美國開發頁巖氣的成功經驗及對我國的啟示

楊淑梅，張麗麗

(1.國核電力規劃設計研究院，北京 100095;2.中國寰球工程公司，北京 100029)

0 引言

頁巖氣是以多種相態存在并富集于孔隙度較低的泥頁巖地層中的天然氣，與大多以游離態富集于高孔隙度的砂巖地層中的常規天然氣有顯著區別，屬于非常規天然氣資源，其開采也需要與常規天然氣資源開發截然不同的專門技術。頁巖氣已成為全世界非常規油氣資源勘探開發的重點領域。美國的頁巖氣資源的開發取得了巨大成功，極大地改變了美國乃至全世界天然氣產業的面貌，同時也為其他國家發展頁巖氣產業起到了良好的示范作用。我國頁巖氣產業尚處在起步階段，在地質資料、技術、基礎設施、政策體制等諸多方面都面臨障礙。美國的頁巖氣開發走在世界前列，現已進入頁巖氣開發的快速發展階段。2009年，美國頁巖氣產量達880億m3，超過我國同期天然氣總產量，占當年美國天然氣消費總量的13.56%［1－2］。頁巖氣的開發使得美國可采天然氣資源量增加了40%，同時也使美國超越俄羅斯成為世界第一大天然氣生產國［3－4］，極大地改變了美國天然氣大量依賴進口的現狀。

美國在發展頁巖氣方面的成功并非偶然，而是多年來美國油氣行業、政府及科研機構不斷嘗試、探索和合作的結果，為其他國家開發頁巖氣資源提供了重要范本。

我國頁巖氣資源量也很豐富，初步估算我國的頁巖氣資源儲量超過134萬億m3，可采資源儲量超過25萬億m3，與美國相當。而2011年年底公布的數據顯示:我國常規天然氣的資源儲量僅為52萬億m3，產量約為 942 億 m3［5－6］。如能對頁巖氣資源進行有效開發，將對緩解我國氣體燃料資源短缺、應對氣候變化發揮重要作用。但我國頁巖氣開發仍處于起步階段，其發展仍面臨很多障礙。我國應發揮在頁巖氣開發方面的后發優勢，充分學習和借鑒美國頁巖氣開發的成功經驗［5，7－8］，減少在摸索階段所走的彎路，加快頁巖氣資源開發的步伐。

1 美國開發頁巖氣資源的成功經驗

1.1 出臺優惠政策

在聯邦政府層面，美國在1978—1992年對煤層氣、頁巖氣等非常規能源開發實施了長達15年的補貼政策;另外，1980年通過的《原油意外獲利法》對頁巖氣等非常規油氣開發實施稅收減免。州政府也出臺了相應的稅收減免政策，包括無形鉆探費用扣除、有形鉆探費用扣除、租賃費用扣除、工作權益視為主動收入、小生產商的耗竭補貼等。這些優惠政策大大鼓勵了小企業的勘探開發投資熱情，有力地扶持和促進了包括頁巖氣在內的非常規能源的勘探開發。

1.2 創造開放的競爭環境，加快技術創新

美國頁巖氣勘探開發準入門檻低，勘探開發主體多元化，85%的頁巖氣產量由中小公司貢獻。在低回報、高成本的壓力下，中小型公司需要不斷進行技術革新，極大地促進了相關技術的進步，已探索出包括裂縫監測、水平井加多段壓裂、清水壓裂和同步壓裂等先進的頁巖氣勘探開發技術。近年來，頁巖氣開采技術的突破擴大了頁巖氣滲入面積和開采深度，使美國獲得了更豐富的頁巖層資源。

與小公司相比，大公司可以在長期性和投入穩定性上給頁巖氣開發提供更多保證，因此，往往是中小公司取得技術和產業突破，大公司隨后通過收購和兼并中小公司進入市場，形成了大、中、小石油企業并存發展的市場競爭格局。這極大地豐富和完善了產業鏈，提高了油氣行業資本的流通效率，同時加速了產業管理和發展模式的創新，促進了美國頁巖氣產業的快速發展。

另外，在開放的競爭環境下，美國培育了一大批門類齊全的頁巖氣專業化技術服務公司［5］，這些公司技術能力很強，通常擁有自主研發的先進儀器裝備，油氣公司的頁巖氣勘探開發項目現大都委托這些專業化服務公司開展前期工作，降低了頁巖氣項目的實施成本。

1.3 完備的天然氣管網基礎設施和合理的監管模式

美國長期以來建成了貫通美國所有主要天然氣產區的發達天然氣輸送管網和城市供氣網絡，天然氣管網總長超過 40 萬 km［5，9］(如圖 1 所示)，能夠將天然氣自由輸送到美國本土幾乎任何一個城市。在完善的運輸條件下，美國各頁巖氣產區所采出的頁巖氣能夠以很低的成本輸送到消費地點，這極大地減少了企業開發利用頁巖氣資源的前期投入，降低了市場風險。相比之下，我國天然氣管網的總規模和完善程度還遠低于美國［10］。

此外，尤其值得強調的一點是，從1993年開始，美國采取天然氣生產和運輸2種業務垂直管理模式，將生產商和運輸商分離成2個獨立的運營實體［11］。政府在監管管道運輸費的同時，放開天然氣價格，保證天然氣生產商和用戶對管道擁有無歧視準入條件，即任何生產商都可以自主與管道運營商協商運輸價格并獲得管道準入權，有效避免了頁巖氣資源開發產業中壟斷的發生，促進了美國天然氣市場公平競爭環境的形成，提高了天然氣運輸市場效率，更好地保護了市場參與者的利益，這對于促進美國頁巖氣開發起到了至關重要的保障作用。

圖1 美國的天然氣輸送管網

1.4 完善的法律法規體系

美國長期以來形成的完備法律體系也有力地保障了頁巖氣產業的健康發展［12］。在探礦、采礦權方面，美國實行土地地表權和礦業權分開的制度，同時明確了開發商獲得探礦、鉆井采礦以及地表管道建設等相關土地使用權的條件和步驟，有利于開發商獲取頁巖氣上游資源。另外，頁巖氣開發過程中水力壓裂作業可能會污染地下水資源，同時可能產生空氣、土地、噪聲污染等問題。針對這些問題，美國分別通過《美國聯邦環境法》、《美國清潔水法案》、《飲用水安全法》、《資源保護和恢復法》、《清潔空氣法》等法律做出了相應的規定，這對頁巖氣的安全、有效開發起了至關重要的保障作用。

2 對我國開發頁巖氣資源的建議

由于能源資源稟賦所限，煤炭長期在我國一次能源消費總量中占70%以上的比重，給我國的煤炭生產造成了巨大的壓力，缺煤現象時有發生;另外，和石油相比，煤炭屬于高碳、高雜質能源，大量使用造成了較為嚴重的環境污染和溫室氣體排放問題。因此，大力提高包括天然氣等低碳清潔能源在一次能源消費總量中的比重，對改善我國能源結構、改善環境和應對氣候變化具有十分重要的意義。開發儲量豐富的頁巖氣資源無疑是我國面對的最重要的選項之一。

美國開發頁巖氣的成功經驗應該成為我國發展頁巖氣產業過程中認真學習和借鑒的對象，但需注意的是，除地質和資源賦存等自然條件上的差異外，我國開發頁巖氣同時還面臨與美國不同的宏觀環境:一是土地所有權不一樣;二是監管框架不一樣，我國由中央政府根據統一的規定進行管理，而美國為各州獨立制定法規;三是美國的天然氣生產、運輸和銷售已經垂直分離管理，市場主體非常多元化，而我國還處在少數大型國有企業的一體化壟斷管理中。因此，在借鑒美國開發頁巖氣的成功經驗的同時，需要充分考慮我國的實際情況，采取適合我國特點的配套政策措施，促進頁巖氣產業的發展。

2.1 對頁巖氣資源開展系統評估

隨著天然氣需求的增長，應高度重視頁巖氣對提高我國天然氣自給率的巨大潛在作用，盡快啟動頁巖氣資源評估和評價。初步估算表明，我國頁巖氣可采資源量與美國大致相當，但在勘探方面還處于摸索階段。我國應以政府部門為主導，盡快對頁巖氣資源開展系統性評估工作，初步評價資源潛力，優選頁巖氣富集遠景區，對國家制定能源發展規劃(尤其是頁巖氣中長期發展規劃)以及油氣企業降低資源勘探開發成本都至關重要。

在此背景下，國土資源部油氣中心以點面結合的方式，于2011年部署啟動了“全國頁巖氣資源潛力調查及有利區優選”項目［5］，實現了良好的開端。

2.2 大力支持頁巖氣勘探開發關鍵技術研發

頁巖氣資源開發是一個龐大的系統工程，涉及復雜的技術體系。水平井鉆井、清水壓裂、裂縫監測等一系列關鍵技術的突破是美國頁巖氣產業近年來飛速發展的關鍵因素［13］。

與美國相比，我國基礎研究和技術開發能力都較為薄弱，尚未形成頁巖氣商業開發的核心技術體系;同時，中國頁巖氣地質條件更為復雜，頁巖層系時代老、埋藏深，保存條件不夠理想，因此對開發技術要求更高。我國需要進一步加強研發工作:鼓勵有關高校對我國地質條件下頁巖氣成藏理論開展更深入的基礎研究;聯合國內主要油氣企業和實力雄厚的科研院所開展頁巖氣開采技術聯合攻關，通過設立國家級科研課題和專項科研基金，依托優選的小規模試驗示范工程，引進和消化吸收發達國家先進技術;充分借鑒我國在發展煤層氣開發關鍵技術過程中獲得的經驗和教訓，積極穩妥地對適合我國地質特點的頁巖氣勘探開發核心技術開展攻關，爭取早日實現突破，為頁巖氣資源開發提供技術保證;降低行業準入門檻，鼓勵中小企業進入該行業，創造充分的市場競爭環境，對加速技術進步也將產生積極的作用。

具體來說，需要加大研發的關鍵技術，包括頁巖氣儲層評價技術、射孔優化技術、定向水平井技術、低成本空氣鉆井技術、洞穴完井技術、壓裂技術、頁巖儲層保護技術和頁巖氣藏數值模擬技術等［3］。

2.3 綜合采用各種手段有效降低勘探開發成本

頁巖氣開發在我國剛剛起步，技術不成熟，實施成本較高。為加速頁巖氣開發，我國應為頁巖氣開發提供財政支持，使其有利可圖。美國通過稅收減免的方法而不是政府直接補貼的方法來支持非常規能源的成功經驗值得借鑒。我國已經在增值稅、進口關稅以及采礦權收費和礦區使用費方面實行優惠，頁巖氣補貼政策已經基本成型，但需要將這些政策加以推行。

另外，美國頁巖氣開發的快速發展還得益于完善的管網運輸基礎設施對降低初期成本的巨大作用。鑒于我國天然氣管網規模仍很小，而且區域覆蓋的完善程度遠低于美國，未來幾年我國應該在繼續加大重要領域基礎設施建設力度的大背景下，抓緊時間繼續擴大我國天然氣管網規模，基本實現國內天然氣產區與主要消費地區的無縫連接和全覆蓋，以降低頁巖氣開發早期的成本壓力。除加快基礎設施建設外，我國還應借鑒美國在放松天然氣價格管制、分離開發和運輸業務以促進競爭、激發產業活力方面的成功經驗，結合我國國情，在天然氣的自然壟斷環節——管道運輸方面，擇時以法律、法規的形式強制要求所有管道在公平費率基礎上向供氣商和用戶提供無歧視準入服務，以促進不同油氣企業之間的競爭，提高效率。

不過，我國目前油氣管道建設和運營高度壟斷的行業現狀很難在短期內發生徹底改觀。為使開放競爭的目標能最終實現，近期可以考慮將油氣管道建設和運輸業務與油氣勘探開發業務分離，由不同的企業分別負責，但仍對管網準入企業的資質和數量設定一定限制，未來中遠期再考慮完全開放管道的準入權，最終實現頁巖氣產業多市場主體充分競爭、加速產業發展的目標。

2.4 建立完善的頁巖氣產業政策、管理體制以及法律法規體系

我國政府應總結國內煤層氣管理、規劃、投資和技術開發過程中出現的問題，制定適合我國國情的頁巖氣產業政策，完善頁巖氣管理制度;同時，在充分調研和準備的基礎上，制定資源勘探、技術研究、投/融資、行業管理、環境保護等相關的法律、法規體系。這里尤其要強調的一點是，我國在過去的資源開發過程中往往過多強調經濟效益，一定程度上忽略了環保的重要性，破壞了礦區環境。頁巖氣資源賦存條件復雜，開發時對技術要求較高，目前對頁巖氣開發過程對環境的潛在影響認識仍不清晰。我國政府必須通過制定嚴格明晰的環保政策迫使開發企業高度重視頁巖氣開發過程中的環境問題，提前在技術開發、儲備和規劃方面做好準備，使我國的頁巖氣開發產業實現綠色發展，在滿足國家能源需求的同時為子孫留下一片碧水藍天。

2.5 積極開展國際合作，促進產業發展

與已在美國成功進行多年頁巖氣勘探開發的大油氣公司和專業服務公司相比，我國企業在頁巖氣資源評價和提高單井產量等方面還有較大差距，應充分借鑒國外企業在北美頁巖氣勘探開發過程中的豐富經驗。另外，由于頁巖氣勘探開發技術的“非排他性”和“技術貶值性”，美國也希望抓住機遇輸出技術，占領中國這個廣闊的市場。2010年5月，中美雙方簽署了《美國外交部和中國國家能源局關于中美頁巖氣資源工作行動計劃》［14］，我國應以此為契機，針對頁巖氣勘探開發關鍵技術，依托重大實驗，廣泛開展工作，爭取加快掌握技術，實現互利共贏。在開展合作的同時，也需要注意在獲得技術與出讓資源和市場兩者間進行權衡，在國際合作中為我國爭取最大利益。

3 結束語

我國頁巖氣資源的開發應用已經進入“引而待發”的階段。從“十二五”開始，我國天然氣生產和消費的大發展已經成定局，包括頁巖氣和煤層氣在內的非常規天然氣是我國氣源多樣化戰略的重要組成部分，而我國頁巖氣資源目前尚處在“零勘探”階段，關鍵性的勘查開發技術還沒有獲得真正突破。但是，只要能夠做到科學規劃、廣泛調動各方力量、合理配置資源并制定有效的監管機制配套支持政策，頁巖氣開發在我國一定能夠取得迅速的發展，為滿足我國日益增長的能源需求、降低對進口天然氣的依賴程度、更加有效地減少二氧化碳排放發揮巨大的作用。

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