全球非常规天然气开发利用及经验借鉴

□ 文/白桦

一、全球非常规天然气资源情况

所谓非常规天然气资源是指尚未充分认识、还没有可以借鉴的成熟技术和经验进行规模性、盈利性开发利用的一类天然气资源。主要包括：煤层气、页岩气、水溶气、天然气水合物（可燃冰）、无机气、浅层生物气及致密砂岩气等形式贮存的天然气。非常规天然气有两个显著特征：一是大面积连续分布，圈闭界限不明显；二是无自然工业产量，达西渗流不明显。

如果说煤炭是高碳，石油是中碳，那么非常规天然气则是最现实的低碳资源，具有高效、低耗、低碳、绿色、可持续等特性，是实现低碳社会的最佳选择。以下重点分析页岩气和煤层气。

（一）全球非常规天然气储量远大于常规天然气

据最新数据显示，全球非常规天然气探明技术可采储量为331万亿立方米，占全球总量的79%。其中，页岩气占50%，致密气占18%，煤层气11%。

（二）全球非常规天然气主要分布在北美和亚太地区

从分布上看，北美和亚太地区非常规天然气探明技术可采储量约172万亿立方米，占全球的52%。勘探开发活动最活跃的是美国、加拿大、俄罗斯和中国。另外，欧洲虽然储量较多，但受政策和环境保护限制较多，进展缓慢。

图2 全球非常规天然气储量分布情况

目前，全球页岩气探明技术可采储量208万亿立方米，主要分布在北美和亚太地区，二者探明技术可采储量约112万亿立方米，其次为非洲占16%，欧洲及欧亚大陆占15%，中南美洲占14%，中东1%。目前，全球页岩气勘探开发仍以北美为主，其他地区进展较慢。从资源量看，中国页岩气可采储量排名世界第一，但勘探生产仍处于起步阶段，远落后于美国和加拿大。

全球煤层气探明技术可采储量为47万亿立方米，主要分布在欧洲及欧亚大陆、亚太地区和北美洲，分别占45%、36%和19%。其中，俄罗斯煤层气探明技术可采储量排名世界第一，其后依次是美国、澳大利亚、中国等。

图3 全球煤层气资源量及分布

二、北美非常规天然气开发程度全球最高

从全球看，美国、加拿大、澳大利亚，以及中国等对非常规天然气的勘探开发活动较为活跃，其中美国科研投入、技术水平和开发成果最为领先，是世界上非常规天然气商业化开发最为成功、产量最高的国家之一。

（一）美国非常规气产量领涨全球

自2000年以来，北美非常规天然气的勘探开发获得重大突破，产量不断飙升。2017年，美国天然气产量7452亿立方米，占世界总产量20%。2009年以来，美国天然气产量年均增速2.3%，增量主要来自页岩气，页岩气产量已超过总产量的50%，带动美国连续9年超过俄罗斯成为世界第一大产气国，页岩气可谓开启了“美国能源新纪元”。目前，美国产量排名前12的气田中有10个为非常规天然气田，非常规天然气产量持续增长。其中，美国页岩气产量从2007年的366亿立方米激增至2016年的4823亿立方米，年均增速高达55%，占美国天然气产量的65%。

截至目前，超过30个国家就煤层气展开科学研究和勘探开发。世界煤层气年产量达700亿立方米，其中美国最早也是最成功的煤层气开采国。从分布看，美国85%的煤层气资源分布在西部，15%分布在东部和中部。20世纪70年代，美国煤层气工业起步，到80年代得到大规模开发。煤层气井从1984年的2800口升至2000年14000口，产量从1989年的26亿立方米升至2016年的289亿立方米，占美国天然气产量的3.9%。

（二）各国非常规天然气开发积极推进

美国非常规天然气商业性开发的成功带动了加拿大、澳大利亚、中国、德国、英国、波兰、俄罗斯等国非常规天然气的开发工作。目前，澳大利亚和加拿大初步实现了煤层气产业化生产，英国、俄罗斯、捷克、印度等国家正大力开展了煤层气的勘探、开发或规模性试验活动。

截至2016年底，澳大利亚煤炭资源探明储量1448亿吨，全球占比12.7%，排名世界第四位。煤层气资源量约8万亿-14万亿立方米，主要分布在东部。澳大利亚煤层气勘探最早开始于1976年，之后在借鉴美国成功经验的基础之上成果进行技术改造，于2006年进入商业化开发阶段。

加拿大煤层气资源量为17.9万亿-76万亿立方米，主要集中在阿尔伯塔省。加拿大煤层气开发起步比较晚，得益于2000年后北美一段时期常规天然气产量下降、供应形势日趋紧张、气价上涨等利好因素，加拿大非常规气获得发展机遇。在政府支持下研究机构展开一系列研究，技术获得突破，开采成本下降，激发了一些公司对煤层气开发的积极性。加拿大规划到2020年，煤层气产量占国内天然气总产量的15%，产业规模能与美国媲美。

（三）多因素影响使非常规天然气前期发展缓慢

各国直接引用和借鉴美国相关技术，但除了同美国大陆地质条件相近的加拿大获得一定适用性外，其他国家非常规天然气开发都遇到不同程度的难题，还没有形成大规模的商业化开发。主要原因在于：一是煤层气开发前期工作需要大量资金投入，如果没有足够的优惠政策扶持以吸引投资者，则很难推进；二是勘探开发中的技术问题是限制生产的关键；三是投资回报周期较长。

（四）北美非常规天然气成功开发影响深远

北美非常规天然气的成功开发除了大大提升天然气产量外，还将促进能源消费结构转型，为全球能源地缘政治格局带来深远影响，特别是对中国产生积极影响。

1. 加速全球能源消费结构转型。长久以来以常规油气资源为消费重心的全球能源消费格局被非常规天然气打破。由于非常规天然气资源量高于常规天然气，过去几年技术获得突破，再加上政策的支持使非常规天然气开发成本不断下降，气价下跌，消费量持续攀升，抢占常规资源份额，促使能源消费结构进一步优化。2. 推动全球能源格局中心转移。非常规天然气资源的大规模开发，将推动全球能源格局变迁。全球能源格局中心正从中东常规油气资源富集地向北美非常规油气资源密集地转移，形成了东半球常规油气资源和西半球非常规油气资源的两极格局。未来，中东油气资源储量下降，北美非常规资源持续发展，中心或将偏向北美。3. 影响全球政治经济格局。作为世界超级大国，美国自冷战结束后一直在世界政治、经济、军事等领域具有绝对话语权。能源是其对各国实行干预的重要手段之一，随着非常规资源的成功开发，美国能源独立更进一步，直接影响其在中东、俄罗斯等能源重点地区和大国上的战略和政策，从而对全球地缘政治格局产生影响。4. 推动中国天然气供应多元化。北美非常规资源的崛起，对俄罗斯天然气供应大国产生了重大威胁，主要表现在双方对亚太天然气市场的争夺。同时，也为中国带来了良机，在推动天然气供应多元化发展和保障供应安全方面起到关键作用。对中国加快非常规天然气资源开发、加快技术研究等方面也起到极大促进作用。

三、中国非常规天然气发展分析及展望

（一）我国非常规天然气发展尚处于起步阶段

我国非常规天然气资源量是常规天然气的5倍，但勘探开发程度还落后于北美地区。

我国煤层气资源量约268万亿立方米，占全球煤层气资源总量的12%，位居第三。据国土资源部煤层气资源潜力评估报告显示，我国42个主要含煤盆地不同埋深的煤层气资源量共计约103万亿立方米。截至2017年底，全国累计探明储量6928亿立方米，资源探明率仅为2.3%，主要分布在山西、鄂尔多斯盆地东部等。主要分为东部、华北、西北和南方四大煤层气聚集区，地质资源量分别为11.32、10.47、10.36和4.66万亿立方米，可采资源量分别为4.23、2、2.86、1.7万亿立方米。我国煤层气在“十一五”期间实现了商业化开发，“十三五”规划将加快煤层气开发放在了突出位置，国家能源局确定了2020年煤层气产量达到400亿立方米的战略目标。

致密气资源量约12万亿立方米，主要分布于鄂尔多斯、四川、吐哈、松辽、渤海湾等10余个盆地。受工程和技术方面的制约，国内致密气开发还处于探索起步阶段。

我国页岩气资源勘探开发起步较晚，埋深4500米以浅的页岩气地质资源量121.8万亿立方米，可采资源量21.8万亿立方米，具有现实可开发价值的有利区可采资源量5.5万亿立方米。2017年已探明储量7643亿立方米。其中，仅涪陵气田即达6008亿立方米，探明率仅0.63%。2012年页岩气已被国家确定为第172号独立矿种。中国石油、中国石化等国有企业已投身页岩气的勘探开发工作，并获得一定成果。同时，与壳牌、BP等国际公司进行广泛合作。目前，针对非常规天然气的勘探开发工作已全面展开。虽然有北美先进技术和经验作为引导，但预计非常规天然气对国内天然气供需结构产生实质性影响还有待时日。根据中国石油集团经济技术研究院发布的《2050年世界与中国能源展望》数据显示，预计2050年，中国非常规天然气产量将达2350亿立方米，成为未来天然气的增产主力。其中，致密气产量2030年达600亿立方米，之后逐步下降至2050年的360亿立方米；页岩气产量将持续增长，2030年达700亿立方米，2050年达1000亿立方；2050年煤层气产量达400亿立方米；生物气也将较快增长，到2050年达200亿立方米。

表 1 全球页岩气探明技术可采储量排名 单位：万亿立方米

表2 全球煤层气探明技术可采储量排名 单位：万亿立方米

（二）与北美的差异限制国内非常规天然气发展

1. 资源禀赋较弱。我国煤层气的成煤期是晚古生代和中新生代，与北美有所不同。之后，在分布、保存和地质储层上的不同使之产生大量煤粉，不利于煤层气的形成，加大了开采难度。页岩气方面，虽然发育过程和质量与北美相近，但由于主要分布于山区，地质条件不利于钻机快速转移，增加了开采难得和开发成本。2. 技术水平落后。我国非常规天然气的开发，在工艺方法、水平井钻完井和增产技术上都落后于北美。因此，虽然我国非常规资源丰富，但产量却不尽如人意。3. 基础设施限制。我国天然气管网欠发达，基础设施投入有待进一步加大。截至2017年底，我国天然气长输管道总里程近7.4万千米，管输能力有限。预计到2025年天然气主干管道为16.3万千米，但与美国相比差距仍然较大。4. 开发主体差异。我国非常规天然气开发以大型国有油气企业为主，而北美开发主体多元化，既包括中小型油气公司，也包括道达尔、BP、美孚等大型跨国油气企业。5. 起步时间较晚。美国于20世纪70年代开始进行非常规天然气勘探开发，在常规天然气产量开始下滑、国内出现供需矛盾之时，恰逢非常规天然气经历10余年发展现实商业化开发阶段，形成了有序补充和接替。而我国无论是常规气，还是非常规气发展时期整体落后于美国。

此外，我国与美国在非常规气开发方面还存在诸如政策支持、市场环境、配套服务等差异，未来中国非常规天然气勘探开发还任重道远。

四、国外先进经验借鉴

（一）市场化竞争环境有利于非常规天然气开发

美国非常规天然气在勘探开发领域获得了充分竞争。中小企业在非常规天然气技术创新方面起到关键作用，大型公司则通过合资、并购等方式推动非常规天然气产业向规模化发展，形成了市场充分竞争、大小企业有序接替、专业化分工与协作的有机结合。

（二）技术创新推动非常规天然气革命

美国非常规天然气特别是页岩气的核心技术获得突破是产量快速提升的关键。美国页岩气开发水平井多段压裂法技的突破和发展成熟，大大降低了开发成本，使其产量爆发式增长。

（三）政策激励对非常规天然气开采至关重要

世界各国政府对非常规天然气开采采取了不同程度的激励政策，归纳起来可以分为成熟、趋于成熟、刚起步三种类型。实践证明，政府资金和政策激励是促进非常规天然气发展的关键。

1. 成熟型。美国和澳大利亚较为成熟，在财政制度方面，美国矿业使用费税油田之间不实行“栅栏”（ring fencing）政策；激励政策方面，美国早在1980年就出台了税收优惠政策（《能源意外获利法》第29条），优惠期长达23年，政府对气体的销售没有限制条件。澳大利亚的矿业使用费税为10%-12%，油田之间不实行“栅栏”政策；规定电力零售商所售电量中必须有13%来自于天然气发电，以提高天然气利用率，政府对气体的销售没有限制条件。2. 趋于成熟型。加拿大正朝着成熟型发展。加拿大政府对矿业使用费税油田不实行“栅栏”政策；采取减免低产能气井的税收、煤层气井的矿业使用费、水处理费等激励措施，政府对气体的销售没有限制条件。3. 起步型。印度、中国和印度尼西亚政府在对待非常规天然气开发上起步不久。印度矿业使用费税（其他油气企业是国有）；油田之间不实行“栅栏”政策；采取从商业性生产之日起7年免税，只征收很低的矿区使用费的激励措施政府对气体的销售没有限制条件。中国政府对国有企业实行“栅栏”政策，采取开始赢利后有2年免税期，3年税收减半期的激励政策，政府实行企业增值税先征后退政策，对气体的销售没有限制条件，帮助企业获得土地使用权。印度尼西亚也对国有企业实行“栅栏”政策，唯一的激励政策是政府减免极少量的税收。

（四）基础设施和准入机制为其发展创造条件

截至目前，美国本土48州管线长度约50万千米，其中州际管道35万千米，州内管道15万千米。发达的天然气管网设施、第三方准入、完善的监管机制均为美国页岩气实现商业化开发与应用创造了有利条件。

五、启示

一是着力解决关键地质和技术问题。借鉴美国先进经验，根据我国实际，攻克技术难关，加快技术方面的研究，提高能源开采技术和能源利用率，推进非常规油气资源的勘探开发，减少成本，进而促进国际竞争力的提升。二是研究符合我国实际的管理政策。目前存在例如煤炭和煤层气的矿业权叠置导致相关部门和企业的管理权限分歧和利益冲突等问题。页岩气勘探开发在矿业权、价格、税收、专项研究基金、市场准入资格、环境等方面的各项政策都还不健全。所以，需要积极、及时的开展调研，学习经验、吸取教训，建立健全的管理体系，引导非常规气得健康发展，以促进国民经济发展。

三是加强政策扶持力度。充分认识煤层气和页岩气等非常规天然气资源的战略地位和重大研究意义，以及发展需要国家政策支持。除了需要加强技术攻关以外，在国家政策层面可以给予相应的财税支持，调动开发商的积极性。四是推进天然气价格调整。推进天然气价格机制调整，促进市场化发展，激发非常规天然气开采商积极性。同时，解决好国内外天然气价格接轨与用户承受力的矛盾，以及协调上下游利益分配问题。