原创 中国科普博览 2017-03-22 14:05
作者：中国科普博览（公众号ID：kepubolan）
中国石化21日宣布，我国首个大型页岩气田——涪陵页岩气田累计供气突破100亿立方米。这标志着我国页岩气已加速迈进大规模商业化发展阶段，对促进能源结构调整，加快节能减排和大气污染防治具有重要意义。
目前，涪陵页岩气田日销售页岩气达1600万立方米，相当于3200万户居民每日用气需求，年产能70亿立方米，预计今年将达100亿立方米。涪陵页岩气田累计探明储量达3806亿立方米，是全球除北美之外最大的页岩气田，中国成为世界上第三个实现页岩气商业开发的国家。
涪陵页岩气田（图片来源于网络）
页岩气是常规天然气的替代能源，也是清洁环保能源。因其储量丰富、价格低廉且碳排放少，已有掀起新一轮“能源革命”之势，其大规模开发不仅将改变全球能源版图，甚至会对世界政经格局产生深远影响。预计到2030年天然气在世界一次能源结构中所占比例将从当前的23.8%提高到28%，超过石油成为世界第一大能源。
它与常规天然气成分一样（成分以甲烷为主），不同的是它吸附在页岩中。是从页岩层中开采出来的天然气。烃源岩中一部分烃运移至背斜构造中形成常规天然气，尚未逸散出的烃则以吸附或游离状态留存在暗色泥页岩或高碳泥页岩中形成页岩气。
与常规天然气相比，它分布范围广，埋藏浅，目前探明最浅的仅8米。开采周期较长，可开采30到50年，甚至更长时间，如美国的沃思堡盆地Barnett页岩气田开采寿命达80～100年。因为大部分产气页岩分布范围广、厚度大且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。
（图片来源于网络）
页岩气分布与开发
页岩气存在于几乎所有的盆地中，只是由于埋藏深度、含气饱和度等差别较大分别具有不同的工业价值。估算全球的非常规天然气资源量约923万亿立方米，其中近半数为页岩气（456万亿立方米），常规天然气资源量378万亿立方米。页岩气主要分布在北美、亚洲、太平洋地区与拉美。中国的页岩气资源量约为15万亿-30万亿立方米（按当前的消耗水平，这些储量足够中国使用300多年），与美国28.3万亿立方米大致相当，经济价值巨大。
全球的页岩气开发并不平衡。美国已进入页岩气开发的快速发展阶段，加拿大商业开采还处于起步阶段。
页岩气在全球大规模商业开采仍面临多重制约
未来，诸多限制因素使北美以外地区的页岩气发展将面临极大的不确定性。
首先，世界各国的地质条件存在极大差异，在美国获得成功的开采技术是否适用于其他国家仍存在疑问。其次，页岩气开发面临日益严重的环境损害担忧。虽然页岩气在使用过程中相对环保，但在生产过程中需要消耗大量的水资源，而且所采用的化学品可能对蓄水层造成污染。此外，地下爆-破对地表也存在影响，比如空气、土壤和噪音污染，以及栖息地丧失等。再次，天然气价格的持续低迷会打击企业的投资热情。当前在天然气价格低迷的环境下，页岩气市场快速发展主要得益于各国政府的优惠和补贴。如果气价持续低迷，必将限制基础设施建设和投资，影响盈利性。
中国的开发现状
中国的页岩气开发起步较晚，过去一直处于理论探索阶段。
2009年经过7年的勘测调查和反复研究，专家跑遍滇、黔、桂、湘、鄂、川、渝、陕等8省区，最终将优势区域锁定在重庆东南部，并确定了一条以綦江为起点，经万盛、南川、武隆、彭水、黔江、酉阳、秀山的开发路线。也就是说，中国页岩气开发将会从綦江起步，綦江有着独特的地理位置和资源优势，它处于云贵高原到四川盆地过渡区域，沉积地层齐全，页岩气埋藏浅，深度大概在200米到700百米之间，有利于开发。
重庆页岩气开发路线图（图片来源于网络）
国土资源部主要将页岩气藏的目标区域划分为南方（即扬子沿线：川渝、湘鄂、滇黔桂一带等）、华北、东北（松辽平原）、西北（包括吐哈盆地和鄂尔多斯盆地等）和青藏五大区域。
与美国不同，中国页岩气资源地质条件复杂、管网等配套基础设施不完善，不能像美国一样大量发展管道气。
中国页岩气资源分布特点有利于分布式应用
中国天然气管网稀疏，截止2010年底，中国天然气管道总长度约4.5万千米，而美国本土48个州管线长度达49万公里，中国管线建设相对滞后。但中国电网分布已经相当密集，通过采用分布式能源技术，利用页岩气就近发电，就近传输电能，就近利用可能是更有效的发展方式。
“以气钻气”，电力自发自用。在试点区域内的能源利用方式进行整体规划和设计，只在初期的工程建设和勘探开采时，需要外部供燃油、电力等能源。当页岩气井开始出气后，直接利用自产的页岩气进行发电，为整个区域内提供照明和动力用电。在地面工程、勘探开采、污水处理、管网运输等各个环节提供自给自足的能源供应。在这方面我国鄂尔多斯盆地苏里格大气田的开发中己有成功经验。
（图片来源于网络）
按照天然气的应用方向，页岩气的途径主要有：城市燃气，工业燃料，天然气发电，天然气化工。其中城市燃气又可细分为居民生活用气、公共服务用气、商业用气、压缩天然气汽车用气，集中采暖用气等。
燃气冷热电三联供。借助分布式能源技术，因地制宜，实现燃气冷热电三联供，以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃发电机组等燃气发电设备运行，产生的电力满足用户的电力需求，系统排出的废热通过余热锅炉或余热直燃机等余热回收利用设备向用户供热、供冷。经过能源的梯级利用使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右，节省了大量的一次能源。
利用LNG和CNG方式。天然气汽车燃料的装载方式有压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）和吸附天然气（ANG）。现在，在世界各地使用的天然气汽车中，绝大多数为压缩天然气汽车，其中有单一燃料、双燃料、混合燃料和混合动力几种类型。天然气汽车对环境污染小、安全性高、动力和性能也不逊于汽油和柴油。现在天然气汽车的市场份额进入了一个迅猛增长的新阶段，预计从2008年的970万辆成倍增长至2015年的的1700万辆，LNG和CNG的市场潜力巨大。开采的页岩气通过LNG和CNG方式储存和运输能够绕开接入天然气管网的瓶颈，推动国内天然气在交通运输业中的普及应用。
（资料来源于新疆理化技术研究所钟伯强）
