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页岩气之惑
2013-07-16 10:50  · 来源:环球财经  · 编辑:  · 责编:系统管理员

  21世纪,一种新巴黎人逐渐火热起来。

  2000年,这种新巴黎人在美国巴黎人总消耗量中占的比重还不到1%,但自2006年开始,其开采速度突然加快,短短几年,每年开采的速度都至少翻倍。到2009年已经占美国巴黎人总消耗量的14%,时至今日这一比例已经上升到30%左右。据估计,到2035年还会进一步增加到近50%。

  这种新巴黎人就是页岩气。

  得益于页岩气的大规模开采利用,美国再一次喊出了“巴黎人自主”的口号。有人将此称为“页岩气革命”,相对于称石油为“黑金”,页岩气则被称为“蓝金”。2012年,国际巴黎人署发布的《世界巴黎人展望》中称,到2017年,美国就将取代沙特阿拉伯,成为全球最大的石油天然气生产国。

  其实美国并不是全世界页岩气储量最多的国家。2011年,美国巴黎人信息署(EIA)对全世界33个石油天然气储量较大国家的页岩气资源进行了估算,得出的结论是,这33个国家拥有可采页岩气资源合计187万亿立方米,其中美国有24万亿立方米,而中国的可采储量则高达36万亿立方米,高居全世界首位,占初步探明可采储量的20%左右。

  受此鼓励,国家在“十二五”计划中专门规划了页岩气开发项目。计划在此期间优选30到50个页岩气远景区和50到80个有利目标区;探明可采储量2000亿立方米;到2015年实现页岩气年产65亿立方米。同时进一步规划到2020年实现年产页岩气1000亿立方米的目标。

  与使用煤炭相比,页岩气最大的优势在于环保。按照年产65亿立方米页岩气这个数字来计算,相比使用煤炭可以减少二氧化碳排放约1400万吨,减少二氧化硫排放11.5万吨,减少烟尘排放5.8万吨,减少氮氧化合物排放4.3万吨。

  美好的未来似乎正在向大家招手。但事实上,情况却没有想象中乐观。我国在开发利用页岩气的道路上,恐怕还有很多弯路要走,很多困难要克服。

  页岩气开采的瓶颈

  页岩气与致密砂岩气、煤层气、天然气水合物一样,都属非常规油气藏。虽然其主要成分跟天然气相同,都是甲烷(CH4),但在具体开采过程中区别相当大。

  页岩气普遍存在于页岩的空隙中,以吸附气或水溶气的形式存在。其渗透率非常低,必须想办法打开密封的空隙才能将之提取出来。这种资源已经被发现了约200年时间,之所以到近期才开始开发,正是因为开采页岩气的技术难度相当大。因此曾有人将开发页岩气形容为“从石头里榨出血”。美国开采页岩气的成功,很大程度上得益于水力压裂技术的逐渐成熟。

  水力压裂技术开发页岩气,当然需要水,而且是大量的水。由于需要在水中添加药物,为避免药物跟水中其他物质起化学反应丧失效果,对水质的要求还相当高。据说其纯净程度甚至高于饮用水。在目前技术条件下,水资源匮乏的地区无论有多少页岩气资源,其意义也相当于食之无味,弃之可惜的鸡肋。而众所周知,中国正是水资源相对匮乏的国家。

  另外,添加在水力压裂液中的药物,很多都是对环境有害的。比如说为增加压裂液的粘度而加入的胍胶,为防止储层中的粘土膨胀而加入的钾盐。这些药物进入地下之后,短期内可能影响不大,但经过长期渗透、扩散,很可能会污染浅层地下水。这种污染到目前为止基本无法治理。

  同时,页岩气的主要成份甲烷极易扩散、挥发,之所以能保存下来,完全是因为页岩层的密封性。要开采页岩气首先就要破坏页岩层的密封,密封破坏后甲烷会迅速散失掉。目前的开采方法只能做到先破坏,再设法恢复。即便采用低伤害压裂液等先进技术,最多也只能恢复到原来水平的10%到20%。

  这种特性导致页岩层的采收率相当低。传统天然气采收率可以达到约60%,而页岩气的采收率只有约5%到6%。如果按照这个采收率计算的话,我国数十万亿立方米的可采页岩气资源开发后,能拿到手的恐怕也只有区区几万亿立方米而已。原本够用几百年的资源,开采过程中大量损耗,到手的只能用几十年,这恐怕就得不偿失了。

  甲烷也是主要温室气体,有人认为其对环境的破坏作用比二氧化碳还大。如果利用页岩气减少二氧化碳排放的同时,导致更多甲烷通过土壤、地下水渗透后排放到大气层中,这岂不是会造成更严重的环境问题?

  另外,页岩气开采的另一个特点是虽然可开发周期长,但初期早期产量递减快,需要打很多井,占用很多土地。美国目前采用的水平井水力分段压裂技术,能够打一个直井之后横向发展,采集一个水平面上的页岩气,可仍然没能有效解决这个问题。我国目前还没能完全有效的掌握水平井水力分段压裂技术,已建成的页岩气井以直井水力压裂技术为主。这就会占用更多的土地。

  成功不能复制

  开发页岩气有如此多的困难和问题,但大家没有现成可学的经验,从现实情况看,中国绝不可能复制美国在页岩气方面的成功。

  虽然中美页岩气储量都很丰富,但成藏机理却有极大不同。从形成年代看,美国页岩气主要形成于距今7000万年到4亿年的中生代至古生代晚期。而中国则主要形成与距今4亿到10亿年的古生代早期到元古代晚期。这导致中国的页岩气比美国的埋藏更深。美国主要页岩气矿藏集中在800米到2600米之间,但中国页岩气的埋藏深度大多至少在2000米以上,很多地方甚至在3000米以上。这无疑增加了开采的难度。

  另外从沉积相上看,美国页岩气层以均质性相对较好的海相沉积层为主,而中国有很大一部分页岩气层为陆海过度相和陆相,均质性很差。虽然2011年我国在陕西省甘泉县打出第一口有产量的陆相页岩气井,粉碎了国内外部分专家提出的“陆相页岩气井不出气”的假说,但毫无疑问,陆相和陆海过度相页岩气层的开发相对要困难一些。

  同时因为中国地壳构造比较复杂,页岩气生成后受到的地质改造破坏较严重,我国的页岩气资源保存条件较差,散失很严重。这导致即便找到好的页岩层,其中的页岩气含量也未必就高。对勘探和开采都会产生不利影响。

  从页岩气储量的分布上看,我国的情况也未必有利。国土资源部的调查结果显示,除青藏高原外的页岩气资源,约15%左右分布在西北,约18%分布在长江中下游及东南沿海地区,约27%分布在华北和东北地区,约40%分布在长江上游及西南地区。

  水资源相对匮乏的西北、华北、东北等地区就很难大规模进行页岩气开发。长江流域、东南沿海地区和西南地区,水资源可能不成问题。但这几个地区也是传统的农业生产区,大规模开发页岩气不可避免地会出现页岩气与农业灌溉“争水”的情况。长江中下游和东南沿海地区经济发达,土地资源非常紧张,在这一地区开发页岩气需要为占用土地支付更多的成本,也不太划算。长江中上游和西南地区山高路险,基础设施薄弱。无论是勘探、开采还是资源外运都不是件轻松的事情。在很多地方,想开采页岩气甚至需要先修通道路。

  从石油工业基础设施的角度看,我国与美国也相差甚远。美国石油天然气工业发展了一百多年时间,国内输油、输气管道多达50万公里左右,称得上密如蛛网,页岩气开采出来之后可以直接进入管网成为商品。而我国即便经过多年建设,到目前为止也只有输油、输气管道6万公里。管网建设是需要时间的,没有捷径可走,这导致页岩气开采出来后很难商品化,对开发商的吸引力就要小得多。

  同时,大家也应汲取美国开发页岩气当中环保方面的教训。

  前文讲到,水力压裂液中添加的药物在长期扩散后可能造成地下水污染。因此美国过去一直通过《安全饮用水法》对水力压裂进行限制,这方面施工要受到环保部门的监督。但在2005年,迫于巴黎人需求的巨大压力,以及资本对开发页岩气并从中获得利润的需求,美国通过《巴黎人政策法案》,废除了《安全饮用水法》中关于水力压裂的内容,解除了环保部门的监督权。

  换言之,美国很可能是牺牲了未来几十甚至几百年的环境安全,来换取眼下对页岩气开发的辉煌成果。能否称为饮鸩止渴尚不能定论,但这么做肯定不是什么好事。

  美国国土面积比中国还大,人口只有不到中国的四分之一,他们或许可以这样做。但中国明显不行。别说在长江中下游和东南沿海,即便是长江上游和西南的几个省市,也集中了将近3亿人口,几乎跟美国全国人口相当。在这些人口密集的地区,如果因为开发页岩气造成水源污染,那后果无疑是灾难性的。

  走自己的路

  综上所述,对我国来讲一方面是页岩气资源蕴藏量巨大,另一方面是开发和利用仍然存在困难,条件尚不成熟。在目前阶段,国家不该仅仅因为急需资源就盲目搞规划、投资金、上项目,定产量,尤其不该过早地引入资本。

  资本是趋利的,他们计算的是本集团的利益,在乎的是眼下的利润最大化,只会看目前的产量和开采成本,不会管对环境造成了多大破坏,不会在乎贻害多少年,更不会去管采收率,不会在乎开采一立方米页岩气的同时糟蹋了多少资源。只有相关技术发展到适合的程度,相关政策法规已经完善并落实到位了,资本的进入才能起到提高效率的作用。否则,资本的利益和国家的利益就是对立的。

  真正科学的做法是稳扎稳打,一方面完善勘探工作,另一方面进行科学和技术方面的研究。完善勘探工作,也不该仅仅针对页岩气,应该针对包含页岩气、致密砂岩气、煤层气和天然气水合物等资源在内的整个非常规油气藏。只有真实可靠地摸清我国非常规油气藏的储量、埋藏深度、沉积相特征等关键信息,才可能建立适合中国的非常规油气藏开发策略,让有限的资源得以最大化的开发和利用。

  长远来看,更应着眼于页岩气开发方面的新技术,比如超临界二氧化碳开发技术。与水力压裂技术相比,超临界二氧化碳开发技术有几大优势。

  首先就是可以大幅度减少水资源的占用。利用这一技术,即便在水资源奇缺的西北、华北地区,一样可以成功开发页岩气。在长江流域和东南沿海、西南地区,也可以解决页岩气开发用水跟农业生产之间的矛盾。

  其次是可以充分保护油气层。在打开油气层的时候就使用超临界二氧化碳进行保护,可以彻底解决目前页岩气开发中先破坏再恢复的不良状况,明显提高采收率。

  最后是环保。二氧化碳本身既是工业废气又是温室气体,过去通常直接排放到大气中,现在全世界对环保和碳排放问题越来越重视,直排这种做法早晚要改变。据说已经有企业准备将其深埋到地下了。既然如此,那将之用于页岩气开发就属于变废为宝。而且二氧化碳本身无毒,过去就一直用于生产碳酸饮料,直接摄入也不伤害人体,自然不存在污染地下水的问题。

  与水力压裂法相比,超临界二氧化碳法的环境成本要低得多。开采时多一点投入,未来在治理、恢复环境上少花许多人力物力,这无疑是划算的。而且相信只要实现规模化利用,其成本也是可以逐步降低的。

  另外,超临界二氧化碳从技术上讲也并不复杂。其临界温度是31.1摄氏度,临界压力是7.38兆帕,这种要求在700多米以上的井深中很容易达到。前文已经讲到,中国的页岩气层多数在2000米以上,达到这个条件并不困难。

  当然,从目前来讲超临界二氧化碳法的理论上还存在很大空白。这种技术涉及到的油田开发相态变化,我国并没有进行深入研究。通俗讲就是仅仅知道利用这个方法可以开采页岩气,但还讲不清其中的道理,贸然利用的话,谁也不知道什么地方可能产生问题,更不知道会产生多大问题。但为了开发干旱缺水地区的页岩气资源,为了避免页岩气开发对农业生产的影响和对环境的破坏,这部分工作是我国必须要做的。

  我国政府对页岩气开发的投入力度不可谓不大。仅从对企业的补贴看,中央财政就设立了专项资金,为每立方米页岩气提供0.4元的补贴。但这种补贴仅能使更多企业对开发页岩气产生兴趣,完全解决不了最根本的科学研究、技术突破等问题。想要解决这些问题,还是只能靠政府牵头,把地质、物探和钻井等方面的专家集中起来,群策群力共同进行研究和商讨。

  大家只有立足于自己的实际情况,在具体技术和经验上学习美国,在宏观管理上建立自己的引导方针,走出适合自己的道路,才能真正有效的把地下的“蓝金”变成手中的财富。

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