页岩气那些不为你所知的事

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1、页岩气那些不为你所知的事2015-01-272011年美国能源情报署（EIA ）发布了全球页岩气技术可采资源量的数据，让中国 能源界高兴得不得了。美国说它的页岩气技术可采储量不过只有24.4万亿立方米，中 国就有36.1万亿立方米，怎能叫我们不兴奋？于是各大媒体开动了舆论机器，把美国 页岩气吹过头了，选几个段子：“页岩气开发将让俄气公司陷入严重危机之中”、“美国对 中东地区石油的依存度因此大幅度下降”、“美国“页岩气革命”不仅让俄罗斯交出了天然 气开采的头把交椅，其产生的连锁反应还迫使俄罗斯加快了进入东方市场的步伐”，页 岩气将引发“世界能源政治大变局”。还有个著名媒体在“真正的绿色能源革命”

2、一文中写 到：“页岩气在20年内将成为与石油、煤炭鼎立的三大能源之一，所提供的能量，超过 风能、热能、水电、原子能等所有替代能源总和的1倍。非常规天然气开发是全球能源 领域的一场革命，对全球天然气市场、能源供应格局、气候变化政策甚至地缘政治产生 重大影响”。牛吹过头好，不老实研究学问，吹牛也不必打草稿。”这里得提醒您，别把页岩气开采想得太简单了，千万别认为：美国的今天，就是我 们的明天。页岩气的数据怎么来的？有个油气资源评价专家叫H-H.罗根列（H-H. Rogner），加拿大人，做学问的，不 是政客。H-H.罗根列任职于维多利亚大学（University of Victoria ）综合能源系

3、统研究所 （加拿大不列颠哥伦比亚省维多利亚市）和国际应用系统分析研究所（奥地利拉克森堡）。 他在1997年11月在“能源与环境年度评论”发表了一篇研究报告，题名为“世界油气资 源评价(An Assessment of World Hydrocarbon Resources)，对全球油气资源包括非常 规油气资源做了评价。这篇文章写得太学术了，不容易读懂。乔治米切尔(George Phydias Mitchell , 1919 2013年)是值得尊重的房地产开 发商，他冒着风险，倾家荡产，不辞劳苦开发成功了页岩气，也算得上英雄人物。米切 尔的成功提醒了美国能源情报署(EIA)，于是聚集一批专家研究

4、资料，得出H-H.罗根 列的研究结论是正确的，这样就在H-H.罗根列的基础上，相隔14年，于2011年公布 了全球页岩气技术可采资源量数据。中国第一，不说不知道，一说吓一跳，真把国人高 兴惨了。时间进入2013年，美国能源情报署再次修订了数据，此时，美国还有个叫先进资 源国际公司(Advanced Resources International , ARI )也做了评价，结果有些出入， 为了便于阅读，把评价结果列在下表中。世界贞岩气技术可采资源量万亿立方米/10张打美国能源情报署先进资源国际公司2011年数据2013年修正数据2013年数据1中国36.08中国31.55美国32.862美国24

5、39阿根廷22.70中国31.553阿根廷21.90阿邪及利亚20.01阿根廷22.704墨西哥19.27美国18.82阿尔及利亚20.015W非13.73加拿大1&22扣拿大16.226澳太利亚11.21墨西哥15.42墨西哥15.427力口拿大10.98澳大利亚12.37澳対1亚12.378利比亚S.21南非11.03南非11.049阿尔及利亚6.54俄罗斯S.07俄罗斯8.0710巴西6.40巴西6.93巴西6.93世界总量187.74世翠总量206.56世界总:L?20.6C-律不管中国第一或第二，中国页岩气仍然在前茅。有人说，页岩气是美国的一个骗局， 您没有办法把页岩气开采出来，就说

6、“葡萄是酸的”。您开采出来了，“葡萄就甜了”？。有趣的是，来了个戏剧性的华丽大转身，这个论调马上消失了，页岩气纷纷被开采出来 了，马上商品化生产开始了，国家级的、部级的、省级的第一口页岩气井争先恐后亮相， 专用页岩气管道也建成了，还有个页岩气生产液化天然气的工厂也开始建设了。社会的 发展，技术的进步，真让人没法赶上。这些进步就不谈了，本文只谈别把页岩气开采看得太简单了。技术可采资源量是什么意思？千万别把可采储量与技术可采资源量的概念混为一谈，技术可采资源量仍然在资源 量的范畴内。技术可采资源量(technical recoverable resources，TRR )是指采用现行 的勘探开发技

7、术可回收的油气量，而不考虑地质资源量中人为估计的技术可采资源量的 开发成本以及油气价格。技术可采资源量仍然是资源量的一种表述，不具备商业价值，不同机构评价可有不 同的结果，另外，随着技术进步，人为估计的系数也随之变化。从技术可采资源量进入 可采储量的关键是用户对销售价格的承受能力。有人认为，技术进步了，价格提高了，技术可采资源量都是可以开采出来的，这句 话原则上不错，在实际的应用中却办不到。能源市场只注重可采储量。说得明确点，中 国的页岩气技术可采资源量比美国多，并不代表中国页岩气比美国丰富，而要看页岩气 可采储量。在中国，人们不注意具有商业价值的可采储量数据，而对资源量谈得津津乐 道，总是忘

8、不掉我们是世界第一这块画饼。页岩气的定义是什么？石油天然气的先驱都是石油天然气的老外。现代石油工业最早的先驱者是依格纳茨 卢卡西维茨(Jan Jozef Ignacy匕ukasiewicz,1822 1882年)波兰药剂师，就是药房 抓药的；美国世界石油工业的先驱者埃德温德雷克(Edwin Drake , 18191880年)是退伍军人，中国叫复员军人。有点像瞎猫碰见死耗子，不知不觉当上了大名人。说到 页岩气，要提到一个不应该提到的人叫威廉哈特(William Hart),在美国被称为“天然 气之父”，生意人。1821年在美国宾夕法尼亚州弗里多尼亚，威廉哈特在当地的小溪沟 边散步，发现水面上冒

9、出气泡，于是在附近钻了一口9米深的井，成功地获得了较大气 流的天然气。随后几年接通管道，照亮了附近的住家和商店，当然要收钱。最先使用的 是木管，1825年改用铅管，并建立了弗里多尼亚天然气照明公司。虽然俗话说“祸不单行，福不双至”，但他的福气确实好，后人把这个发现称为美国 首先在1821年开采了页岩气，真把高兴得从棺材爬起来了。那时，美国人对天然气的 概念还不如中国人，中国人早把天然气来熬盐了，火井到处可见，1835年钻成当时世 界上最深的燊海井，深1001.4米，日产天然气50008000立方米。那时美国连天然 气是什么玩意都不清楚，就会开采页岩气了？太有才过分了。请您研究美国原始资料 “N

10、atural Gas has Fueled Local Economic Development in New York for186 Years,可以看出，用现在的说法是开采了浅层天然气，盖板是页岩 层，因为页岩层致密不透气，跟页岩气不踏界。有个红头文件“页岩气发展规划(2011-2015年)”把页岩气定义为：页岩气是指赋 存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气， 成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源。如果把“页岩气”改为“致密气”，这个定义照样成立。常规天然气、页岩气与致密气 的区别，不在产品成分上，而在渗透率的区别。见图。为了便于阅读理解，现在把

11、常规天然气、致密气和页岩气的渗透率区别列成表格， 见后。页岩气的渗透率约比渗透率PERMEABILITY页岩气致密气常规天然气盐水非常规天然气1 财“園 JiixyInD1纳达西I micfodarcyIpD 1議达西1 milLiaixy lmD1奎达西1 difcrID达厚占井工程致密气小1000倍，也就是常说的，页岩气比致密气更难开采。常规天然气IDImD1Cyi2m2致密气ImDlpD10-15in2 10-13m2页岩气IlDInD10 13m2 1021ra2页岩气(shale gas )是指赋存于富含有机质的页岩层段中，以吸附气、游离气和 溶解气状态储藏的天然气，主体是自生自储成

12、藏的连续性气藏，必须采用水平钻井并分 段压裂才能开采出来的一种非常规天然气。这种页岩气是束缚在页岩层的渗透率小于1pD微达西，0-18m2 )，属于热成 因气，它可以在有机成因的各种阶段生成，以游离状态存在于裂缝、孔隙及其他储集空 间；以吸附状态存在于干酪根、黏土颗粒及孔隙表面上；极少量以溶解状态储存于干酪 根、沥青质之中。页岩气层吸附在有机质上，没有圈闭，没有明显的气层边界。页岩气层的特点是具 有吸附气体的能力，与煤层一样，但孔隙中有自由空间，这不同于煤层没有大孔隙。页 岩气层的吸附气与页岩有机质成比例。游离气与有效孔隙率和孔隙中的气体饱和度成比 例。谈到页岩气，总喜欢给她戴上桂冠：页岩气是

13、一种清洁、高效的能源资源。不对了， 我们调侃地把能源分类划分为两种观点： 家庭主妇分类法。只管厨房是否清洁，得出煤和柴是不清洁的，天然气和电力 是清洁的；其实多数人这样看的； 能源角度分类法。看从开采到终端使用的全过程，排放的二氧化碳是否进入现 代全球碳循环系统，煤和天然气属于化石燃料，燃烧后生成的二氧化碳，增加了全球碳循环系统，增强 了全球暖化，归于不清洁的化石燃料之列；柴薪属于生物燃料，燃烧后没有增强全球暖 化，属于清洁燃料。电力要看怎么来的？从水力发电或再生能源来的一次电力，是清洁的；而化石燃料 燃烧发电来的二次电力，仍然不清洁。页岩气是非常规天然气的一种，貌似清洁，其本质仍然是化石燃料

14、。谈到谁高效， 不是天然气，仍然是常规石油。什么页岩气产量？这个问题问小学生好了，不必登大雅之堂，实际上不简单。我国把产量看为工厂生 产量，国外把产量看为商品量，区别在于生产量不一定销售出去，商品量一定能够销售 出去。页岩气（或天然气、致密气）从开采到消费流程简单地写为：资源量（技术可采资源量）-可采储量-商品量-消费量页岩气可采储量是指地下蕴藏的技术可采、经济可行和环境允许的数量，所以采出 的商品量一定会在能源市场上销售得出去。我国没有页岩气可采储量数据，也没有这种 观念，都认为是从技术可采资源量中生产的。举个例子，有篇文章说，“只需在特区中拿出1万平方公里的龙溪组区块，按照一 平方公里，3

15、亿立方米页岩气的储量计算，这片区域就有3万亿立方米的储量，如果按 年1000亿立方米的开采速度来算，可以保持开采近30年”。还有人根据这种算法， 得出中国页岩气可以开采400年，够鼓舞人心的了。如果说这里的储量是指可采储量就 对了，可是中国没有可采储量的数据，目前也不会这么高。在这里是指技术可采资源量， 显然没有考虑到采收率和经济性。纵观我国页岩气奋斗指标，“页岩气发展规划（20112015年）”说，2015年页 岩气产量65亿立方米 力争2020年产量达到6001000亿立方米。后来又改为2020 年中国页岩气产量将达到300亿立方米，这与早前的页岩气产量规划相比下降了 一半。实际上问题仍然

16、很含糊，如果这个奋斗指标是指井口产量再加上补贴，仍然高于市 场能够承受的价格，其实再多写点也无所谓，因为按照技术可采资源量的定义，用现在 的技术而不计血本就可以开采出来；当然在市场上销售不出去。如果指商品量，进行商 品化生产，事情变得复杂了，不是卖得到钱，而是赚得到钱，那么补贴得取消。此时， 哪怕指标定为1亿立方米，都显得珍贵。按照国际通用的概念，页岩气产量就是可以市 场能够接受的商品量。美国页岩气是在市场经济的运作下，不赚钱的生意不做，没有指引方向的奋斗指标。 开山鼻祖乔治米切尔折腾了十多年，才慢慢摸到点门道，道路很艰辛。美国能源情报 署对本国页岩气生产量有个估算，但不是奋斗目标。中国页岩气

17、是否成功，取决于价格。千万不要认为，页岩气开采成功了，天然气价 格就降低了，因为页岩气开采成本比常规天然气高得多，而且生产井的寿命短得多，所 以，开发页岩气的风险极大。页岩气销售价格可与进口 LNG （液化天然气）价格相比较，由于我国LNG进口价 格是波动的，取个中间值11.5美元/MBtu，相当于2.60元人民币/ m3，即在取消补贴 的情况下，控制在此价格之下，可以称为商品化生产。页岩气的特点是什么？“百度百科”顶有意思的，它把页岩气描写为“较常规天然气相比，页岩气开发具有 开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气， 这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产

18、气”。什么叫页岩气生产周期长，实际上到开采几年后就像小屁娃撒尿，细水长流，而常 规天然气可以维持几十年高产稳产。此类页岩气比常规天然气还要好的论调，广泛传播， 误导了不少人。页岩气井是指开采页岩气的井筒。开采页岩气可分为6个阶段：定井位-水平钻井-水力压裂-完井-生产加工-堵井废弃由于页岩气是束缚在致密岩层中，与常规天然气井开采有很大差异。页岩气井开采 的特点是：必须通过水平钻井并分段压裂才能采出天然气。水平钻井通常采取水平分支钻 井，以扩大可压裂体积；页岩气井开采用水量大，特别是在分段压裂。根据地质状况不同，用水量也不 相同。美国页岩气约在地下2000米，每口井用水量最低也要10000吨；压

19、裂液中必须加入小于1%的化学药剂，以辅助页岩气脱除进入井筒；压裂液中化学药剂的比例虽小，但由于用水量大，药剂的绝对量巨大，对地下 水质会造成影响；为了维持页岩气产量，页岩气井密集。一般井距小于20km2 ；根据地质状况的不同，页岩气井的开采费用随之不同，但页岩气井的开采费用 高于常规气井。美国每口页岩气井开采费用为3001000万美元（相当于1900万 6200万人民币）。页岩气井与常规天然气井的区别是什么？常规天然气井钻个垂直井，直伸到储集层就可以了，地下储存的天然气呼啦呼啦地 争先恐后地涌向井眼；致密气井麻烦点，钻井后再压裂，天然气开始流向井眼。页岩气 井就大不一样，其特点是： 页岩气井经

20、由分段压裂后，最初产量与常规天然气井区别不大，显示高产，但 随后产量衰减较快，年衰减6080%不等常规天然气井生产寿命长，采收率可达约60%，页岩气井在10%以下，一般 为5%。气井寿命取决于压裂后裂缝长度、裂缝密集程度等因素。页岩气的开发要求在应用 高技术的前提下大幅度地降低成本。对于页岩气的低成本开发，一般通过水平井组的开 发方式来实现，即在一个井场实施1020 口水平井，以集约用地，降低钻井、压裂和 开采成本；也可通过页岩气、致密油等多类型资源的综合开发，或者引入竞争机制，通 过竞争等多种方式综合降低成本。为什么页岩气产量衰减快？页岩气是未经运移的储存在姪源岩中的非常规天然气，页岩气井衰

21、减速率是页岩气 井的特点，这由页岩气本质决定的。因为页岩气是束缚在致密页岩层的渗透率小于IpD （微达西，0-18m2 ），必须采用水平钻井并分段压裂才能开采出来。页岩气在致密的页岩层中以游离态和吸附态存在。由于游离态页岩气经由通道不断 地从井眼涌出，井底压力逐渐降低，然后页岩气从细微裂缝中涌向井底，最后吸附在有 机质上的页岩气才逐渐释放出来。最初井口速率取决于分支钻井的数目和水力压裂深度 和广度。从页岩气开采成功的美国来看，第一年衰减达7085%。至今没有看见我国页岩气产量衰减的报道，只看见稳产高产，或者客观地说，刚才 开采不久，还谈不上气量衰减。如果过两三年没有衰减，那就不是页岩气了。在页

22、岩气 层上钻井，常规天然气、致密气和页岩气都可能出现。为什么页岩气开采用水制约了发展？生产页岩气必须利用水力压裂技术，这种技术需要大量水和药剂注入地下。压裂所 需水量大，一般每口井至少为10000吨，药剂用得很少，只占1%，绝对量可达100吨 以上，可见药剂的绝对量巨大，因此会对地下水质造成不良影响。这种会造成难以预测 环境污染，使得环境保护问题争论不休。有页岩气决策人说，至今没有发现污染，力挺页岩气生产，甚至还有人拍胸脯说， 我敢负责任地告诉你，水力压裂不会有污染。说这话太不负责任，如果发现了污染怎么 办呢？地层对水质的自愈能力很差，这块土地就得“癌症”了。因此，国家必须建立严格 的水力压裂

23、监督机制。在美国开发页岩气的历史中，曾经出现过政策失误，美国把这次失误称为“哈里伯 顿漏洞(Halliburton loophole)。哈里伯顿漏洞是指水力压裂药剂随水力压裂作业进入 浅层水造成的饮用水源污染而被忽视的政策缺陷。哈里伯顿公司(Halliburton )是著名 的石油天然气生产服务公司，为了自身的业务发展，哈里伯顿公司邀约了一些油气生产 服务公司向政府游说：水力压裂不会造成环境水质污染。2005年美国能源政策法案 将水力压裂从安全饮用水法的监管中删除，即产生“哈里伯顿漏洞”。哈里伯顿漏洞 使得高污染的化学品进入到浅层水源，造成饮用水源污染的可能性增大，引起当地民众 强烈反对。随着

24、美国页岩气开采热潮蔓延，污染事件陆续出现以及迫于公众的压力，让美国国 会不得不重新考虑对于水力压裂技术的监管。2009年一项被称为“FRAC”( Fracturing Responsibility and Awareness of Chemicals Act)的议案，向国会建议关闭“哈里伯顿 漏洞”，重新赋予美国环境保护局(EPA )监管页岩气水力压裂的权力，并要求美国环 境保护局进行水力压裂与饮用水污染相关性的专题研究。世上无难事只要肯登攀从道理上来说，页岩气商业化生产必须满足三个条件：技术可采、经济可行、环境 允许，但是兑现就麻烦了。跟美国的情况不一样，美国台风的报道不少，吓人，壮观， 但

25、不影响地质构造。美国有地震，但不像汶川大地震那样吓人。我国页岩气主要集中在 四川，四川位于地震带，在地质史上发生多次大地震，单说1786年以来，里氏规模达 到6.0的有20次。由于印度板块的挤压，促成喜马拉雅山长高，而挤压要释放的能量 就在四川发泄。四川的地层被地震翻了好几个身。有个钻井专家这样描述四川地层：打 口井，干井，不出气；可是离几米又打口井，几乎要井喷，说明四川地质复杂，当然这 是常规井。页岩气没有明确的边界，不会有井喷这种情况，但要像美国那样连成一大片 很难了。美国页岩气层从几百米到3000米，而中国从3000米到4000米，这并不是多钻点 深度的问题，中国页岩气层压实比美国厉害，

26、结果使开发成本翻了个筋斗。美国可以邀 约中小企业来搞大兵团作战，中国就不行。任何能源的开发都有两面性：一方面有利于人类，另外一方面害人类。好像柴薪时 代要温柔些，森林大火不是开发能源造成的。虽然说水力发电是清洁的可再生的能源， 结果死的人最多。煤矿就不说了，每年不死几十个就成了奇迹了。开发页岩气要注意， 尽量避免对人类造成的负面影响。我国经济发展必须要靠能源的支撑，遗憾的是造地球的神对地大人多的中国太不公 平了，我国是天然气资源较为贫乏的国家，有页岩气资源就应该研究开采，但是不要把 事情想得很简单，努力攀登，克服面临的困难，最终会成功。这就是本文要说的话。（【无 所不能特约作者，庞名立，曾在中国计量科学院（北京）和中国石油（四川）工作】）