页岩气的作用

在我国，根据《页岩气发展规划(2011-2015年)》，“十二五”期间，我国将完成探明页岩气地质储量6000亿立方米，可采储量2000亿立方米，实现2015年页岩气产量65亿立方米，2020年力争达到页岩气年开采量为600亿至1000亿立方米。如果这一目标得以实现，我国天然气自给率有望提升到60%至70%，并使天然气在我国一次能源消耗中的占比提升至8%左右。这将有助于扭转我国过度依赖煤炭的能源结构，并减少能源对外依存度。

开采技术

页岩气开采技术，主要包括水平井技术和多层压裂技术、清水压裂技术、重复压裂技术及最新的同步压裂技术，这些技术正不断提高着页岩气井的产量。正是这些先进技术的成功应用，促进了美国页岩气开发的快速发展。如果能引进这些先进技术，将为中国页岩气开发助一臂之力。

中国页岩气开发技术不断进步：一个是钻井技术，3500米的页岩气井、2000米的水平钻最快45天就完成。二是分钻压裂技术已经完全掌握并基本实现了国产化。[10]

页岩气发展沿革

美国进行页岩气[1] 开采大约有80多年历史。在加拿大，作为商业开采还处于起步阶段。因为能补偿常规天然气开采量下降的问题，这些很难开采的气体在加拿大天然气开采中的作用越来越重要。数据显示，加拿大西部地区大约有550万至860万亿立方英尺页岩气储量。

美国和加拿大已经开始了对页岩气的勘探开发，特别是美国，已对密西根、印第安纳等5个盆地的页岩气进行商业性开采，2005年页岩气产量达到198亿立方米，成为一种重要的天然气资源。

世界页岩气资源量为457万亿立方米，同常规天然气资源量相当，其中页岩气技术可采资源量为187 万亿立方米。全球页岩气技术可采资源量排名前5 位国家依次为：中国(36 万亿立方米，约占20%)、美国(24 万亿立方米，约占13%)、阿根廷、墨西哥和南非。中国页岩气资源丰富，技术可采资源量为36 万亿立方米，是常规天然气的1.6 倍。在开采技术成熟、经济性适当时，将会产生巨大的商业价值。

2011 年中国能源消费结构中，煤炭消费占比70%，石油消费占比18%，天然气占比仅为5%。随着煤炭资源的消耗以及对清洁能源的日益重视，中国必然会加大天然气等清洁能源的开采和利用。到2012年，中国页岩气开发处于气藏勘探和初步开采试点阶段。截至2012 年4 月，中国共确定33 个页岩气有利区，页岩气完井58 口，其中水平井15 口。随着页岩气勘探权逐步向民间开放，未来十年页岩气开发将有望迎来快速发展的“黄金十年”。到2015 年末，仅页岩气开采阶段设备需求超过150亿元，至2020 年末相关设备需求则超过1000 亿元。

2011年，国务院批准页岩气为新的独立矿种，为我国第172种矿产。[3] 按国务院指示精神，考虑页岩气自身特点和我国页岩气勘查开采进展以及国外经验，国土资源部将页岩气按独立矿种进行管理。[4-5]

2012年11月中国发布了支持页岩气开发利用的补贴政策，规定今后三年中央财政对页岩气开采企业给予补贴，补贴标准为0.4元/立方米。补贴标准的出台将刺激页岩气消费需求，有助于行业开发进度加快。

页岩气开发方式

虽然有吸附与游离相天然气的同时存在，但页岩气的开发并不需要排水降压。由于页岩中游离相天然气的采出，能够自然达到压力降低的目的，从而导吸附相及少量溶解相天然气的游离化，达到进一步提高天然气产能并实现长期稳产之目的。由于孔隙度和渗透率较低天然气的生产率和采收率也较低，因此岩气的最终采收率依赖于有效的压裂措施，压裂技术和开采工艺均直接影响着页岩气井的经济效益。

有专家提到根缘气，J.A.Masters (1979)提出了深盆气(Deep bagas)思想，建立了气水倒置的模式，描述了天然气勘探开发的广阔前景。由于识别难度大，P. R. Rose等(1986)提出了盆地中心气(Basin-centergas)，B.E.Law等人研究思路将该类气藏的识别方法从“区域气水倒置”改进为“没有边水”，从而简化了繁琐的识别过程并在很大程度上提前了对该类气藏的识别时间。由于对“无边底水的确定仍然较多的钻井地质资料故仍然不是最佳的解决方案。

经过实验研究，将根缘气确定为致密砂岩中与气源岩直接相连的天然气聚集，并强调其中的砂岩底部含气特点。由于紧邻气源岩(根)天然气与地层水在运移动力上形成直接传递的连续介质，故被视之为根缘气。该类气藏主体形成于砂岩普遍致密化后，大致对应于煤系及暗色泥岩的热解及石油的裂解生气阶段，故一般的埋藏深度相对较大。

根缘气研究方法基于天然气成藏动力学原理，将气藏识别技术推进到单井剖面即是否出现并发育砂岩底部含气特征(与常规圈闭中的砂岩顶部含气模式和特点完全不同)，在野猫井(而不是预探井甚至开发井)上即可对气藏类型进行最早期的快速识别。只砂岩底部含气就能够说明天然气在成藏动力上的连续性，并进一步阐述天然气成藏的机理特点，从而确定天然气的聚集机理类型，即深盆气、盆地中心气、缘气甚至向斜含气或满盆气等的存在，确定天然气的成藏、富集及分布特点将气藏类型识别的时间向前延伸至勘探限为后续勘探思路最大限度的时间。

开发现状

页岩气改变了美国的能源结构，也带来一系列潜在的问题，比如水资源的耗费和污染

《国际先驱导报》记者阳建发自华盛顿 美国是页岩气开发最早、最成功的国家，由于储量丰富、开发技术先进，美国的页岩油气资源开发已渐成规模，2011年其页岩气产量达到1800亿立方米，占美国天然气总产量的34%。曾有专家预测，有了页岩气的补充，美国的天然气足够使用100年。

不过，虽然页岩气减少了美国的对外能源依赖，对于大规模开发页岩气，美国国内仍然存在诸多争议。 页岩开发助美成油气大国

美国非常规能源储备十分丰富，根据美国能源情报署的数据，在美国可开采的天然气储量中，页岩气、致密型砂岩气和煤层气等非常规能源天然气储量占到60%。

美国石油协会公布的数据显示，算上页岩天然气资源，美国达到开采标准的油气资源居世界首位，比沙特阿拉伯多24%。

自上世纪90年代以来，在国内政策、技术进步等支持下，美国率先在全球勘探和开发页岩气等非常规能源。之后，美国在水压破裂和水平钻井技术方面的进步，解决了从页岩中开采油气的技术和成本挑战，美国页岩气开发逐渐形成规模。

2000年，美国页岩石油每天开采仅20万桶，仅占美国国内总开采量的3%，而2012年每天开采100万桶。美国页岩气产量也从2000年的122亿立方米暴增至2010年的1378亿立方米。

美国剑桥能源咨询公司预计，到2020年底美国每天可产出300万桶页岩石油，超过2012年原油产量的一半。美国PFC能源咨询公司的数据显示，到2020年，页岩油气资源将占美国油气产出约三分之一，届时美国将是全球最大的油气生产国，超过俄罗斯和沙特阿拉伯。 因浪费水、易污染遭抵制

页岩气的开发改变了美国的能源结构。过去数十年来，煤电一直是美国电力的主要来源，2003年占比仍达53%。但随着页岩天然气的开发，市场上出现了大量廉价天然气，造成很多煤电厂关停，天然气发电厂兴起。2011年前9个月，煤电比例降至43%，而天然气发电比例则从2003年的不足17%升至25%左右。 不过，页岩气也引发了一系列潜在的问题。

首先是消耗大量水资源且不可回收。页岩天然气开采所使用的水压破裂技术需要消耗大量水资源，由此油气开发商开始抢占农业用水，甚至会挤占市政用水。据介绍，灌溉640英亩(约合2.6平方公里)干旱土地需要4.07亿加仑(约合15.4亿升)水，可收获价值20万美元的玉米，等量的水如果用于水压破裂技术钻井，可获得价值25亿美元的石油。由于钻井所使用的水注入页岩层，比地下蓄水层要深得多，主要被岩石吸收，不能再回收利用。

开发页岩气还容易造成环境污染。页岩油气开采在钻井过程中要经过蓄水层，钻井使用的化学添加剂会对地下水形成污染威胁。主要输送从油砂中提炼的重油的“Keystone”管道在2010年5月就曾发生两次重大泄漏事故，造成严重污染和生态破坏。

正是因为存在诸多隐患，美国环保团体和农牧业团体强烈反对非常规油气资源开发，奥巴马政府也推迟决定“Keystone”管道延长线项目的实施。

政府支持

由于世界各国经济发展对煤、石油、天然气等能源的需求不断攀升，规模储量大、易探好采的常规能源越来越少，这严重威胁着各国的能源战略安全。近20年来，随着勘探和开发技术的不断提高，页岩气等非常规能源资源逐渐进入人们的视野。特别是美国页岩气的大规模开发，对提高该国能源安全、降低对外依存度、缓解天然气供应不足起到了积极作用。这引起各国政府的高度重视。

美国

美国最早发现、研究、勘探和开发页岩气的国家1821年，在美国纽约州的弗罗里达，页岩气第一次作为一种资源从浅层、低压的裂缝中采掘出来。页岩气的水平钻探开始于20世纪30年代。1947年在美国诞生了第一口页岩气井。页岩气的大规模工业开发直到20世纪70年代才开始。那时，美国的传统天然气储量的下降驱使联邦政府对相关的研发项目进行投资，并且最终促成了定向井与水平井、微震成像以及大型水力压裂技术的形成。直到20世纪70、80年代，页岩气开发仍然被认为是无法商业开发的。 面对传统天然气储量的下滑，联邦政府对许多替代能源项目进行了投资，其中包括页岩气。投资项目包括1976年东部页岩气项目，以及每年联邦能源监管委员会对天然气研究所的研究经费支持。1982年，联邦政府对该研究机构投入了巨额资金。联邦政府通过1980年的能源法案对能源行业提供了税收优惠等其他优惠政策。能源部随后于1986年与几家私人天然气公司成功建造了第一口利用空气钻井技术的多裂缝页岩气水平井。在20世纪80至90年代，联邦政府进一步通过29号法案对非传统天然气的税收优惠鼓励页岩气钻探。微震成像技术起源于桑迪亚国家实验室对于煤床的研究。这一技术后来在水力压裂法页岩气开发和远洋石油钻探方面有广泛应用。George P. Mitchell是公认的水力压裂法之父，而且他成功地将开采成本降到4美元。这使得水力压裂法具有商业价值。Mitchell Energy公司利用各种技术于1998年成功实现了第一次具有经济效益的页岩压裂。他们创造性地利用了非胶化压裂液技术。从此以后，页岩气成为了美国发展最为迅猛的主要能源组成部分。世界其他各国也纷纷开始页岩气的研究。据国际能源署估计，页岩气能够从技术上增加50%的可开采天然气储量。

Mitchell能源公司在美国东部纽约州Chautauqua县泥盆系Perrysbury组Durdirk页岩中钻探，在井深21米处，从8米厚的页岩裂缝中产出天然气。美国的页岩气开发取得巨大成功，扭转了美国天然气一直以来进口的局面。美国的页岩主要发育在20个州21个大小不等的盆地里。据最近的估算，美国页岩气资源量为42万亿立方米~52.6万亿立方米，2012年前后商业开采主要集中在5个盆地，即密歇根盆地的Antrim页岩、阿巴拉契亚盆地的Ohio页岩、福特沃斯盆地的Barnett页岩、伊利诺伊盆地的New Albany页岩和圣胡安盆地的Lewis页岩。其中，Barnett页岩是当前美国页岩气开发的主力层位，也是各国页岩气勘探开发学习的样本，据美国地质调查局(USGS)最新的统计，其资源量约0.74万亿立方米，产量在2005年已经超过美国页岩气产量的一半，现所占比例更高。

美国页岩气开发技术历程，从Barnett页岩开采看，可分为4个阶段：第一阶段：1997年以前——直井大型水力压裂;第二阶段：1997~2002年——直井大型清水压裂为主;第三阶段：2002~2007年——水平井压裂技术开始试验;第四阶段：2007年至今——水平井套管完井及分段压裂技术，逐渐成为主体技术模式。

从20世纪80年代开始，美国政府实施了一系列鼓励替代能源发展的税收激励或补贴政策，这些政策法规包括：1980年的《能源意外获利法》出台替代能源生产的“税收津贴”条款，对1979~1993年钻探的非常规油气，包括2003年之前生产和销售的页岩气和致密气实施税收减免，对油气行业实施5种税收优惠;1990年的《税收分配综合协调法案》和1992年的《能源税收法案》扩大了非常规能源的补贴范围;美国联邦能源管理委员会1992年取消了管道公司对天然气购销市场的控制，规定管道公司只能从事输送服务，这使得非常规天然气的供应成本大幅度降低;1997年的《纳税人减负法案》延续了替代能源的税收补贴政策;2004年的《美国能源法案》规定10年内政府每年投资4500万美元用于包括页岩气在内的非常规天然气研发等;2005年美国《能源政策法案》将水力压裂从《安全饮用水法》中免除，解除了环境保护局对这一过程的监管权力，从而让水力压裂技术很快应用起来。从2005年起，美国政府加大了开发难采天然气的政策扶持力度，大大降低了天然气开采税;为激发土地所有者与开采公司签署土地租赁合同的积极性，政府给土地所有者增加了25%的强制提成;并且鼓励天然气企业积极开展水平井钻探和多级地层水力压裂工序等技术创新。在这一系列政策扶持措施的推动下，页岩气勘探开发取得了明显成果。

最近几年，随着墨西哥湾深水油气产量的急剧下滑，一些大石油公司开始通过对已有页岩气开发经验的中小公司的合伙、参股或收购等形式参与美国页岩气的勘探开发。

加拿大

世界上第二个对页岩气进行勘探开发的国家

加拿大是继美国之后世界上第二个对页岩气进行勘探开发的国家，页岩气生产也已有数十年的历史。加拿大页岩气资源也十分丰富，且资源分布面积广、涉及地质层位多，主要分布在西部盆地地区，包括不列颠哥伦比亚省东北部中泥盆统的霍恩河盆地和三叠系Montney页岩，艾伯塔省与萨斯喀彻温省的白垩系Colorado群，魁北克省的奥陶系Utica页岩，新不伦瑞克省和新斯科舍省的石炭系Horton Bluff页岩。根据加拿大非常规天然气协会(CSUG)的资源评价结果，加拿大页岩气的资源量大于42.5万亿立方米，其中霍恩河盆地和Montney的页岩气资源最为丰富，据世界能源委员会估计，其页岩气资源量为39.08万亿立方米。已有多家油气生产商在加拿大西部地区进行页岩气的开采或开发试验，但与美国相比，加拿大页岩气开发还处于初级阶段，尚未进行大规模的商业性开采。按照CSUG主席Michael Dawson在2009年9月一次报告的观点，加拿大的页岩气区带中只有Montney达到了他所称的商业开发阶段，霍恩河盆地则部分处于先导生产试验阶段，部分还处于先导钻探阶段;魁北克低地、新不伦瑞克省以及新斯科舍省的页岩还处于其所称的早期评价阶段。