美國頁巖氣發展現狀及對我國的啟示

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美國的頁巖氣勘探開發取得了巨大成功，被稱為是一場“頁巖氣革命”，頁巖氣從此在世界能源舞臺上扮演著重要角色，必將對天然氣時代的到來和油氣勘探開發領域的傳統觀念產生重大影響。美國頁巖氣的發展不但給美國天然氣市場帶來了變革， 而且將改變全球天然氣市場的競爭態勢，會影響全球天然氣市場格局，進而影響能源地緣政治格局。

美國頁巖氣勘探開發狀況

美國的頁巖氣勘探開發始于1821年，當年Mitchell能源公司在美國肖拖夸縣（Chautauqua）泥盆系Durdirk頁巖中鉆探的第一口天然氣生產井就是頁巖氣井(在井深21米處，從8米厚的頁巖裂縫中產出天然氣)。但直到2000年，美國的頁巖氣產量在其天然氣總產量所占的比例還只有1%左右。2000年以后美國頁巖氣的開發速度開始加快。2006年，美國頁巖氣井數達到了40000余口，頁巖氣產量達到311億立方米，占美國天然氣總產量的5.9%。2009年，美國頁巖氣勘探開發更是取得了驚人的發展速度，頁巖氣生產井數增至98590口，產量超過878億立方米，占美國天然氣總產量的13%。其中，僅巴尼特（Barnett）頁巖的產量就達到了560億立方米。2010年，頁巖氣在美國天然氣總產量中所占的比例上升到了17%。預計到2020年這個比例將達到35%（圖1）。

據2011年4月美國能源信息署（EIA）發布的《世界頁巖氣資源初步評價報告》，美國頁巖氣技術可采資源量達862萬億立方英尺。可見美國頁巖氣資源非常豐富，開發前景廣闊，據EIA預測，頁巖氣將成為繼致密砂巖氣和煤層氣之后的最重要非常規資源，在美國天然氣消費量中占有最大份額。

美國頁巖氣主要分布在巴尼特、馬塞勒斯（Marcellcus）、費耶特維爾(Fayettevis)、海恩斯維爾(Haynsvill)、伍德福德(Woodford))和伊戈爾弗德(Eagle Ford)等6大區帶（圖2），巴尼特頁巖位于得克薩斯沃思堡盆地中部，是美國最早的頁巖氣產區，產層埋深為1981～2895米，主要由含鈣硅質頁巖和含黏土灰質泥巖組成，厚度為35米，孔隙度4.5%，滲透率為250×103微米。2008年EIA的評價結果顯示，巴尼特頁巖區的頁巖氣技術可采儲量為1.8萬億立方米。馬塞勒斯頁巖位于紐約西部、賓夕法尼亞州、俄亥俄州以及弗吉尼亞西部，儲氣面積約為17萬平方千米，是目前美國最大的頁巖氣區，頁巖氣儲量與巴尼特頁巖相當。馬塞勒斯頁巖的產層埋深為610～2438米，厚度91～304米不等，單位面積產氣量在1.4萬～11.3萬立方米之間。費耶特維爾頁巖位于美國阿肯色州阿科馬盆地，頁巖地層厚度為15～168米，埋深457～1981米，預計頁巖氣儲量為160萬億～180萬億立方米。目前，該地區直井的頁巖氣產量為0.5萬～1.6萬立方米/日，水平井產量可達2.8萬～9.9萬立方米/日。海恩斯維爾頁巖位于美國路易斯安那州北部以及得克薩斯州東部，產層埋深為3048米，屬高溫高壓條件。海恩斯維爾頁巖的厚度為45～90米，預計頁巖氣儲量為3萬億～7萬億立方米。該頁巖區并不是美國面積最大的地區，但勘探結果顯示其很有可能是頁巖氣產量最高地區之一。伍德福德和伊戈爾弗德頁巖區分別位于美國得克薩斯州和俄克拉何馬州，是目前美國最受關注的頁巖氣地區，區內頁巖氣探井數均在2000個左右。

目前美國勘探開發活動主要在上述6大頁巖氣區帶，近年勘探開發都很活躍，每年都有大量鉆機在這些頁巖氣區帶鉆勘探開發井（圖3）。

美國頁巖氣快速發展的主要因素

1.開發技術的突破與成熟

開發技術的創新尤其是水平井鉆井、壓裂技術以及裂縫綜合預測技術的進步與廣泛運用在推動頁巖氣藏的快速開發中發揮了至關重要的作用。自1981年的第一口發現井到1992年，歷經10年，美國鉆生產井僅99口，開發進程緩慢。1997年后，水力壓裂取代凝膠壓裂成為頁巖氣主要的增產措施，巴尼特頁巖氣的開發也隨之加快。隨著1999年重復壓裂、2003年水平鉆井以及2005年水平井分段壓裂等一系列標志性新技術的廣泛運用，巴尼特頁巖氣發展迅猛加速(圖4)。根據Barclays Capital最近開展的一次全球油氣資本支出調查結果，水力壓裂技術已經成為油氣工業最為重要的一項技術，其次是水平鉆井技術，而3D/4D地震技術的重要性已經降到了第三位。微地震監測技術的發展也為頁巖氣的快速發展作出了重要貢獻。

2.政府組織開展基礎研究

在美國頁巖氣發展的初期，曾參與勘探開發的公司大都是一些小規模的私營公司，大型獨立公司和跨國石油公司都沒有涉足這個領域。而這些小型公司基本上都具不具備獨立開展研究的力量。在這種情況下，美國政府出資并組織開展了大量的基礎研究，極大地促進了頁巖氣的發展。早在上世紀70年代，美國能源部就組織開展了以泥盆系頁巖為重點的頁巖氣研究。上世紀80年代，美國能源部技術中心又組織研究力量對美國多個地區的泥盆系頁巖潛力進行了評價，包括紐約、賓夕法尼亞、肯塔基東部/田納西、俄亥俄、密歇根和伊利諾伊等，并計算了俄亥俄、西弗吉尼亞和肯塔基等地區泥盆系的技術可采頁巖氣資源量。進入上世紀90年代，美國天然氣技術研究所開展了大量的研究工作，涉及地層評價、裂縫描述、新的取芯方法、水平井鉆完井技術（1993年首次在巴尼特頁巖中進行試驗）；頁巖氣開采的地質控制因素、地層密度測井在有機碳含量測定中的應用（1993）；頁巖氣儲層的室內和巖石物理評價技術（1995）；吸附氣測量方法（1995）；水力壓裂技術在頁巖氣藏中的應用（1996）；多個新頁巖氣成藏有利區的評價等。

3.發達的天然氣管網設施與第三方準入條款

美國目前有210多個天然氣管道系統，州際和州內管道總長度達到了49萬多公里，擁有1.1萬個供氣點和5000個接收點。1992年4月，美國聯邦能源管理委員會（FERC）頒布了第636號法令，規定從1993年11月起，州際天然氣管道公司只能開展天然氣輸送業務，而不能再從事天然氣生產和銷售業務，從此實現了天然氣運輸的完全獨立。政府按照不同的政策監管天然氣生產和銷售公司及管道運輸公司，保證天然氣生產商和用戶對管道擁有無歧視準入權利。州內管道由州與地方法律約束，州際管道則受聯邦能源管理委員會、州、地方法律同時約束。管道運營商對天然氣供應商實施無歧視準入，接受聯邦能源管理委員會的監管。天然氣管道輸送價格受到監管，州際天然氣管道公司的運費計算方法由聯邦能源管理委員會確定，而天然氣價格則完全放開。完善的天然氣管網和無歧視準入政策為小公司從事頁巖氣開發創造了條件。

4.對頁巖氣開發實施稅收優惠

美國1980年通過了《原油意外獲利法》，其中的第29條是非常規能源開發稅收補貼政策。這一政策對1979～1993年間鉆探的非常規天然氣以及2003年之前生產和銷售的致密氣和頁巖氣實施稅收減免，極大地促進了非常規天然氣的發展，頁巖氣開發也受益匪淺。此外，美國政府還對油氣行業實施了五種稅收優惠政策，其中涉及無形和有形鉆探費用、租賃費用的扣除、工作權益視為主動收入及小生產商的耗竭補貼等。這些稅收優惠政策激發了小公司投資頁巖氣勘探開發的熱情，促進了頁巖氣的發展。

美國頁巖氣開發成功的啟示

美國頁巖氣的成功開發，已使昔日的天然氣進口國基本上實現了自給自足，將來甚至有可能成為天然氣出口國。這說明隨著技術的進步，地下豐富的非常規油氣資源遲早會得以有效開發，滿足人類不斷增長的油氣需求。

美國的頁巖氣開發已有幾十年的歷史，前期并不是很成功，但在政府各種優惠政策的支持下，中小油氣公司一直堅持開展深入的研究和技術研發，最終在水平井技術和水力壓裂技術出現突破之后，實現了頁巖氣開發的突飛猛進。這個漫長的發展過程說明，頁巖氣的發展不可能一蹴而就，需要有耐心。雖說中國可以通過引進美國的先進技術和經驗，走一條捷徑，但畢竟中美兩國的地質條件存在差異，不可能簡單復制美國的成功。需要在深入研究國內頁巖氣發育特點的基礎上，消化吸收并發展國外先進的技術，探索一條中國的頁巖氣發展之路。

中國頁巖氣發展面對的環境不同于美國。礦權管理模式、政府監管框架、天然氣行業的發展模式以及油氣行業的高度壟斷性都有別于美國。這就需要中國政府能夠借鑒美國成功的經驗，并結合中國的國情，在管理上有所創新，創造比較有利的政策環境，調動油公司勘探開發頁巖氣資源的積極性，推動中國頁巖氣健康快速發展，為保障我國能源供應安全作貢獻。

美國前期的頁巖氣研究大都是由政府出資進行的。在頁巖氣開發起步階段，中國政府部門也應加大扶持力度，組織社會各方面的力量，開展基礎理論研究和技術研發。同時，要重視頁巖氣勘探開發環境保護方面的技術研究，從一開始就要避免出現先開發后治理的被動局面。