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中国开采页岩气遇瓶颈:照搬美国经验技术碰壁

来源:英大网    发布时间:2015-04-07

  “中国页岩气第一省”四川提出今年要开发页岩气20亿立方米 高开发难度高成本高水耗成“拦路虎” 专家称页岩气革命“看起来很美”应适度“踩刹车”

  页岩气是近年来国家重点发展的新能源。四川是我国页岩气资源最为丰富的省份。四川页岩气资源量约为27.5万亿立方米,占全国21%;可采资源量达4.42万亿立方米,占全国18%,资源量和可采资源量均居全国第一。今年两会期间,国家发改委和国土资源部都表示支持四川设立国家页岩气综合开发改革试验区。上周,四川还成立了页岩气专家咨询委员会,这也标志着“中国页岩气第一省”在推动页岩气商业化上已经走上了“快车道”。

  不过,记者近日调查发现,由于开采难度大,开采成本高,部分已开采的页岩气项目并非像预想中的那么顺利。有专家也对页岩气开发中可能产生的水耗和环境污染问题表示担忧。

  文、图 广州日报记者肖欢欢

  到2013年年底,四川省已钻完页岩气井36口,占全国20.2%;已完成页岩气井压裂31口,约占全国25%。累计开采出页岩气9385万立方米,销售使用页岩气达7565万立方米,分别占全国的42.3%和37.1%。九三学社四川省委员会的调研显示,四川页岩气资源约占全国的1/3,超过常规天然气的资源量,居全国第一位。

  “第一省”四川:

  对页岩气开采信心满满

  坐拥丰富页岩气资源的四川,在发展页岩气方面也是雄心勃勃。四川已将页岩气确定为五大高端成长型产业之一,将力争成为全国最大的页岩气生产地。

  根据《四川省页岩气“十二五”发展规划(2013-2015)》中显示,四川力争在2015年页岩气产能建设达到20亿立方米。未来几年,每年新增1000口井、500亿元的投资规模 (与美国Barnett地区目前情况相近),形成以油气装备、工程服务、天然气化工、CNG、LNG等全产业链的万亿元产业。

  在中国石油西南油气田公司勘探开发研究院王世谦研究员看来,主要原因是在页岩气开发技术上尚未获得突破性进展,而开发难度的增大和带来的环境破坏,也让开发方越来越谨慎。

  然而,四川省经信委主任王海林还是对四川省页岩气开发信心满满,并希望能加快开发步伐。“目前四川在开发页岩气方面,资金不存在问题,技术也不存在问题,关键问题在审批环节严格,民企还不具备进入条件。四川有关方面也正在呼吁,希望国家有关部门给予政策支持。”

  王海林告诉记者,我国每年进口的天然气超过400亿立方米,成本巨大,从这一点来看,页岩气的市场需求非常迫切。开发一口页岩气井需要6000万元,虽然成本不低,但是若能引进社会资本,降低进入门槛,这个问题就能解决。

  中国“瓶颈”:

  水资源与页岩气的矛盾

  多年从事油气地质综合评价研究的王世谦教授直言,国内许多页岩气勘探成果实际上仅停留在“点火成功”、“产出了页岩气流”这类既无稳定测试成果更无长时间试生产数据的所谓“成功”和“突破”上,名不副实。

  他表示,从已公布的压裂测试成果来看,这些井深分布在1500米左右的直井经压裂后的测试产气量一般只有1500~2500立方米/天,连工业气井的标准都达不到。

  长期关注四川页岩气开发的环境保护部西南环境保护督查中心专家程为表示,开采页岩气通常要先打直井到几千米地下,再向水平方向钻进数百米到上千米,并采用大型水力压裂技术,通过向地下注入清水、陶粒、化学物等混合成的压裂液,以数十到上百兆帕的压力,将蕴含天然气气流的岩层“撬开”。在同样产量情况下,页岩气的井田面积大约是常规天然气井田面积的十几倍,钻井数量则达到常规天然气100倍甚至更多。水平井钻井和水力压裂法是目前用于页岩气开采的核心技术。压裂开采需要消耗大量水资源,即使实现较高的返排率,其耗水量仍将达到常规天然气的10倍。有研究机构甚至把中国水资源和页岩气开采之间的矛盾称为中国“瓶颈”。

  环境威胁:

  废水含上百种化学废物

  而页岩气开发面临的危机不仅是水耗,更大的威胁是对环境的破坏。程为表示,页岩气开采主要应用的是水平井钻井和水力压裂法技术,需要大量耗水,而且开采过程中需要向页岩中注入含有化学试剂的高压裂液。在页岩气开采过程中,一般大部分压裂液会回流到地面先储存,然后再进行处理回收和再利用,在这个过程中压裂液若渗入地下或随雨季到来外溢,极易造成对当地浅层和地下水质的污染。

  此外,页岩气开采过程中产生的油基泥浆和废弃钻屑污染问题也一直没有得到足够重视。目前,含油污泥和开采废水已经成为页岩气开采的两大污染物来源。一方面,页岩气开采需要消耗大量淡水资源,对当地和区域的水资源可持续利用造成影响;另一方面,页岩气开采过程中会产生噪声、废水、废气及开采事故灾害等引起的环境污染。

  页岩气开采产生的废水包含碳氢化合物、重金属、盐分及放射性物质等100多种化学物质。若灌注工艺不满足要求或者灌注层选择不当,都可能造成地下水污染。页岩气资源集中的川渝黔等西南地区地质条件复杂,地下暗河溶洞多,地下水污染的预防与控制难度更大。

  “复制”经验:

  照搬美国经验技术碰壁

  我国近年来对页岩气的越发重视,与美国开展的“页岩气革命”不无关系。2006年,美国页岩气产量为当年天然气总产量的1%;2010年该比例跃升至17%,超过1000亿立方米。5年间,美国页岩气产量增长近20倍。

  九三学社四川省委主委黄润秋在把脉四川页岩气发展时表示,由于地质条件、技术条件和市场条件与美国不同,四川的页岩气开发还面领着“成本”与“环保”的双重压力。目前美国已开发的页岩气气藏不仅地层海相沉积稳定、构造平缓,且埋藏深度大部分在180~2000米之间。而我国的页岩气地下结构复杂,褶皱强烈,储层埋深变化大,大多数超过3000米,技术难度更大,开发成本更高。

  页岩气开发的有利区多以丘陵山地为主,人口密集且土地和水资源短缺,受技术条件的制约,页岩气开采所使用的水压破裂技术需要挤占大量的土地和水资源。大量的水还会回流到地表,钻井使用的化学添加剂会对地下水和地表造成污染威胁,一旦处理不当,将会加剧当地资源短缺的矛盾和环境污染的风险。

  著名能源问题专家夏义善也告诉记者,四川盆地页岩气埋藏深度比较深,一般在2000米到3000米之间,而在我国其他地区开发难度更大,埋藏深度一般在5000米上下。在美国一些富含页岩气的地区,埋藏深度多在800米到2000米之间。页岩气埋藏深度,直接影响着勘探和开发成本。我国页岩气开发时间较短,技术不够成熟,又因为中国和美国的地质条件不同。而当前则主要是在复制美国的技术。

  西南石油大学资源与环境学院副院长王兴志直言,当前国内对四川盆地海相富有机质页岩地质研究过于粗糙,其特征及主控因素尚未明确,还不适合页岩气的大规模勘探与开发。我国多采用北美地区页岩气地质评价体系,缺乏适合四川盆地页岩气储层的评价方法与标准。四川盆地页岩气资源量和有利分布区块尚不十分清楚,还缺乏页岩气远景区带和有利区带划分依据。四川盆地内相对有利于页岩气勘探的川南地区处于丘陵地带,人口密度大,水资源较为匮乏,不利于大规模的钻探和水压裂开发。

  “成本”巨大:

  要降低成本提高产量

  不仅是页岩气研究专家,一些开发页岩气的公司负责人也坦承,高成本导致投入难以收回。

  国土资源部油气资源战略研究中心研究员李玉喜表示,由于我国页岩气储存条件差,开发周期长,工程作业费用比较高,导致开发成本高,甚至亏本。而页岩气要实现效益开发,必须降低成本和提高产量。国外主要采用工厂化作业和大型同步体积压裂来进行页岩气开发,而国内的四川等地,一直采用传统的作业模式,相关设备缺乏,工艺技术和作业流程不完备,导致成本较高。

  为推进页岩气市场化开发,国土资源部于2011年6月和2012年9月两次共推出总面积3.1万平方公里的23个区块,面向社会各类投资主体公开招标出让页岩气探矿权。

  张建华(化名)的公司就是在2012年的招标中参与了四川一处页岩气片区的开发。张建华告诉记者,开发成本实在太高,水平钻井周期要80天,水平井单井成本要7000万元,页岩气的开采成本要3元/立方米,从2013年参与四川某市的页岩气以来,两年时间他的公司一共投入了6亿元,公司也负债2亿元。

  “我后来才知道,美国的页岩气跟我们的不一样,它含有相当高比例的氦,大概是10%,而一般国内的页岩气的含氦量不到千分之五。氦是非常有用的一种气体,而且售价很高。美国专家跟我说,要想赚钱,年出气量必须达到5000万立方米以上,成本在2元/立方米以下。”张建华说,页岩气开采出来,要想赚钱,还有很长的路要走。