21世紀(jì)頭10年發(fā)生在美國的“頁巖氣革命”或許就要推動美國的工業(yè)復(fù)興，改變世界的能源格局。如今在美國的50個州中，有22個州在搞頁巖氣大開發(fā)，而正是由于這場變革，美國被國際能源署預(yù)測將在2015年超過俄羅斯成為全球最大的天然氣生產(chǎn)國。根據(jù)美國的報告，中國頁巖氣的儲量居世界之首，但在美國幾家企業(yè)已壟斷頁巖氣的開采技術(shù)時，中國對頁巖氣的開發(fā)還處于探索階段，未來在產(chǎn)量上能和美國相提并論嗎？筆者在美國實地考察大型頁巖氣氣田，與能源學(xué)者交流，在他們看來，美國的“頁巖氣革命”有著強大的支撐因素，而這些因素，對具有廣闊前景的中國“頁巖氣革命”來說，都值得借鑒。
探訪美國“明星氣田”
今年夏天，筆者和美國約翰&S226;霍普金斯大學(xué)能源政策專業(yè)的若干研究人員一起，參觀了位于美國賓夕法尼亞州的馬塞拉斯頁巖氣開采現(xiàn)場。頁巖氣的概念和開采技術(shù)在美國并不新鮮。頁巖氣就是頁巖層中的天然氣，由于被困在比常規(guī)油氣巖層更小更密閉的薄層縫隙中或是附著在薄層上，更難從巖石里滲透出來，所以開采率比常規(guī)油氣低。但早在1821年，紐約州的弗里都尼亞鎮(zhèn)就采集過頁巖氣，只不過當(dāng)時開采的經(jīng)濟效益較低。上世紀(jì)80年代，在美國聯(lián)邦政府科研項目推動下，水裂、水平鉆井等一批三四十年代就已興起的常規(guī)油氣的開采技術(shù)被運用到頁巖氣上，直到2000年以后技術(shù)實現(xiàn)成功“嫁接”，頁巖氣才真正被大規(guī)模商業(yè)開發(fā)。
馬塞拉斯頁巖氣田就像是一個明星，它是美國目前發(fā)現(xiàn)的最大的頁巖氣田之一。美國能源信息署的最新信息顯示，該氣田技術(shù)可采儲量為3.8萬億立方米，占美國全部頁巖氣技術(shù)可采儲量的28%。乘大巴車駛出華盛頓4個半小時后，筆者一行進入一片鮮綠的林海。這里是州立森林公園，周圍幾十公里開外還有7個公園，距離最近的千人小鎮(zhèn)開車半小時就能到達。一路隨行的氣田駐地專家大衛(wèi)&S226;約克西莫介紹說，在這個方圓627平方公里的森林公園里大致有100個頁巖氣開采井場和250口開采井，由4家天然氣公司經(jīng)營。理論上，國內(nèi)外的油氣企業(yè)都能參與探礦權(quán)的招標(biāo)。大巴車忽地拐上一條林間的狹長碎石路。大衛(wèi)說，這些岔道就通向不同公司的頁巖氣開采井，鋪上碎石是為了跑運貨的重型卡車。
機器的轟鳴聲很快傳來，我們眼前隨即出現(xiàn)垂直鉆井的建設(shè)場景，簡單得出乎意料。一個四四方方的平臺上，直挺挺伸出一個高架，整個結(jié)構(gòu)占地并不大，看上去像是國內(nèi)中小學(xué)操場上的升旗臺。據(jù)大衛(wèi)介紹，鉆井任務(wù)一個月后完成時，垂直井將鉆到地下1500米至3000米之間的深度。
我們隨后來到一個已建完水平井和水裂、運輸?shù)仍O(shè)施的井場。這片工地位于密林中有兩三塊足球場那么大的空地上，3個小吊車一樣的柱子立在中間，格外顯眼。大衛(wèi)告訴我們，這些柱子所在之處就是鉆探完畢的井口，而這樣一套完整的地下鉆井系統(tǒng)包括兩三千米的垂直鉆井和在井底向3個方向伸展出上千米的水平鉆井。地面上連接的管道用于運輸天然氣，一些大罐子用于儲存水裂流體，其成分中99%由水和沙子組成，其余不到1%為化學(xué)劑。在開采過程中，這些流體將被注入井內(nèi)把頁巖層壓裂，從而逼出天然氣，其中沙子的作用是保持頁巖裂縫張開，化學(xué)劑則用于減少管道摩擦、防止細菌增長等。大衛(wèi)表示，鉆一口水平井大體需要三四周的時間，然后再用一兩周進行水裂，不過工期也可能拖上好幾個月。一口井的開采和水裂總共會耗費500萬至800萬美元。
關(guān)于水裂流體的來源和后期處理，大衛(wèi)說流體中的水主要通過卡車運來，少數(shù)情況下由輸水管送來，沙子則由鐵路和卡車運來。用過的流體將得到再利用或是被注入廢水井，很少會被運到附近的污水處理廠進行處理，因為運費高達每桶每小時1美元，而最近的污水處理廠在80公里開外。
美國看好“頁巖氣革命”
在馬塞拉斯頁巖氣田，還可以看到建設(shè)中的輸氣管。這是一組硬管，直徑有半米多，拍打起來像是鋼質(zhì)材料，它們連成一條長龍盤向遠方。大衛(wèi)說，這組輸氣管完工后將埋于地下，其建設(shè)費大致為每英里100萬美元。開采的天然氣將被運到終端用戶，主要包括工業(yè)用戶（32%）、發(fā)電廠（24%）、民用（22%）、商用（14%）等。
馬塞拉斯頁巖氣田只是當(dāng)前美國上演“頁巖氣革命”的一個縮影。目前美國50個州里有22個都在開發(fā)頁巖氣，涉及東北部、中西部、南部等地區(qū)。美國開采出的頁巖氣，一般由當(dāng)?shù)馗髦菹染偷叵M，如果有盈余會出口其他州。
頁巖氣儲量大且分布廣的特點，為美國帶來一場“革命”?！度A盛頓郵報》網(wǎng)站11月15日以“新繁榮：頁巖氣推動美國工業(yè)復(fù)興”為題報道說，“頁巖氣革命”正在激活美國工業(yè)復(fù)興的舊模式，為石化、玻璃、鋼鐵、玩具等行業(yè)回歸本土帶來春風(fēng)。據(jù)國際能源署估計，到2015年，美國將超越俄羅斯成為世界頭號天然氣生產(chǎn)國，這將使國際能源市場重新洗牌。美國能源信息署發(fā)布的《2012年度能源展望》顯示，美國頁巖氣技術(shù)可采儲量為13.6萬億立方米。按目前美國的天然氣年消費量計算，美國天然氣儲量可供全國使用100年左右。美國能源信息署今年把儲量估計下調(diào)40%左右，這是因為隨著一些氣田的勘探井打下去后，發(fā)現(xiàn)有些過去預(yù)測的未探明儲量并不存在。不過，這種儲量預(yù)測會隨著開采進程一直變化，井打下去如果有氣，又會上調(diào)儲量數(shù)據(jù)。
產(chǎn)量大也推動了這場美國的“頁巖氣革命”。美國頁巖氣產(chǎn)量2006年只有280億立方米，2010年是1360億立方米，預(yù)期到2035年產(chǎn)量3580億立方米，將占美國天然氣總產(chǎn)量的49%，目前的比例是37%。相應(yīng)的，美國天然氣價格的跌幅超過30%。
美國政策圈討論的不再是如何降低能源的對外依存度，而是如何增加國內(nèi)的油氣產(chǎn)量和終端需求，以及通過出口天然氣來把脈世界能源市場。美國外交關(guān)系委員會高級研究員邁克&S226;勒在今年《外交政策》雜志（7-8月刊）發(fā)表《再思美國能源革命》，布魯金斯學(xué)會能源安全項目也于5月推出報告《液料市場：美國出口液化天然氣的論點評析》。伴隨著國際媒體對美國頁巖氣生產(chǎn)將改變世界能源格局的猜測和議論，可以看出，這場頁巖氣革命觸發(fā)了美國能源、經(jīng)濟、環(huán)境、外交等多領(lǐng)域的變化。
頁巖氣開發(fā)在美國也有爭議，主要集中在水裂技術(shù)對環(huán)境的影響方面。此前發(fā)生在賓夕法尼亞州、科羅拉多州、路易斯安那州等地的水污染是否與頁巖氣開采有關(guān)尚有待證實。企業(yè)界普遍表示只要操作合規(guī)，環(huán)境影響可控。2011年麻省理工大學(xué)一份研究報告也提到類似觀點，這表明頁巖氣開采在學(xué)術(shù)界獲得一定的支持。但“綠色和平”等環(huán)保組織仍有憂慮。
美國三四家企業(yè)壟斷核心技術(shù)
類似的環(huán)保憂慮也出現(xiàn)在中國國內(nèi)對頁巖氣開發(fā)的逐漸升溫中。兩個月前，四川某縣的煤礦團來華盛頓考察美國能源現(xiàn)狀，筆者本來準(zhǔn)備主要介紹美國煤炭業(yè)的情況，沒想到代表團的興趣點全集中在頁巖氣上。
因為中國頁巖氣儲量居世界之首，所以美國政策圈也在設(shè)想中國是否會爆發(fā)類似于美國的“頁巖氣革命”。美國能源信息署去年4月發(fā)表的《世界頁巖氣資源：對美國以外14個地區(qū)的初步評估》顯示，中國頁巖氣技術(shù)可采儲量為36.1萬億立方米，這一數(shù)字要高于中國自己的評估。
世界資源研究所、威爾遜中心中國環(huán)境論壇等華盛頓地區(qū)的智庫紛紛設(shè)立研究項目對中國天然氣的應(yīng)用予以關(guān)注。在他們看來，中國頁巖氣開發(fā)面臨挑戰(zhàn)。布魯金斯學(xué)會的中國能源問題專家埃麗卡&S226;道恩斯告訴筆者，中國企業(yè)尚沒有掌握頁巖氣開采的核心技術(shù)，這些技術(shù)被美國的三四家企業(yè)壟斷，加之中國頁巖結(jié)構(gòu)遠比美國的復(fù)雜，技術(shù)還需進一步改造。
約翰&S226;霍普金斯大學(xué)中國能源問題專家孔博教授曾表示，水裂等頁巖氣開采技術(shù)對環(huán)境和生產(chǎn)安全等監(jiān)管體系有嚴(yán)格要求，而安全監(jiān)管在中國還顯得薄弱。威爾遜中心中國環(huán)境論壇負責(zé)人珍妮弗&S226;特納還專門派研究員赴四川研究頁巖氣開發(fā)對當(dāng)?shù)毓┧挠绊憽Ｋ鸭夹g(shù)要求大量用水，這對中國的供水體系和缺水狀況也是巨大考驗。在美國政府層面還沒有大的動作來推動兩國頁巖氣合作的背景下，中國的“頁巖氣革命”還要一步步來。
探訪美國“明星氣田”
今年夏天，筆者和美國約翰&S226;霍普金斯大學(xué)能源政策專業(yè)的若干研究人員一起，參觀了位于美國賓夕法尼亞州的馬塞拉斯頁巖氣開采現(xiàn)場。頁巖氣的概念和開采技術(shù)在美國并不新鮮。頁巖氣就是頁巖層中的天然氣，由于被困在比常規(guī)油氣巖層更小更密閉的薄層縫隙中或是附著在薄層上，更難從巖石里滲透出來，所以開采率比常規(guī)油氣低。但早在1821年，紐約州的弗里都尼亞鎮(zhèn)就采集過頁巖氣，只不過當(dāng)時開采的經(jīng)濟效益較低。上世紀(jì)80年代，在美國聯(lián)邦政府科研項目推動下，水裂、水平鉆井等一批三四十年代就已興起的常規(guī)油氣的開采技術(shù)被運用到頁巖氣上，直到2000年以后技術(shù)實現(xiàn)成功“嫁接”，頁巖氣才真正被大規(guī)模商業(yè)開發(fā)。
馬塞拉斯頁巖氣田就像是一個明星，它是美國目前發(fā)現(xiàn)的最大的頁巖氣田之一。美國能源信息署的最新信息顯示，該氣田技術(shù)可采儲量為3.8萬億立方米，占美國全部頁巖氣技術(shù)可采儲量的28%。乘大巴車駛出華盛頓4個半小時后，筆者一行進入一片鮮綠的林海。這里是州立森林公園，周圍幾十公里開外還有7個公園，距離最近的千人小鎮(zhèn)開車半小時就能到達。一路隨行的氣田駐地專家大衛(wèi)&S226;約克西莫介紹說，在這個方圓627平方公里的森林公園里大致有100個頁巖氣開采井場和250口開采井，由4家天然氣公司經(jīng)營。理論上，國內(nèi)外的油氣企業(yè)都能參與探礦權(quán)的招標(biāo)。大巴車忽地拐上一條林間的狹長碎石路。大衛(wèi)說，這些岔道就通向不同公司的頁巖氣開采井，鋪上碎石是為了跑運貨的重型卡車。
機器的轟鳴聲很快傳來，我們眼前隨即出現(xiàn)垂直鉆井的建設(shè)場景，簡單得出乎意料。一個四四方方的平臺上，直挺挺伸出一個高架，整個結(jié)構(gòu)占地并不大，看上去像是國內(nèi)中小學(xué)操場上的升旗臺。據(jù)大衛(wèi)介紹，鉆井任務(wù)一個月后完成時，垂直井將鉆到地下1500米至3000米之間的深度。
我們隨后來到一個已建完水平井和水裂、運輸?shù)仍O(shè)施的井場。這片工地位于密林中有兩三塊足球場那么大的空地上，3個小吊車一樣的柱子立在中間，格外顯眼。大衛(wèi)告訴我們，這些柱子所在之處就是鉆探完畢的井口，而這樣一套完整的地下鉆井系統(tǒng)包括兩三千米的垂直鉆井和在井底向3個方向伸展出上千米的水平鉆井。地面上連接的管道用于運輸天然氣，一些大罐子用于儲存水裂流體，其成分中99%由水和沙子組成，其余不到1%為化學(xué)劑。在開采過程中，這些流體將被注入井內(nèi)把頁巖層壓裂，從而逼出天然氣，其中沙子的作用是保持頁巖裂縫張開，化學(xué)劑則用于減少管道摩擦、防止細菌增長等。大衛(wèi)表示，鉆一口水平井大體需要三四周的時間，然后再用一兩周進行水裂，不過工期也可能拖上好幾個月。一口井的開采和水裂總共會耗費500萬至800萬美元。
關(guān)于水裂流體的來源和后期處理，大衛(wèi)說流體中的水主要通過卡車運來，少數(shù)情況下由輸水管送來，沙子則由鐵路和卡車運來。用過的流體將得到再利用或是被注入廢水井，很少會被運到附近的污水處理廠進行處理，因為運費高達每桶每小時1美元，而最近的污水處理廠在80公里開外。
美國看好“頁巖氣革命”
在馬塞拉斯頁巖氣田，還可以看到建設(shè)中的輸氣管。這是一組硬管，直徑有半米多，拍打起來像是鋼質(zhì)材料，它們連成一條長龍盤向遠方。大衛(wèi)說，這組輸氣管完工后將埋于地下，其建設(shè)費大致為每英里100萬美元。開采的天然氣將被運到終端用戶，主要包括工業(yè)用戶（32%）、發(fā)電廠（24%）、民用（22%）、商用（14%）等。
馬塞拉斯頁巖氣田只是當(dāng)前美國上演“頁巖氣革命”的一個縮影。目前美國50個州里有22個都在開發(fā)頁巖氣，涉及東北部、中西部、南部等地區(qū)。美國開采出的頁巖氣，一般由當(dāng)?shù)馗髦菹染偷叵M，如果有盈余會出口其他州。
頁巖氣儲量大且分布廣的特點，為美國帶來一場“革命”?！度A盛頓郵報》網(wǎng)站11月15日以“新繁榮：頁巖氣推動美國工業(yè)復(fù)興”為題報道說，“頁巖氣革命”正在激活美國工業(yè)復(fù)興的舊模式，為石化、玻璃、鋼鐵、玩具等行業(yè)回歸本土帶來春風(fēng)。據(jù)國際能源署估計，到2015年，美國將超越俄羅斯成為世界頭號天然氣生產(chǎn)國，這將使國際能源市場重新洗牌。美國能源信息署發(fā)布的《2012年度能源展望》顯示，美國頁巖氣技術(shù)可采儲量為13.6萬億立方米。按目前美國的天然氣年消費量計算，美國天然氣儲量可供全國使用100年左右。美國能源信息署今年把儲量估計下調(diào)40%左右，這是因為隨著一些氣田的勘探井打下去后，發(fā)現(xiàn)有些過去預(yù)測的未探明儲量并不存在。不過，這種儲量預(yù)測會隨著開采進程一直變化，井打下去如果有氣，又會上調(diào)儲量數(shù)據(jù)。
產(chǎn)量大也推動了這場美國的“頁巖氣革命”。美國頁巖氣產(chǎn)量2006年只有280億立方米，2010年是1360億立方米，預(yù)期到2035年產(chǎn)量3580億立方米，將占美國天然氣總產(chǎn)量的49%，目前的比例是37%。相應(yīng)的，美國天然氣價格的跌幅超過30%。
美國政策圈討論的不再是如何降低能源的對外依存度，而是如何增加國內(nèi)的油氣產(chǎn)量和終端需求，以及通過出口天然氣來把脈世界能源市場。美國外交關(guān)系委員會高級研究員邁克&S226;勒在今年《外交政策》雜志（7-8月刊）發(fā)表《再思美國能源革命》，布魯金斯學(xué)會能源安全項目也于5月推出報告《液料市場：美國出口液化天然氣的論點評析》。伴隨著國際媒體對美國頁巖氣生產(chǎn)將改變世界能源格局的猜測和議論，可以看出，這場頁巖氣革命觸發(fā)了美國能源、經(jīng)濟、環(huán)境、外交等多領(lǐng)域的變化。
頁巖氣開發(fā)在美國也有爭議，主要集中在水裂技術(shù)對環(huán)境的影響方面。此前發(fā)生在賓夕法尼亞州、科羅拉多州、路易斯安那州等地的水污染是否與頁巖氣開采有關(guān)尚有待證實。企業(yè)界普遍表示只要操作合規(guī)，環(huán)境影響可控。2011年麻省理工大學(xué)一份研究報告也提到類似觀點，這表明頁巖氣開采在學(xué)術(shù)界獲得一定的支持。但“綠色和平”等環(huán)保組織仍有憂慮。
美國三四家企業(yè)壟斷核心技術(shù)
類似的環(huán)保憂慮也出現(xiàn)在中國國內(nèi)對頁巖氣開發(fā)的逐漸升溫中。兩個月前，四川某縣的煤礦團來華盛頓考察美國能源現(xiàn)狀，筆者本來準(zhǔn)備主要介紹美國煤炭業(yè)的情況，沒想到代表團的興趣點全集中在頁巖氣上。
因為中國頁巖氣儲量居世界之首，所以美國政策圈也在設(shè)想中國是否會爆發(fā)類似于美國的“頁巖氣革命”。美國能源信息署去年4月發(fā)表的《世界頁巖氣資源：對美國以外14個地區(qū)的初步評估》顯示，中國頁巖氣技術(shù)可采儲量為36.1萬億立方米，這一數(shù)字要高于中國自己的評估。
世界資源研究所、威爾遜中心中國環(huán)境論壇等華盛頓地區(qū)的智庫紛紛設(shè)立研究項目對中國天然氣的應(yīng)用予以關(guān)注。在他們看來，中國頁巖氣開發(fā)面臨挑戰(zhàn)。布魯金斯學(xué)會的中國能源問題專家埃麗卡&S226;道恩斯告訴筆者，中國企業(yè)尚沒有掌握頁巖氣開采的核心技術(shù)，這些技術(shù)被美國的三四家企業(yè)壟斷，加之中國頁巖結(jié)構(gòu)遠比美國的復(fù)雜，技術(shù)還需進一步改造。
約翰&S226;霍普金斯大學(xué)中國能源問題專家孔博教授曾表示，水裂等頁巖氣開采技術(shù)對環(huán)境和生產(chǎn)安全等監(jiān)管體系有嚴(yán)格要求，而安全監(jiān)管在中國還顯得薄弱。威爾遜中心中國環(huán)境論壇負責(zé)人珍妮弗&S226;特納還專門派研究員赴四川研究頁巖氣開發(fā)對當(dāng)?shù)毓┧挠绊憽Ｋ鸭夹g(shù)要求大量用水，這對中國的供水體系和缺水狀況也是巨大考驗。在美國政府層面還沒有大的動作來推動兩國頁巖氣合作的背景下，中國的“頁巖氣革命”還要一步步來。
