)境效益三個方面進行了分析，研究表明：2007年，我國煤礦瓦斯開發(fā)利用的經(jīng)濟效益為0.50～0.031元/m3，社會效益為0.29～0.057元/m3，環(huán)境效益為8.80～0.78元/m3[75]。羅東坤等以國家戰(zhàn)略石油儲備成本為基礎(chǔ)，提出了煤層氣開發(fā)對能源安全貢獻的定量評估方法，計算結(jié)果顯示，開發(fā)利用煤層氣對能源安全貢獻的效益約為0.01元/m3[76]。蓋靜等對我國非常規(guī)油氣資源開發(fā)利用的社會效益進行了研究，但該研究主要采用定性描述，僅對部分指標進行了量化分析，且沒有具體的量化結(jié)論[77]。

2.2環(huán)境影響研究

北美地區(qū)非常規(guī)天然氣實現(xiàn)技術(shù)上和經(jīng)濟上的開采，促進了全球非常規(guī)天然氣的勘探開發(fā)，同時，非常規(guī)天然氣的勘探開發(fā)過程也引起了人們對環(huán)境和健康問題的憂慮?？偨Y(jié)歸納現(xiàn)有的文獻，可以發(fā)現(xiàn)這方面的研究主要集中在勘探開發(fā)過程和綜合利用過程中兩個環(huán)節(jié)。

非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)對環(huán)境和健康的影響主要包括地下水資源利用、空氣污染、土地污染等方面。現(xiàn)有的文獻多數(shù)進行了定性分析，僅有少量文獻使用模型，進行定量化分析。

在定性化分析方面，R.Vidic et al討論了目前非常規(guī)天然氣開發(fā)帶來的主要環(huán)境問題，指出其對區(qū)域水質(zhì)的影響較大，并針對廢水管理提出了相關(guān)建議[78]。Francis O’Sullivan et al.討論了頁巖氣生產(chǎn)可能產(chǎn)生的溫室氣體排放問題[79]。Vengosh A et al、Uliasz-Misiak B et al、Rivard C et al、Krupnick A et al、Jenner S et al[80-84]等學者分析了不同國家的頁巖氣勘探開發(fā)可能帶來的環(huán)境和健康影響途徑、種類、程度等方面的現(xiàn)狀以及未來發(fā)展情況，并提出了相應的政策。董華松等、滕吉文等對頁巖油氣對環(huán)境的污染問題也進行了定性化分析[85-86]。但也有學者認為，由于當前的監(jiān)管和披露存在問題，沒有足夠的證據(jù)量化非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)對環(huán)境和健康影響程度。Brantley S L等人分析了賓夕法尼亞州油氣開發(fā)區(qū)域水資源的影響研究和媒體報道，幾乎沒有跡象表明地表和地下水資源的污染與頁巖氣開發(fā)有關(guān)。但是，2010年之后油氣開發(fā)區(qū)域水污染案例增加，2012年大泄漏事件比重增加。Brantley S L等人提出了這種現(xiàn)狀的5種原因，并認為隨著行業(yè)發(fā)展和監(jiān)管、監(jiān)督力度的加大，披露會更加嚴格[87]。Werner A K等人分析非常規(guī)天然氣開發(fā)對環(huán)境影響的現(xiàn)有文獻和報告，得出的結(jié)論是缺乏非常規(guī)天然氣開發(fā)引起的環(huán)境和健康問題的證據(jù)，也沒有嚴格的方法論研究非常規(guī)天然氣開發(fā)和健康之間的關(guān)系[88]。

上述研究重點在于描述現(xiàn)狀，還有少量學者建立了分析非常規(guī)天然氣開發(fā)利用環(huán)境影響模型。Chang Y et al建立混合生命周期存量模型分析中國頁巖氣鉆井和地面建設潛在能源消耗和空氣污染情況，混合生命周期存量模型頁巖氣鉆井和建設頁巖氣井生命周期內(nèi)，從頁巖到井口消耗能量為59億丁，產(chǎn)生的溫室氣體為5500公噸二氧化碳當量，具體估計“頁巖到井口”的能源消耗，資源消耗，以及空氣污染物的排放。結(jié)果表明頁巖氣鉆井和建設頁巖氣井生命周期內(nèi)，從頁巖到井口消耗能量為59億J，產(chǎn)生的溫室氣體為5500公噸二氧化碳當量。中國潛在能源和空氣污染物排放影響正從煤炭轉(zhuǎn)向頁巖氣[89]。Day S等人總結(jié)了非常天然氣開發(fā)和利用過程中溫室氣體逃逸的兩類計算方法：自下而上和自上而下，對非常規(guī)天然氣開發(fā)利用引起的溫室氣體逃逸的研究進行分析，其中全球估計中最高的是產(chǎn)量的2.33%～7%[90]。

非常規(guī)天然氣的利用對于常規(guī)化石能源和可再生能源的替代效果也是現(xiàn)有研究的重點。Stamford L et al通過比較頁巖氣和常規(guī)化石能源、頁巖氣和可再生能源發(fā)電的溫室效應，認為頁巖氣發(fā)電對100年全球變暖潛在趨勢為412～1102g CO2-eq./kWh，中值是462g。頁巖氣在發(fā)電方面優(yōu)于常規(guī)化石能源和可再生能源。但是頁巖氣發(fā)電產(chǎn)生光化學煙霧的可能性更大(223.4mg C2H4-eq./kWh，是北海天然氣的9倍，煤炭的1.6倍)[91]。Hultman N et al也做了類似研究，得出非常規(guī)天然氣發(fā)電產(chǎn)生的溫室氣體雖然比常規(guī)天然氣多11%，但比煤炭少44%[92]。

綜上所述，根據(jù)美國頁巖氣開發(fā)經(jīng)驗，非常規(guī)天然氣開發(fā)和利用對于促進當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展有一定促進作用，但是如何量化這種促進作用學術(shù)界還沒有較好的方法和模型，同時，非常規(guī)天然氣開發(fā)對未來經(jīng)濟的定量化分析研究還寥寥無幾非常規(guī)天然氣開發(fā)對環(huán)境的定量分析也相對匱乏，作為常規(guī)化石能源的替代品，這種替代過程對于經(jīng)濟、環(huán)境及人類健康是否有直接影響，以及有多大影響有待進一步研究。

3結(jié)論

本綜述主要從非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)評價和社會經(jīng)濟環(huán)境影響兩個方面對現(xiàn)有非常規(guī)天然氣資源研究進行分析。非常規(guī)天然氣資源地質(zhì)特征和形成條件研究結(jié)果表明：非常規(guī)油氣不同于常規(guī)油氣和其他能源資源，同類型的非常規(guī)油氣資源在不同的分布地區(qū)內(nèi)也存在一定差異，不能盲目樂觀地對待。隨著非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)經(jīng)濟的豐富，對于非常規(guī)天然氣資源量有了新的認識，但是非常規(guī)天然氣資源量巨大但存在很大的不確定性：頁巖氣技術(shù)可采資源量為7.2～220.7Tcm，均值為123Tcm；全球煤層氣資源量估計成果較少，技術(shù)可采資源量為24～46Tcm；全球致密氣地質(zhì)資源量為76～2067Tcm。此外，非常規(guī)天然氣資源采收率的不確定性也對可采資源量估計不確定性產(chǎn)生影響。基于經(jīng)濟技術(shù)可行性的研究表明，當前非常規(guī)天然氣經(jīng)濟技術(shù)可行性的研究主要是針對北美地區(qū)頁巖氣的研究，研究方法多是凈現(xiàn)值模型和不確定分析模型以及這兩種模型的改進。

非常規(guī)天然氣勘探開發(fā)和利用的社會經(jīng)濟和環(huán)境影響也是目前非常規(guī)天然氣研究的重點。在社會經(jīng)濟影響方面，現(xiàn)有研究多存在于咨詢公司和政府機構(gòu)的報告中，學術(shù)性成果研究偏少，但現(xiàn)有學術(shù)研究與報告中的研究結(jié)果存在差異：學術(shù)研究認為咨詢公司或者政府機構(gòu)對于非常規(guī)天然氣開發(fā)和利用的社會經(jīng)濟影響偏樂觀，政府應謹慎根據(jù)這些報告制定非常規(guī)天然氣發(fā)展政策和戰(zhàn)略。在環(huán)境影響方面，非常規(guī)天然氣開發(fā)利用環(huán)境影響研究可以分為兩類，一類是對現(xiàn)有實例的研究分析，一類建立環(huán)境影響模型。研究結(jié)果表明，鑒于信息監(jiān)管的缺乏和資料披露的缺失，當前并無充足的證據(jù)證明非常規(guī)天然氣開發(fā)能夠?qū)Νh(huán)境和健康造成直接影響，但非常規(guī)天然氣的開發(fā)利用對溫室效應確實起到作用，例如Chang Y et al建立的頁巖氣鉆井和建設混合生命周期存量模型顯示頁巖氣鉆井和建設頁巖氣井生命周期內(nèi)，從頁巖到井口消耗能量為59億J，產(chǎn)生的溫室氣體為5500公噸二氧化碳當量；而相關(guān)的替代研究表明，非常規(guī)天然氣用于發(fā)電比煤炭發(fā)電產(chǎn)生更少的溫室氣體。

非常規(guī)天然氣資源的開發(fā)利用研究仍將是未來研究的重點，但是已有的非常規(guī)油氣資源影響分析主要側(cè)重單一或者少數(shù)視角下的分析，綜合考慮資源、技術(shù)進步、經(jīng)濟成本因素，并結(jié)合各氣田差異性和特殊性的全面研究還有待加強；在非常規(guī)油氣開發(fā)的社會經(jīng)濟影響和環(huán)境影響方面，研究的方法相對簡單，至今還未形成完善的研究方法與模型體系。非常規(guī)油氣開發(fā)無論對能源安全，還是對社會、經(jīng)濟均有著重要影響。這些綜合影響中既有積極影響，也有非期望效應。已有研究對這些綜合影響程度的分析還不夠系統(tǒng)，需要進一步開展深入研究?？傊?，此領(lǐng)域存在較大的研究空間和必要性。

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A review of evaluation and impacts from exploration and development of unconventional gas

SUN Xiao-yang1，ZHANG Bao-sheng1，WEI Xin-qiang2，GUO Ke-qiang1

(1.College of Business Administration，China University of Petroleum(Beijing)，Beijing 102249，China;2.CNPC Economics & Technology Research Institute，Beijing 100724，China)

Abstract:The development of shale gas in North American has opened a new era for unconventional gas resources exploration and development，and attracted the attention all over the world.But geological characteristics，resources and economic evaluation effects of unconventional gas are still uncertain，especially in the area outside North America.Socioeconomic and environmental impacts form the development and utilization of unconventional gas remains to be studied.Unconventional gas exploration and development evaluation studies show that unconventional gas geological characteristics and distribution are different from the conventional gas resources，and it is much more difficult in the case of unconventional gas extraction.Resources evaluation are different in conventional and unconventional gas，and it is much more uncertainty.Economic and technological evaluation methods are mainly the net present value model and the uncertainty analysis model.Socioeconomic and environmental impact studies focus on description of the status quo and comparison of unconventional gas substitution effect.Comprehensive researches which combine consideration of resources，technology progress and economic cost factors with the diversity and particularity of the gas should be done in the future.In the field of socioeconomic and environmental impacts，the methods are relatively simple，and have not yet formed perfect research methods and the model systems.All in all，there is a big research space and the necessity in this field.

Key words：unconventional gas； resource characteristics； resources assessment； technical and economic evaluation；socioeconomic impacts； environmental impacts

收稿日期：2015-05-14

基金項目：國家社會科學基金重大項目資助(編號：13&ZD159)

作者簡介：孫肖陽(1990-)，男，博士生。 通訊作者：張寶生，男，吉林樺甸人，博士，教授，博士生導師，主要從事管理系統(tǒng)工程、能源戰(zhàn)略與規(guī)劃等方面的教學和科研工作。E-mail:zbs9211@sina.com。

中圖分類號：F407.22

文獻標識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)03-0001-10