祖國西南大地深處傳來了好訊息：四川盆地頁岩氣勘探獲重大突破。

2022年11月，綦江頁岩氣田首期探明地質儲量1459。68億立方米透過自然資源部專家組審定，標誌著我國又一個超千億立方米的大型整裝頁岩氣田誕生。

頁岩氣也稱“人工氣藏”，其開採乃業界公認的世界級難題。

在當前全球天然氣供應緊張大背景下，頁岩氣開採備受矚目。初步勘探顯示，我國頁岩氣可採資源量介於11。5萬億-36。1萬億立方米，位居全球第一，但埋藏深、地質條件複雜，勘探開發難度大。

這個“寶”，會給我們帶來什麼？

文 | 丁貴梓 瞭望智庫觀察員 沈珂（實習生）

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石頭“生”氣

“滄海桑田”這四個字，足以記述頁岩氣的一生。

它曾是泥沙，與古生物遺骸相伴，靜靜沉積於水底。在地質演化過程中，黏土礦物、石英顆粒和有機質共同結成了頁狀或板狀、帶有顆粒空隙的沉積岩石。海陸變遷，頁岩或留於河流三角洲、海洋大陸架，或化為沉積盆地。未知名的古生物足跡、數億年前的雨滴痕跡，都能在它身上發現。高溫高壓將古生物遺骸等有機質錘鍊成天然氣，繼續伴其身畔。

2022年7月3日，貴州省遵義市正安縣安場鎮，用於開採頁岩氣的鑽井平臺外景（無人機照片）。圖｜視覺中國

其中一部分天然氣從頁岩中跑出來，進入孔隙度滲透率較高的地層，成為常規天然氣。還有一部分留在頁岩內，有的遊離於孔隙裂縫，有的吸附在乾酪根、黏土顆粒表面，有的溶解到乾酪根和瀝青質中（遊離氣比例一般在20%-85%）。

這些未能“出逃”的非常規天然氣，就是頁岩氣。

【注：乾酪根，指沉積岩中不溶於鹼、非氧化型酸和非極性有機溶劑的分散有機質。】

頁岩氣的生成絕非易事。它需要足夠的有機質、較快的沉積速率和封閉好的沉積環境，以搶在氧氣氧化前保住有機質；還要有足夠厚的頁岩層封蓋和發育好的孔隙裂縫，既要提供充足的儲存空間，還得防止氣體外溢。

全球頁岩氣的估計資源量約為456萬億立方米，是當前世界常規天然氣探明總儲量的2。46倍，相當於煤層氣與緻密砂岩氣資源量總和，主要分佈在北美、中亞、中國、拉丁美洲、中東、北非和俄羅斯等地，其中北美地區分佈最廣。

面對能源需求日益攀升、常規油氣資源消耗、油氣供需矛盾突出等問題，頁岩氣開採不僅增加了天然氣產量，更對全球能源供應格局帶來重要影響。

與常規油氣資源相比，頁岩氣不僅儲量豐富，而且清潔高效。

在同等條件下，頁岩氣燃燒所產生的二氧化碳僅為石油的67%、煤炭的44%，作為生活和工業原料的開發潛力巨大、應用前景廣闊。

頁岩氣雖同為“大自然的饋贈”，想要進入千家萬戶、造福人類，相比常規天然氣卻困難得多。常規天然氣採收率在60％以上，頁岩氣僅為5％-60％。

【注：採收率，指在現代技術和經濟條件下可能採到的油氣數量與油氣藏中原始儲量之比。】

這是因為，常規氣通常存在於微米級和釐米級空隙內，施壓後氣可順著井筒流到地面。但頁岩氣存在於奈米級空隙且相互分離，儲層孔隙度和滲透率很低，打完直井段後氣不能自動出來。一般而言，開採頁岩氣時要順著頁岩地層再打2000-3000米長的水平井，像高速公路一樣連線地下各處分散的頁岩氣。然後分段切割、水力壓裂，使岩層出現裂縫，  氣才會順著裂縫進入管道、來到地表。

業內有一個形象的比喻：

若將岩石比作人體肌肉，天然氣則是肌肉中的血液。開發常規天然氣是在動靜脈血管中採血，開採頁岩氣則是直接從毛細血管中採血。

可見工程難度之高、成本投入之大。

2

“碎碗盛水”

我國頁岩氣資源豐富，地質資源量約為80。45萬億-144。5萬億立方米，主要分佈在松遼盆地、渤海灣盆地、江漢盆地、四川盆地、柴達木盆地等。其中，可採資源量介於11。5萬億-36。1萬億立方米，位居全球第一。海相頁岩資源潛力最大，其次為海陸過渡相頁岩，再次為陸相頁岩。

資源豐富之現實，難掩能源安全之風險。2021年，我國共消費天然氣3770億立方米，自產天然氣2075億立方米，約45%的天然氣仍需進口，對外依存度較大。因此，加快頁岩氣資源勘探開發、改善能源結構、保障能源安全，勢在必行。

不過，中國有組織地進行頁岩氣開採工作的時間並不長。在早期油氣勘探開發過程中，我們也曾在渤海灣、四川等陸上含油氣盆地中發現過頁岩氣或泥頁岩裂縫性油氣藏，但還不成規模。

【注：1996年，四川盆地威遠構造上鑽探的威5井，為中國第一口頁岩氣發現井，在古生界寒武系筇竹寺組海相頁岩中獲得日產氣24600立方米。】

進入21世紀，以合作借鑑彼時國際先進技術為起點，我們開始有意識地推進頁岩氣開採。

“美國擁有一種新技術，能夠開採以前無法開採的天然氣。如今，這種新技術正從美國傳播到世界上其他國家。”

這段話來自2009年10月10日的美國《紐約時報》，所謂“新技術”便是頁岩氣開採。

美國是世界上最早發現和生產頁岩氣的國家，早在19世紀初就開始了試驗性開發，1821年鑽探了第一口頁岩氣井。20世紀20年代，美國開始頁岩氣現代化工業生產，70年代中期突破關鍵技術（如前文所述水平井技術、水壓裂技術等）、實現規模化發展，後開始大規模商業性開採。進入21世紀，僅用20年時間，頁岩氣年產量就從120億立方米漲至7330億立方米，佔據其天然氣總產量半數以上。

瞄準先進技術，2007-2009年，在跟蹤分析北美頁岩氣的基礎上，我國學者引入了頁岩氣概念，明確了工作重點——四川盆地上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組和下寒武統筇竹寺組兩套頁岩，找到了頁岩氣有利區——長寧、威遠和昭通，啟動了產業化示範區建設。

2010年，我國第一口頁岩氣井——威201直井在龍馬溪組頁岩段壓裂獲得頁岩氣測試產量0。3萬-1。7萬立方米/天，解決了有無頁岩氣的問題；2011年，四川宜賓的寧201-H1井實施水平井10段壓裂，獲得頁岩氣測試產量 15萬立方米/天，成為我國第一口具有商業價值的頁岩氣井。

學習借鑑容不得照搬照抄，這條寶貴經驗在頁岩氣開採之路上同樣應驗。

美國頁岩氣開採進展順利，與其特有的地質條件緊密相關。

先看地上，蘊藏區大多為平原、沒有高山深溝，水源豐富，有利於鑽井運輸；再看地下，地質構造多為海上地層，處於生油生氣高峰，後期受到的構造運動（如斷層切割）破壞較弱，且氣藏淺（多在1500-3500米），便於勘探開採。

與之相比，我國的開採條件惡劣得多。以重點產區四川盆地為例：

地上多山高谷深、地形複雜，勘探制約較大。地下地層年代久遠（4億年前），頁岩被多次改造、斷裂發育，氣藏賦存狀態複雜、儲存條件較差；頁岩含氣量偏低（平均每噸1-3立方米），遠小於北美頁岩（平均每噸3-6立方米）；埋藏深度偏大，普遍深於3500米。

如果說，北美頁岩氣是盛在碗裡的水，我國頁岩氣就是碗被打碎後的狀態——附著在無數碎片上，有的甚至流光了。好在我們的“碎碗”下方還有更深的“儲水槽”——國內頁岩氣資源評價結果表明，3500米以深的深層頁岩氣資源量佔總量的65％以上！

想要獲得更多頁岩氣，必須自主探索，向大地更深處進發。

3

往深處挖

在四川產區的蜿蜒山路上，一列頁岩氣壓裂車車隊在崇山間駛過。領頭的是一位高4米、重37噸的“大傢伙”，它還有一個和自己身形不太搭的外號“小九”。

這是我國自主研發的頁岩氣開採神器——“阿波羅”渦輪壓裂車，因專案號“XX009”而得名“小九”。

“阿波羅”渦輪壓裂車。來源：《大國重器（第二季）——造血通脈》

之前說到，與北美頁岩氣相比，我國頁岩氣礦藏大多集中在溝壑眾多的西南山區，氣藏更深了1000米左右。現場只能修整出足球場大的作業空間，大型裝備無法進入。

這1000米意味著什麼？每向下多鑽500米地層，溫度要升高10-15攝氏度，地層上覆承受的地層壓力就會增加10兆帕，相當於1000米深的淨水柱的壓力，這意味著地面壓裂裝置要能夠持續提供大排量壓力輸出。

打個比方，

淺層頁岩氣開發

是將羊腸小道擴建為高速公路，深層頁岩氣開發是在青藏高原上開山架橋、修盤山公路。

正是為了解決這些問題，“小九”來到了我們身邊。

頁岩氣開採需要壓裂，壓裂車的功率大小很大程度上影響著開採效率。“小九”是目前世界上體積最小、單機功率最大的壓裂車，搭載了用於直升機的5600馬力的渦輪發動機、用於遊艇的高速減速箱、全球油田開採水馬力最大的柱塞泵。三大核心部件，助力“小九”突破傳統壓裂侷限，可帶動20多臺普通壓裂車共同工作，開採人員得以在一個足球場大小的面積內佈置足夠完成開採工作的大量裝置。

“小九”的出現，正是我國自主探索頁岩氣開採技術之路的縮影。

中國頁岩氣產業發展歷程簡圖。來源：參考資料2《中國頁岩氣開發進展、潛力及前景》

2012年，我們在重慶發現了涪陵頁岩氣田，鑽探了焦頁1HF水平井，獲得測試產量20。3萬立方米/天，取得重大勘探突破並首次實現頁岩氣商業性開發。

此後，以長寧、威遠和昭通埋深3500米以淺頁岩氣資源為主實施產能建設工作，有效開發淺頁岩氣資源；在涪陵區塊實施頁岩氣立體式開發，在一口井下打三個水平鑽，相當於把地下井網由平房變成三層樓房，最大程度提高頁岩氣產量，採收率可突破50%，以實現頁岩氣持續穩產上產；創新發展海相頁岩氣開發配套技術，具備了3500米以淺海相頁岩氣規模開發技術能力……

頁岩氣已成為我國天然氣增儲上產的重要力量。

2014-2019年，中國天然氣產量增長550億立方米，其中頁岩氣佔產量增長貢獻率的28%。2019年，四川盆地天然氣總產量為504億立方米，其中頁岩氣佔51%。未來，四川盆地上將建成“川渝天然氣大慶”，成為我國最大的油氣產區之一。

截至2020年，我們已在四川盆地上奧陶統五峰組-下志留統龍馬溪組相繼發現涪陵、威榮、長寧、威遠、昭通和永川6個大中型頁岩氣田，累計探明地質儲量超過2萬億立方米。

到2021年，涪陵頁岩氣田累計已近9000億立方米探明儲量，佔到全國總探明儲量的34%左右。涪陵頁岩氣田的理論技術、研發裝置已在全國很多地方得到了推廣應用，甚至在頁岩油等非常規緻密油氣、煤層氣開採上得到了應用。川南、涪陵頁岩氣田開發取得突破後，全國頁岩氣產量加快增長，目前年產量已超過200億立方米。

2022年6月，綦江新頁1井試獲日產頁岩氣53萬立方米。至此，川東南盆緣複雜構造帶“新場南-東溪-丁山-林灘場”形成整體連片，整體資源量達11930。5億立方米。這是繼涪陵頁岩氣田之後的第二個萬億方頁岩氣資源陣地，將為保障我國能源安全貢獻重要力量。

“新場南-東溪-丁山-林灘場”的平均深度大於3500米，其中最深完鑽的丁頁8井氣層達到4614米。中國頁岩氣開採，繼續向大地深處探索。

4

挖出底氣

遼闊的中國大地上，一場場事關資源分配的“乾坤大挪移”正悄然上演。

東部沿海一隅，每年有69億立方米天然氣輸入。這裡是上海，也是我國川氣東送管道工程的終點。川渝氣藏東跨2000多公里，維持著13萬家企業、工廠的正常運轉。

產業飛速發展，需要更強大的能源支撐。能源結構向低碳、環保、清潔化演變轉型的當下，中國天然氣需求量越來越多。自2007年起，我國天然氣產銷出現缺口，並持續擴大。頁岩氣的出現，為彌補這一缺口帶來了新的希望。

2014年4月17日，重慶涪陵，中原石油工程50710井隊在焦頁23-1HF井進行頁岩氣鑽井施工。圖｜IC photo

涪陵頁岩氣田日均產量約2000萬立方米，基本可滿足4000萬戶家庭一天生活用量，帶動周邊十幾家企業參與頁岩氣開發和5000多名當地居民就業。作為川氣東送管道重要氣源之一，自2012年以來，涪陵頁岩氣田已為長江經濟帶沿線6省2市送去清潔能源，惠及70多個大中型城市、上千家企業、2億多居民。

我國頁岩氣商業開發近10年，2000米淺層地下頁岩氣開採模式成熟、增速良好。

2021年，全國共生產230億立方米頁岩氣，相當於每天生產6300萬立方米，能滿足1。2億戶家庭日需，給我國原本緊張的燃氣市場提供了很好的補充。在當前技術條件下，2025年中國頁岩氣產量將有望達到300億立方米，2030年將達到350億-400億立方米。

頁岩氣將成為支撐我國天然氣產量增長的重要組成部分。

加快頁岩氣資源勘探開發，強力支援頁岩氣產業發展，對改善我國能源結構、保障能源安全具有重要意義。

2018年，財政部、國家稅務總局印發《關於對頁岩氣減徵資源稅的通知》，對2018年4月1日-2021年3月31日生產的頁岩氣減徵30%資源稅。2020年，財政部發布《清潔能源發展專項資金管理暫行辦法》，明確2020-2024年透過多增多補的方式延續頁岩氣補貼政策。

能源開發與環境保護並非絕對的對立關係，

“在開發中保護、在保護中開發”是我國頁岩氣開採事業所秉承的理念。

為了在鑽井過程中不汙染近地表淡水層，我們會再下一層套管，把井筒和淡水層隔開；進行水力壓裂的入井材料都是達到食品衛生級的，壓裂完成後返出的壓裂液也會盡可能重複利用。

涪陵頁岩氣田還會定期向社會大眾披露氣藏開發和環境保護情況，協助當地農地復墾，並跟地方政府、第三方監測機構設定78個常態化監測點，用來監測地表水、地下水、土壤、大氣含量、噪聲指標。

根據檢測結果，過去10年間，涪陵頁岩氣田的開發工作沒有對當地環境造成明顯影響。期間累計生產的468億立方米氣藏，相當於植樹5。1億棵、3600萬輛家用轎車停開一年。

重慶涪陵頁岩氣田焦頁18-S12HF井完井，重新整理我國頁岩氣井水平段最長、水平段“一趟鑽”進尺最長兩項紀錄；四川樂山市金石103HF探井評價落實地質資源量達3878億立方米，開闢了頁岩氣規模增儲新陣地；

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江頁岩氣田首期探明地質儲量1459。68億立方米透過自然資源部專家組審定，標誌著我國又一個超千億立方米的大型整裝頁岩氣田誕生

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