中国页岩气革命展望

中国页岩气革命展望
一、页岩气的概念
1.1页岩气的生成
页岩气（shale gas），是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。

页岩气与深盆气、煤层气一样属于“持续式”聚集的非常规天然气。

在页岩气系统中, 富含有机质的页岩既是系统的烃源层又是储层, 也可能是盖层,各产层地质、地球化学条件迥异。

页岩气存在形式主要以吸附气与游离气为主,形成机制可划分为生物成因、热成因及二者混合成因。

页岩气的地质储量丰富,影响其成藏的因素主要有总有机碳、有机质类型和成熟度、产层孔隙度、地层压力及裂缝发育程度等,同时还要兼顾各参数之间的联系。

1.2页岩气的储藏量与分布
中国主要盆地和地区页岩气资源量约为15万亿－30万亿立方米，与美国28．3万亿立方米大致相当，经济价值巨大。

另一方面，生产周期长也是页岩气的显著特点。

页岩气田开采寿命一般可达30～50年，甚至更长。

美国联邦地质调查局最新数据显示，美国沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命可达80～100年。

开采寿命长，就意味着可开发利用的价值大，这也决定了它的发展潜力。

页岩气分布北美克拉通盆地、前陆盆地侏罗系、泥盆系，密西西比系富集多种成因、多种成熟度页岩气资源。

中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层，互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件，不同规模的天然气发现，但目前尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一步突破。

资料显示，中国南方海相页岩地层可能是页岩气的主要富集地区。

除此之外，松辽、鄂尔多斯、吐哈、准噶尔等陆相沉积盆地的页岩地层也有页岩气富集的基础和条件。

重庆綦江、万盛、南川、武隆、彭水、酉阳、秀山和巫溪等区县是页岩气资源最有利的成矿区带，因此被确定为首批实地勘查工作目标区。

据估计，全球页岩气资源约为456万亿立方米，主要分布在北美、中亚、中国、拉美、中东、北非和前苏联，其中北美最多。

但其丰度低，技术可采量占资源总量的比例较低，同时页岩气的储层具有低孔隙率和低渗透率的特点，开采难度大，需要高水平的钻井和完井技术。

在21世纪刚开始开采页岩气时，多采用水平钻井技术和水基液压裂技术提高采收率。

2012年前后，已实现对页岩气商业开发的国家有美国和加拿大，其中美国已实现大规模商业化生产。

我国页岩气资源也很丰富，但开发还处于起始阶段。

国家正在积极推进页岩气的开发利用工作。

1.3页岩气的特点
页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点——大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。

但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。

随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。

美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。

页岩气藏的储层一般呈低孔、低渗透率的物性特征，气流的阻力比常规天然气大，所有的井都需要实施储层压裂改造才能开采出来. 另一方面，页岩气采收率比常规天然气低，常规天然气采收率在60%以上，而页岩气仅为5%～60%。

低产影响着人们对它的热衷，美国已经有一些先进技术可以提高页岩气井的产量。

中国页岩气藏的储层与美国相比有所差异，如四川盆地的页岩气层埋深要比美国的大，美国的页岩气层深度在800～2600米，而四川盆地的页岩气层埋深在2000～3500米。

页岩气层深度的增加无疑在我们本不成熟的技术上又增添了难度。

1.4页岩气的价值
随着技术的进步，页岩气井压裂措施的费用也逐步降低。

水平井是页岩气藏成功开发的另一关键因素。

根据美国经验，水平井的日均产气量及最终产气量是垂直井的3-5倍，产
气速率则提高10倍，而水平井的成本则不足垂直井的2-4倍。

因此，水平井的推广应用加速了页岩气的开发进程。

由于页岩气发育规模较大单口井的控制可采储量高（可达6千万方），采取措施后的单井日产量可达3万方加之页岩气井的产量，递减率低，容易实现30-50年的稳产时间，因此能实现相对的高产的经济价值。

中石油(PetroChina)在中国四川省发现了页岩气，这证实了，在中国这个渴求能源的国家，这种非常规燃料储量巨大。

根据预期，页岩气即蕴藏在页岩中的天然气可以通过提供廉价而充足的新型燃料来源，在未来几十年里改变世界第一大能源消耗国中国的能源供给格局。

中国石油天然气集团公司(CNPC)的上市子公司中石油对英国《金融时报》透露，该公司已经在四川省南部的页岩区钻探了约20口气井，初步结果很积极。

“现在平均每口井的日产量在一万立方米以上，”中石油董事会高级助理秘书毛泽锋表示。

“我们仍然在评估潜在储量的确切规模。

”页岩气的开采需要通过一种称为“水力压裂法”(fracking)的步骤，将岩石层
压裂，从而释放出其中的天然气。

这种开采方法压低了天然气价格，为美国和一些国家的能源市场带来了革命性巨变。

现在美国是世界最大的页岩气生产国。

根据美国能源情报署(Energy Information Administration)估计，中国的页岩气储量超过其它任何一个国家，可采储量有1275万亿立
方英尺。

按当前的消耗水平，这些储量足够中国使用300多年。

北京将天然气视为解决中
国日益增长的能源需求的方案的一部分，国家鼓励对页岩气和煤层气等“非常规”天然气资源进行开发。

在周三举行的一场新闻发布会上，中石化董事长傅成玉称，中国页岩气产量最终将超过美国。

中国富顺永川的页岩气项目于2012年底实现了页岩气商业化运营，成为中国开始页岩气革命的重要标志性事件。

1.5中国政府十二五和十三五对页岩气开采的规划
“十二五”期间实现以下规划目标：
（１）基本完成全国页岩气资源潜力调查与评价，初步掌握全国页岩气资源量及其分布，优选30～50个页岩气远景区和50～80个有利目标区。

（２）探明页岩气地质储量6000亿立方米，可采储量2000亿立方米。

2015年页岩气产量65亿立方米。

（3）形成适合我国地质条件的页岩气地质调查与资源评价技术方法，页岩气勘探开发关键技术及配套装备。

（4）形成我国页岩气调查与评价、资源储量、试验分析与测试、勘探开发、环境保护等多个领域的技术标准和规范。

2012年3月，国家发布了《页岩气发展规划(2011—2015年)》，明确了页岩气勘探开发的量化目标，使得该规划更具考核性。

该规划提出，“十二五”期间，中国要基本完成页岩气资源的评价，到2015年实现页岩气探明地质储量达到6000亿立方米，可采储量2000
亿立方米；实现页岩气规模化生产，2015年产量达到65亿立方米。

经过“十二五”的铺垫，中国在“十三五”期间，将加大投入，实现页岩气储量、产量双突破，力争到2020年页岩气产量超过600亿立方米。

2012年9月10日，国土资源部举办了第二轮页岩气探矿权招标，作为首次面向全社会进行的招标，共吸引了55家国有企业、26家民营企业和两家中外合资企业投标，最终共有16家企业中标，其中包括两家民营企业。

2012年11月，中国发布了
天然气十二五规划，其中专门谈到对页岩气开发要有战略性眼光，到2015年，要探明页岩气地质储量6000亿立方米，可采储量2000亿立方米，页岩气产量达到65亿立方米，基本完成全国页岩气资源潜力调查与评价，攻克页岩气勘探开发的一系列关键技术。

二、页岩气全球利用现状
2.1目前页岩气的开发方法和开采技术
开发方式：虽然有吸附与游离相天然气的同时存在，但页岩气的开发并不需要排水降压。

由于页岩中游离相天然气的采出，能够自然达到压力降低的目的，从而导吸附相及少量溶解相天然气的游离化，达到进一步提高天然气产能并实现长期稳产之目的。

由于孔隙度和渗透率较低天然气的生产率和采收率也较低，因此岩气的最终采收率依赖于有效的压裂措施，压裂技术和开采工艺均直接影响着页岩气井的经济效益。

有专家提到根缘气，J.A.Masters (1979）提出了深盆气（Deep bagas)思想，建立了气水倒置的模式，描述了天然气勘探开发的广阔前景。

由于识别难度大，P. R. Rose等（1986）提出了盆地中心气（Basin-centergas)，B．E．Law等人研究思路将该类气藏的识别方法从“区域气水倒置”改进为“没有边水”，从而简化了繁琐的识别过程并在很大程度上提前了对该
类气藏的识别时间。

由于对“无边底水的确定仍然较多的钻井地质资料故仍然不是最佳的解
决方案。

经过实验研究，将根缘气确定为致密砂岩中与气源岩直接相连的天然气聚集，并强调
其中的砂岩底部含气特点。

由于紧邻气源岩（根）天然气与地层水在运移动力上形成直接传递的连续介质，故被视之为根缘气。

该类气藏主体形成于砂岩普遍致密化后，大致对应于煤系及暗色泥岩的热解及石油的裂解生气阶段，故一般的埋藏深度相对较大。

根缘气研究方法基于天然气成藏动力学原理，将气藏识别技术推进到单井剖面即是否
出现并发育砂岩底部含气特征（与常规圈闭中的砂岩顶部含气模式和特点完全不同），在野猫井（而不是预探井甚至开发井）上即可对气藏类型进行最早期的快速识别。

只砂岩底部含气就能够说明天然气在成藏动力上的连续性，并进一步阐述天然气成藏的机理特点，从而确定天然气的聚集机理类型，即深盆气、盆地中心气、缘气甚至向斜含气或满盆气等的存在，确定天然气的成藏、富集及分布特点将气藏类型识别的时间向前延伸至勘探限为后续勘探思路最大限度的时间。

开采技术：
主要包括水平井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术及最新的同步压
裂技术，这些技术正不断提高着页岩气井的产量。

正是这些先进技术的成功应用，促进了美国页岩气开发的快速发展。

如果能引进这些先进技术，将为中国页岩气开发助一臂之力。

中国四川盆地属于海相页岩储层，而美国新田石油公司正好在海相页岩储层开发方面
具有先进的经验和技术，所以双方的合作将有力地推动四川盆地的页岩气开发。

相反，我国吉林东部盆地则属于陆相页岩储层，海相页岩储层的开采技术可能就不适用。

2.2美国页岩气利用的情况
美国是世界上最早发现、研究、勘探和开发页岩气的国家。

1821年，美国第一口商业页岩气井（也是全球第一口商业性页岩气井）诞生。

Mitchell能源公司在美国东部纽约州Chautauqua县泥盆系Perrysbury组Durdirk页岩中钻探，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出天然气。

美国的页岩气开发取得巨大成功，扭转了美国天然气一直以来进口的局面。

美国的页岩主要发育在20个州21个大小不等的盆地里。

据最近的估算，美国页岩
气资源量为42万亿立方米~52.6万亿立方米，2012年前后商业开采主要集中在5个盆地，即密歇根盆地的Antrim页岩、阿巴拉契亚盆地的Ohio页岩、福特沃斯盆地的Barnett页岩、伊利诺伊盆地的New Albany页岩和圣胡安盆地的Lewis页岩。

其中，Barnett页岩是当前
美国页岩气开发的主力层位，也是各国页岩气勘探开发学习的样本，据美国地质调查局（USGS）最新的统计，其资源量约0.74万亿立方米，产量在2005年已经超过美国页岩气产量的一半，现在所占比例更高。

美国页岩气开发技术历程，从Barnett页岩开采看，可分为4个阶段：第一阶段：1997年以前——直井大型水力压裂；第二阶段：1997~2002年——直井大型清水压裂为主；第
三阶段：2002~2007年——水平井压裂技术开始试验；第四阶段：2007年至今——水平井套管完井及分段压裂技术，逐渐成为主体技术模式。

来自美国能源情报署网站的数据显示：美国页岩气产量占天然气产量比例从2007年到2011年分别是8.07%（2007），11.09%（2008），15.19%（2009），21.69%（2010），29.85%（2011）。

至2012年，页岩气产量增加已经拉低了能源价格，已成为美国振兴制造业的一
大法宝。

欧洲空中客车公司等许多国际大企业将一些制造项目迁入美国，看重的正是当地低廉的能源价格。

美国页岩气对天然气价格的影响很大。

现在世界各个地区的天然气价格差异很大，比如美国的气价是100美元/千立方米，德国是300美元/千立方米，俄罗斯供给欧洲的气价高于350美元/千立方米。

2.3页岩气对钢铁，煤化工，发电，相关装备制造能行业的影响由于国际原油价格不断高企，2003年以来，中国企业兴起煤化工投资热，煤制甲醇、乙二醇、二甲醚、电石法PVC、煤制油项目、煤制烯烃和煤制天然气项目等成了热点项目。

据测算，当国际原油价格高于每桶六十美元时，煤制油和煤制烯烃项目才会显现经济性。

因此当页岩气在全球形成巨大产能后将拉低原油价格，煤化工经济性优势受到影响。

此外，天然气化工同样挤占传统的石油化工和煤化工市场，就如目前美国页岩气化工挤占石油化工一样。

中国能源结构与美国不同，煤炭所占地位更加举足轻重。

从战略意义上，页岩气在中国开发程度，不仅仅是一个经济性比对的问题，而是国家能源战略多元化、低碳战略和产业安全的问题。

因此我国要积极发展页岩气等非常规天然气，为我国能源多元化做贡献。

三、美国页岩气革命成功的因素
从20世纪80年代开始，美国政府实施了一系列鼓励替代能源发展的税收激励或补贴
政策，这些政策法规包括：1980年的《能源意外获利法》出台替代能源生产的“税收津贴”
条款，对1979~1993年钻探的非常规油气，包括2003年之前生产和销售的页岩气和致密
气实施税收减免，对油气行业实施5种税收优惠；1990年的《税收分配综合协调法案》和1992年的《能源税收法案》扩大了非常规能源的补贴范围；美国联邦能源管理委员会1992年取消了管道公司对天然气购销市场的控制，规定管道公司只能从事输送服务，这使得非常规天然气的供应成本大幅度降低；1997年的《纳税人减负法案》延续了替代能源的税收补贴政策；2004年的《美国能源法案》规定10年内政府每年投资4500万美元用于包括页岩气在内的非常规天然气研发等；2005年美国《能源政策法案》将水力压裂从《安全饮用水法》中免除，解除了环境保护局对这一过程的监管权力，从而让水力压裂技术很快应用起来。

从2005年起，美国政府加大了开发难采天然气的政策扶持力度，大大降低了天然气开采税；为激发土地所有者与开采公司签署土地租赁合同的积极性，政府给土地所有者增加了25%
的强制提成；并且鼓励天然气企业积极开展水平井钻探和多级地层水力压裂工序等技术创新。

在这一系列政策扶持措施的推动下，页岩气勘探开发取得了明显成果。

最近几年，随着墨西哥湾深水油气产量的急剧下滑，一些大石油公司开始通过对已有
页岩气开发经验的中小公司的合伙、参股或收购等形式参与美国页岩气的勘探开发。

此外，
得益于页岩气革命中的“水力压裂”技术，页岩油（一种石油）的产量也飞速增加，使美国石油产量强劲反弹，导致2011年，美国自1949年以来首次成为精炼石油产品净出口国。

国际能源署认为，到2020年美国将成为全球最大原油生产国。

美国康菲石油公司总裁瑞安·兰斯表示，到本世纪20年代中期美国将不必进口石油。

美国页岩气的快速发展改变了美国的能源消费结构,不仅降低了煤炭以及其他能源的消耗比例,也减少了对中东国家石油能源的依赖,引发了全球范围内的页岩气开发革命。

四、中国页岩气成功开发的条件
页岩气资源潜力我国富有机质页岩分布广泛，南方地区、华北地区和新疆塔里木盆地等发育海相页岩，华北地区、准噶尔盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地等广泛发育陆相页岩，具备页岩气成藏条件，资源潜力较大。

据专家预测，页岩气可采资源量为25万亿立方米，超过常规天然气资源。

页岩气既是常规能源天然气的潜在替代能源，也是清洁环保能源，将有利于缓解天然气供需压力，对我国新能源建设和能源结构调整将起到积极作用。

目前我国页岩气产业尚处于起步阶段，还没有页岩气规模生产，产业发展程度与美国、加拿大等发达国家存在一定差距。

我国对这种潜在资源的评价目前还处在初步阶段。

中石油/CNPC和中石化都在积极参与建设页岩气开发和生产，国际石油公司如壳牌及埃克森等都积极参与进来。

中国三大石油公司还将积极建造国家天然气储备。

中石油已经和荷兰皇家壳牌有限公司(Royal Dutch Shell PLC)合作，在中国四川省南部的页岩区钻探了约20口气井，发现巨型页岩气层。

目前，平均每口井的日产量在一万立方米以上，该地区潜在页岩气的确切储量规模尚在评估中。

2012年初，中石化以24.4亿收购了美国戴文能源公司(Devon Energy Corp.)5个页岩油气项目33.3%的权益。

页岩气作为一种新能源,需要全新的勘查开采技术手段和全新的管理方式。

页岩气开发高度依赖于技术进步,如果按照常规油气思路开发页岩气,必然导致成本居高不下。

我国也正在不断出台新的政策对页岩气进行扶持。

2011年底,由国家发改委、
商务部联合下发《外商投资产业指导目录(2011年修订)》称,外商投资油页岩、油砂、重油、超重油、页岩气、海底天然气水合物等非常规油气资源的勘探和开发(限于合资、合作),也被列入了鼓励类条目。

而此前的《外商投资产业指导目录(2007年修订)》只允许外商与国内企业在这些领域进行合作。

在2011年12月,国务院批准页岩气为中国新的独立矿种。

未来,国土资源部将页岩气按独立矿种进行管理,引进多种投资主体,制定相关支持政策,推进勘查开采进程。

2012年页岩气“十二五”规划中明确指出：页岩气参照煤层气财政补贴政策，研究制定页岩气具体补贴政策;依法取得页岩气探矿权采矿权的矿业权人或探矿权采矿权申请人可按照相关规定申请减免页岩气探矿权和采矿权使用费;对页岩气勘探开发等鼓励类项目项下进口国内不能生产的自用设备(包括随设备进口的技术)，按有关规定免征关税;页岩气出厂价格实行市场定价;优先用地审批。

目前的工业化页岩气开采“水力压裂法”的技术，在这一过程中使用化学品。

水力压裂法开采天然气时，需要用高压将混有化学物质和沙子的水注入到地下页岩层，使页岩破碎释放出气体。

该技术可以将原本封存在页岩层中的天然气释放放出来，从而显著提高美国的天然气产量。

但这一技术需要大量的水资源，每口页岩气井要耗费1500万升水才能使页岩断裂。

在页岩天然气的勘探和开发中，也会带来水资源消耗及环境污染。

此外，
页岩天然气开采过程中还会导致甲烷的泄漏，如果处理不当地下水受到甲烷和化学物质的污染。

因此我国页岩气的开发和生产要加大环境保护及节约水资源。

五、中国页岩气开发之路展望
我国页岩气产业尚处于资源调查阶段，勘探开发工作刚刚起步，要实现页岩气大规模商业化开发还有很长的路要走。

我国页岩气资源丰富，开发潜力巨大。

我国陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿立方米，页岩气的每米直井和水平井的开采成本分别为2万美元和3万美元，打一口3000米深的气井，需要投入超过3亿元人民币。

因此还有待国家出台实质性的财政税收扶持政策。

建议国家尽快出台页岩气补贴政策细节，包括采气补贴，扶持我国页岩气产业的发展。

“十三五”期间，我国还将大幅度提高19个重点勘探开发区的储量和产量规模；同时，拓展鄂尔多斯、准格尔、塔里木、渤海湾等勘探开发领域。

页岩气的开采需要通过一种称为“水力压裂法”(fracking)的步骤，将岩石层压裂，从而释放出其中的天然气。

这种开采方法压低了天然气价格，为美国和一些国家的能源市场带来了革命性巨变。

据美国能源情报署(EIA)估计，中国的页岩气储量至少为1,275万亿立方英尺。

中国目前还没有投入商业生产的页岩气井，不过已经有几家公司展开了勘探项目，包括中石化(Sinopec)、荷兰皇家壳牌(Royal Dutch Shell)、英国石油(BP)和雪佛龙(Chevron)。

根据美国能源情报署的估计，中国的页岩气储量将超过其它任何一个国家。

按当前的消耗
水平，这些储量足够我国使用300多年。

可以预见页岩气的开发将对会对我国天然气的供应格局产生巨大影响，甚至改变中国未来能源供应的整体格局。

美国页岩气对天然气价格的影响很大。

现在世界各个地区的天然气价格差异很大，比如美国的气价是100美元/千立方米，德国是300美元/千立方米，俄罗斯供给欧洲的气价高于350美元/千立方米。

随着勘探的不断深入，常规石油天然气资源增储增产难度越来越大，目前我国原油50%以上靠进口，开发非常规天然气资源显得尤为重要。

全球非常规天然气的发展迅速，产量快速上升。

中国非常规天然气资源丰富，估计是常规能源的5倍以上。

但是与美国等发达国家相比，我国非常规天然气的勘探研究还处于起步阶段，开发潜力大。

英国石油公司预测在未来20年中国80%的石油和40%的天然气可能都要依赖进口。

美国油气进口依存度2005年达到峰值，未来20年开始稳步下降，预测到2030年，美国有50%左右的石油依赖进口，比目前的60%有所下降，而天然气将实现全面的自给自足，美国这一变化正是源于页岩气的开发。

因此我国将要大力发展页岩气。

可以预见页岩气的开发成功将会降低我国对原油依赖，降低天然气价格使用成本及增加石化产品竞争力。

美国页岩气开发利用经验对我国岩气的启示，低了电力价格,同时也减少了其对进口液化天然气的依赖。

美国2011年页岩气产量达1650亿立方米，大幅降低了美国天然气价格，并使美国LNG 进口国转变为出口国。

以页岩气伴生乙烷和丙烷为原料，重新吸引了全球化工巨头投资烯烃项目。

中国加大页岩气开发力度,不仅为了满足国内需求,同时可加大中国在进口海上LN谈判及天然气管道输入谈判的力度。

对于中国我国能源资源的多元化将为中国赢得更好的谈判筹码。

引进开放的竞争机制起到促进作用。

从美国经验来看，其页岩气大发展离不开政府政策的大力支持。

1978年，美国联邦政府出台了《能源意外获利法》，对页岩气开发实施长。