21世紀(jì)，一種新能源逐漸火熱起來。

2000年，這種新能源在美國能源總消耗量中占的比重還不到1%，但自2006年開始，其開采速度突然加快，短短幾年，每年開采的速度都至少翻倍。到2009年已經(jīng)占美國能源總消耗量的14%，時至今日這一比例已經(jīng)上升到30%左右。據(jù)估計，到2035年還會進(jìn)一步增加到近50%。

這種新能源就是頁巖氣。

得益于頁巖氣的大規(guī)模開采利用，美國再一次喊出了“能源自主”的口號。有人將此稱為“頁巖氣革命”，相對于稱石油為“黑金”，頁巖氣則被稱為“藍(lán)金”。2012年，國際能源署發(fā)布的《世界能源展望》中稱，到2017年，美國就將取代沙特阿拉伯，成為全球最大的石油天然氣生產(chǎn)國。

其實(shí)美國并不是全世界頁巖氣儲量最多的國家。2011年，美國能源信息署（EIA）對全世界33個石油天然氣儲量較大國家的頁巖氣資源進(jìn)行了估算，得出的結(jié)論是，這33個國家擁有可采頁巖氣資源合計187萬億立方米，其中美國有24萬億立方米，而中國的可采儲量則高達(dá)36萬億立方米，高居全世界首位，占初步探明可采儲量的20%左右。

受此鼓勵，國家在“十二五”計劃中專門規(guī)劃了頁巖氣開發(fā)項目。計劃在此期間優(yōu)選30到50個頁巖氣遠(yuǎn)景區(qū)和50到80個有利目標(biāo)區(qū)；探明可采儲量2000億立方米；到2015年實(shí)現(xiàn)頁巖氣年產(chǎn)65億立方米。同時進(jìn)一步規(guī)劃到2020年實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)頁巖氣1000億立方米的目標(biāo)。

與使用煤炭相比，頁巖氣最大的優(yōu)勢在于環(huán)保。按照年產(chǎn)65億立方米頁巖氣這個數(shù)字來計算，相比使用煤炭可以減少二氧化碳排放約1400萬噸，減少二氧化硫排放11.5萬噸，減少煙塵排放5.8萬噸，減少氮氧化合物排放4.3萬噸。

美好的未來似乎正在向我們招手。但事實(shí)上，情況卻沒有想象中樂觀。我國在開發(fā)利用頁巖氣的道路上，恐怕還有很多彎路要走，很多困難要克服。

頁巖氣開采的瓶頸

頁巖氣與致密砂巖氣、煤層氣、天然氣水合物一樣，都屬非常規(guī)油氣藏。雖然其主要成分跟天然氣相同，都是甲烷（CH4），但在具體開采過程中區(qū)別相當(dāng)大。

頁巖氣普遍存在于頁巖的空隙中，以吸附氣或水溶氣的形式存在。其滲透率非常低，必須想辦法打開密封的空隙才能將之提取出來。這種資源已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了約200年時間，之所以到近期才開始開發(fā)，正是因?yàn)殚_采頁巖氣的技術(shù)難度相當(dāng)大。因此曾有人將開發(fā)頁巖氣形容為“從石頭里榨出血”。美國開采頁巖氣的成功，很大程度上得益于水力壓裂技術(shù)的逐漸成熟。

水力壓裂技術(shù)開發(fā)頁巖氣，當(dāng)然需要水，而且是大量的水。由于需要在水中添加藥物，為避免藥物跟水中其他物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)喪失效果，對水質(zhì)的要求還相當(dāng)高。據(jù)說其純凈程度甚至高于飲用水。在目前技術(shù)條件下，水資源匱乏的地區(qū)無論有多少頁巖氣資源，其意義也相當(dāng)于食之無味，棄之可惜的雞肋。而眾所周知，中國正是水資源相對匱乏的國家。

另外，添加在水力壓裂液中的藥物，很多都是對環(huán)境有害的。比如說為增加壓裂液的粘度而加入的胍膠，為防止儲層中的粘土膨脹而加入的鉀鹽。這些藥物進(jìn)入地下之后，短期內(nèi)可能影響不大，但經(jīng)過長期滲透、擴(kuò)散，很可能會污染淺層地下水。這種污染到目前為止基本無法治理。

同時，頁巖氣的主要成份甲烷極易擴(kuò)散、揮發(fā)，之所以能保存下來，完全是因?yàn)轫搸r層的密封性。要開采頁巖氣首先就要破壞頁巖層的密封，密封破壞后甲烷會迅速散失掉。目前的開采方法只能做到先破壞，再設(shè)法恢復(fù)。即便采用低傷害壓裂液等先進(jìn)技術(shù)，最多也只能恢復(fù)到原來水平的10%到20%。

這種特性導(dǎo)致頁巖層的采收率相當(dāng)?shù)?。傳統(tǒng)天然氣采收率可以達(dá)到約60%，而頁巖氣的采收率只有約5%到6%。如果按照這個采收率計算的話，我國數(shù)十萬億立方米的可采頁巖氣資源開發(fā)后，能拿到手的恐怕也只有區(qū)區(qū)幾萬億立方米而已。原本夠用幾百年的資源，開采過程中大量損耗，到手的只能用幾十年，這恐怕就得不償失了。

甲烷也是主要溫室氣體，有人認(rèn)為其對環(huán)境的破壞作用比二氧化碳還大。如果利用頁巖氣減少二氧化碳排放的同時，導(dǎo)致更多甲烷通過土壤、地下水滲透后排放到大氣層中，這豈不是會造成更嚴(yán)重的環(huán)境問題？

另外，頁巖氣開采的另一個特點(diǎn)是雖然可開發(fā)周期長，但初期早期產(chǎn)量遞減快，需要打很多井，占用很多土地。美國目前采用的水平井水力分段壓裂技術(shù)，能夠打一個直井之后橫向發(fā)展，采集一個水平面上的頁巖氣，可仍然沒能有效解決這個問題。我國目前還沒能完全有效的掌握水平井水力分段壓裂技術(shù)，已建成的頁巖氣井以直井水力壓裂技術(shù)為主。這就會占用更多的土地。

成功不能復(fù)制

開發(fā)頁巖氣有如此多的困難和問題，但我們沒有現(xiàn)成可學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，從現(xiàn)實(shí)情況看，中國絕不可能復(fù)制美國在頁巖氣方面的成功。

雖然中美頁巖氣儲量都很豐富，但成藏機(jī)理卻有極大不同。從形成年代看，美國頁巖氣主要形成于距今7000萬年到4億年的中生代至古生代晚期。而中國則主要形成與距今4億到10億年的古生代早期到元古代晚期。這導(dǎo)致中國的頁巖氣比美國的埋藏更深。美國主要頁巖氣礦藏集中在800米到2600米之間，但中國頁巖氣的埋藏深度大多至少在2000米以上，很多地方甚至在3000米以上。這無疑增加了開采的難度。

另外從沉積相上看，美國頁巖氣層以均質(zhì)性相對較好的海相沉積層為主，而中國有很大一部分頁巖氣層為陸海過度相和陸相，均質(zhì)性很差。雖然2011年我國在陜西省甘泉縣打出第一口有產(chǎn)量的陸相頁巖氣井，粉碎了國內(nèi)外部分專家提出的“陸相頁巖氣井不出氣”的假說，但毫無疑問，陸相和陸海過度相頁巖氣層的開發(fā)相對要困難一些。

同時因?yàn)橹袊貧?gòu)造比較復(fù)雜，頁巖氣生成后受到的地質(zhì)改造破壞較嚴(yán)重，我國的頁巖氣資源保存條件較差，散失很嚴(yán)重。這導(dǎo)致即便找到好的頁巖層，其中的頁巖氣含量也未必就高。對勘探和開采都會產(chǎn)生不利影響。

從頁巖氣儲量的分布上看，我國的情況也未必有利。國土資源部的調(diào)查結(jié)果顯示，除青藏高原外的頁巖氣資源，約15%左右分布在西北，約18%分布在長江中下游及東南沿海地區(qū)，約27%分布在華北和東北地區(qū)，約40%分布在長江上游及西南地區(qū)。

水資源相對匱乏的西北、華北、東北等地區(qū)就很難大規(guī)模進(jìn)行頁巖氣開發(fā)。長江流域、東南沿海地區(qū)和西南地區(qū)，水資源可能不成問題。但這幾個地區(qū)也是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)，大規(guī)模開發(fā)頁巖氣不可避免地會出現(xiàn)頁巖氣與農(nóng)業(yè)灌溉“爭水”的情況。長江中下游和東南沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，土地資源非常緊張，在這一地區(qū)開發(fā)頁巖氣需要為占用土地支付更多的成本，也不太劃算。長江中上游和西南地區(qū)山高路險，基礎(chǔ)設(shè)施薄弱。無論是勘探、開采還是資源外運(yùn)都不是件輕松的事情。在很多地方，想開采頁巖氣甚至需要先修通道路。

從石油工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的角度看，我國與美國也相差甚遠(yuǎn)。美國石油天然氣工業(yè)發(fā)展了一百多年時間，國內(nèi)輸油、輸氣管道多達(dá)50萬公里左右，稱得上密如蛛網(wǎng)，頁巖氣開采出來之后可以直接進(jìn)入管網(wǎng)成為商品。而我國即便經(jīng)過多年建設(shè)，到目前為止也只有輸油、輸氣管道6萬公里。管網(wǎng)建設(shè)是需要時間的，沒有捷徑可走，這導(dǎo)致頁巖氣開采出來后很難商品化，對開發(fā)商的吸引力就要小得多。

同時，我們也應(yīng)吸取美國開發(fā)頁巖氣當(dāng)中環(huán)保方面的教訓(xùn)。

前文講到，水力壓裂液中添加的藥物在長期擴(kuò)散后可能造成地下水污染。因此美國過去一直通過《安全飲用水法》對水力壓裂進(jìn)行限制，這方面施工要受到環(huán)保部門的監(jiān)督。但在2005年，迫于能源需求的巨大壓力，以及資本對開發(fā)頁巖氣并從中獲得利潤的需求，美國通過《能源政策法案》，廢除了《安全飲用水法》中關(guān)于水力壓裂的內(nèi)容，解除了環(huán)保部門的監(jiān)督權(quán)。

換言之，美國很可能是犧牲了未來幾十甚至幾百年的環(huán)境安全，來換取眼下對頁巖氣開發(fā)的輝煌成果。能否稱為飲鴆止渴尚不能定論，但這么做肯定不是什么好事。

美國國土面積比中國還大，人口只有不到中國的四分之一，他們或許可以這樣做。但中國明顯不行。別說在長江中下游和東南沿海，即便是長江上游和西南的幾個省市，也集中了將近3億人口，幾乎跟美國全國人口相當(dāng)。在這些人口密集的地區(qū)，如果因?yàn)殚_發(fā)頁巖氣造成水源污染，那后果無疑是災(zāi)難性的。

走自己的路

綜上所述，對我國來講一方面是頁巖氣資源蘊(yùn)藏量巨大，另一方面是開發(fā)和利用仍然存在困難，條件尚不成熟。在目前階段，國家不該僅僅因?yàn)榧毙栀Y源就盲目搞規(guī)劃、投資金、上項目，定產(chǎn)量，尤其不該過早地引入資本。

資本是趨利的，他們計算的是本集團(tuán)的利益，在乎的是眼下的利潤最大化，只會看目前的產(chǎn)量和開采成本，不會管對環(huán)境造成了多大破壞，不會在乎貽害多少年，更不會去管采收率，不會在乎開采一立方米頁巖氣的同時糟蹋了多少資源。只有相關(guān)技術(shù)發(fā)展到適合的程度，相關(guān)政策法規(guī)已經(jīng)完善并落實(shí)到位了，資本的進(jìn)入才能起到提高效率的作用。否則，資本的利益和國家的利益就是對立的。

真正科學(xué)的做法是穩(wěn)扎穩(wěn)打，一方面完善勘探工作，另一方面進(jìn)行科學(xué)和技術(shù)方面的研究。完善勘探工作，也不該僅僅針對頁巖氣，應(yīng)該針對包含頁巖氣、致密砂巖氣、煤層氣和天然氣水合物等資源在內(nèi)的整個非常規(guī)油氣藏。只有真實(shí)可靠地摸清我國非常規(guī)油氣藏的儲量、埋藏深度、沉積相特征等關(guān)鍵信息，才可能建立適合中國的非常規(guī)油氣藏開發(fā)策略，讓有限的資源得以最大化的開發(fā)和利用。

長遠(yuǎn)來看，更應(yīng)著眼于頁巖氣開發(fā)方面的新技術(shù)，比如超臨界二氧化碳開發(fā)技術(shù)。與水力壓裂技術(shù)相比，超臨界二氧化碳開發(fā)技術(shù)有幾大優(yōu)勢。

首先就是可以大幅度減少水資源的占用。利用這一技術(shù)，即便在水資源奇缺的西北、華北地區(qū)，一樣可以成功開發(fā)頁巖氣。在長江流域和東南沿海、西南地區(qū)，也可以解決頁巖氣開發(fā)用水跟農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間的矛盾。

其次是可以充分保護(hù)油氣層。在打開油氣層的時候就使用超臨界二氧化碳進(jìn)行保護(hù)，可以徹底解決目前頁巖氣開發(fā)中先破壞再恢復(fù)的不良狀況，明顯提高采收率。

最后是環(huán)保。二氧化碳本身既是工業(yè)廢氣又是溫室氣體，過去通常直接排放到大氣中，現(xiàn)在全世界對環(huán)保和碳排放問題越來越重視，直排這種做法早晚要改變。據(jù)說已經(jīng)有企業(yè)準(zhǔn)備將其深埋到地下了。既然如此，那將之用于頁巖氣開發(fā)就屬于變廢為寶。而且二氧化碳本身無毒，過去就一直用于生產(chǎn)碳酸飲料，直接攝入也不傷害人體，自然不存在污染地下水的問題。

與水力壓裂法相比，超臨界二氧化碳法的環(huán)境成本要低得多。開采時多一點(diǎn)投入，未來在治理、恢復(fù)環(huán)境上少花許多人力物力，這無疑是劃算的。而且相信只要實(shí)現(xiàn)規(guī)模化利用，其成本也是可以逐步降低的。

另外，超臨界二氧化碳從技術(shù)上講也并不復(fù)雜。其臨界溫度是31.1攝氏度，臨界壓力是7.38兆帕，這種要求在700多米以上的井深中很容易達(dá)到。前文已經(jīng)講到，中國的頁巖氣層多數(shù)在2000米以上，達(dá)到這個條件并不困難。

當(dāng)然，從目前來講超臨界二氧化碳法的理論上還存在很大空白。這種技術(shù)涉及到的油田開發(fā)相態(tài)變化，我國并沒有進(jìn)行深入研究。通俗講就是僅僅知道利用這個方法可以開采頁巖氣，但還講不清其中的道理，貿(mào)然利用的話，誰也不知道什么地方可能產(chǎn)生問題，更不知道會產(chǎn)生多大問題。但為了開發(fā)干旱缺水地區(qū)的頁巖氣資源，為了避免頁巖氣開發(fā)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響和對環(huán)境的破壞，這部分工作是我國必須要做的。

我國政府對頁巖氣開發(fā)的投入力度不可謂不大。僅從對企業(yè)的補(bǔ)貼看，中央財政就設(shè)立了專項資金，為每立方米頁巖氣提供0.4元的補(bǔ)貼。但這種補(bǔ)貼僅能使更多企業(yè)對開發(fā)頁巖氣產(chǎn)生興趣，完全解決不了最根本的科學(xué)研究、技術(shù)突破等問題。想要解決這些問題，還是只能靠政府牽頭，把地質(zhì)、物探和鉆井等方面的專家集中起來，群策群力共同進(jìn)行研究和商討。

我們只有立足于自己的實(shí)際情況，在具體技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)上學(xué)習(xí)美國，在宏觀管理上建立自己的指導(dǎo)方針，走出適合自己的道路，才能真正有效的把地下的“藍(lán)金”變成手中的財富。