2011年美國能源情報署（EIA）發布了全球頁巖氣技術可采資源量的數據，讓中國能源界高興得不得了。美國說它的頁巖氣技術可采儲量不過只有24.4萬億立方米，中國就有36.1萬億立方米，怎能叫我們不興奮？于是各大媒體開動了輿論機器，把美國頁巖氣吹過頭了，選幾個段子："頁巖氣開發將讓俄氣公司陷入嚴重危機之中"、"美國對中東地區石油的依存度因此大幅度下降"、"美國頁巖氣革命不僅讓俄羅斯交出了天然氣開采的頭把交椅，其產生的連鎖反應還迫使俄羅斯加快了進入東方市場的步伐"，頁巖氣將引發"世界能源政治大變局"。還有個著名媒體在"真正的綠色能源革命"一文中寫到：頁巖氣在20年內將成為與石油、煤炭鼎立的三大能源之一，所提供的能量，超過風能、熱能、水電、原子能等所有替代能源總和的1倍。非常規天然氣開發是全球能源領域的一場革命，對全球天然氣市場、能源供應格局、氣候變化政策甚至地緣政治產生重大影響。真的是這樣嗎？牛吹過頭了。這里得提醒您，別把頁巖氣開采想得太簡單了，千萬別認為：美國的今天，就是我們的明天。

頁巖氣的數據怎么來的？

有個油氣資源評價專家叫H-H.羅根列（H-H. Rogner），加拿大人，做學問的，不是政客。H-H.羅根列任職于維多利亞大學（University of Victoria）綜合能源系統研究所(加拿大不列顛哥倫比亞省維多利亞市)和國際應用系統分析研究所（奧地利拉克森堡）。他在1997年11月在"能源與環境年度評論"發表了一篇研究報告，題名為"世界油氣資源評價(An Assessment of World Hydrocarbon Resources)"，對全球油氣資源包括非常規油氣資源做了評價。這篇文章寫得太學術了，不容易讀懂，在信息膨脹的時代當然不會引起我們的注意。喬治·米切爾（George Phydias Mitchell，1919～2013年）是值得尊重的房地產開發商，他冒著傾家蕩產的危險，不辭勞苦開發成功了頁巖氣，也算得上英雄人物。米切爾的成功提醒了美國能源情報署（EIA），于是聚集一批專家研究資料，得出H-H.羅根列的研究結論是正確的，這樣就在H-H.羅根列的基礎上，相隔14年，于2011年公布了全球頁巖氣技術可采資源量數據，中國第一。不說不知道，一說嚇一跳，真把國人高興慘了。時間進入2013年，美國能源情報署再次修訂了數據，此時，美國還有個叫先進資源國際公司（Advanced Resources International，ARI）也做了評價，結果有些出入但不大。為了便于閱讀，把評價結果列在下表1中。

不管中國第一或第二，中國頁巖氣仍在前茅。有人說，頁巖氣是美國的一個騙局，您沒有辦法把頁巖氣開采出來，就說"葡萄是酸的"。您開采出來了，"葡萄就甜了"？。有趣的是，來了個戲劇性的華麗大轉身，這個論調馬上消失了，頁巖氣紛紛被開采出來了，馬上"商品化生產"開始了，國家級的、部級的、省級的第一口頁巖氣井爭先恐后亮相，專用頁巖氣管道（不就是一般的天然氣管道嘛！）也建成了，還有個頁巖氣生產液化天然氣的工廠（頁巖氣生產液化天然氣抬高了成本并增加溫室氣體排放）也開始建設了。社會的發展，技術的進步，真讓人沒法趕上。這些進步就不談了，本文只談別把頁巖氣看得太簡單了。

技術可采資源量是什么意思？

千萬別把可采儲量與技術可采資源量的概念混為一談，技術可采資源量仍然在資源量的范疇內。技術可采資源量（technical recoverable resources，TRR）是指采用現行的勘探開發技術可回收的油氣量，而不考慮地質資源量中人為估計的技術可采資源量的開發成本以及油氣價格。

技術可采資源量仍然是資源量的一種表述，不具備商業價值，不同機構評價可有不同的結果，另外，隨著技術進步，人為估計的系數也隨之變化。從技術可采資源量進入可采儲量的關鍵是用戶對銷售價格的承受能力。有人認為，技術進步了，價格提高了，技術可采資源量都是可以開采出來的，這句話原則上不錯，在實際的應用中卻辦不到，因為很遙遠不可捉摸，能源市場看重實際，只注重可采儲量。說得明確點，中國的頁巖氣技術可采資源量雖然評價比美國多，并不代表中國頁巖氣比美國豐富，而要看頁巖氣可采儲量。在中國，人們不注意具有商業價值的可采儲量數據，而對資源量數據談得津津樂道，總是忘不掉我們是世界第一這塊畫餅。頁巖氣的定義是什么？

石油天然氣的先驅都是石油天然氣的老外。現代石油工業最早的先驅者是依格納茨·盧卡西維茨（Jan Józef Ignacy ?ukasiewicz，1822～1882年），波蘭藥劑師，就是藥房抓藥的；美國世界石油工業的先驅者埃德溫·德雷克（Edwin Drake，1819～1880年）是退伍軍人，中國叫復員軍人。有點像瞎貓碰見死耗子，不知不覺當上了大名人。說到頁巖氣，要提到一個不應該提到的人叫威廉·哈特（William Hart），在美國被稱為"天然氣之父"，生意人。1821年在美國賓夕法尼亞州弗里多尼亞，威廉·哈特在當地的小溪溝邊散步，發現水面上冒出氣泡，于是在附近鉆了一口9米深的井，成功地獲得了較大氣流的天然氣。隨后幾年接通管道，照亮了附近的住家和商店，當然要收錢。最先使用的是木管，1825年改用鉛管，并建立了弗里多尼亞天然氣照明公司。雖然俗話說"禍不單行，福不雙至"，但他的福氣確實好，后人把這個發現稱為美國首先在1821年開采了頁巖氣，真把高興得從棺材爬起來了。那時，美國人對天然氣的概念還不如中國人，中國人早把天然氣來熬鹽了，在自貢火井到處可見，1835年還鉆成當時世界上最深的燊海井，深1001.4米，日產天然氣5000～8000立方米。那時美國連天然氣是什么玩意都不清楚，就會開采頁巖氣了？如果威廉·哈特開發的是頁巖氣，由于頁巖氣壽命短，他的公司早就該破產了。請您研究美國原始資料"Natural Gas has Fueled Local Economic Development in New York for186 Years"，可以看出，用現在的說法是開采了淺層天然氣，蓋板是頁巖層，因為頁巖層致密不透氣，跟頁巖氣不踏界。有個紅頭文件"頁巖氣發展規劃（2011-2015 年）"把頁巖氣定義為：頁巖氣是指賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，以吸附或游離狀態為主要存在方式的非常規天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔、高效的能源資源。如果把"頁巖氣"改為"致密氣"，這個定義照樣成立。常規天然氣（Conventional gas）、頁巖氣(Shale gas)與致密氣(Tight gas)的區別，不在產品成分上，而在滲透率（permeability）的區別，見圖1。

請注意橫坐標：nanodarcy(nD，納達西)、microdarcy(?D，微達西)、millidarcy(mD，毫達西)、darcy(D，達西)。為了便于閱讀理解，現在把常規天然氣、致密氣和頁巖氣的滲透率區別列成表格，見表2。頁巖氣的滲透率約比致密氣小1000倍，也就是常說的，頁巖氣比致密氣更難開采的原因在于滲透率。

頁巖氣（shale gas）是指賦存于富含有機質的頁巖層段中，以吸附氣、游離氣和溶解氣狀態儲藏的天然氣，主體是自生自儲成藏的連續性氣藏，必須采用水平鉆井并分段壓裂才能開采出來的一種非常規天然氣。這種頁巖氣是束縛在頁巖層的滲透率小于1?D（微達西，≈10-18m2），屬于熱成因氣，它可以在有機成因的各種階段生成，以游離狀態存在于裂縫、孔隙及其他儲集空間；以吸附狀態存在于干酪根、黏土顆粒及孔隙表面上；極少量以溶解狀態儲存于干酪根、瀝青質之中。

頁巖氣層吸附在有機質上，沒有圈閉，沒有明顯的氣層邊界。頁巖氣層的特點是具有吸附氣體的能力，與煤層一樣，但孔隙中有自由空間，這不同于煤層沒有大孔隙。頁巖氣層的吸附氣與頁巖有機質成比例。游離氣與有效孔隙率和孔隙中的氣體飽和度成比例。談到頁巖氣，總喜歡給她戴上桂冠：頁巖氣是一種清潔、高效的能源資源。不對了，我們調侃地把能源分類劃分為兩種觀點：⑴ 家庭主婦分類法。只管廚房是否清潔，得出煤和柴是不清潔的，天然氣和電力是清潔的；其實多數人這樣看的；⑵ 能源角度分類法。看從開采到終端使用的全過程，排放的二氧化碳是否進入現代全球碳循環系統，煤和天然氣屬于化石燃料，燃燒后生成的二氧化碳，增加了全球碳循環系統，增強了全球暖化，歸于不清潔的化石燃料之列；柴薪屬于生物燃料，燃燒后沒有增強全球暖化，屬于清潔燃料。電力要看怎么來的？從水力發電或再生能源來的一次電力，是清潔的；而化石燃料燃燒發電來的二次電力，仍然是化石燃料衍生的。頁巖氣是非常規天然氣的一種，貌似清潔，其本質仍然是化石燃料。談到誰高效，不是天然氣，仍然是常規石油。也就是說，通常說的"頁巖氣是清潔能源"是錯誤的。什么頁巖氣產量？

這個問題問小學生好了，不必登大雅之堂，實際上不簡單。我國把產量看為工廠生產量，國外把產量看為進入能源市場的商品量，區別大了，生產量不一定銷售出去，商品量一定能夠銷售出去。頁巖氣（或天然氣、致密氣）從開采到消費流程簡單地寫為：資源量（技術可采資源量）→可采儲量→商品量→消費量頁巖氣可采儲量是指地下蘊藏的技術可采、經濟可行和環境允許的數量，所以采出的商品量一定會在能源市場上銷售得出去。我國沒有頁巖氣可采儲量數據，沒有這種觀念也不感興趣，都認為是從技術可采資源量中生產的。舉個例子，有篇文章說，"只需在特區中拿出1萬平方公里的龍溪組區塊，按照一平方公里，3億立方米頁巖氣的儲量計算，這片區域就有3萬億立方米的儲量，如果按一年1000億立方米的開采速度來算，可以保持開采近30年"。還有人根據這種算法，得出中國頁巖氣可以開采400年，夠鼓舞人心的了。如果說這里的儲量是指可采儲量就對了，可是中國沒有可采儲量的數據，也不會這么高。在這里是指技術可采資源量，顯然沒有考慮到采收率和經濟性。縱觀我國頁巖氣奮斗指標，"頁巖氣發展規劃（2011～2015 年）"說，2015 年頁巖氣產量65 億立方米，力爭2020 年產量達到600～1000 億立方米。后來又改為2020年中國頁巖氣產量將達到300億立方米，下降低了一半。實際上產量概念仍然很含糊，如果這個奮斗指標是指井口產量再加上補貼，仍然高于市場能夠承受的價格，生產的頁巖氣不是商品，其實再多寫點也無所謂，因為按照技術可采資源量的定義，用現在的技術而不計血本就可以開采出來；當然在市場上銷售不出去。如果指商品量，進行商品化生產，頁巖氣不是賣得到錢，而是賺得到錢，那么補貼得取消。此時，哪怕指標定為1億立方米，都顯得珍貴。按照國際通用的概念，頁巖氣產量就是可以市場能夠接受的商品量。美國頁巖氣是在市場經濟的運作下，不賺錢的生意不做，沒有指引方向的奮斗指標。開山鼻祖喬治·米切爾折騰了十多年，才慢慢摸到點門道，道路很艱辛。美國能源情報署對本國頁巖氣生產量有個估算，但不是奮斗目標。中國頁巖氣是否成功，取決于價格。千萬不要認為，頁巖氣開采成功了，天然氣價格就降低了，因為頁巖氣開采成本比常規天然氣高得多，而且生產井的壽命短得多，所以，開發頁巖氣的風險極大。美國不斷打井，幾萬口，維持頁巖氣產量。為什么要生產頁巖氣？理由千條萬條，歸根結底就是一句話：要賺錢。本土常規天然氣生產成本很低，一般在1元人民幣/ m3以下，頁巖氣的生產成本較高，頁巖氣銷售價格可與進口LNG（液化天然氣）在接收站氣化后的價格相比較，即在取消補貼的情況下，并要把鉆的干井損失計算在內，控制在此價格之下，可以稱為商品化生產。頁巖氣的特點是什么？

"百度百科"頂有意思的，它把頁巖氣描寫為"較常規天然氣相比，頁巖氣開發具有開采壽命長和生產周期長的優點，大部分產氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，這使得頁巖氣井能夠長期地以穩定的速率產氣"，就是說，頁巖氣比常規天然氣還要好。什么叫頁巖氣生產周期長，實際上到開采幾年后，頁巖氣就像小屁娃撒尿，細水長流，而常規天然氣可以維持幾十年高產穩產。此類頁巖氣比常規天然氣還要好的論調，廣泛傳播，誤導了不少人。

見圖2，常規天然氣井鉆到儲層，天然氣就呼啦呼啦地涌向井眼；頁巖氣井就要分段水力壓裂，操作麻煩多了。開采頁巖氣可分為6個階段：定井位→水平鉆井→水力壓裂→完井→生產加工→堵井廢棄

由于頁巖氣是束縛在致密巖層中，與常規天然氣井開采有很大差異。頁巖氣井開采的特點是：

⑴ 必須通過水平鉆井并分段壓裂才能采出天然氣。水平鉆井通常采取水平分支鉆井，以擴大可壓裂體積；

⑵ 頁巖氣井開采用水量大，特別是在分段壓裂。根據地質狀況不同，用水量也不相同。美國頁巖氣約在地下2000米，每口井用水量最低也要10000噸；

⑶ 壓裂液中必須加入小于1%的化學藥劑，以輔助頁巖氣脫除進入井筒；

⑷ 壓裂液中化學藥劑的比例雖小，但由于用水量大，藥劑的絕對量巨大，對地下水質會造成影響；

⑸ 為了維持頁巖氣產量，頁巖氣井密集。一般井距小于20km2；

⑹ 根據地質狀況的不同，頁巖氣井的開采費用隨之不同，但頁巖氣井的開采費用高于常規氣井。美國每口頁巖氣井開采費用為300～1000萬美元（相當于1900萬～6200萬人民幣）。頁巖氣井與常規天然氣井的區別是什么？

與常規天然氣井不同，頁巖氣井的特點是：

⑴ 頁巖氣井經由分段壓裂后，最初產量與常規天然氣井區別不大，顯示高產，但隨后產量衰減較快，年衰減60～80%不等；

⑵ 常規天然氣井生產壽命長，采收率可達約60%，頁巖氣井在10%以下，一般為5%。

氣井壽命取決于壓裂后裂縫長度、裂縫密集程度等因素。頁巖氣的開發要求在應用高技術的前提下大幅度地降低成本。對于頁巖氣的低成本開發，一般通過水平井組的開發方式來實現，即在一個井場實施10～20口水平井，以集約用地，降低鉆井、壓裂和開采成本；也可通過頁巖氣、致密油等多類型資源的綜合開發，或者引入競爭機制，通過競爭等多種方式綜合降低成本。為什么頁巖氣產量衰減快？

頁巖氣是未經運移的儲存在烴源巖中的非常規天然氣，頁巖氣井衰減速率是頁巖氣井的特點，這由頁巖氣本質決定的。因為頁巖氣是束縛在致密頁巖層的滲透率小于1?D（微達西，≈10-18m2），必須采用水平鉆井并分段壓裂才能開采出來。

頁巖氣在致密的頁巖層中以游離態和吸附態存在。由于游離態頁巖氣經由通道不斷地從井眼涌出，井底壓力逐漸降低，然后頁巖氣從細微裂縫中涌向井底，最后吸附在有機質上的頁巖氣，才逐漸釋放出來。最初井口速率取決于分支鉆井的數目和水力壓裂深度和廣度。

從頁巖氣開采成功的美國來看，第一年衰減達70～85%。

至今沒有看見我國頁巖氣產量衰減的報道，也許不好意思說，只看見穩產高產的報道，或者說，剛才開采不久，還談不上氣量衰減。頁巖氣是一種新能源，也是一種新事物；人們為此歡呼，為此懷疑，都很正常。不能一有質疑，馬上把質疑者打啞了。科學家都是懷疑論者，細看科學發展史，科學的發展都是從懷疑開始，科學的進步是在質疑聲中前進。能夠提出質疑無論正確與否，都是朝前進了一步。這里沒有必要評價是不是頁巖氣，你說是，被人夸你很專業有水平；你說不是，人家會跳起來。是否頁巖氣？用不著邀約一批專家研究討論，如果頁巖氣過兩三年沒有衰減，那就不是頁巖氣了，事情就是這么簡單。在頁巖氣層上鉆井，常規天然氣、致密氣和頁巖氣都可能出現。

為什么用水制約了頁巖氣發展？

世界上的總供水量約為1 386 000 000km3，其中約97%是鹽水，淡水僅占3%。而在全部淡水中，超過68%鎖定在冰蓋和冰川中，剩下的30%淡水在地下。地表的淡水資源僅為全球水資源總量的0.3%，江河湖泊仍然是每天人們用水的最主要的來源，見圖3。

由于各國地理位置不同及人口數量不同，各國的淡水消費量也不同。中國的淡水總消耗量居世界第二位，次于印度，但人均消耗量僅為美國的四分之一。美國人均消耗量為1600 m3/年，中國人均消耗量為415m3/年，形象點說，美國人喝一杯水，中國人只能喝半杯的半杯。

頁巖氣開采需要大量的淡水。根據地質狀況不同，用水量也不會相同。頁巖氣開采用水量最低每口井要4000噸，最高可達50000噸。因此，水資源對頁巖氣開采有很大的影響。在頁巖氣開采中，用的是地表淡水資源，消耗量很大，而且是與人類爭搶淡水資源，因此，開采地區的水資源是受到關注的重大問題。

生產頁巖氣必須利用水力壓裂技術，這種技術需要大量水和藥劑注入地下。壓裂所需水量大，至少每口井為10000噸，藥劑用得很少，只占1%，絕對量可達100噸以上，可見藥劑的絕對量巨大，因此會對地下水質造成不良影響。有人說壓裂廢水可以重復使用，所以用水量不大，甚至比常規天然氣鉆井還要少。不對了，井口出來的廢水首先要沉降，調節水質，運輸到新井場，也可能地面處理漏失造成污染，也會造成水量損失，處理和運輸的費用也不低。頁巖氣鉆井和壓裂的水質有可能造成難以預測環境污染，使得環境保護問題爭論不休。

有頁巖氣決策人說，至今沒有發現污染，力挺頁巖氣生產，甚至還有人拍胸脯說，我敢負責任地告訴你，水力壓裂不會有污染。說這話太不負責任，如果發現了污染怎么辦呢？地層對水質的自愈能力很差，這塊土地就得"癌癥"了。因此，不要人格擔保，國家必須建立嚴格的水力壓裂監督機制。

在美國開發頁巖氣的歷史中，曾經出現過政策失誤，美國把這次失誤稱為"哈里伯頓漏洞（Halliburton loophole）"。哈里伯頓漏洞是指水力壓裂藥劑隨水力壓裂作業進入淺層水造成的飲用水源污染而被忽視的政策缺陷。

哈里伯頓公司（Halliburton）是著名的石油天然氣生產服務公司，為了自身的業務發展，哈里伯頓公司邀約了一些油氣生產服務公司向政府游說：水力壓裂不會造成環境水質污染。2005年美國《能源政策法案》將水力壓裂從《安全飲用水法》的監管中刪除，即產生"哈里伯頓漏洞"。哈里伯頓漏洞使得高污染的化學品進入到淺層水源，造成飲用水源污染的可能性增大，引起當地民眾強烈反對。

隨著美國頁巖氣開采熱潮蔓延，污染事件陸續出現以及迫于公眾的壓力，讓美國國會不得不重新考慮對于水力壓裂技術的監管。2009年一項被稱為"FRAC"（Fracturing Responsibility and Awareness of Chemicals Act）的議案，向國會建議關閉"哈里伯頓漏洞"，重新賦予美國環境保護局（EPA）監管頁巖氣水力壓裂的權力，并要求美國環境保護局進行水力壓裂與飲用水污染相關性的專題研究。

世上無難事 只要肯登攀

從道理上來說，頁巖氣商業化生產必須滿足三個條件：技術可采、經濟可行、環境允許，但是兌現就麻煩了。跟美國的情況不一樣，美國臺風的報道不少，嚇人，壯觀，但不影響地質構造。美國有地震，但不像汶川大地震那樣嚇人。我國頁巖氣主要集中在四川，四川位于地震帶，在地質史上發生多次大地震，單說1786年以來，里氏規模達到6.0的有20次。由于印度板塊的擠壓，促成喜馬拉雅山長高，而擠壓要釋放的能量就在四川發泄。四川的地層被地震翻了好幾個筋斗。有個鉆井專家這樣描述四川地層：打口井，干井，不出氣；可是離幾米又打口井，幾乎要井噴，說明四川地質復雜，當然這是常規井。頁巖氣沒有明確的邊界，不會有井噴這種情況，但要像美國那樣連成一大片很難了。

美國頁巖氣層從幾百米到3000米，而中國從3000米到4000米，這并不是多鉆點深度的問題，中國頁巖氣層壓實比美國厲害，結果使開發成本翻了個筋斗。美國可以邀約中小企業來搞大兵團作戰，中國就不行。

任何能源的開發都有兩面性：一方面有利于人類，另外一方面有害于人類。好像柴薪時代要溫柔些，森林大火不是開發能源造成的。雖然說水力發電是清潔的可再生的能源，結果死的人最多。煤礦就不說了，每年不死幾十個就成了奇跡了。開發頁巖氣要注意，盡量避免對人類造成的負面影響，特別是水質可能帶來的影響。

就目前而論，頁巖氣革命僅發生在美國，是否"星星之火可以燎原"，至少目前不明朗；就全球范圍而論，頁巖氣難以打敗常規天然氣，但我國經濟發展必須要靠能源的支撐，遺憾的是造地球的神對地大人多的中國太不公平了，我國是天然氣資源較為貧乏的國家，而且水資源也貧乏。有豐富的頁巖氣資源就應該研究開采，但是不要把事情想得很簡單，一口吃成個胖娃娃，在科學技術日新月異的今天，任何我們覺得不可能的事情，都可能變為現實，努力攀登，克服面臨的困難，最終會成功。這就是本文要說的話。