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中国页岩气工程技术装备自主化完成“最后一块拼图”

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10月14日,中国石化集团公司宣布我国页岩气开发又一关键技术装备——国产桥塞及配套技术在重庆涪陵页岩气田焦页42号平台成功应用。这是国产桥塞及配套技术首次大规模应用于页岩气商业开采,它的成功应用完成了页岩气工程技术装备自主化、国产化的“最后一块拼图”,这标志着中国页岩气开发核心技术装备制造完全摆脱对外国公司的依赖,全面实现国产化。

页岩气(shale gas)是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中,以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气,成分以甲烷为主,它与煤层气、致密砂岩气一起,被称为非常规油气资源的三大品种。一直以来,由于开采技术原因,页岩气被认为是无法进行大规模的商业开发。到2006年以后,由于国际油气价格的高位运行、水力压裂技术的成熟以及推广、金融危机后美国重视能源自给等多方因素的叠加,最终才使得页岩气的大规模商业开发成为可能,从此美国在全世界掀起了一场“页岩气革命”。2006年页岩气产量仅为美国其天然气总产量的1%,到2011年增长至美国天然气总产量的30%,且份额还在逐年上升,这使得美国在2009年取代俄罗斯成为世界第一大天然气生产国;页岩气技术的快速发展带动了页岩油技术的突破,目前美国本土页岩油日产量已经达到约50万桶,并计划到2020年达到日产300万桶的规模,有望超过沙特成为世界第一产油国。据估计,曾经能源高度依赖海外的美国到2035年不仅能过实现能源自给自足,还将成为油气净出口国。

各国对于页岩气开采的高度关注,不仅是因为“页岩气革命”使得美国在能源领域的成功逆袭,更是因为页岩气这一新能源的大规模的商业开采将撼动,甚至是改变世界的地缘政治格局:1、按常规能源计量,世界大部分探明可采储量集中在俄罗斯、伊朗和卡塔尔,而在考虑页岩气的情况下,中国、美国、阿根廷的潜力可与前述三国相捋,页岩气带来的是未来世界能源版图的变化;2、页岩气的主要成分是甲烷,燃烧后释放的二氧化碳排放量仅相当于石油的54%、煤的48%;这将改变全球能源格局、碳排放政治博弈力量对比和地缘政治力量对比;3、更为重要的是页岩气下游的化工业会使得相关的化工原料产品更加廉价,例如,用石脑油制作乙烯的成本为每吨1000——1200美元,而用页岩气的副产品生产乙烯的成本则为每吨500美元,可以预见未来美国在全球氮肥、聚乙烯、PVC、乙二醇等市场的话语权将越来越重,这将在中长期影响包括中国在内的全球主要化工品产、销区域的价格变化和供求结构。

实际上如此具有诱惑力的页岩气并非“百利而无一害”,1、按照现有的开采技术,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,耗水量也是常规天然气的10倍左右,平均而言,一口页岩气井需要20万吨水;2、页岩气开发过程中产生的废水包含碳氢化合物、重金属、盐分以及放射性物质等100多种化学物质,且10%——40%会排回地面,对环境的影响存在很大不确定性;3、其次页岩气的压裂液中含有大量化学成分,多次注入可能对深层地下水带来影响4、页岩气的开发经过60-80次的压裂,导致岩层和岩层之间的润滑和触礁,在页岩气开采是否导致地震风险上仍然缺乏研究与论证。由于页岩气大规模的商业开采国家只有美国、加拿大和中国,各国开采时间并不长,页岩气开采对环境的负面效益还未能表现,开采页岩气的环境风险更多的是一种理论上的担忧,但是这种担忧却是欧洲国家对于页岩气开采采取犹豫观望的态度的一个主要原因。

页岩气对于中国的意义在于,大规模开采不仅可以提升能源自给率、保证能源安全、丰富能源类型、减缓发展的环境压力,还可培植相关产业链以及促进就业与经济增长,而且中国的大规模开采是有中国丰富的页岩气存量(可采储量有36万亿立方米,约占世界总量的20%,排名世界第一)作为基础,所以推动页岩气开采理所应当。中央为推动页岩气发展,打破了油气勘探开发领域的垄断,允许石油天然气行业以外的企业进入,开展了两轮公开的探矿权招标;并将页岩气列为第172个独立矿种,按独立矿种进行管理;2013年10月30日,国家能源局在其官网发布了《页岩气产业政策》,明确将页岩气开发纳入国家战略性新兴产业。

但是中国对于推广页岩气的开采,有着自身技术、资源环境上的劣势:1、中国的页岩气埋藏深度普遍在2600米至3000米,单井钻井、压裂成本接近亿元,钻井平台的智能化和系统化水平低,打一口井需3个月左右(美国只需1周),由于技术限制,无法精勘,每口井的连续稳定地产气不能保障,综合开采成本大约是美国的4——5倍;2、天然气本身是具有“管道先行”特点的,必须先修好可到达终端消费者的管网,目前我国没有专门的页岩气运输管道,页岩气只能通过现有的天然气管道和公路进行运输,加之天然气管道在页岩气分布地区缺乏分支官网,页岩气无法接入管道,只能利用压缩天然气运输车进行运输;3、中国的页岩气富集区域又往往处在水资源较为紧张的内陆、盆地地区,像华北地区、准噶尔盆地、吐哈盆地、鄂尔多斯盆地等缺水地区,辽宁、陕西、重庆和四川等农业用水、生活用水需求量较大的地区;4、正在大规模开采的长宁——涪陵等矿区位于出于活跃期的龙门山地震带。

基于以上的顾虑,中央对于页岩气的政策做出了相关调整,推迟了页岩气探矿权的第三轮招标;今年9月17日,将原先计划2020年全国的页岩气产量从600亿下调到300亿立方米;此外,加强页岩气行业的规范发展,如,2014年4月国土资源部批准发布了《页岩气资源/储量计算与评价技术规范(DZ/T0254-2014)》),这是我国第一个页岩气行业标准;5月,国家能源局制定印发《能源监管行动计划(2014-2018年)》,明确了未来五年能源监管的目标、重点任务和相关措施。

在这场“页岩气革命”当中,相对于北美的突飞猛进与欧洲的冷眼旁观,中国的态度可以说是有所保留的积极进取——把握核心部件生产工艺,建立独立产业链条,健全页岩气行业规范,开展试点式商业大规模开采,但并不急于扩大大规模商业开采范围。毕竟,中国没有北美的地广人稀的自然条件,在开采技术上并不成熟的情况下,大规模推广开采,风险过大;但是面对巨大的自然禀赋无法开采与能源需求激增的矛盾而无动于衷,也是不可理解的。科学技术是第一生产力,解决以上问题的关键在于开采技术的不断突破,此次国产桥塞及配套技术的成功使用标志着我国已经具备页岩气开采核心技术装备制造的自主开发能力,但是在环保标准、开采效率、精测技术等各个方面,中国的页岩气从业人仍有相当长的路要走。

文/章京宇 文化纵横

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