天然氣因其熱值高、流動(dòng)性好、相對其它化石能源污染物及碳排放較少，是化石能源中的清潔能源，有“碳?xì)淠茉促F族”之稱，2011年占到世界一次能源消費(fèi)的24%。而頁巖氣作為天然氣的一種，資源量巨大，進(jìn)入21世紀(jì)后因技術(shù)突破而橫空出世，很快就引發(fā)了能源業(yè)界的震動(dòng)，甚至被認(rèn)為掀起了一場“頁巖氣革命”。

　　據(jù)美國能源信息署(EIA)2011年發(fā)布的《世界頁巖氣資源》評估，美國頁巖氣技術(shù)可開采儲(chǔ)量達(dá)24.4萬億立方米，從2000到2010年間，美國頁巖氣的產(chǎn)量增長了12倍，已經(jīng)占美國天然氣產(chǎn)量的25%，預(yù)計(jì)到2035年上升到45%左右。從全球來看，其它32個(gè)國家的48個(gè)頁巖氣盆地達(dá)160萬億立方米，加上美國的儲(chǔ)量總量達(dá)185萬億立方米。美國總統(tǒng)奧巴馬把頁巖氣比作“天然氣世界的沙特阿拉伯”，并表示其政府將致力于頁巖氣的安全開發(fā)以保障近百年的能源供應(yīng)。

　　中國也對頁巖氣寄以厚望翹首以待。頁巖氣發(fā)展規(guī)劃(2011-2015年)顯示，中國頁巖氣可采資源量預(yù)計(jì)為25萬億立方米，此前有數(shù)據(jù)顯示為31萬億立方米，綜合不同來源，可采資源量介于25-31萬億立方米。根據(jù)國土資源部油氣資源戰(zhàn)略研究中心全國頁巖氣資源潛力調(diào)查評價(jià)及富集有利區(qū)優(yōu)選工作，到2020年頁巖氣探明可采儲(chǔ)量約2萬億立方米，產(chǎn)量1000億立方米，頁巖氣將占天然氣消費(fèi)比重的26%左右，成為我國天然氣能源的重要支柱。

　　這樣的前景看來是如此誘人，但發(fā)展的路上卻充滿不確定性和甚至是“陷阱”，本文將從資源經(jīng)濟(jì)可開采潛力，技術(shù)儲(chǔ)備，管理體制，健康、安全與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，以及對新能源和氣候變化政策的影響幾個(gè)方面來探討“頁巖氣革命”不容忽視的另一面，以期增加對頁巖氣的認(rèn)識與思考，并在開發(fā)的過程中重視可能產(chǎn)生的問題。

　　資源詳查需確認(rèn)經(jīng)濟(jì)開采儲(chǔ)量

　　頁巖氣是埋藏于富有機(jī)質(zhì)的泥頁巖及其夾層當(dāng)中，以吸附或游離狀態(tài)賦存的非常規(guī)天然氣。頁巖氣之所有成為“革命”，最主要有兩條：一是資源儲(chǔ)量巨大，二是由于鉆井技術(shù)的進(jìn)步使得開采成本急劇下降。對于中國而言，現(xiàn)有資源量預(yù)估一是來源于美國EIA的評估，二是來源于已經(jīng)開展的“全國頁巖氣資源戰(zhàn)略選區(qū)及評價(jià)”工作的預(yù)測量。兩者都是根據(jù)地質(zhì)條件作出的預(yù)測評估，仍然缺乏地質(zhì)勘探及鉆井資料詳查的數(shù)據(jù)支撐，中國最終可開采的頁巖氣資源，在目前恐怕還是個(gè)未知數(shù)。

　　我們還需區(qū)分資源量、探明儲(chǔ)量、技術(shù)可開采儲(chǔ)量和經(jīng)濟(jì)可開采儲(chǔ)量的差別。根據(jù)《聯(lián)合國化石能源和礦產(chǎn)資源分類框架》，資源的可采性受到三個(gè)因素的主要影響：地質(zhì)認(rèn)識程度、礦場項(xiàng)目狀態(tài)與可行性，以及經(jīng)濟(jì)與商業(yè)存續(xù)性，分別可對應(yīng)探明儲(chǔ)量、技術(shù)可開采儲(chǔ)量和經(jīng)濟(jì)可開采儲(chǔ)量。雖然這三者的關(guān)系隨著技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的變化也是動(dòng)態(tài)的，但是資源基礎(chǔ)要轉(zhuǎn)化為技術(shù)可開采儲(chǔ)量，并最終被開采的經(jīng)濟(jì)可開采儲(chǔ)量，每一層都要打個(gè)大折扣。

　　筆者寫作此文之時(shí)，EIA公布美國天然氣的期貨價(jià)格為2.724美元/mmBtu，相當(dāng)于0.6元人民幣/立方米，比一年前的同一時(shí)間下降了1.209美元/mmBtu，降幅達(dá)30%。自2008年金融危機(jī)后美國天然氣一直呈下降趨勢，頁巖氣的產(chǎn)量增加更加劇了這樣的趨勢。天然氣價(jià)格下降，使得在原先價(jià)格如4美元/mmBtu評估下具有經(jīng)濟(jì)開采價(jià)值的頁巖氣將不具備經(jīng)濟(jì)可采性，也使得預(yù)計(jì)最終可采儲(chǔ)量顯著下降。中國天然氣市場仍是一個(gè)短缺的市場，但長期需考慮能源價(jià)格對于經(jīng)濟(jì)可開采儲(chǔ)量的影響，做好風(fēng)險(xiǎn)評估。

　　此外，資源條件也需開采條件和基礎(chǔ)設(shè)施的支撐，其中最重要的就是鉆井的數(shù)量。頁巖氣井的產(chǎn)量下降曲線非常陡，根據(jù)對美國5個(gè)主要產(chǎn)區(qū)的調(diào)查，一般5年內(nèi)新開井的產(chǎn)量就已經(jīng)接近枯竭或已經(jīng)枯竭。所以產(chǎn)量要跟上預(yù)期的速度，鉆井的速度必須超過產(chǎn)量增長的速度，據(jù)油氣市場分析網(wǎng)絡(luò)《油桶》(TheOilDrum)跟蹤報(bào)道，近期新井鉆探增加速度已經(jīng)在放慢，與此同時(shí)，高產(chǎn)的“風(fēng)水寶地”(sweetspots)也逐漸被相對低產(chǎn)的區(qū)域代替，這對未來頁巖氣的生產(chǎn)將有顯著影響。

　　技術(shù)創(chuàng)新合作開發(fā)需形成生態(tài)系統(tǒng)

　　技術(shù)進(jìn)步，特別是水平(定向)鉆井技術(shù)和水力壓裂技術(shù)的突破是頁巖氣產(chǎn)量突飛猛進(jìn)的決定性因素。頁巖氣因埋藏的頁巖基質(zhì)滲透率低，勘探開發(fā)非常困難，傳統(tǒng)的鉆井必須經(jīng)過酸化、壓裂等儲(chǔ)層改造才能獲得相對較高的產(chǎn)量。

　　以水力壓裂技術(shù)為核心和頁巖氣開采技術(shù)是一連串技術(shù)過程的組合，包括壓裂、水平(定向)鉆井、三維地質(zhì)成像、加密鉆井等。這些技術(shù)在中國的起步較晚，目前主要依靠國外公司提供的服務(wù)，也有嘗試通過合作開發(fā)逐步學(xué)習(xí)自主掌握。但技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用及政府、企業(yè)聯(lián)合創(chuàng)造的技術(shù)與市場生態(tài)系統(tǒng)卻非一朝一夕之功。

　　頁巖氣技術(shù)的突破發(fā)軔于美國，其成功得力于有創(chuàng)造性的企業(yè)家群體，也得力于專業(yè)懂行的政府，更成于技術(shù)創(chuàng)新、密切合作的中小企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

　　美國的頁巖氣技術(shù)創(chuàng)新以及勘探開發(fā)主要由中小公司推動(dòng)，企業(yè)家精神的最大程度發(fā)揮。據(jù)《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志報(bào)道，頁巖氣之所以有今天，企業(yè)家喬治·米切爾(GeorgeMitchell)功不可沒，他聚10年之功，費(fèi)6百萬美元之巨，所有人都說他在浪費(fèi)時(shí)間和金錢，而他堅(jiān)持下來，改進(jìn)了液壓碎裂鉆探技術(shù)，使得深埋的頁巖氣可以經(jīng)濟(jì)開采，并為業(yè)界廣為采用。

　　與此同時(shí)，誠如TheMartecGroup投資管理咨詢有限公司能源電力總監(jiān)曹寅點(diǎn)評，美國能源部(DOE)的角色也至關(guān)重要，DOE制作了美國第一份公開頁巖氣資源技術(shù)可開采儲(chǔ)量報(bào)告，打了全世界第一口水平空氣井，還領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)了壓裂微震制圖測繪技術(shù)。同企業(yè)一起開發(fā)了多段水力壓裂技術(shù)，電磁隨鉆測量技術(shù)，定向空氣錘技術(shù)等，為企業(yè)提供了信息支持，也為行業(yè)技術(shù)積累創(chuàng)造了條件。

　　技術(shù)一旦突破，中小企業(yè)承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的能力較強(qiáng)，對市場反應(yīng)敏捷，很快搶灘頁巖氣的前沿陣地。目前美國有數(shù)千家頁巖氣相關(guān)技術(shù)服務(wù)公司，有85%的頁巖氣產(chǎn)量由中小企業(yè)生產(chǎn)和創(chuàng)造的。這些油氣類的專業(yè)服務(wù)公司，規(guī)模小相對靈活，門類齊全、專業(yè)化程度高，具有強(qiáng)大的技術(shù)能力，能自主研發(fā)裝備。頁巖氣開采當(dāng)中的水平鉆井和多段壓裂等工程乃至完成開采后的環(huán)境清理，主要就是有這類專業(yè)技術(shù)服務(wù)公司完成的。

　　治理體制亟待理順

　　頁巖氣作為一種非常規(guī)天然氣資源，目前我國實(shí)行的管理體制有兩個(gè)突破：一是批準(zhǔn)頁巖氣成為我國第172個(gè)礦種，以便采取獨(dú)立于傳統(tǒng)油氣資源的管理機(jī)制。二是開展了頁巖氣探礦權(quán)出讓招標(biāo)，引入市場機(jī)制，對頁巖氣資源管理制度進(jìn)行創(chuàng)新。但由于現(xiàn)有能源管理體制分散且缺乏協(xié)調(diào)，加上與傳統(tǒng)油氣資源在礦業(yè)權(quán)及管理權(quán)上的重疊，利益分配和系統(tǒng)銜接將有一系列的挑戰(zhàn)。

　　頁巖氣的治理體制有以下幾個(gè)層面：礦權(quán)管理體制，投資開發(fā)體制，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)體制，稅費(fèi)征收體制，環(huán)境監(jiān)管體制等。未來資源研究所(ResourcesfortheFuture)2011年啟動(dòng)“頁巖氣的風(fēng)險(xiǎn)和監(jiān)管”項(xiàng)目，評估和探索頁巖氣監(jiān)管的最佳實(shí)踐。調(diào)查31個(gè)州，涵蓋頁巖氣開采的全過程，包括場地開發(fā)和準(zhǔn)備，鉆井和生產(chǎn)，廢水存儲(chǔ)與處理，封井和廢棄，監(jiān)察和實(shí)施，及其它如稅收政策等等。

　　2012年俄亥俄州州長提議征收頁巖氣開采的“壓裂費(fèi)”，同時(shí)降低收入稅稅率。加州大學(xué)圣地亞哥分校助理教授張俊杰博士評論說“這是一項(xiàng)非常好的能源環(huán)境政策，既內(nèi)部化了頁巖氣開采與使用造成的環(huán)境和健康成本，同時(shí)也降低了其它扭曲稅，很有雙重紅利的意思”。對于有頁巖氣藏所在州/地區(qū)，這樣的政策用于建立自然資源基金或者社會(huì)福利基金，用于該州的自然資本和居民福利進(jìn)行再投資。

　　把稅費(fèi)、嚴(yán)格的污染處理和環(huán)境監(jiān)管、其他風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)測、響應(yīng)等算在內(nèi)，頁巖氣的綜合成本也將相應(yīng)上升，需要把這些外部成本內(nèi)化，才是頁巖氣的真實(shí)成本，有利于頁巖氣的持續(xù)發(fā)展和高效利用。理順治理體制在于明確頁巖氣的利益相關(guān)方的利益協(xié)調(diào)和分配機(jī)制，風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)機(jī)制和應(yīng)急相應(yīng)機(jī)制，而真正受影響的地方社區(qū)也應(yīng)當(dāng)享有高于本州居民資源紅利的補(bǔ)償。

　　健康、安全與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)如影隨形

　　如果說資源可以通過更好的勘探和普查來完善，技術(shù)也可通過合作開發(fā)來學(xué)習(xí)和掌握，而“大規(guī)模”開采頁巖氣所造成的健康、安全和環(huán)境影響則更為長遠(yuǎn)和深廣。水力壓裂技術(shù)的環(huán)境影響主要有以下幾個(gè)重要的方面：對地殼的沖擊造成的小型乃至中型地震;頁巖氣開采對于當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)人群健康的影響;對地下水的影響。

　　為研究頁巖氣開采誘發(fā)的地震，美國國家研究委員會(huì)專門發(fā)布《能源技術(shù)引發(fā)潛在地震》報(bào)告表明：水力壓裂鉆井過程引發(fā)地震的可能性較少，但廢水注射回灌造成的地震可以觀察到，如果再加上碳捕獲與存儲(chǔ)(CCS)，則風(fēng)險(xiǎn)更大。在阿肯薩斯，一些小鎮(zhèn)因?yàn)榈靥幍貧�斷裂帶，再加之受到附近頁巖氣開采的影響，一年內(nèi)竟造成了上千次的小型地震。這些地震雖然震級不大，有些甚至感覺不到，但是由此誘發(fā)的二次災(zāi)害卻造成生命財(cái)產(chǎn)的損失。

　　2010由喬什·福克斯(JoshFox)指導(dǎo)的紀(jì)錄片《頁巖氣之地》(Gasland)調(diào)查了頁巖氣開采尤其是水力壓裂技術(shù)對當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的影響，引發(fā)了美國全國性的爭論和關(guān)注。根據(jù)在迪莫克(Dimock)、賓西法利亞州、科羅拉多州和懷俄明州的實(shí)地采訪，這些地方都是頁巖氣開采的熱點(diǎn)地區(qū)，當(dāng)?shù)鼐用癯惺芰艘虼藥�來的各種病痛，如頭痛、惡心、牲畜生病、井水污染、自來水因富含天然氣著火、神經(jīng)病痛、甚至腫瘤和腦損傷。

　　開采頁巖氣所賴水力壓裂技術(shù)，需要巨量水資源和化學(xué)物質(zhì)而造成污染。目前頁巖氣井水壓裂常用的壓裂液有減阻水壓裂液、纖維壓裂液和清潔壓裂液。以減阻水壓裂液為例，其水和砂組成成分占99%以上，酸、減阻劑、表面活性劑、凝膠劑、防垢劑、抗菌劑、緩蝕劑、支撐劑等添加劑占1%左右。這種液壓流體含近600種化學(xué)成分，一口井約需上萬噸水，大部分廢水滲漏或回灌。

　　英國皇家工程院組織評估英國頁巖氣開采的健康、安全和環(huán)境影響，發(fā)布《英國的頁巖氣開采：水力壓裂技術(shù)評估》，頁巖氣開采過程中，地表操作的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是最大的，需要密切監(jiān)測壓裂延伸的，以及低于含水層下的水力壓裂，最大程度的保護(hù)鉆井的完整性，減少對于地下水的影響。頁巖氣的開采包含了鉆井、井上基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、釋氣處理、砂巖開采、和重型裝載，需要全過程的風(fēng)險(xiǎn)管理和監(jiān)管，以防范和應(yīng)對頁巖氣開采過程中的健康、安全與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

　　對新能源和氣候政策的影響

　　即使十分安全地進(jìn)行頁巖氣的開采，從開采到輸運(yùn)的每一個(gè)過程都受到嚴(yán)格的控制，沒有人受到環(huán)境和健康的影響，頁巖氣的“革命”還可能帶來一個(gè)更為長遠(yuǎn)和深刻的影響，那就是頁巖氣可能在短期減緩了溫室氣體的排放，卻沒有擺脫甚至加劇了對于化石能源的持續(xù)依賴，可能推遲甚至腰斬已經(jīng)曙光初現(xiàn)的“新能源革命”。

　　天然氣的排放強(qiáng)度是煤炭的二分之一，比石油低30%，而其硫化物和氮氧化物的排放幾乎可以忽略不計(jì)，因而被視為“化石能源當(dāng)中的清潔能源”。在美國，許多電廠煤炭和天然氣作為燃料可以相互替代，頁巖氣的大量開采以及價(jià)格下降的優(yōu)勢，使得天然氣“替代煤”成為可能。加上美國聯(lián)邦環(huán)境署嚴(yán)格的排放監(jiān)管，使得天然氣發(fā)電更有競爭優(yōu)勢。在美國新規(guī)劃的電廠多為天然氣發(fā)電。因?yàn)轫搸r氣大量替代煤，預(yù)計(jì)2012年美國二氧化碳排放將是20年內(nèi)最低，相當(dāng)于1992年的水平。

　　但也有一個(gè)好消息，天然氣發(fā)電具有調(diào)整靈活，反應(yīng)速度快的特點(diǎn)，因此，在大規(guī)模儲(chǔ)能尚不具備商業(yè)可行性的條件下，天然氣是低成本整合可變(Variable)的可再生能源的利器。在美國德州、加州等風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，天然氣發(fā)電已經(jīng)作為更多吸收可再生能源的調(diào)用發(fā)電能力。由此可見，頁巖氣更像是一把雙刃劍，它降低了發(fā)電的成本，讓可再生能源的競爭力受到挑戰(zhàn);但同時(shí)，它也使得整合新能源的成本降低，使得可再生能源更具競爭力。

　　頁巖氣被稱為“通往低碳能源的橋梁”，意指頁巖氣仍然是一個(gè)過渡能源，對岸是可再生能源等清潔能源，而如果頁巖氣造成了新能源發(fā)展受損，那可能就稱為無頭之橋(Bridgetonowhere)了。對于中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，頁巖氣或許提供了一個(gè)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，減緩排放壓力，整合飛速發(fā)展的可變新能源，實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放控制目標(biāo)的好的機(jī)會(huì)窗口，如何利用好頁巖氣的這個(gè)特點(diǎn)，相應(yīng)調(diào)整新能源發(fā)展戰(zhàn)略，是研究者和政策制定者都需要思考的問題。

　　積極準(zhǔn)備防范風(fēng)險(xiǎn)迎接革命

　　頁巖氣革命是一個(gè)全球性的能源現(xiàn)象，而頁巖氣的潛力要得到充分發(fā)揮和合理利用，還需要我們從信息準(zhǔn)備、技術(shù)突破、健康監(jiān)管、系統(tǒng)整合和戰(zhàn)略協(xié)同等方面入手，積極準(zhǔn)備及防范風(fēng)險(xiǎn)，在與頁巖氣革命握手的同時(shí)，鋪就通向低碳未來的道路。