無法完全復制美國頁巖氣革命 胡 文瑞
——《重新發現石油》選載之二

■ 中國工程院院士 胡文瑞

美國的“頁巖氣革命”能否在其他國家得到復制，從而使全球的能源消費結構發生重大變革呢？那么，讓我們“追根溯源”，來看看這一能源領域的深刻變革是怎么樣發生的？

美國“頁巖氣革命”的爆發并非偶然。一是油氣開采技術出現兩大創新，即水力壓裂法和水平鉆井技術；二是愿意承擔巨大財務風險的中小公司積極進行開采；三是持有礦產權的私人所有者們愿意出售頁巖；四是華爾街金融機構愿意提供資金；五是美國已有大型的管道網絡和眾多鉆井設備；六是美國頁巖氣資源大多為私人所有。由于各個國家頁巖氣開采條件的差異性，技術的適應性，是不能完全復制的。

（1）技術研發的超前性。

美國“頁巖氣革命”的發生有以下幾個重要的關鍵技術上的“突破”：1997年，水力壓裂增產技術成熟；1999年，重復壓裂技術成熟；2003年，水平井技術成熟；2006年，水平井與分段壓裂綜合技術成熟。2006年以后，“水平井”和“分段壓裂”技術廣泛運用到頁巖氣開采領域，使得頁巖氣開發正式進入大規模生產期。

（2）政策針對性強。

美國政府對頁巖氣的開發進行了強有力的支持。20世紀80年代起，由美國聯邦政府能源部聯合各州地質局、高校及工業團體發起了“東部頁巖氣工程”。該項目產生了大批科研成果，對頁巖氣能進入實質性開采階段起到了關鍵性作用。同時，1980年，美國頒布《能源意外獲利法》，該法案對“1979—1993年期間鉆探”和“2003年之前生產和銷售的頁巖氣均實施稅收減免”。另外,在頁巖氣發展初期，美國并未對頁巖氣采取特殊的環境監管。2005年，《能源政策法案》將水力壓裂從《安全飲用水法》中刪除，解除了環境保護局對這一過程的監管權力，從而讓“水力壓裂”這一頁巖氣開發的關鍵技術得到普及。

（3）體制的差異性明顯。

美國大量的土地歸私人所有，除少量土地的礦權和所有權分離外，大部分的土地所有權和礦權仍然屬于相同的主體。在政策規定許可的范圍內，土地可以自由買賣、出租和抵押。流動的土地購買和出售機制，使企業可以靈活地在不同產區不斷鉆井、試驗，以尋找頁巖成藏帶的最佳位置，并將開采規模擴大至生產所需的數百或數千口井。這種流水線式的發展符合頁巖氣的開發模式，大幅提高了投資效益。同時，明晰的礦權以及靈活的礦權交易機制，使得上游進入與退出都非常容易，也使開發商很容易在美國的金融市場獲得頁巖氣開發所需的資金。美國充分的市場競爭與企業為主的開發模式，充分鼓勵頁巖氣勘探開發領域的競爭，市場準入門檻較低，可謂“自由出入”。

美國頁巖氣的成功開發是資源、政策、技術、市場等多重因素疊加的結果，頁巖氣產業的“爆發式增長”，是歷經30多年發展累積的結果，并非一蹴而就,一夕之功。

美國的“頁巖氣革命”在中國無法完全復制，這是由于體制、機制多種因素決定的。需要說明的不是“無法復制”，而是“無法完全復制”，無法照抄照搬。頁巖氣開采的關鍵，一是技術，二是低成本做法。這些都學不來，美國也不會把技術無償提供給中國，美國低成本做法也套不上中國頁巖氣開采的地質條件。為此，中國必須強化適用性技術創新，降低開發準入門檻，完善開發的市場；必須走自己的路，走協同創新的路，走合作開發的路。中國人可以走出一條中國式的頁巖氣發展道路，中國的頁巖氣開發春天一定會到來。

中國人能不能走出一條自己頁巖氣開發之路，有必要回顧中國頁巖氣發展的歷程，從中了解中國頁巖氣是怎么走過來的？或許能獲得一些有益的借鑒。

（1）中國在近60多年的常規油氣勘探開發歷程中，多個含油氣盆地見到頁巖氣顯示，例如松遼古龍、柴達木、花海—金塔、渤海灣歧口（翟光明語）、四川（威遠、陽高寺和九奎山）等地區。鉆探常規油氣的158口井，均發現有頁巖氣顯示。有些地區在頁巖段氣測異常高達80%。

（2）1966年完鉆的四川威遠“威5井”，鉆遇九老洞組（龍馬溪組）頁巖段發生氣侵與井噴，裸眼測試日產氣量達到24600立方米。但是，沒有引起重視,錯過了中國發展頁巖氣的一次開拓性的機遇，究其原因，是常規油氣勘探成藏理論導致認識的誤差。

（3）2004年，國土資源部油氣資源戰略研究中心、中國地質大學（北京）開始了頁巖氣資源的研究工作。經過比對湖南、四川等8個省市成礦條件后，認為重慶市渝南、東南地區廣為分布下寒武統、下志留統、中二疊三套地層，不少地方有形成大規模頁巖氣的可能。

（4）2005年，中國石油高層研討會上，首次提出了開發頁巖氣等非常規油氣資源的設想，接著，組團首次考察了美國頁巖氣，并翻譯出版了相關頁巖氣的相關技術資料和文獻報告。

（5）2007年，中國石油在四川盆地威遠地區與美國新田公司合作，簽署了《威遠地區頁巖氣聯合研究》協議，在油田所鉆的威001-2井寒武系頁巖地層取心，共同進行研究，接著對川南鉆探頁巖氣井進一步研究。

（6）2008年，中國石油勘探與生產分公司在川南、云貴北開辟了“川南、昭通”兩個頁巖氣勘探開發示范區。同年，首次在挪威召開了頁巖氣國際研討會，開始了真正意義上的頁巖氣勘探開發的探索。

（7）2009年8月，國土資源部天然氣資源戰略研究中心在重慶市綦江縣啟動了中國首個頁巖氣資源勘查項目。同年，中國石油在四川盆地威遠構造開始鉆探中國第一口頁巖氣井，即威201井。

（8）2009年11月，中國石油與殼牌合作開發的中國首個頁巖氣合作項目，即“富順—永川區塊頁巖氣項目”在成都啟動。目前，完鉆4口井，其中，陽101井井深3577米，龍馬溪組經壓裂后測試日產氣5.8萬立方米，井口壓力8.03兆帕。鎮101井，井深3531米，龍馬溪組厚419米。

（9）2010年，中國石油與埃克森公司合作開發致密氣。同年5月26日，中美兩國發表了能源安全合作聯合聲明，就頁巖氣資源評價、勘探開發技術及相關政策等方面開展合作。

（10）2010年9月，美國國務院主持召開了全球頁巖氣大會，主題是“倡導全球開發利用頁巖氣”。會議由美國政府操辦，時任國務卿希拉里致辭，中國政府派員參加了會議。成立了“頁巖氣國家工程研究中心”。

（11）2010年10月，中國石油在四川威遠打出第一口頁巖氣井（威201井），并成功采氣，主要意義在于頁巖氣勘探開發前景光明。

（12）2011年6月，國土資源部頁巖氣探礦權出讓招標項目，共4個區塊，面積約1.1萬平方千米，主要在貴州、四川、湖南等省，投標6家企業，中標2家企業，分別是中國石化、河南煤層氣公司。

（13）2011年12月，國務院批準頁巖氣為新的獨立礦種，正式成為中國第172種礦產，國土資源部按新的獨立礦種制定投資政策和管理。

（14）2011年底，全國累計鉆探頁巖氣探井45口，主要是中國石油和中國石化兩大公司，民企不在統計之內。同年，中國第一口頁巖氣水平井——威201—H1井鉆成。

（15）2012年2月，國家能源局組織召開中美頁巖氣資源工作組第四次會議，雙方專家就美國地質調查局（USGS）最近完成的遼河東部凹陷頁巖氣資源評價項目進行了討論。

（16）2012年3月2日，國土資源部公布全國頁巖氣資源評估報告（為頁巖氣開發的重大事件）。本次評價和優選，將中國陸域劃分為“上揚子及滇黔桂區、中下揚子及東南區、華北及東北區、西北區、青藏區”五大區,范圍涵蓋了41個盆地和地區、87個評價單元、57個含氣頁巖層段。經初步評價，中國陸域頁巖氣地質資源潛力為134.42萬億立方米，可采資源潛力為25.08萬億立方米（不含青藏區）。其中，已獲工業氣流或有頁巖氣發現的評價單元，面積約88萬平方千米，地質資源為93.01萬億立方米，可采資源為15.95萬億立方米。這個報告是中國迄今為止最權威的頁巖氣資源評估報告，之前，關于頁巖氣資源的報告大部分是國外評估機構的報告，或者是中國石油的資源評估報告，所以該報告意義十分重大。

（17）2012年4月11日，國家發展和改革委員會、能源局同意在“十二五”期間，設立四川長寧—威遠國家級頁巖氣示范區。

（18）2012年3月11日，國土資源部組織對《貴州省頁巖氣資源調查評價項目設計》進行了論證，該項目在全省范圍內對頁巖氣資源調查評價，這在全國是第一家，在全國具有積極的示范作用。5月4日，在北京召開重慶市酉陽縣頁巖氣資源評估會。

（19）2012年4月16日，國土資源部審議《全國頁巖氣資源調查評價與勘查示范實施方案》，提出在2012—2020年內，積極推進頁巖氣資源調查評價工作，實施勘查示范工程，促進全國頁巖氣勘查快速發展，基本摸清中國頁巖氣資源家底和開發利用前景。

圖5 -5重點需要尋找超壓富集區

（20）2012年6月23日，中國能源網召開頁巖氣論壇，宣布成立頁巖氣產業聯盟，專家報告認為，儲層壓力系數對產能有重大影響（最近，在四川長寧威201—H1頁巖氣井，壓力系數大于2，日產氣量超過13萬立方米）（圖5-5）。在頁巖含氣量指標上（游離氣+吸附氣），有利區要求含氣量大于1立方米/噸,核心區則要求含氣量大于3立方米/噸。但是，最重要的還是儲層壓力系數要大于1，即超壓儲層。實例：壓力系數為2，日產氣量18萬立方米（寧201—H1井）；壓力系數為1.5，日產氣量3.6萬立方米（寧201井）；壓力系數為1.0，日產氣量1.2萬立方米（昭104井）；壓力系數為0.8，日產氣量微氣（昭101井）。這是一個指導頁巖氣開發的重要認識。

（21）2012年5月，位于四川盆地之外湘鄂西隔槽式褶皺帶桑柘坪向斜的彭頁HF-1井，經12段大型水力壓裂獲得2.5萬立方米/日的工業氣流，在盆地外復雜構造區，實現頁巖氣勘探突破。

（22）2012年5月17日，國土資源部宣布，第二輪國土資源部頁巖氣探礦權招標投標意向調查報名截至5月25日。要求投標者必須是境內退出登錄的內資企業。

（23）2012年9月10日，國土資源部在官方網站發布公告，面向社會各類投資主體公開招標出讓頁巖氣探礦權。這次招標共推出20個區塊，總面積為20002平方千米,分布在重慶、貴州、湖北、湖南、江西、浙江、安徽、河南8個省（市）。

（24）2012年10月25日，國土資源部在北京舉行2012年頁巖氣探礦權招標開標儀式。83家企業競爭20個頁巖氣區塊的探礦權，一個區塊因投標人不足3家而流標。開標儀式結束后，將轉入評標階段。評標將從勘查部署、資金預算和保障措施等方面，由評標專家組對投標人的勘查實施方案進行評審排序，評出中標侯選人。國土資源部經過公示后，確定中標人。

（25）2012年11月28日，位于四川盆地川東隔擋式褶皺帶焦石壩構造的焦頁1HF井在上奧陶統五峰組，下志留統龍馬溪組，試采獲20.3萬立方米/日的高產頁巖氣，發現了涪陵頁巖氣田，2014年4月9日，焦頁1HF井被市政府正式命名為“頁巖氣開發功勛井”，籍籍無名的焦石壩小鎮名聲大振。

（26）2013年3月6日，中國石油召開頁巖氣開發技術研討會，一致認為頁巖氣勘探開發的基本條件：深1500～3000米以內（深度與產氣量、成本的關系）；厚度30米以上（滿足壓裂條件即可）；有機質含量大于2%（不小于0.5%，越高越好）；成熟度1.1%就可以（成熟度高為氣，低則為油）；壓力系數大于1（越大越好，勘探開發重點是尋找超壓富集區）；滲透率100納達西都可以，當然越大越好，最好是毫達西或微達西級別；孔隙度4%左右；資源豐度1億立方米/平方千米以上（相對于煤層氣、致密氣豐度）。

（27）2013年10月，為全面貫徹落實科學發展觀，合理、有序地開發頁巖氣資源，推進頁巖氣產業健康發展，提高天然氣供應能力，促進節能減排，保障能源安全，根據國家相關法律法規，特制定《頁巖氣產業政策》，為頁巖氣的開發提供方向。

（28）2013年10月25日，中國石油網報道，由中國石油浙江油田分公司負責建設的昭通國家級頁巖氣示范區，首個頁巖氣風險合作項目結出碩果，YS108H2平臺測試頁巖氣日產量突破115萬立方米，成為首個百萬立方米頁巖氣平臺。云南昭通頁巖氣年產能達到5.5億立方米。

（29）2013年12月9日，宜賓市發改委發布消息，四川長寧天然氣開發有限公司正式掛牌成立，這應該是中國頁巖氣發展史上的一個重要事件。

（30）2014年9月11日，涪陵頁巖氣開始商業運作，累計鉆井128口，投產35口；完成50億立方米/年的集輸工程、15億立方米/年的脫水裝置、累計產氣8.49億立方米，銷氣量8.12億立方米,日銷售量330萬立方米。

（31）2014年9月18日，中國石油西南油氣田分公司長寧頁巖氣實現外輸，修建了國內首條頁巖氣商業化外輸管道，全長93.7千米，是最大輸氣能力達700萬立方米/日，日供氣60萬立方米。歷年累計供氣1.87億立方米。預計年底自產頁巖氣超過1億立方米，累計超過2億立方米。

（32）2015年3月14日，重慶市榮昌頁巖氣區塊的榮202井鉆至井深3873米順利完鉆。這口井是該區塊第一口頁巖氣井。

（33）2016年6月3日，安頁1井開鉆，該井位于貴州省黔北安正縣安場鎮、為武陵山復雜構造帶安場（殘留）向斜西翼，海相灰巖地層，原設計井深2600米，主要目的層為下志留統龍馬溪組和奧陶系五峰組頁巖氣。同時，兼探二疊系棲霞組、茅口組和上志留統石牛欄組。該井是中國地質調查局部署的一口頁巖氣參數井，鉆探該井具有重要的地質意義。

（34）2016年6月28日，《21世紀經濟》報道，在國際油氣價格低迷的背景下，殼牌公司出于經濟效益的考慮，已經決定停止繼續投資與中國石油合作的四川頁巖氣項目，但并不意味著就此完全退出中國的頁巖氣勘探開采，“我們繼續尋求合作機會”。

（35）2016年9月，在武漢召開中國頁巖氣學術大會,主辦單位為國際巖石力學學會，主題報告為《中國頁巖氣開發的挑戰和實踐》等12篇。這種會議在中國屬首次。

（36）2016年11月11日，在鎮鉀1井壓裂太二段頁巖，獲無阻流量10.26萬立方米/日，井口氣量5.56萬立方米/日。鎮鉀1井位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東部，地理位置為陜西米脂長慶油田礦權區內。該井于2011年6月開鉆，目的層為馬家溝組鹽巖，鉆至基底元古界，完鉆井深3443.60米。時隔五年后，于2016年11月11日壓裂太二段頁巖，獲高產氣流。該井是鉀鹽勘探項目，同時兼顧油氣，卻意外獲得頁巖氣成果。

（37）2017年5月，鄂宜頁1井試采，該井位于湖北省宜昌市城區西南20千米處，是中國地質調查局在長江中游部署實施的第一口頁巖氣井。設計井深2332米。經過壓裂測試，單井日產量6.02萬立方米、無阻流量日達12.38萬立方米，屬于高產頁巖氣流,有望成為長江中游新的工業頁巖氣田。

（38）2017年6月23日報道，中國2016年頁巖氣產量達到78.82億立方米，成為僅次于美國、加拿大的頁巖氣生產大國，位于世界第三位。國土資源部地質勘查司司長于海峰說，中國頁巖氣勘探開發取得重大突破。四川盆地及周緣的海相地層，累計探明頁巖氣地質儲量7643億立方米。其中，重慶涪陵頁巖氣田累計探明地質儲量6008億立方米，成為北美之外最大的頁巖氣田，預計2017年底將建成年產能100億立方米。四川威遠—長寧地區頁巖氣累計探明地質儲量1635億立方米。中國已掌握頁巖氣地球物理、鉆完井、壓裂改造等技術,具備3500米以淺（部分地區已達4000米）水平井鉆井及分段壓裂能力，初步形成適合中國地質條件的頁巖氣勘探開發技術體系。