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不久之前，中國政府剛剛和俄羅斯政府簽訂了高達(dá)數(shù)百億美元的天然氣購銷合同，這也表明了快速發(fā)展的中國，未來存在的巨大能源缺口。而號稱“新能源革命”的頁巖氣，也將在中國獲得蓬勃發(fā)展。
行業(yè)觀察員胡津銘樂觀的認(rèn)為，根據(jù)中國地質(zhì)特征去開發(fā)產(chǎn)品，就能找到合適中國地質(zhì)的最佳設(shè)備和最佳標(biāo)準(zhǔn)平臺，隨著未來的技術(shù)進(jìn)步，頁巖氣開發(fā)成本肯定會大幅下降。
自國家能源局領(lǐng)導(dǎo)人在全國“十三五”能源規(guī)劃工作會議上調(diào)低未來中國頁巖氣目標(biāo)產(chǎn)量以來，中國頁巖氣此前突飛猛進(jìn)的發(fā)展步伐似乎已經(jīng)放慢。不過，這在專業(yè)從事頁巖氣開發(fā)的人們眼中，并不是一個(gè)壞消息。
“一開始大家關(guān)注中國頁巖氣豐富儲量，但可能沒想到開采的難度。不過通過這三四年的勘探，相關(guān)方面對氣層、水資源等各要素的了解有了一個(gè)更理性的認(rèn)識。目前定的計(jì)劃更理性，趨勢也是向好的。”GE天然氣集團(tuán)頁巖氣項(xiàng)目工程經(jīng)理殷彥軍對記者表示。
頁巖氣，是從頁巖層中開采出來的一種非常重要的非常規(guī)天然氣資源，對國家的能源結(jié)構(gòu)和能源安全具有重大戰(zhàn)略作用。不過，即使從2020年產(chǎn)量300億立方米的國家規(guī)劃來看，依然任重道遠(yuǎn)。
“依據(jù)測算300億立方米的年產(chǎn)量，大約需要數(shù)千口頁巖氣開采井。如此龐大的井口數(shù)，只有短短六年的開發(fā)時(shí)間，對于尚在探測和摸索過程中的中國頁巖氣行業(yè)來說，難度并不小。”殷彥軍說。
據(jù)悉，一口井的綜合成本，高達(dá)8000萬至12000萬，成本和耗時(shí)都是美國的2到3倍。這在業(yè)內(nèi)人士看來，目前頁巖氣破局的關(guān)鍵是迅速提高效率、建立標(biāo)準(zhǔn)，并且探尋出適合中國地質(zhì)狀況的開采技術(shù)。
“中國頁巖氣尚處在初級階段，國家還沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)出臺，用戶需求也不是很明顯。但隨著頁巖氣的大規(guī)模開發(fā)，未來需求會比較大，亟待一個(gè)穩(wěn)定的、規(guī)模化、可操作的標(biāo)準(zhǔn)體系。”行業(yè)觀察者胡津銘接受記者采訪說。
此外，能源專家林伯強(qiáng)也對媒體說，由于自然條件的相對劣勢及制度上的不足，中國頁巖氣開發(fā)的商業(yè)應(yīng)用前景廣闊，但發(fā)展仍然有不確定性。推進(jìn)頁巖氣的大規(guī)模商業(yè)開發(fā)應(yīng)用，需要做的事情還有很多，不但要處理好頁巖氣開發(fā)的水資源保護(hù)問題，而且要明晰頁巖氣開發(fā)的產(chǎn)權(quán)和保護(hù)民間私人資本的投資，建設(shè)管網(wǎng)，推動市場競爭，加強(qiáng)監(jiān)督管理。
中國地質(zhì)需要中國標(biāo)準(zhǔn)
9月6日，彭博社報(bào)道，在中國簽署首份頁巖氣生產(chǎn)分成合同的荷蘭皇家殼牌公司，因?yàn)槭艿降刭|(zhì)構(gòu)造問題和當(dāng)?shù)厝丝诿芗蛩赜绊?，將縮減在四川的頁巖氣項(xiàng)目規(guī)模。
市場人士對此分析道，已經(jīng)在美國等地區(qū)取得成功的頁巖氣開采技術(shù)，需要在中國適應(yīng)全新的地質(zhì)條件，并調(diào)整技術(shù)手段。而殼牌公司是中石油、中石化的重點(diǎn)合作伙伴，這也意味著中國頁巖氣整體開發(fā)變得更為穩(wěn)健。
目前中國初步勘探的頁巖氣，儲量超過美國，四川盆地是儲量較為集中的地區(qū)之一。根據(jù)國土資源部頁巖氣資源調(diào)查，僅四川省頁巖氣資源量就為27.5萬億立方米，占全國的20.46%;可采資源量可達(dá)4.42萬億立方米，占全國的17.67%，均居全國第一。
但GE成都創(chuàng)新中心油氣部門負(fù)責(zé)人孫智民卻指出，雖然四川是頁巖氣建產(chǎn)核心區(qū)域之一，但經(jīng)過勘測和開采，發(fā)現(xiàn)和優(yōu)質(zhì)頁巖氣資源，存在一定差異。“四川盆地頁巖氣的儲藏深度比較深，山區(qū)巖層深達(dá)4000米以下，巖石硬度也更高，壓力更大。而美國頁巖氣深度在1000-2000米左右，深度、硬度和壓力，都比我們更為容易。”
他還向記者表示，“美國頁巖氣產(chǎn)品，已經(jīng)比較標(biāo)準(zhǔn)化。中國頁巖氣開采，存在技術(shù)，成本和環(huán)境方面的挑戰(zhàn)，多數(shù)區(qū)塊處于勘探階段，離大規(guī)模開發(fā)還有一定距離。”
此外，在實(shí)際開采中，還發(fā)現(xiàn)四川盆地頁巖氣的硫化氫含量偏高，這意味著對設(shè)備抗腐蝕性要求也比較高。而由于頁巖氣的技術(shù)手段是把水注入地下，頁巖氣沿著裂縫壓出來，也對水資源提出了更多的要求。如何在開采同時(shí)達(dá)成環(huán)保、節(jié)約資源的訴求，也是公眾與行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者關(guān)注的重點(diǎn)。
媒體觀察到，目前GE積極配合中石油、中石化和殼牌石油等企業(yè)，為頁巖氣勘探、開采提供專業(yè)的設(shè)備和安全服務(wù)。為此，GE僅在成都一地就配置了近百人的專業(yè)油氣團(tuán)隊(duì)。
而擁有標(biāo)準(zhǔn)化平臺的GE很快進(jìn)入了國內(nèi)油老大的視野。“所謂標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)制就是隨著打井經(jīng)驗(yàn)多了以后，管串等尺寸都逐漸形成了定式，在后期的項(xiàng)目里，GE 就會從標(biāo)準(zhǔn)化平臺上選擇其中一種，再比如材料盡量考慮到既有條件環(huán)境下的費(fèi)用平衡，形成標(biāo)準(zhǔn)，追求盡量把產(chǎn)品做得適用性更廣。”GE頁巖氣技術(shù)工程師這樣介紹。
中外聯(lián)手劍指標(biāo)準(zhǔn)化開采平臺
作為中國頁巖氣開發(fā)的先導(dǎo)者之一殼牌公司，很早就攜手中石油、中石化勘測開采。而后，GE公司也加入這一團(tuán)隊(duì)。殼牌公司擁有豐富的北美頁巖氣的勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，中石油、中石化等巨頭比較了解四川氣層和地質(zhì)情況，而GE公司則在井口、壓力閥、采油樹等關(guān)鍵設(shè)備上，具有比較成熟的產(chǎn)品和經(jīng)驗(yàn)。各方均有優(yōu)勢，合作溝通。
而早在上世紀(jì)80年代，GE的井口設(shè)備工廠就已經(jīng)漂洋過海落戶上海，只不過當(dāng)年國內(nèi)還沒有頁巖氣的概念。
“壓力環(huán)境的差異令中國在壓裂方面的投入成本就比美國高得多，因?yàn)闅獠乇容^深，開采的周期又長，在地面鉆井后一般要花八九個(gè)月時(shí)間才能知道到底有多少出氣量，投資的風(fēng)險(xiǎn)比美國更大。”GE天然氣集團(tuán)頁巖氣項(xiàng)目工程經(jīng)理殷彥軍分析說。
嚴(yán)苛的地質(zhì)條件，造成了能源企業(yè)在鉆井作業(yè)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，必須考量更多針對性能和安全的要求。2012年起，GE就與中石油、殼牌合作深耕頁巖氣開采，經(jīng)受著本土化創(chuàng)新的洗禮。
未來，三家合作將致力于提高開采質(zhì)量、穩(wěn)定設(shè)備平臺、降低生產(chǎn)成本和提升施工安全等諸多方面，“定制化”與“設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化”相結(jié)合，盡量符合客戶的需求，以期實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的工業(yè)化生產(chǎn)體系。
“工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化平臺，主要是根據(jù)中石油的生產(chǎn)需求、結(jié)合殼牌多年來的勘探開采經(jīng)驗(yàn)、GE參與并合作做出的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系，并增加產(chǎn)品的通用性，互換性、穩(wěn)定性，能夠大規(guī)模復(fù)制、推廣。”殷彥軍說：“在目前重點(diǎn)試點(diǎn)的30多口氣井中，已經(jīng)有10多口非常接近理想中的標(biāo)準(zhǔn)化、穩(wěn)定化的技術(shù)平臺。”
據(jù)悉，目前中石油在四川擁有的三個(gè)頁巖氣田：富順、梓潼、金秋，鉆井和生產(chǎn)都是和殼牌合作，而GE則提供在鉆采過程中使用的采油井口和采油樹等專業(yè)設(shè)備。
而無論是陸上還是海底鉆井，都需要井口控制設(shè)備，其中最為關(guān)鍵的是密封性能。由于中國的頁巖氣開發(fā)，技術(shù)上屬于高溫高壓，還有較高的抗腐蝕性要求，這就給整個(gè)頁巖氣開采，帶來了極大困難。
“舉個(gè)簡單的例子，常規(guī)的井口設(shè)備是鋼圈連接的方式，所以我們第一期產(chǎn)品就是從外部設(shè)計(jì)鎖緊裝置，有很多壓力通道，但殼牌擔(dān)心安全隱患，就提出設(shè)備盡量要減少漏點(diǎn)，我們最后是從GE既有的深海鉆井設(shè)備上得到一些啟發(fā)，修改成了整體式的井口，并在內(nèi)部安裝鎖緊裝置。”GE天然氣集團(tuán)頁巖氣項(xiàng)目工程經(jīng)理殷彥軍說。
在四川幾個(gè)頁巖氣重點(diǎn)產(chǎn)區(qū)，開采企業(yè)大多吃了不少苦頭。在目前的合作階段，中石油、中石化、殼牌、康菲、GE、雪佛龍等諸多中外知名企業(yè)，都在強(qiáng)化技術(shù)合作，探索出一條適合大多數(shù)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化開采平臺。
技術(shù)進(jìn)步解決環(huán)境問題
頁巖氣是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，但受其開采技術(shù)局限，也像硅晶產(chǎn)業(yè)一樣，引發(fā)了公眾擔(dān)心或者反對。反對者認(rèn)為，頁巖氣成本高昂，甚至指責(zé)這是美國的一場陰謀。此外，頁巖氣開采所需要的大量水資源和隨之產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，也的確是迫待解決的技術(shù)難題。
業(yè)內(nèi)人士甚至認(rèn)為，要實(shí)現(xiàn)國家300億立方米的產(chǎn)量規(guī)劃，對于人口稠密的四川盆地來說，可能是個(gè)關(guān)系全社會的公共事件。
受地理環(huán)境限制，四川很多頁巖氣開發(fā)現(xiàn)場與農(nóng)田很近，與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活存在水源競爭問題。另外，對于使用后污染水的處理，會不會造成環(huán)境污染，成為媒體與公眾關(guān)注的重要問題。
但由于頁巖氣勘測開采還處于最初階段，國家有關(guān)部門尚未出臺相關(guān)的具體政策。但壓裂頁巖氣的用水，是需要添加化學(xué)成分的，這些添加劑都會導(dǎo)致環(huán)境污染。
對此，包括GE在內(nèi)的設(shè)備制造商，展現(xiàn)了積極的市場態(tài)度，也提出了諸多解決方案。目前，包括國內(nèi)科研企業(yè)、中石油、中石化、殼牌公司等，都在水處理配套技術(shù)和設(shè)備上付諸較大精力。
“不管石油公司還是設(shè)備公司，都會有更切實(shí)更具體的計(jì)劃來推進(jìn)，現(xiàn)在除了殼牌和‘兩桶油’，康菲、雪佛龍也開始有具體的勘探計(jì)劃，參與范圍在逐漸擴(kuò)大，將來的油氣開采可能會更符合預(yù)期。”GE天然氣集團(tuán)頁巖氣項(xiàng)目工程經(jīng)理殷彥軍說。
而據(jù)GE頁巖氣團(tuán)隊(duì)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，目前GE對于頁巖氣產(chǎn)生的水污染問題，大概有超濾技術(shù)、移動蒸發(fā)技術(shù)、熱蒸發(fā)技術(shù)、過濾膜技術(shù)等多種解決方案，而且這些技術(shù)都在美國有過成功應(yīng)用。但受到使用環(huán)境、標(biāo)準(zhǔn)和成本限制，未來采取何種解決方案，尚且處于探索之中。但總體來說，標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、可移動，始終是頁巖氣技術(shù)研發(fā)的未來方向。
此外，除了大量消耗水資源、帶來水污染問題之外，他認(rèn)為開采頁巖氣還需要解決能源動力與頁巖氣液化問題。“頁巖氣鉆井，與常規(guī)鉆井有很大的不同，除了鉆井技術(shù)之外，還要鉆特別多的井，比普通常規(guī)油氣多得多。”
相對于氣態(tài)天然氣，LNG(液化天然氣)體積大約可縮小為其的1/625。占地少、儲存效率高、靈活方便運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，加上環(huán)保、安全的特性，一直以來都為業(yè)內(nèi)人士備受推崇。而LNG工廠的建設(shè)，則被視為發(fā)展LNG的關(guān)鍵。GE研發(fā)的可移動的、模塊式小型LNG液化廠最先在美國得到廣泛應(yīng)用。
此外，鉆井施工和氣體開采，本身也都需要耗費(fèi)能源動力，而目前大量采用的，是“井工廠”模式，利用柴油發(fā)電成本較高且造成環(huán)境污染。而目前GE已經(jīng)研制的“以氣養(yǎng)氣”新模式在美國已經(jīng)推行。在中國，GE也已經(jīng)找到合作伙伴，用以氣養(yǎng)氣的模式，將開采出來的可燃?xì)猓苯佑糜谌細(xì)獍l(fā)電機(jī)，給鉆機(jī)供電。下一步將通過建立分布式燃?xì)獍l(fā)電站，屆時(shí)將更好解決鉆采現(xiàn)場動力來源問題。
