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中國開採頁巖氣遇瓶頸:照搬美國經驗技術碰壁

  • 發佈時間:2015-04-03 09:00:57  來源:廣州日報  作者:肖歡歡  責任編輯:朱苑楨

  “中國頁巖氣第一省”四川提出今年要開發頁巖氣20億立方米 高開發難度高成本高水耗成“攔路虎” 專家稱頁巖氣革命“看起來很美”應適度“踩剎車”

  頁巖氣是近年來國家重點發展的新能源。四川是我國頁巖氣資源最為豐富的省份。四川頁巖氣資源量約為27.5萬億立方米,佔全國21%;可採資源量達4.42萬億立方米,佔全國18%,資源量和可採資源量均居全國第一。今年兩會期間,國家發改委和國土資源部都表示支援四川設立國家頁巖氣綜合開發改革試驗區。上周,四川還成立了頁巖氣專家諮詢委員會,這也標誌著“中國頁巖氣第一省”在推動頁巖氣商業化上已經走上了“快車道”。

  不過,記者近日調查發現,由於開採難度大,開採成本高,部分已開採的頁巖氣項目並非像預想中的那麼順利。有專家也對頁巖氣開發中可能産生的水耗和環境污染問題表示擔憂。

  文、圖 廣州日報記者肖歡歡

  到2013年年底,四川省已鑽完頁巖氣井36口,佔全國20.2%;已完成頁巖氣井壓裂31口,約佔全國25%。累計開採出頁巖氣9385萬立方米,銷售使用頁巖氣達7565萬立方米,分別佔全國的42.3%和37.1%。九三學社四川省委員會的調研顯示,四川頁巖氣資源約佔全國的1/3,超過常規天然氣的資源量,居全國第一位。

  “第一省”四川:

  對頁巖氣開採信心滿滿

  坐擁豐富頁巖氣資源的四川,在發展頁巖氣方面也是雄心勃勃。四川已將頁巖氣確定為五大高端成長型産業之一,將力爭成為全國最大的頁巖氣生産地。

  根據《四川省頁巖氣“十二五”發展規劃(2013-2015)》中顯示,四川力爭在2015年頁巖氣産能建設達到20億立方米。未來幾年,每年新增1000口井、500億元的投資規模 (與美國Barnett地區目前情況相近),形成以油氣裝備、工程服務、天然氣化工、CNG、LNG等全産業鏈的萬億元産業。

  在中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院王世謙研究員看來,主要原因是在頁巖氣開發技術上尚未獲得突破性進展,而開發難度的增大和帶來的環境破壞,也讓開發方越來越謹慎。

  然而,四川省經信委主任王海林還是對四川省頁巖氣開發信心滿滿,並希望能加快開發步伐。“目前四川在開發頁巖氣方面,資金不存在問題,技術也不存在問題,關鍵問題在審批環節嚴格,民企還不具備進入條件。四川有關方面也正在呼籲,希望國家有關部門給予政策支援。”

  王海林告訴記者,我國每年進口的天然氣超過400億立方米,成本巨大,從這一點來看,頁巖氣的市場需求非常迫切。開發一口頁巖氣井需要6000萬元,雖然成本不低,但是若能引進社會資本,降低進入門檻,這個問題就能解決。

  中國“瓶頸”:

  水資源與頁巖氣的矛盾

  多年從事油氣地質綜合評價研究的王世謙教授直言,國內許多頁巖氣勘探成果實際上僅停留在“點火成功”、“産出了頁巖氣流”這類既無穩定測試成果更無長時間試生産數據的所謂“成功”和“突破”上,名不副實。

  他表示,從已公佈的壓裂測試成果來看,這些井深分佈在1500米左右的直井經壓裂後的測試産氣量一般只有1500~2500立方米/天,連工業氣井的標準都達不到。

  長期關注四川頁巖氣開發的環境保護部西南環境保護督查中心專家程為表示,開採頁巖氣通常要先打直井到幾千米地下,再向水準方向鑽進數百米到上千米,並採用大型水力壓裂技術,通過向地下注入清水、陶粒、化學物等混合成的壓裂液,以數十到上百兆帕的壓力,將蘊含天然氣氣流的岩層“撬開”。在同樣産量情況下,頁巖氣的井田面積大約是常規天然氣井田面積的十幾倍,鑽井數量則達到常規天然氣100倍甚至更多。水準井鑽井和水力壓裂法是目前用於頁巖氣開採的核心技術。壓裂開採需要消耗大量水資源,即使實現較高的返排率,其耗水量仍將達到常規天然氣的10倍。有研究機構甚至把中國水資源和頁巖氣開採之間的矛盾稱為中國“瓶頸”。

  環境威脅:

  廢水含上百種化學廢物

  而頁巖氣開發面臨的危機不僅是水耗,更大的威脅是對環境的破壞。程為表示,頁巖氣開採主要應用的是水準井鑽井和水力壓裂法技術,需要大量耗水,而且開採過程中需要向頁巖中注入含有化學試劑的高壓裂液。在頁巖氣開採過程中,一般大部分壓裂液會回流到地面先儲存,然後再進行處理回收和再利用,在這個過程中壓裂液若滲入地下或隨雨季到來外溢,極易造成對當地淺層和地下水質的污染。

  此外,頁巖氣開採過程中産生的油基泥漿和廢棄鑽屑污染問題也一直沒有得到足夠重視。目前,含油污泥和開採廢水已經成為頁巖氣開採的兩大污染物來源。一方面,頁巖氣開採需要消耗大量淡水資源,對當地和區域的水資源可持續利用造成影響;另一方面,頁巖氣開採過程中會産生噪聲、廢水、廢氣及開採事故災害等引起的環境污染。

  頁巖氣開採産生的廢水包含碳氫化合物、重金屬、鹽分及放射性物質等100多種化學物質。若灌注工藝不滿足要求或者灌注層選擇不當,都可能造成地下水污染。頁巖氣資源集中的川渝黔等西南地區地質條件複雜,地下暗河溶洞多,地下水污染的預防與控制難度更大。

  “複製”經驗:

  照搬美國經驗技術碰壁

  我國近年來對頁巖氣的越發重視,與美國開展的“頁巖氣革命”不無關係。2006年,美國頁巖氣産量為當年天然氣總産量的1%;2010年該比例躍升至17%,超過1000億立方米。5年間,美國頁巖氣産量增長近20倍。

  九三學社四川省委主委黃潤秋在把脈四川頁巖氣發展時表示,由於地質條件、技術條件和市場條件與美國不同,四川的頁巖氣開發還面領著“成本”與“環保”的雙重壓力。目前美國已開發的頁巖氣氣藏不僅地層海相沉積穩定、構造平緩,且埋藏深度大部分在180~2000米之間。而我國的頁巖氣地下結構複雜,褶皺強烈,儲層埋深變化大,大多數超過3000米,技術難度更大,開發成本更高。

  頁巖氣開發的有利區多以丘陵山地為主,人口密集且土地和水資源短缺,受技術條件的制約,頁巖氣開採所使用的水壓破裂技術需要擠佔大量的土地和水資源。大量的水還會回流到地表,鑽井使用的化學添加劑會對地下水和地表造成污染威脅,一旦處理不當,將會加劇當地資源短缺的矛盾和環境污染的風險。

  著名能源問題專家夏義善也告訴記者,四川盆地頁巖氣埋藏深度比較深,一般在2000米到3000米之間,而在我國其他地區開發難度更大,埋藏深度一般在5000米上下。在美國一些富含頁巖氣的地區,埋藏深度多在800米到2000米之間。頁巖氣埋藏深度,直接影響著勘探和開發成本。我國頁巖氣開發時間較短,技術不夠成熟,又因為中國和美國的地質條件不同。而當前則主要是在複製美國的技術。

  西南石油大學資源與環境學院副院長王興志直言,當前國內對四川盆地海相富有機質頁巖地質研究過於粗糙,其特徵及主控因素尚未明確,還不適合頁巖氣的大規模勘探與開發。我國多采用北美地區頁巖氣地質評價體系,缺乏適合四川盆地頁巖氣儲層的評價方法與標準。四川盆地頁巖氣資源量和有利分佈區塊尚不十分清楚,還缺乏頁巖氣遠景區帶和有利區帶劃分依據。四川盆地內相對有利於頁巖氣勘探的川南地區處於丘陵地帶,人口密度大,水資源較為匱乏,不利於大規模的鑽探和水壓裂開發。

  “成本”巨大:

  要降低成本提高産量

  不僅是頁巖氣研究專家,一些開發頁巖氣的公司負責人也坦承,高成本導致投入難以收回。

  國土資源部油氣資源戰略研究中心研究員李玉喜表示,由於我國頁巖氣儲存條件差,開發週期長,工程作業費用比較高,導致開發成本高,甚至虧本。而頁巖氣要實現效益開發,必須降低成本和提高産量。國外主要採用工廠化作業和大型同步體積壓裂來進行頁巖氣開發,而國內的四川等地,一直採用傳統的作業模式,相關設備缺乏,工藝技術和作業流程不完備,導致成本較高。

  為推進頁巖氣市場化開發,國土資源部于2011年6月和2012年9月兩次共推出總面積3.1萬平方公里的23個區塊,面向社會各類投資主體公開招標出讓頁巖氣探礦權。

  張建華(化名)的公司就是在2012年的招標中參與了四川一處頁巖氣片區的開發。張建華告訴記者,開發成本實在太高,水準鑽井週期要80天,水準井單井成本要7000萬元,頁巖氣的開採成本要3元/立方米,從2013年參與四川某市的頁巖氣以來,兩年時間他的公司一共投入了6億元,公司也負債2億元。

  “我後來才知道,美國的頁巖氣跟我們的不一樣,它含有相當高比例的氦,大概是10%,而一般國內的頁巖氣的含氦量不到千分之五。氦是非常有用的一種氣體,而且售價很高。美國專家跟我説,要想賺錢,年出氣量必須達到5000萬立方米以上,成本在2元/立方米以下。”張建華説,頁巖氣開採出來,要想賺錢,還有很長的路要走。

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