美国开发页岩气的成功经验及对我国的启示

杨淑梅，张丽丽

(1.国核电力规划设计研究院，北京 100095;2.中国寰球工程公司，北京 100029)

0 引言

页岩气是以多种相态存在并富集于孔隙度较低的泥页岩地层中的天然气，与大多以游离态富集于高孔隙度的砂岩地层中的常规天然气有显著区别，属于非常规天然气资源，其开采也需要与常规天然气资源开发截然不同的专门技术。页岩气已成为全世界非常规油气资源勘探开发的重点领域。美国的页岩气资源的开发取得了巨大成功，极大地改变了美国乃至全世界天然气产业的面貌，同时也为其他国家发展页岩气产业起到了良好的示范作用。我国页岩气产业尚处在起步阶段，在地质资料、技术、基础设施、政策体制等诸多方面都面临障碍。美国的页岩气开发走在世界前列，现已进入页岩气开发的快速发展阶段。2009年，美国页岩气产量达880亿m3，超过我国同期天然气总产量，占当年美国天然气消费总量的13.56%［1－2］。页岩气的开发使得美国可采天然气资源量增加了40%，同时也使美国超越俄罗斯成为世界第一大天然气生产国［3－4］，极大地改变了美国天然气大量依赖进口的现状。

美国在发展页岩气方面的成功并非偶然，而是多年来美国油气行业、政府及科研机构不断尝试、探索和合作的结果，为其他国家开发页岩气资源提供了重要范本。

我国页岩气资源量也很丰富，初步估算我国的页岩气资源储量超过134万亿m3，可采资源储量超过25万亿m3，与美国相当。而2011年年底公布的数据显示:我国常规天然气的资源储量仅为52万亿m3，产量约为 942 亿 m3［5－6］。如能对页岩气资源进行有效开发，将对缓解我国气体燃料资源短缺、应对气候变化发挥重要作用。但我国页岩气开发仍处于起步阶段，其发展仍面临很多障碍。我国应发挥在页岩气开发方面的后发优势，充分学习和借鉴美国页岩气开发的成功经验［5，7－8］，减少在摸索阶段所走的弯路，加快页岩气资源开发的步伐。

1 美国开发页岩气资源的成功经验

1.1 出台优惠政策

在联邦政府层面，美国在1978—1992年对煤层气、页岩气等非常规能源开发实施了长达15年的补贴政策;另外，1980年通过的《原油意外获利法》对页岩气等非常规油气开发实施税收减免。州政府也出台了相应的税收减免政策，包括无形钻探费用扣除、有形钻探费用扣除、租赁费用扣除、工作权益视为主动收入、小生产商的耗竭补贴等。这些优惠政策大大鼓励了小企业的勘探开发投资热情，有力地扶持和促进了包括页岩气在内的非常规能源的勘探开发。

1.2 创造开放的竞争环境，加快技术创新

美国页岩气勘探开发准入门槛低，勘探开发主体多元化，85%的页岩气产量由中小公司贡献。在低回报、高成本的压力下，中小型公司需要不断进行技术革新，极大地促进了相关技术的进步，已探索出包括裂缝监测、水平井加多段压裂、清水压裂和同步压裂等先进的页岩气勘探开发技术。近年来，页岩气开采技术的突破扩大了页岩气渗入面积和开采深度，使美国获得了更丰富的页岩层资源。

与小公司相比，大公司可以在长期性和投入稳定性上给页岩气开发提供更多保证，因此，往往是中小公司取得技术和产业突破，大公司随后通过收购和兼并中小公司进入市场，形成了大、中、小石油企业并存发展的市场竞争格局。这极大地丰富和完善了产业链，提高了油气行业资本的流通效率，同时加速了产业管理和发展模式的创新，促进了美国页岩气产业的快速发展。

另外，在开放的竞争环境下，美国培育了一大批门类齐全的页岩气专业化技术服务公司［5］，这些公司技术能力很强，通常拥有自主研发的先进仪器装备，油气公司的页岩气勘探开发项目现大都委托这些专业化服务公司开展前期工作，降低了页岩气项目的实施成本。

1.3 完备的天然气管网基础设施和合理的监管模式

美国长期以来建成了贯通美国所有主要天然气产区的发达天然气输送管网和城市供气网络，天然气管网总长超过 40 万 km［5，9］(如图 1 所示)，能够将天然气自由输送到美国本土几乎任何一个城市。在完善的运输条件下，美国各页岩气产区所采出的页岩气能够以很低的成本输送到消费地点，这极大地减少了企业开发利用页岩气资源的前期投入，降低了市场风险。相比之下，我国天然气管网的总规模和完善程度还远低于美国［10］。

此外，尤其值得强调的一点是，从1993年开始，美国采取天然气生产和运输2种业务垂直管理模式，将生产商和运输商分离成2个独立的运营实体［11］。政府在监管管道运输费的同时，放开天然气价格，保证天然气生产商和用户对管道拥有无歧视准入条件，即任何生产商都可以自主与管道运营商协商运输价格并获得管道准入权，有效避免了页岩气资源开发产业中垄断的发生，促进了美国天然气市场公平竞争环境的形成，提高了天然气运输市场效率，更好地保护了市场参与者的利益，这对于促进美国页岩气开发起到了至关重要的保障作用。

图1 美国的天然气输送管网

1.4 完善的法律法规体系

美国长期以来形成的完备法律体系也有力地保障了页岩气产业的健康发展［12］。在探矿、采矿权方面，美国实行土地地表权和矿业权分开的制度，同时明确了开发商获得探矿、钻井采矿以及地表管道建设等相关土地使用权的条件和步骤，有利于开发商获取页岩气上游资源。另外，页岩气开发过程中水力压裂作业可能会污染地下水资源，同时可能产生空气、土地、噪声污染等问题。针对这些问题，美国分别通过《美国联邦环境法》、《美国清洁水法案》、《饮用水安全法》、《资源保护和恢复法》、《清洁空气法》等法律做出了相应的规定，这对页岩气的安全、有效开发起了至关重要的保障作用。

2 对我国开发页岩气资源的建议

由于能源资源禀赋所限，煤炭长期在我国一次能源消费总量中占70%以上的比重，给我国的煤炭生产造成了巨大的压力，缺煤现象时有发生;另外，和石油相比，煤炭属于高碳、高杂质能源，大量使用造成了较为严重的环境污染和温室气体排放问题。因此，大力提高包括天然气等低碳清洁能源在一次能源消费总量中的比重，对改善我国能源结构、改善环境和应对气候变化具有十分重要的意义。开发储量丰富的页岩气资源无疑是我国面对的最重要的选项之一。

美国开发页岩气的成功经验应该成为我国发展页岩气产业过程中认真学习和借鉴的对象，但需注意的是，除地质和资源赋存等自然条件上的差异外，我国开发页岩气同时还面临与美国不同的宏观环境:一是土地所有权不一样;二是监管框架不一样，我国由中央政府根据统一的规定进行管理，而美国为各州独立制定法规;三是美国的天然气生产、运输和销售已经垂直分离管理，市场主体非常多元化，而我国还处在少数大型国有企业的一体化垄断管理中。因此，在借鉴美国开发页岩气的成功经验的同时，需要充分考虑我国的实际情况，采取适合我国特点的配套政策措施，促进页岩气产业的发展。

2.1 对页岩气资源开展系统评估

随着天然气需求的增长，应高度重视页岩气对提高我国天然气自给率的巨大潜在作用，尽快启动页岩气资源评估和评价。初步估算表明，我国页岩气可采资源量与美国大致相当，但在勘探方面还处于摸索阶段。我国应以政府部门为主导，尽快对页岩气资源开展系统性评估工作，初步评价资源潜力，优选页岩气富集远景区，对国家制定能源发展规划(尤其是页岩气中长期发展规划)以及油气企业降低资源勘探开发成本都至关重要。

在此背景下，国土资源部油气中心以点面结合的方式，于2011年部署启动了“全国页岩气资源潜力调查及有利区优选”项目［5］，实现了良好的开端。

2.2 大力支持页岩气勘探开发关键技术研发

页岩气资源开发是一个庞大的系统工程，涉及复杂的技术体系。水平井钻井、清水压裂、裂缝监测等一系列关键技术的突破是美国页岩气产业近年来飞速发展的关键因素［13］。

与美国相比，我国基础研究和技术开发能力都较为薄弱，尚未形成页岩气商业开发的核心技术体系;同时，中国页岩气地质条件更为复杂，页岩层系时代老、埋藏深，保存条件不够理想，因此对开发技术要求更高。我国需要进一步加强研发工作:鼓励有关高校对我国地质条件下页岩气成藏理论开展更深入的基础研究;联合国内主要油气企业和实力雄厚的科研院所开展页岩气开采技术联合攻关，通过设立国家级科研课题和专项科研基金，依托优选的小规模试验示范工程，引进和消化吸收发达国家先进技术;充分借鉴我国在发展煤层气开发关键技术过程中获得的经验和教训，积极稳妥地对适合我国地质特点的页岩气勘探开发核心技术开展攻关，争取早日实现突破，为页岩气资源开发提供技术保证;降低行业准入门槛，鼓励中小企业进入该行业，创造充分的市场竞争环境，对加速技术进步也将产生积极的作用。

具体来说，需要加大研发的关键技术，包括页岩气储层评价技术、射孔优化技术、定向水平井技术、低成本空气钻井技术、洞穴完井技术、压裂技术、页岩储层保护技术和页岩气藏数值模拟技术等［3］。

2.3 综合采用各种手段有效降低勘探开发成本

页岩气开发在我国刚刚起步，技术不成熟，实施成本较高。为加速页岩气开发，我国应为页岩气开发提供财政支持，使其有利可图。美国通过税收减免的方法而不是政府直接补贴的方法来支持非常规能源的成功经验值得借鉴。我国已经在增值税、进口关税以及采矿权收费和矿区使用费方面实行优惠，页岩气补贴政策已经基本成型，但需要将这些政策加以推行。

另外，美国页岩气开发的快速发展还得益于完善的管网运输基础设施对降低初期成本的巨大作用。鉴于我国天然气管网规模仍很小，而且区域覆盖的完善程度远低于美国，未来几年我国应该在继续加大重要领域基础设施建设力度的大背景下，抓紧时间继续扩大我国天然气管网规模，基本实现国内天然气产区与主要消费地区的无缝连接和全覆盖，以降低页岩气开发早期的成本压力。除加快基础设施建设外，我国还应借鉴美国在放松天然气价格管制、分离开发和运输业务以促进竞争、激发产业活力方面的成功经验，结合我国国情，在天然气的自然垄断环节——管道运输方面，择时以法律、法规的形式强制要求所有管道在公平费率基础上向供气商和用户提供无歧视准入服务，以促进不同油气企业之间的竞争，提高效率。

不过，我国目前油气管道建设和运营高度垄断的行业现状很难在短期内发生彻底改观。为使开放竞争的目标能最终实现，近期可以考虑将油气管道建设和运输业务与油气勘探开发业务分离，由不同的企业分别负责，但仍对管网准入企业的资质和数量设定一定限制，未来中远期再考虑完全开放管道的准入权，最终实现页岩气产业多市场主体充分竞争、加速产业发展的目标。

2.4 建立完善的页岩气产业政策、管理体制以及法律法规体系

我国政府应总结国内煤层气管理、规划、投资和技术开发过程中出现的问题，制定适合我国国情的页岩气产业政策，完善页岩气管理制度;同时，在充分调研和准备的基础上，制定资源勘探、技术研究、投/融资、行业管理、环境保护等相关的法律、法规体系。这里尤其要强调的一点是，我国在过去的资源开发过程中往往过多强调经济效益，一定程度上忽略了环保的重要性，破坏了矿区环境。页岩气资源赋存条件复杂，开发时对技术要求较高，目前对页岩气开发过程对环境的潜在影响认识仍不清晰。我国政府必须通过制定严格明晰的环保政策迫使开发企业高度重视页岩气开发过程中的环境问题，提前在技术开发、储备和规划方面做好准备，使我国的页岩气开发产业实现绿色发展，在满足国家能源需求的同时为子孙留下一片碧水蓝天。

2.5 积极开展国际合作，促进产业发展

与已在美国成功进行多年页岩气勘探开发的大油气公司和专业服务公司相比，我国企业在页岩气资源评价和提高单井产量等方面还有较大差距，应充分借鉴国外企业在北美页岩气勘探开发过程中的丰富经验。另外，由于页岩气勘探开发技术的“非排他性”和“技术贬值性”，美国也希望抓住机遇输出技术，占领中国这个广阔的市场。2010年5月，中美双方签署了《美国外交部和中国国家能源局关于中美页岩气资源工作行动计划》［14］，我国应以此为契机，针对页岩气勘探开发关键技术，依托重大实验，广泛开展工作，争取加快掌握技术，实现互利共赢。在开展合作的同时，也需要注意在获得技术与出让资源和市场两者间进行权衡，在国际合作中为我国争取最大利益。

3 结束语

我国页岩气资源的开发应用已经进入“引而待发”的阶段。从“十二五”开始，我国天然气生产和消费的大发展已经成定局，包括页岩气和煤层气在内的非常规天然气是我国气源多样化战略的重要组成部分，而我国页岩气资源目前尚处在“零勘探”阶段，关键性的勘查开发技术还没有获得真正突破。但是，只要能够做到科学规划、广泛调动各方力量、合理配置资源并制定有效的监管机制配套支持政策，页岩气开发在我国一定能够取得迅速的发展，为满足我国日益增长的能源需求、降低对进口天然气的依赖程度、更加有效地减少二氧化碳排放发挥巨大的作用。

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