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頁巖氣之惑
相對於稱石油為“黑金”，頁巖氣則被稱為“藍金”。中國頁巖氣的可采儲量高達36萬億立方米，高居全世界首位。然而我國在開采頁巖氣的道路上恐怕並不會一帆風順■ 《環球財經》特約撰稿 張斌21世紀，一種新能源逐漸火熱起來。2000年，這種新能源在美國能源總消耗量中占的比重還不到1%，但自2006年開始，其開采速度突然加快，短短幾年，每年開采的速度都至少翻倍。到2009年已經占美國能源總消耗量的14%，時至今日這一比例已經上升到30%左右。據估計，到2035年還會進一步增加到近50%。這種新能源就是頁巖氣。得益於頁巖氣的大規模開采利用，美國再一次喊出瞭“能源自主”的口號。有人將此稱為“頁巖氣革命”，相對於稱石油為“黑金”，頁巖氣則被稱為“藍金”。2012年，國際能源署發佈的《世界能源展望》中稱，到2017年，美國就將取代沙特阿拉伯，成為全球最大的石油天然氣生產國。其實美國並不是全世界頁巖氣儲量最多的國傢。2011年，美國能源信息署（EIA）對全世界33個石油天然氣儲量較大國傢的頁巖氣資源進行瞭估算，得出的結論是，這33個國傢擁有可采頁巖氣資源合計187萬億立方米，其中美國有24萬億立方米，而中國的可采儲量則高達36萬億立方米，高居全世界首位，占初步探明可采儲量的20%左右。受此鼓勵，國傢在“十二五”計劃中專門規劃瞭頁巖氣開發項目。計劃在此期間優選30到50個頁巖氣遠景區和50到80個有利目標區；探明可采儲量2000億立方米；到2015年實現頁巖氣年產65億立方米。同時進一步規劃到2020年實現年產頁巖氣1000億立方米的目標。與使用煤炭相比，頁巖氣最大的優勢在於環保。按照年產65億立方米頁巖氣這個數字來計算，相比使用煤炭可以減少二氧化碳排放約1400萬噸，減少二氧化硫排放11.5萬噸，減少煙塵排放5.8萬噸，減少氮氧化合物排放4.3萬噸。美好的未來似乎正在向我們招手。但事實上，情況卻沒有想象中樂觀。我國在開發利用頁巖氣的道路上，恐怕還有很多彎路要走，很多困難要克服。頁巖氣開采的瓶頸頁巖氣與致密砂巖氣、煤層氣、天然氣水合物一樣，都屬非常規油氣藏。雖然其主要成分跟天然氣相同，都是甲烷（CH4），但在具體開采過程中區別相當大。頁巖氣普遍存在於頁巖的空隙中，以吸附氣或水溶氣的形式存在。其滲透率非常低，必須想辦法打開密封的空隙才能將之提取出來。這種資源已經被發現瞭約200年時間，之所以到近期才開始開發，正是因為開采頁巖氣的技術難度相當大。因此曾有人將開發頁巖氣形容為“從石頭裡榨出血”。美國開采頁巖氣的成功，很大程度上得益於水力壓裂技術的逐漸成熟。水力壓裂技術開發頁巖氣，當然需要水，而且是大量的水。由於需要在水中添加藥物，為避免藥物跟水中其他物質起化學反應喪失效果，對水質的要求還相當高。據說其純凈程度甚至高於飲用水。在目前技術條件下，水資源匱乏的地區無論有多少頁巖氣資源，其意義也相當於食之無味，棄之可惜的雞肋。而眾所周知，中國正是水資源相對匱乏的國傢。另外，添加在水力壓裂液中的藥物，很多都是對環境有害的。比如說為增加壓裂液的粘度而加入的胍膠，為防止儲層中的粘土膨脹而加入的鉀鹽。這些藥物進入地下之後，短期內可能影響不大，但經過長期滲透、擴散，很可能會污染淺層地下水。這種污染到目前為止基本無法治理。同時，頁巖氣的主要成份甲烷極易擴散、揮發，之所以能保存下來，完全是因為頁巖層的密封性。要開采頁巖氣首先就要破壞頁巖層的密封，密封破壞後甲烷會迅速散失掉。目前的開采方法隻能做到先破壞，再設法恢復。即便采用低傷害壓裂液等先進技術，最多也隻能恢復到原來水平的10%到20%。這種特性導致頁巖層的采收率相當低。傳統天然氣采收率可以達到約60%，而頁巖氣的采收率隻有約5%到6%。如果按照這個采收率計算的話，我國數十萬億立方米的可采頁巖氣資源開發後，能拿到手的恐怕也隻有區區幾萬億立方米而已。原本夠用幾百年的資源，開采過程中大量損耗，到手的隻能用幾十年，這恐怕就得不償失瞭。甲烷也是主要溫室氣體，有人認為其對環境的破壞作用比二氧化碳還大。如果利用頁巖氣減少二氧化碳排放的同時，導致更多甲烷通過土壤、地下水滲透後排放到大氣層中，這豈不是會造成更嚴重的環境問題？另外，頁巖氣開采的另一個特點是雖然可開發周期長，但初期早期產量遞減快，需要打很多井，占用很多土地。美國目前采用的水平井水力分段壓裂技術，能夠打一個直井之後橫向發展，采集一個水平面上的頁巖氣，可仍然沒能有效解決這個問題。我國目前還沒能完全有效的掌握水平井水力分段壓裂技術，已建成的頁巖氣井以直井水力壓裂技術為主。這就會占用更多的土地。成功不能復制開發頁巖氣有如此多的困難和問題，但我們沒有現成可學的經驗，從現實情況看，中國絕不可能復制美國在頁巖氣方面的成功。雖然中美頁巖氣儲量都很豐富，但成藏機理卻有極大不同。從形成年代看，美國頁巖氣主要形成於距今7000萬年到4億年的中生代至古生代晚期。而中國則主要形成與距今4億到10億年的古生代早期到元古代晚期。這導致中國的頁巖氣比美國的埋藏更深。美國主要頁巖氣礦藏集中在800米到2600米之間，但中國頁巖氣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。這無疑增加瞭開采的難度。另外從沉積相上看，美國頁巖氣層以均質性相對較好的海相沉積層為主，而中國有很大一部分頁巖氣層為陸海過度相和陸相，均質性很差。雖然2011年我國在陜西省甘泉縣打出第一口有產量的陸相頁巖氣井，粉碎瞭國內外部分專傢提出的“陸相頁巖氣井不出氣”的假說，但毫無疑問，陸相和陸海過度相頁巖氣層的開發相對要困難一些。同時因為中國地殼構造比較復雜，頁巖氣生成後受到的地質改造破壞較嚴重，我國的頁巖氣資源保存條件較差，散失很嚴重。這導致即便找到好的頁巖層，其中的頁巖氣含量也未必就高。對勘探和開采都會產生不利影響。從頁巖氣儲量的分佈上看，我國的情況也未必有利。國土資源部的調查結果顯示，除青藏高原外的頁巖氣資源，約15%左右分佈在西北，約18%分佈在長江中下遊及東南沿海地區，約27%分佈在華北和東北地區，約40%分佈在長江上遊及西南地區。水資源相對匱乏的西北、華北、東北等地區就很難大規模進行頁巖氣開發。長江流域、東南沿海地區和西南地區，水資源可能不成問題。但這幾個地區也是傳統的農業生產區，大規模開發頁巖氣不可避免地會出現頁巖氣與農業灌溉“爭水”的情況。長江中下遊和東南沿海地區經濟發達，土地資源非常緊張，在這一地區開發頁巖氣需要為占用土地支付更多的成本，也不太劃算。長江中上遊和西南地區山高路險，基礎設施薄弱。無論是勘探、開采還是資源外運都不是件輕松的事情。在很多地方，想開采頁巖氣甚至需要先修通道路。從石油工業基礎設施的角度看，我國與美國也相差甚遠。美國石油天然氣工業發展瞭一百多年時間，國內輸油、輸氣管道多達50萬公裡左右，稱得上密如蛛網，頁巖氣開采出來之後可以直接進入管網成為商品。而我國即便經過多年建設，到目前為止也隻有輸油、輸氣管道6萬公裡。管網建設是需要時間的，沒有捷徑可走，這導致頁巖氣開采出來後很難商品化，對開發商的吸引力就要小得多。同時，我們也應吸取美國開發頁巖氣當中環保方面的教訓。前文講到，水力壓裂液中添加的藥物在長期擴散後可能造成地下水污染。因此美國過去一直通過《安全飲用水法》對水力壓裂進行限制，這方面施工要受到環保部門的監督。但在2005年，迫於能源需求的巨大壓力，以及資本對開發頁巖氣並從中獲得利潤的需求，美國通過《能源政策法案》，廢除瞭《安全飲用水法》中關於水力壓裂的內容，解除瞭環保部門的監督權。換言之，美國很可能是犧牲瞭未來幾十甚至幾百年的環境安全，來換取眼下對頁巖氣開發的輝煌成果。能否稱為飲鴆止渴尚不能定論，但這麼做肯定不是什麼好事。美國國土面積比中國還大，人口隻有不到中國的四分之一，他們或許可以這樣做。但中國明顯不行。別說在長江中下遊和東南沿海，即便是長江上遊和西南的幾個省市，也集中瞭將近3億人口，幾乎跟美國全國人口相當。在這些人口密集的地區，如果因為開發頁巖氣造成水源污染，那後果無疑是災難性的。走自己的路綜上所述，對我國來講一方面是頁巖氣資源蘊藏量巨大，另一方面是開發和利用仍然存在困難，條件尚不成熟。在目前階段，國傢不該僅僅因為急需資源就盲目搞規劃、投資金、上項目，定產量，尤其不該過早地引入資本。資本是趨利的，他們計算的是本集團的利益，在乎的是眼下的利潤最大化，隻會看目前的產量和開采成本，不會管對環境造成瞭多大破壞，不會在乎貽害多少年，更不會去管采收率，不會在乎開采一立方米頁巖氣的同時糟蹋瞭多少資源。隻有相關技術發展到適合的程度，相關政策法規已經完善並落實到位瞭，資本的進入才能起到提高效率的作用。否則，資本的利益和國傢的利益就是對立的。真正科學的做法是穩紮穩打，一方面完善勘探工作，另一方面進行科學和技術方面的研究。完善勘探工作，也不該僅僅針對頁巖氣，應該針對包含頁巖氣、致密砂巖氣、煤層氣和天然氣水合物等資源在內的整個非常規油氣藏。隻有真實可靠地摸清我國非常規油氣藏的儲量、埋藏深度、沉積相特征等關鍵信息，才可能建立適合中國的非常規油氣藏開發策略，讓有限的資源得以最大化的開發和利用。長遠來看，更應著眼於頁巖氣開發方面的新技術，比如超臨界二氧化碳開發技術。與水力壓裂技術相比，超臨界二氧化碳開發技術有幾大優勢。首先就是可以大幅度減少水資源的占用。利用這一技術，即便在水資源奇缺的西北、華北地區，一樣可以成功開發頁巖氣。在長江流域和東南沿海、西南地區，也可以解決頁巖氣開發用水跟農業生產之間的矛盾。其次是可以充分保護油氣層。在打開油氣層的時候就使用超臨界二氧化碳進行保護，可以徹底解決目前頁巖氣開發中先破壞再恢復的不良狀況，明顯提高采收率。最後是環保。二氧化碳本身既是工業廢氣又是溫室氣體，過去通常直接排放到大氣中，現在全世界對環保和碳排放問題越來越重視，直排這種做法早晚要改變。據說已經有企業準備將其深埋到地下瞭。既然如此，那將之用於頁巖氣開發就屬於變廢為寶。而且二氧化碳本身無毒，過去就一直用於生產碳酸飲料，直接攝入也不傷害人體，自然不存在污染地下水的問題。與水力壓裂法相比，超臨界二氧化碳法的環境成本要低得多。開采時多一點投入，未來在治理、恢復環境上少花許多人力物力，這無疑是劃算的。而且相信隻要實現規模化利用，其成本也是可以逐步降低的。另外，超臨界二氧化碳從技術上講也並不復雜。其臨界溫度是31.1攝氏度，臨界壓力是7.38兆帕，這種要求在700多米以上的井深中很容易達到。前文已經講到，中國的頁巖氣層多數在2000米以上，達到這個條件並不困難。當然，從目前來講超臨界二氧化碳法的理論上還存在很大空白。這種技術涉及到的油田開發相態變化，我國並沒有進行深入研究。通俗講就是僅僅知道利用這個方法可以開采頁巖氣，但還講不清其中的道理，貿然利用的話，誰也不知道什麼地方可能產生問題，更不知道會產生多大問題。但為瞭開發幹旱缺水地區的頁巖氣資源，為瞭避免頁巖氣開發對農業生產的影響和對環境的破壞，這部分工作是我國必須要做的。我國政府對頁巖氣開發的投入力度不可謂不大。僅從對企業的補貼看，中央財政就設立瞭專項資金，為每立方米頁巖氣提供0.4元的補貼。但這種補貼僅能使更多企業對開發頁巖氣產生興趣，完全解決不瞭最根本的科學研究、技術突破等問題。想要解決這些問題，還是隻能靠政府牽頭，把地質、物探和鉆井等方面的專傢集中起來，群策群力共同進行研究和商討。我們隻有立足於自己的實際情況，在具體技術和經驗上學習美國，在宏觀管理上建立自己的指導方針，走出適合自己的道路，才能真正有效的把地下的“藍金”變成手中的財富。var page_navigation = document.getElementById('page_navigation');if(page_navigation){ var nav_links = page_navigation.getElementsByTagName('a'); 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新聞來源http://news.hexun.com/2013-07-15/156142053.html
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