中國頁巖氣勘探開發面臨的問題與對策

王蘭生 廖仕孟 陳更生 郭貴安 呂宗剛 付永強

中國石油西南油氣田公司

中國頁巖氣勘探開發面臨的問題與對策

王蘭生 廖仕孟 陳更生 郭貴安 呂宗剛 付永強

中國石油西南油氣田公司

為加快中國頁巖氣產業的發展步伐，探討了中國頁巖氣勘探開發面臨的問題，并提出相應的應對措施。分析認為，頁巖氣要成為中國天然氣勘探開發的后備領域，形成產業化規模并為調整和優化能源結構、緩減天然氣供需矛盾作出貢獻，至少需要解決4個問題：①中國是否存在頁巖氣；②頁巖氣的單井產量有多高；③頁巖氣藏的規模有多大；④開采頁巖氣的成本是否劃算。四川盆地長寧、威遠地區鉆獲豐富的頁巖氣，初步回答了中國有無頁巖氣的問題，但是，中國頁巖氣的勘探開發還面臨著資源、環境、技術、成本和政策等5個方面的挑戰：①頁巖氣資源評價、儲量計算和產能預測的方法需要探索，頁巖氣資源量、儲量和產能尚不清楚；②中國頁巖氣勘探開發受環境制約，環保要求高；③頁巖氣的評價技術和核心工藝技術還不完全掌握；④成本是制約頁巖氣效益開發的關鍵因素；⑤現有天然氣勘探開發的一些技術標準不適應頁巖氣勘探開發，中國缺少發展頁巖氣產業的系統扶持政策等。針對上述問題，建議當前應當做好礦權秩序維護、科技攻關、政策扶持、標準制訂、先導試驗區建設和體制創新等工作。

頁巖氣 勘探開發 問題 對策 資源量 環境 礦業權 政策扶持 先導試驗區

中國頁巖氣的發展正處于起步階段。由于中國現有天然氣產量難以持續滿足中國國民經濟和社會高速發展的需求，也由于北美頁巖氣勘探開發的成功經驗，所以中國頁巖氣的發展引起政府、企業和民眾的高度關注。如何加快頁巖氣產業的發展步伐，成為各界討論的熱點［1－5］。為此，探討了中國頁巖氣勘探開發面臨的問題，并提出相應的應對措施，供有關方面參考。

中國地質條件比北美復雜，頁巖氣勘探開發僅處于起步階段，還有許多技術和政策問題需要探索。從北美的經驗看，頁巖氣的勘探開發具有“高技術、高投入、低成本、長周期”的特點。頁巖氣能否成為中國天然氣勘探開發的后備領域，能否形成產業化規模并為調整和優化能源結構、緩減天然氣供需矛盾作出貢獻，至少需要解決以下4個問題：①中國是否存在頁巖氣，即“有無”問題；②頁巖氣的單井產量有多高，即“多少”問題；③頁巖氣藏的規模有多大，即“大小”問題；④開采頁巖氣的成本是否劃算，即“高低”問題（圖1）。

圖1 中國頁巖氣規模效益開發需要解決的問題圖

1 中國頁巖氣勘探開發面臨的主要問題

四川盆地長寧、威遠地區已鉆井壓裂后均獲氣，表明四川盆地長寧和威遠地區存在豐富的頁巖氣，初步回答了四川盆地有無頁巖氣的問題。但是資源前景、單井產量、氣藏規模、投資效益等問題仍需艱苦探索。而要解決這些問題，則面臨著資源、環境、技術、成本和政策等5個方面的挑戰（圖2）。

1.1 頁巖氣資源評價、儲量計算和產能預測方法需要探索，中國頁巖氣資源量、儲量和產能尚不清楚

圖2 中國頁巖氣發展面臨的挑戰圖

盡管四川盆地具有形成頁巖氣藏的諸多有利地質條件，但與北美傳統頁巖氣有利區域相比，前者的地質背景、整體認識和技術水平還有差距，還需要進行大量艱苦細致的技術攻關和勘探開發政策研究。當前國內外不少研究者用中國頁巖的一些參數與北美相比，得出中國頁巖氣資源非常豐富的認識，這無疑是有積極意義的［6］。但是，任何類比都存在風險，北美不同地區、不同時代的頁巖都各具特色，更何況目前所用的對比參數基本上都是基礎資料有限的靜態參數。

實際上，目前認為最具前景的中國南方揚子地臺寒武系和志留系海相頁巖與北美地臺石炭系和泥盆系海相頁巖相比，至少存在4個不利因素：①揚子地臺經歷的構造運動次數多而且劇烈，所以頁巖氣藏經歷的改造歷史和保存條件顯然不同于北美地臺。②中國頁巖氣有利區有機質演化程度處于高—過成熟階段，而美國頁巖氣則低于高成熟階段。隨著成熟度增加，頁巖氣藏的成藏條件會有哪些變化目前還不十分清楚。從理論上看，成熟度越高，頁巖礦物和有機質對天然氣的吸附能力就越差，所以吸附氣的含量就會越少。③中國頁巖氣藏埋深小于3 000m的范圍相對較少，部分頁巖儲層埋深可超過5 000m，而美國泥盆系、密西西比系頁巖埋深范圍介于1 000～3 500m。④中國南方頁巖氣有利區多處于丘陵—低山地區，地表條件比美國復雜得多。

由于中國現在僅有幾口頁巖氣井，還沒有一個投入開發的頁巖氣藏，所以對于頁巖氣資源量、儲量、產量如何預測，都沒有可以遵循的規范，而北美的地質背景與中國的地質背景差別較大，也不能簡單地照搬，況且北美頁巖氣勘探開發的程序也與中國常規天然氣勘探開發的程序不同，所以需要探索適合中國地質情況和工藝技術的頁巖氣資源評價、儲量計算和產能預測方法。

1.2 頁巖氣勘探開發受環境制約，環保要求高

與美國相比，中國頁巖氣勘探開發受地表環境影響較大。北美人少地多，開發頁巖氣的地區以平原為主，水源豐富，交通便利，鉆前工程量小，費用也低。而中國南方頁巖氣有利區多位于像長寧、威遠這樣的丘陵—低山地區，耕地肥沃但面積不多，交通和水源受限，且人口相對稠密，所以不僅井場選擇受限，鉆前工程量大，費用也高，而且受環境因素制約多。

中國是一個人口眾多、耕地有限、能源緊缺的發展中大國，我們不能也沒有必要重復發達國家先污染再治理的老路。所以中國頁巖氣勘探開發中的安全、環保問題更需從一開始就高度重視，高標準要求。

1.3 頁巖氣評價技術和核心工藝技術還未完全掌握

中國針對頁巖氣勘探開發的分析實驗技術還不完善，對頁巖氣的成藏機理和富集特點認識還不清楚，含氣頁巖有利區帶和頁巖氣建產區的選擇和評價、頁巖氣藏描述、產能預測、井位部署與井網優化等氣藏工程技術與頁巖氣開發地質理論在國內尚處于空白。

頁巖氣開發的關鍵工藝技術主要有水平井（井組）鉆完井技術體系、分段多級壓裂技術體系和微地震監測技術體系。中國現有的水平井鉆完井技術還不能完全滿足頁巖氣水平井鉆完井的需求，水平井分段多級壓裂工藝技術及配套工具仍需要引進、研發、試驗和評價，頁巖氣壓裂裂縫延伸規律、壓裂規模優選、產量預測等方面還有待提高，利用微地震監測壓裂效果的檢測設備、施工技術和評價方法在中國還處于空白。

1.4 成本是制約頁巖氣效益開發的關鍵因素

北美地區頁巖氣開發技術進步和市場競爭促使鉆井與儲層改造費用逐年下降，目前開發成熟區的1× 108m3產能建設投資約折合人民幣為2.5～3億元。美國Barnett頁巖氣開發單井費用為250～350萬美元，儲層改造和鉆井費用基本相當，兩者占總成本的80%以上。

中國頁巖氣地質背景復雜，尚處于技術攻堅階段，前期評價成本高，科技攻關投入大，中國南方的自然地理特點又使得土地征用成本高，地震成本高、鉆前工作投入大，加之氣藏埋藏較深，又造成鉆井、壓裂等作業成本高，而天然氣價格又低，所以目前投資風險極大，距離效益開發的要求還有很大的差距。

1.5 現有天然氣勘探開發的一些技術標準不適應頁巖氣勘探開發

頁巖氣不含硫化氫等有毒組分，且只有通過壓裂才能產氣，從這個意義上說，頁巖氣是人工氣藏。而現行的《鉆井井控技術規程》（SY／T 6426—2005）規定的人居安全距離、鉆井液密度等對頁巖氣井來說過大，不利于降低作業成本。此外，頁巖氣屬于非常規天然氣，其勘探開發階段劃分與現行《石油天然氣資源／儲量分類》（GB／T 19492—2004）標準中的描述有較大差異，其儲量也無法按照現行《石油天然氣儲量計算規范》（DZ／T 0217—2005）計算，等等。

國內常規油氣勘探開發，首先要通過勘探階段明確資源量、預測儲量、控制儲量和探明儲量，然后進入開發階段，編制開發方案，投入產能建設。但國外很多公司，更關注以單井測試為基礎的GIP資源量和EUR儲量（估算最終儲量）。按現有天然氣勘探開發程序，要建產能，就得編制開發方案，而要編開發方案，就得要以國家儲量委員會審查通過的探明儲量為依據。而我們現在沒有自己的單井產量衰減曲線，沒有頁巖氣探明儲量計算規范。所以中國頁巖氣的勘探開發程序不能按現有的常規油氣勘探開發程序進行。

1.6 中國缺少發展頁巖氣產業的系統扶持政策

對于如何發展中國的頁巖氣產業，技術問題爭論不多，但政策問題眾說紛紜。從目前情況看，大家都同意對中國的頁巖氣產業給予一定的扶持政策，但對發展中國的頁巖氣產業到底需要哪些扶持政策的看法并不完全一致，所以目前中國頁巖氣產業發展的系統扶持政策還處在醞釀階段。

2 加快中國頁巖氣勘探開發的應對措施建議

頁巖氣是中國能源大家庭中被大家認為很有前途的孩子，但是目前他還處于學習階段，還不具備分擔中國能源短缺壓力的能力。為了讓他更好、更快的成長，需要創造更為友好的環境條件。

2.1 維護礦權秩序是快速推進中國頁巖氣勘探開發產業化的前提條件

國內有一種觀點，認為要加快頁巖氣產業的發展，最好的辦法是把頁巖氣列為一個新的獨立礦種，放開礦權，讓各類投資人（企業）參與，實行新的礦權管理辦法［7］。這種觀點，聽起來似乎很有道理，但實質是弊大于利。

第一，從科學角度看，頁巖氣與天然氣的基本物理化學屬性是一致的，且用途相同，只不過其賦存于孔隙度和滲透率都很低的頁巖當中，用常規天然氣勘探開發的辦法很難開采出來。也就是說，頁巖氣屬于天然氣，沒有把其列為新礦種的科學依據。

第二，現階段制約頁巖氣產業快速發展的主要因素是綜合評價技術和工程技術。在中國開發頁巖氣遇到的地質條件遠比美國復雜。同時，頁巖氣開采的核心技術是體積壓裂，具有壓裂規模巨大的特點，這就對設備、工藝技術、組織管理提出很高的要求，一般投資者很難達到。

第三，北美開發頁巖氣的成功經驗固然寶貴，但中國發展頁巖氣既不可能也沒有必要再走北美的歷程。我們研究北美頁巖氣勘探開發過程中成功的經驗和失敗的教訓，是為了如何更快更有效開發中國頁巖氣，站在更高的起點上，而不能簡單照搬別人的作法。應該清楚地認識到北美的經驗是不能也不可復制的。

第四，中國科學技術分布的特點和企業特征決定了中國油氣工業的科技進步只能依靠國有大型石油公司的探索和引領。與美國油氣勘探開發技術和人才普遍分布于各種規模的企業不同，中國國有大型石油公司掌握著石油天然氣勘探開發配套工程技術，集中了國內石油天然氣行業各個專業的人才，具有開發頁巖氣的絕對技術和人才優勢，這是民營企業所不具備的。而頁巖氣的勘探開發，既是傳統油氣工業科學技術進步的自然發展，也是油氣工業高技術集成的集中體現。所以現階段用放開礦權的辦法讓各類企業進入頁巖氣領域并不能解決其發展問題。

第五，從國家能源安全角度考慮，在相當長的一段時期內，我們要保持正常的油氣礦權秩序，避免一哄而上，濫采濫挖，無序競爭造成的資源浪費和混亂局面的出現。因為如果出現這種局面，不僅會阻礙頁巖氣的發展，而且治理難度也相當大。

第六，隨著中國國民經濟發展，國家和民眾對安全、環保、健康的要求也越來越高，而頁巖氣的開采，對地表水的需求量大，氣井井場面積大，返排液體對環境有一定影響。國有大型石油公司肩負著經濟、政治和社會責任，具備環境保護的高度責任感和專業能力，具有開發頁巖氣絕對優勢。

所以建議政府努力維護現有礦權秩序，盡量創造條件，充分調動和發揮國有大型石油公司探勘開發頁巖氣的積極性和引領作用。

2.2 加強科技攻關是快速推進中國頁巖氣勘探開發產業化的有效手段

頁巖氣勘探開發是油氣工業的技術制高點，也是油氣工業技術進步的有力推手，建議國家加大頁巖氣勘探開發關鍵技術研發力量和資金投入，重點解決資源評價方法、有利區評價方法、水平井組鉆完井、分段多級體積壓裂、裂縫監測和開發技術對策等主要技術難題，為中國頁巖氣的規模效益開發提供技術支持。

2.3 加強政策扶持是快速推進中國頁巖氣勘探開發產業化的有效措施

企業和政府良好互動有利于推動頁巖氣的健康發展，企業應當通過技術進步和管理創新降低生產成本，政府可以制訂適當的扶持政策鼓勵企業開拓新領域。從1980年起美國政府制訂的一系列財政激勵措施極大地推動了頁巖氣的早期發展。中國應當盡快制訂中國頁巖氣發展戰略和規劃，解決國家層面關于頁巖氣的戰略定位問題。建議中國政府進一步加強對頁巖氣勘探開發政策的研究，盡快出臺國家對頁巖氣的優惠政策。這些政策包括但不限于：①建議免收頁巖氣開采資源稅；②加大對頁巖氣勘探開發的補貼力度；③擴大頁巖氣開發項目所得稅抵扣范圍，削減稅基；④對頁巖氣勘探開發作業的設備、儀器、專用工具，免征進口關稅和進口環節增值稅；⑤建立國家頁巖氣產業發展基金；⑥實行頁巖氣依據市場需求自主定價。

2.4 加強標準制訂是快速推進中國頁巖氣勘探開發產業化的有效保障

目前應當系統評價現行石油天然氣工業標準的適宜性，編制和修訂適合中國頁巖氣勘探開發的相關標準規范，包括分析實驗方法、資源評價方法、儲層評價方法、氣藏描述方法、儲量計算方法、產能評價方法、水平井鉆完井方法、分段多級壓裂方法和微地震監測方法、安全環保等標準規范。

2.5 建立先導試驗區是快速推進中國頁巖氣勘探開發產業化的有力舉措

在大面積推進頁巖氣勘探開發進程之前，建議國家有關部門先在頁巖氣勘探開發有一定基礎的區域建立頁巖氣產業化建設先導試驗區。通過先導試驗區，一是開展以頁巖氣成藏地質控制因素和成藏條件為核心的綜合研究，探索評價頁巖氣資源潛力和核心建產區的方法和參數；二是形成頁巖氣規模效益開發配套技術系列；三是建立頁巖氣開采的經濟指標評價模式，為國家制訂頁巖氣勘探開發政策提供依據。用先導試驗區的經驗教訓來有序推進中國頁巖氣的健康快速發展，可以取得事半功倍的效果。

四川盆地不僅是人類最早發現、開采、利用天然氣的地區之一，而且也是當前中國頁巖氣勘探開發的突破點，具有巨大的頁巖氣資源潛力和良好的發展前景，已經具備建立國家頁巖氣產業化建設先導試驗區的基本條件。

2.6 創新體制是快速推進中國頁巖氣勘探開發產業化的核心動力

投資主體的多元化并不意味著只能通過礦權獨立來實現。當前，快速推進中國頁巖氣勘探開發產業化最經濟有效的辦法是鼓勵有實力的民營企業引進國外先進技術和高端人才，通過技術服務的方式參加到頁巖氣勘探開發中來。這不僅有助于打破國外公司對油氣勘探開發技術的壟斷，而且有助于推動國有大型石油公司的技術進步和管理創新，從而不僅快速推進中國頁巖氣勘探開發產業化進程，而且加快整個中國油氣工業技術進步的步伐。

3 結論

1）四川盆地長寧、威遠地區志留系龍馬溪組和寒武系筇竹寺組已鉆井壓裂后獲氣，表明四川盆地存在豐富的頁巖氣，初步回答了中國有無頁巖氣的問題。但是，頁巖氣的單井產量、氣藏規模尚不清楚，開采成本更是制約頁巖氣效益開發的關鍵因素。所以中國頁巖氣勘探開發面臨資源、環境、技術、成本和政策等5個方面的挑戰。

2）為加快中國頁巖氣的勘探開發，當前應當做好礦權秩序維護、科技攻關、政策扶持、標準制訂、先導試驗區建設和體制創新等工作。

［1］胡文瑞.開發非常規天然氣是利用低碳資源的現實最佳選擇［J］.天然氣工業，2010，30（9）：1－8.

［2］劉小麗，張有生，姜鑫民，等.關于加快中國非常規天然氣對外合作的建議［J］.天然氣工業，2011，31（10）：1－5.

［3］王立敏.完善政策法規 促進中國非常規天然氣發展——“2011年中國頁巖氣／煤層氣國際研討會”綜述［J］.國際石油經濟，2011，19（6）：31－36.

［4］杜金虎，楊華，徐春春，等.關于中國頁巖氣勘探開發工作的思考［J］.天然氣工業，2011，31（5）：6－8.

［5］潘繼平，王楠，韓志強，等.中國非常規天然氣資源勘探開發與政策思考［J］.國際石油經濟，2011，19（6）：19－24.

［6］《頁巖氣地質與勘探開發完成叢書》編委會.中國頁巖氣地質研究進展［M］.北京：石油工業出版社，2011.

［7］潘繼平，胡建武，安海忠.促進中國非常規天然氣資源開發的政策思考［J］.天然氣工業，2011，31（9）：1－6.

2011－11－21 編輯 羅冬梅）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2011.12.021

Wang Lansheng，professor－level senior engineer，born in 1958，is mainly engaged in research of oil and gas geology and geochemistry.

Add：No.1，Sec.1，Fuqing Rd.，Chengdu，Sichuan 610051，P.R.China

Tel：＋86－28－8601 5625 E－mail：wanglansheng＠petrochina.com.cn

Bottlenecks and countermeasures in shale gas exploration and development of China

Wang Lansheng，Liao Shimeng，Chen Gengsheng，Guo Gui＇an，LüZonggang，Fu Yongqiang
（Southwest Oil ＆Gasfield Company，PetroChina，Chengdu，Sichuan610051，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME31，ISSUE12，pp.119－122，12／25／2011.（ISSN1000－0976；In Chinese）

To stimulate the recovery and production of shale gas in China，bottlenecks in its exploration and development are discussed and the corresponding countermeasures are presented herein.It is still doubted if shale gas can become reserve resources of natural gas exploration and development，whether or not it can be put into commercial production and make contribution to adjusting and optimizing the energy structure and relieving the contradiction between supply and demand of natural gas in China.In view of this，there are at least four questions to be answered：（1）Does shale gas really exist in China？（2）How much is its per－well productivity？（3）On what scale will shale gas reservoirs be discovered？（4）Will it be cost－effective to exploit shale gas？Good news from Changning and Weiyuan in the Sichuan Basin proves that abundant shale gas does exist in China.However，the exploration and development of shale gas in China has to meet challenges in respect of resource reserves，environment，technology，cost，and policies. For example，under the present pressure from the environment requirement，the shale gas resource extent，reserves，and production capacity are still unveiled；more methods of resource evaluation，reserve calculation，and productivity forecast are to be explored；the shale gas evaluation and its core techniques have not been mastered；the input cost is the key factor restricting the commercial production of shale gas；the current technical criteria for natural gas are not adaptable for shale gas exploration and development；and there is still lack of government＇s preferential policies to support the shale gas development.Aiming at the above problems，this paper presents the following countermeasures：to keep in good order the mining rights，to smooth technical difficulties，to find support from government＇s policies，to establish the related standards and regulations，to construct pilot test zones，and to innovate the management system，and so on.

shale gas，exploration and development，problem，countermeasure，resource reserve，environment，mining right，preferential policy，pilot test zone

王蘭生，1958年生，教授級高級工程師，本刊第七屆編委會委員；從事油氣地質與油氣地球化學研究工作。地址：（610051）四川省成都市府青路一段1號。電話：（028）86015625。E－mail：wanglansheng＠petrochina.com.cn

王蘭生等.中國頁巖氣勘探開發面臨的問題與對策.天然氣工業，2011，31（12）：119－122.

10.3787／j.issn.1000－0976.2011.12.021