中国能发生页岩气革命吗？-赵金洲20141216

赵金洲2014年12月16日中国会发生”页岩气革命”吗?2013年，很多城市在“朦胧”中迎来新年，最严重时，我国中东部140多万平方公里雾霾笼罩，8亿以上人口受影响。2013年全国平均霾天数35.9天，创52年来之最雾霾天气几乎常态化，雾霾侵袭范围越发扩散“中国空气最干净”城市三亚，也受到外部污染物质输入的影响十面霾伏北京：2013年1月15日三亚：2013年10月26日第二大经济体2010年中国GDP超过日本成为世界第二大经济体世界贡献养活占全球18.84%的人口（13.6407/72.4018）；对非洲国家等资金援助和经验输出，帮助广大发展中国家消除贫困；对已建交最不发达国家近5000个税目商品实施进口零关税2013年中国经济增长对全球经济增长的贡献约30%（是美国的2倍多），大大高于占全球经济规模的比重（12.41%），发挥了超过中国经济规模的带动力世界贡献对世界各国的经济贡献空气和水污染损失了GDP8%2013年京津冀、珠三角、长三角地区及直辖市、省会城市和计划单列市共74个城市空气质量达标只有4.1%（海口、舟山、拉萨）中国十大水系、61个重点湖泊（水库）分别有28.3%和39.3%的水质达不到饮用水要求2/3中国人呼吸着不达标的空气，约3亿中国人缺乏清洁的饮用水，雾霾遮蔽了阳光阳光空气水中国发展成为世界第二大经济体，也付出了沉重代价沉重代价人类生存的三个基本要素2013年3月15日，李克强当选总理2013年3月17日，李克强总理提出了打造“中国经济升级版”概念在发展中要让人民呼吸清洁的空气，饮用安全的水，食用放心的食品绿水青山贫穷落后不行，殷实富裕环境恶化也不行既然同呼吸就要共奋斗，大家都尽一把力2013年3月27~29日，李克强总理赴江苏、上海考察：阐述了打造升级版的五大路径之一是环境资源可支撑打造中国发展升级版以空气环境为例主要污染物：二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、悬浮颗粒霾天根源：烧煤、烧油、扬尘、排污霾天根治：减煤、控车、降尘、减排环境资源可支撑？烧煤尾气扬尘烟尘煤炭燃烧产生的二氧化硫、二氧化碳、烟尘颗粒分别占全国总量的90%、80%和70%天然气燃烧几乎不排放二氧化硫和烟尘颗粒煤炭消费对大气污染的影响煤炭直接燃烧所排放的二氧化碳比天然气多60%民用天然气炉灶热效率比燃煤炉灶高2倍以上燃气工业锅炉效率比燃煤工业锅炉高30~40%2012年9月27日，国务院批准《重点区域大气污染防治“十二五”规划》优化能源结构，控制煤炭使用；优先发展城市燃气，积极调整工业燃料结构，优化配置使用天然气2013年9月10日，国务院批准《大气污染防治行动计划》加快调整能源结构，增加清洁能源供应控制煤炭消费总量，增大天然气供应、加大非化石能源利用替代燃煤加快现有工业企业燃煤设施天然气替代步伐（煤改气）加快淘汰燃煤小锅炉，优先保障民用天然气大幅压减耗煤项目生产规模防治大气污染能源对策两个主题词：优化调整能源结构、天然气替代燃煤原煤消费比例最高的是南非、中国、印度天然气消费比例最低的是南非、中国、印度原油消费比例最低的是中国、南非、印度空气质量最差的是印度、南非、也门、中国2013年世界各国一次能源消费结构（%）世界人均天然气消费量462方，中国与世界水平相比差3.9倍，与美国差19倍，与日本差8倍，与韩国相差9倍2013年世界各国天然气消费量（亿方）如果中国原煤消费比重下降一半，全部用天然气替代，可减排：二氧化硫3600万吨以上；二氧化碳24.34亿吨以上；烟尘颗粒2000万吨以上蓝天白云、绿水青山美丽中国APEC蓝急需提高天然气等清洁能源的消费比重，走“以气代煤”、“以气代油”、“以气发电”、“城镇气化”之路国家能源发展“十二五”规划提出2015年能源消费总量控制在41亿吨标煤，天然气消费比重提高到7.5%，非化石能源比重提高到11.4%如果天然气消费比重达到7.5%，天然气消费量将达到2600亿方以上如果比重达到目前世界平均水平23.7%，天然气消费量将达到8000亿方以上打造中国发展升级版天然气需求巨大天然气从哪里来？巨大天然气需求难题破解之策加快常规天然气开发2015年达到1300亿方；2020年达到2000亿方；2030年达到3000亿方扩大天然气进口中国油气进口通道2009年中国成为第一大能源消费国中国原油、天然气对外依存度已超过58%和31%马六甲困局美国为首等国围堵中国东南西北四大油气进口通道格局初步建成友谊通道、互利共赢通道巨大天然气需求难题破解之策中俄天然气进口东北通道（西北通道）:东线、西线三条管道油气生产和出口大国，是中国一直期望的油气进口国1994年谈判天然气（20年），1997年谈判原油（15年）俄罗斯博弈筹码、美日欧围堵关键2011年供油2013年3月，习近平当选国家主席后首访俄罗斯，签署备忘录：东线出口天然气，年供气量380亿方；今年5月21日，在习近平、普京见证下，正式签署供气合同：2018年起东线供气，最终达到380亿方/年，合同期30年，总价4000亿美元；11月9日，又在习普见证下签署西线供气合同，供气300亿方/年680亿方/年中国-中亚油气进口西北通道（油气丝绸之路、跨国动脉）巨大天然气需求难题破解之策1997年开始谈判中哈原油管道2006年供油中亚天然气管道A、B、C、D四线，A、B线300亿方/年，C线250亿方/年，已经供气；9月13日习近平与塔吉克斯坦总统拉赫蒙见证下，D线开工，2016年供气，300亿方/年A、B、C线都经哈萨克斯坦，D线绕过哈国，出于能源安全考虑已累计进口950亿方850亿方/年巨大天然气需求难题破解之策原油、液化气（LNG）海上进口东南通道原油海上进口通道LNG进口通道，2006年首批6万吨LNG到达深圳LNG进口来源地10多个国家，卡塔尔35%，澳大利亚20%，印度尼西亚、马来西亚、也门等国沿海地区上岸2013年进口245亿方巨大天然气需求难题破解之策中缅油气进口西南通道中国、缅甸、韩国、印度四国六方投资受益，气源地缅甸孟加拉湾近海油气田缅甸：原油、天然气管道项目分别享有49.1%和7.37%的股权收益；每年1360万美元管道路权费、每吨1美元的原油过境费天然气管道年输量120亿方，进入中国96亿方中国天然气需求的高速攀升显示出进口保障非常有限2013年常规天然气（包括致密气）产量1177亿方煤层气——地面开采29.26亿方——井下抽采108.87亿方——利用量66亿方采煤之前先采气：2001→2013年，煤层气开采量9.8亿方→138亿方，死亡人数2463人→348人进口天然气（含液化天然气）534亿方天然气表观消费量1692亿方对外依存度已达31.6%，但天然气消费比重仅占5.1%巨大天然气需求难题破解之策不得已为之国家《大气污染防治行动计划》和《天然气利用政策》只能提出“将原煤消费比重降低到65%以下”只能提出“适度发展天然气发电，原则上不再新建天然气发电项目”只能提出“新增天然气优先保障居民生活或用于替代燃煤”不得不提出“限制发展天然气化工项目，禁止以天然气为原料生产甲醇”不得不提出“禁止以大、中型气田所产天然气为原料建设LNG项目”巨大天然气需求难题破解之策常规天然气（包括致密气）产量：2000亿方煤层气产量：300亿方进口天然气（包括液化气）：1500亿方天然气消费总量将达到4000~4500亿方2020年预测巨大天然气需求难题破解之策天然气巨大缺口只能靠页岩气填补（页岩气发展规划：2015年65亿；2020年600~1000亿）（最近下调到2020年300亿）打造“中国发展升级版”必须调整能源消费结构调整能源消费结构必须增加天然气消费比重增加天然气消费比重必须大力开发页岩气巨大天然气需求难题破解之策三个必须因此，中国需要发生“页岩气革命”国家发展战略需求民生改善战略保障分布广泛，主要有海相和陆相两种类型海相是主体，主要分布在南方地区、华北地区和塔里木盆地陆相主要分布在松辽、鄂尔多斯、渤海湾、吐哈、准噶尔等盆地及其周缘我国页岩气资源分布图美国能源情报署预测，中国技术可采资源量约36万亿方（美国24.39万亿方）国土资源部普查：中国陆域资源量134万亿方，技术可采资源量25万亿方，与常规天然气相当资源量全球第一，约占19.3%，美国约占13%资源量全球第一因此，中国发生“页岩气革命”具备坚实资源基础2009年11月，国家主席胡锦涛和美国总统奥巴马在北京会谈后，发表《中美联合声明》强调向绿色经济、低碳经济转型十分关键。中美双方签署了《中美关于在页岩气领域开展合作的谅解备忘录》2011年1月，胡锦涛主席访美，双方发表《中美联合声明》重申在页岩气领域进行合作胡锦涛总书记亲自向中国工程院部署页岩气等非常规天然气开发利用战略研究课题温家宝、李克强多次指示要加快开发页岩气今年6月13日，习近平主持召开中央财经领导小组会议，强调要抓紧制定2030年能源生产和消费革命战略，研究“十三五”能源规划国家高度重视2011年12月，国务院批准的《找矿战略行动纲要（2011-2020年）》将页岩气资源作为找矿重点目标任务2012年3月，页岩气首次出现在《政府工作报告》中：“加快页岩气勘探开发攻关”2012年3月，国家能源局发布《页岩气发展规划（2011-2015）》2012年10月，国家发改委发布《天然气利用政策》，将页岩气纳入鼓励范围2012年10月，国土资源部发布《关于加强页岩气资源勘查开采和监督管理有关工作的通知》2012年11月，财政部、国家能源局联合发布《关于出台页岩气开发利用补贴政策的通知》2013年10月，国家能源局发布《页岩气产业政策》政府决心坚定自从美国页岩气风刮进中国以来，各级政府、企业反应强烈第一轮页岩气探矿权招标4个区块只邀请了6家国企竞标；第二轮招标20个区块83家企业投标，四大石油集团落榜与采取观望态度有关；第三轮招标即将启动，四大石油集团、两大电力集团竞标意愿很强中国是至今世界上最为关注页岩气的国家，也是除美国之外有最多实际性投入的国家（也许还有加拿大），更是世界上唯一一个在政府规划中设定了页岩气产量目标的国家全国“大干快上”因此，中国发生“页岩气革命”彰显了国家意志美国常规天然气经过约50年的持续快速增长，于上世纪70年代初达到6700亿方的顶峰之后持续递减，迫使美国关注非常规天然气政府扶持、长期攻关突破工程核心技术（压裂技术）实现了煤层气、致密气和页岩气三大非常规资源商业开发。2009年产量超过俄罗斯，达到6240亿方，成为全球最大的天然气生产国，2010年产量再上6000亿方，2012年产量达到6708亿方。2012年8月3日，美国宣布对外出口天然气美国原计划2015~2020年开始天然气水合物商业开发，但由于致密气特别是页岩气的突破，时间表可能大大推迟美国“页岩气革命”31美国“页岩气革命”1821年，钻第一口页岩气井1921年，钻第一口致密气井1951年，钻第一口煤层气井20世纪60年代，圣胡安(SanJuan)盆地致密气田有效开发20世纪80年代，美国政府出台《能源意外获利法》，促使非常规天然气工业的迅猛发展，尤其是大型水力压裂(MassiveHydraulicFracturing)技术的发展，致密气产量快速增长，煤层气开发规模展开(1976年第一口商业生产井)20世纪90年代，煤层气快速发展(2000年煤层气产量350亿方)2006年以来，水平井大面积应用，分段压裂技术突破，页岩气突飞猛进2012年，美国页岩气产量达到2482亿方占到美国天然气总量的37%美国页岩气革命也不是一蹴而就，经历了漫长艰辛历程上世纪70年代末产量不到20亿，80年代末40亿，90年代末110亿2000年以来大发展：2003年突破200亿，2008年突破500亿，2010年突破1000亿，2012年突破2000亿美国“页岩气革命”美国成为世界上唯一实现页岩气大规模商业性开采的国家（加拿大近100亿），归根结底有4条经验值得我们借鉴（虽不能也不必复制美国模式）：政府支持：美国政府从基础研究、示范项目、财税优惠政策、与能源公司共同分担成本等方面鼓励发展页岩气技术进步：水平井钻井技术和水力压裂技术进步提高了页岩气单井产量、降低了开发成本管网发达：超过40万公里的管道，大大降低了页岩气开发利用成本市场开放：6300多个公司从事页岩气相关产业，85%的页岩气由中小公司生产，不完全依赖能源巨头美国“页岩气革命”因此，中国发生“页岩气革命”可以少走弯路自国土资源部2009年8月17日在重庆启动首个页岩气资源勘查项目标志着中国正式开始对页岩气资源进行勘探开发以来，全国上下页岩气革命浪潮汹涌澎湃时至今天，我国页岩气钻井近300口，去年页岩气产量2亿方。“美国页岩气革命是忽悠中国”、“由于投资大产量低，第二轮探矿权中标企业没有进入实际勘探阶段，甚至萌生退意”、“第三轮招标恐难有进展”等唱衰页岩气开发的议论甚嚣尘上，一股悲观思想席卷全国，主要原因：非石油国企缺乏对页岩气的深入了解，对开采技术一知半解，虽有财力支撑，但没有技术积累和专业人才由于页岩气投资周期长，民企缺乏战略性思考，更加看重短期利益，没有国企承受暂时性亏损以谋求长远利益的抗风险能力，也没有技术和人才支持石油国企虽具有抗资金风险能力又掌握天然气勘探开发配套工程技术和集中了专业人才，但由于所掌握的石油天然气区块内又具有页岩气资源潜力，国家在2012年10月前又没有明晰页岩气矿权人，再加上常规天然气依然“丰富”，所以几大石油集团在这几年的萌芽时期没有充分发力“红旗到底能打多久”因此，星星之火，无以燎原，中国页岩气遭遇“红旗到底能打多久”的悲观窘境实属正常“红旗到底能打多久”既要看到美国的成功，更要看到其艰辛的发展过程不能完全照搬美国经验，应站得更高看得更远要大干，但不能快上开发步伐不要操之过急基础不牢，地动山摇最近两年，国土资源部、财政部、国家发改委（国家能源局）分别出台《关于加强页岩气资源勘查开采和监督管理有关工作的通知》、《关于出台页岩气开发利用补贴政策的通知》、《页岩气产业政策》，但部门化、碎片化现象严重这些政策当中，“鼓励”多，“支持”少；“宏观政策”多，“实施细则”少（页岩气勘探开采细则即将出台）顶层设计需要从国家战略性新兴产业的高度，从经济、政策、制度安排方面进一步顶层设计（尤其是健全监管激励扶持体系）政策细化、落实到位尽管现在说中国页岩气资源世界第一，但局限于宏观预测，尤其是资源分布尚未真正掌握国土资源部拟在2013~2020年投入250亿开展全国页岩气资源调查及勘查示范落实资源摸清家底是一项重要基础工作页岩气科技扶持的实践虽然已经开始（科技部已启动2个“973”项目、国家自然科学基金委每年加大对页岩气研究的资助范围和力度、中石油和神华集团分别与基金委专门设置联合基金资助页岩气研究），但缺乏明确的页岩气科技政策2011年国家立项“973”项目《中国南方古生界页岩气赋存富集机理和资源潜力评价》2012年国家立项“973”项目《中国南方海相页岩气高效开发的基础研究》2014年国家立项自然科学基金重大项目《页岩气高效开发基础理论研究》科技攻关页岩气约50%以游离状态赋存于裂缝孔隙等储存空间，约50%以吸附状态赋存于干酪根、岩石颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态赋存。需开展解吸渗流规律研究和分析测试技术攻关由于每口井都必须压裂和页岩地层井壁难稳定的特殊性，需攻关页岩地层井眼规则的长井段水平井钻完井技术我国基本形成页岩气钻完井配套技术，只是钻井效率低，周期长、成本高，油基钻井液自主化程度低，成井质量不能满足页岩气压裂开发页岩气口口井都要压裂，需开展水平井压裂技术攻关我国基本形成页岩气常规压裂配套技术，只是压裂针对性不强，分段压裂工具甚至压裂液体系自主化程度不高（中石油川庆基本具备了全部“中国造”技术）科技攻关页岩气压裂需要重点攻关的课题之一：分段压裂问题水平井单井分段体积压裂已是成熟技术实现宏观上的整体改造，也就是现在大家常说的体积压裂改造技术科技攻关美国85%页岩气井采用这一技术压裂水平井同步分段缝网体积压裂技术科技攻关同一井场，采用两套压裂车组对两口井同时压裂作业水平井同步分段缝网体积压裂原理科技攻关基于不同井眼不同延伸裂缝之间的相互干扰，改变水力延伸分支裂缝扩展模式和扩展路径，扩展缝网同步压裂的裂缝干扰示意图水力裂缝诱导应力场水平井同步分段压裂实例科技攻关6口水平井压裂裂缝延伸监测结果监测井2监测井1施工井1施工井2施工井3施工井4水平井分步分段缝网体积压裂技术科技攻关水平井常规分段压裂水平井同步分段压裂水平井分步分段压裂5

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1科技攻关页岩气压裂重点攻关课题之二：水资源问题页岩气水平井压裂规模大，有“万方水、千方砂”之称，当前压裂液主要是低粘滑溜水，成本低，易于形成缝网现在支撑美国页岩气开发的是年约30亿吨的水资源，假如依然像现在这样使用水资源，到2035年美国每年会需要510亿吨水。美国水资源丰富，人口仅占全球4.2%，水资源所占比例5.7%，人均水资源量9920立方米，即使如此，也无法长期支撑（这是美国页岩气发展速度放缓的原因之一）我国人口占全球20%，但水资源量仅占5.2%，人均只有2100立方米，并且我国页岩气富集区块大部分位于干旱或人口稠密地区，水资源匮乏使我国无法效仿美国页岩气革命，大规模开发页岩气考虑环境承载能力是必须解决的现实问题科技攻关短期内为了掀起页岩气革命浪潮，可以研究应用以水为基液的水力压裂技术，长远考虑必须攻克无水压裂技术加拿大GasFrac公司研制的LPG（液化石油气）无水凝胶压裂液（丙烷和丁烷的混合物）已开始在页岩气中使用，目前的问题是成本高、施工复杂、不安全水平井爆燃压裂技术攻关：应用直井层内爆燃压裂技术原理管网建设我国天然气主干管网只有4.9万公里，大约是美国的九分之一，并且覆盖区域主要集中在石油天然气地区（“十二五”期间拟新增管道4.4万公里）。页岩气富集区大多没有主干管网，且很多集中在中西部山区，管网建设难度大、成本高，不利于页岩气外输利用和下游市场开拓（煤层气教训）根据《页岩气发展规划》，一是在天然气管网设施比较完善的页岩气勘探开发区，积极建设气田集输管道接入管网；二是对于远离天然气管网设施、初期产量较小的勘探开发区，建设小型液化天然气（LNG）利用装置；三是根据勘探开发进展情况，适时实施建设页岩气外输管道根据《页岩气产业政策》，一是鼓励页岩气就近利用和接入管网；二是鼓励企业在管网缺乏地区投资建设天然气输送管道、压缩天然气（CNG）与小型液化天然气等基础设施；三是基础设施对页岩气生产销售企业实行非歧视性准入政策的密集出台需要执行中真正落实到位，政策条款需要细化完善倒逼机制2012年10月26日，国土资源部在《关于加强页岩气资源勘查开采和监