页岩气是一种清洁、高效的非常规天然气资源。近几年,美国页岩气产量迅猛增长,改变了北美天然气市场格局。我国页岩气资源潜力大,分布面积广,发育层系多,具有实现跨越式发展的有利条件。立足国内加快我国页岩气勘查开发,对于缓解能源短缺、保障国家能源安全、优化能源结构具有十分重要的战略意义。
全球已有30多个国家积极开展页岩气研究和勘查开发工作,但能实现页岩气大规模生产的国家仅限于北美地区的美国和加拿大。我国页岩气工作起步较晚,尚未形成规模产能,存在“只见气,不见产”的尴尬局面,其勘查开发存在以下问题。
一、页岩气资源的家底依然不清
国土资源部基于45口老油井及地质资料,估算我国页岩气资源潜力评价为25万亿立方米;中国工程院评估我国页岩气资源评价为10-13万亿立方米;美国EIA对我国页岩气资源评估数为36万亿立方米。造成这些数据较大差别的根源,一是对我国页岩气生成理论认识存在较大分歧,二是缺乏系统的全国页岩气资源调查评价工作,三是缺乏符合我国地质特点的页岩气资源评价标准。
二、页岩气勘探开发核心技术缺失
我国的页岩油气钻井工程基本依靠国内技术,但核心技术依赖国外服务公司,导致勘探开发成本过高。例如美国页岩气开发采用“井工厂”生产模式,水平井单井费用(包括钻井、完井、压裂)280-800万美元;我国地质地貌条件复杂,页岩气水平井单井平均费用约在1350万美元左右。我国尚不掌握以下核心技术:一是页岩气富集层段识别技术。缺乏页岩气储层识别与评价的地震与测井技术,很难确定开发目标层位,这是制约页岩气开发的关键因素之一。二是地下原位页岩含气量的准确获取技术。缺乏页岩气专用密闭取心技术和钻井现场页岩气含量快速测定技术与装备,导致不能准确评价我国页岩气资源量及储量。三是页岩气开发的钻完井工艺核心技术与关键设备。国外水平井指向式旋转自动导向钻进技术、水平井平行延伸旋转磁测距技术等对我国封锁。在水平井钻井设计与分析软件、钻井液技术、泥浆配比技术方面,我国也有较大差距。四是页岩气储层改造(压裂)核心技术及关键装备。斯伦贝谢等外国公司拥有的水平井多级压裂数值模拟、压裂液配比等核心技术对我国封锁。我国页岩气储层压裂工作,主要由国外公司提供服务。五是页岩气产能评价与生产动态预测技术。尚无页岩气的实质性商业生产,不掌握产能评价与生产动态预测技术,制约了经济评价。六是页岩气实验测试关键技术。针对泥页岩的岩石物性实验测试技术十分薄弱,尤其是不掌握页岩微孔隙三维结构成像、脉冲式岩石孔隙度及渗透率测试、三维可视压裂测试分析等关键技术。我国页岩样品测试工作主要送到国外进行,不仅花费高昂,而且不能做大批量测试。七是岩气专用实验测试仪器与设备。我国常规的分析仪器设备不适用于分析研究页岩的物理化学特性,迫切需要引进或研发真空在线样品处理测试装置、聚焦氩离子束薄片抛光装备、氩离子抛光微区观测装备等关键仪器设备。
三、页岩气勘查开发可能带来水资源与环境问题
水力压裂消耗大量的淡水资源,区域水资源支撑能力是页岩气规模开发的前提。据统计,水力压裂单井用水量在10000m3以上,且页岩气井数量为常规井的10倍以上,巨大的用水量势必加剧区域水资源供需矛盾。国内外普遍认为页岩气勘查开发引起的环境问题主要有:在页岩气勘探阶段,若监管不力,会出现甲烷泄漏;压裂剂的使用,对土壤、地表水、地下水及生态系统和人群健康均具有潜在的危害;页岩压裂后大量返排水在地表的蓄积、处理和排放,对土壤、水和生态环境具有潜在污染影响和破坏风险;页岩气勘探开发,可能引起地面变形,产生地质灾害。特别是大型水力压裂诱发地震的问题,在欧美等地的担忧不断增加。
四、页岩气勘查开发还存在体制障碍
一是页岩气勘探开发市场未完全开放。页岩气探矿权招标出让仅是探索性的,局限于油气探矿权区块之外的地区。我国70%的页岩气资源潜力区分布于已有油气探矿权区块内,地方和其他企业暂时无法进入,需要在矿业权管理上做进一步的探索。二是缺乏有力扶持政策。我国页岩气勘探开发尚处于初期,页岩气资源勘查开发技术难度大,成本高,风险大,按照现行的财税政策,页岩气生产成本要高于市场价格。急需国家制定扶持企业、税收鼓励的相关政策,同时加强集输管道等配套的基础设施建设,促进页岩气勘查开发。
因此,在加快我国页岩气产业发展的前期,迫切需要尽快开展以下工作。
一、开展全国页岩气资源调查评价,尽快摸清资源家底,为页岩气资源规划提供依据
主要解决页岩气的分布规律和资源潜力,圈定有利目标区,为政府提供招标区块,为企业提供勘查区块,降低勘探风险,促进页岩气产业快速发展。
二、开展页岩气勘查开发核心技术科技攻关,为页岩气勘查开发提供科技保障
重点开展不同类型页岩气生成机理和富集规律研究,建立中国特色的页岩气理论和调查评价技术标准;开展勘查开发核心技术攻关,攻克页岩气“甜点”识别、水平井钻完井、页岩储层改造、页岩试验测试分析等核心技术和关键仪器设备,建设勘查开发示范工程,形成中国特色的页岩气勘查开发技术体系;制定页岩气勘查开发技术规范与标准;建设页岩气实验测试国家重点实验室。
三、未雨绸缪,开展页岩气开发水资源承载能力与环保对策研究,为页岩气资源的合理开发利用提供科学依据
重点评价页岩气开发远景区水资源支撑能力,研究如何处理好市政、农业和生态等用水与页岩气开发用水之间的平衡关系。加大非常规水资源开发和废水资源化力度,最大限度降低页岩气开发对地区水资源的冲击。开展无水压裂技术攻关。开展页岩气勘查开发水资源环境灾害、土壤污染、空气质量和气候变化、地震等主要环境影响基础理论与机理研究,掌握各种环境问题发生的机理和活动规律,为防御治理提供依据;建立地质环境影响评价指标与评价方法体系。独立监管机构,明确监管办法;建立健全的预警和预防机制;建立页岩气勘探开发专群结合的监测网络;完善页岩气勘探开发监测的信息报告制度;建立健全科学高效的灾害应急处置机制。
四、开展页岩气勘探开发体制机制研究
探索页岩气矿业权分类设置、招标出让和委托相结合的多元管理形式。借鉴美国小公司“闯天下”的成功经验,积极鼓励和支持地方中小企业参与页岩气招标竞争;鼓励国有大型油气公司在自己油气区块类开展页岩气资源勘查开发;强化油气资源合同管理,严格退出机制,为页岩气及其他油气资源提供更多的区块,吸引更多企业参与页岩气资源勘查开发。