中美页岩气开发利用现状的文献分析与展望

 汪金伟1,2，吴巧生1,2

（1．中国地质大学（武汉）经济管理学院，湖北武汉430074;2．中国地质大学（武汉）资源环境经济研究中心，湖北武汉430074）

摘要：美国“页岩气革命”的成功改变了世界各国依赖新能源和可再生能源的能源发展思路，使得页岩气开发利用的现状、政策体系及其社会经济影响成为学术界关注的热点。本文通过对现有页岩气开发利用现状的文献进行归纳总结发现当前的研究主要集中在这些方面：①中美页岩气开发利用政策现状；②我国页岩气商业化面临的问题及挑战；③页岩气开发利用的社会、经济及环境效益分析。基于上述文献总结，笔者认为未来应该进一步加强页岩气开发利用短期及长期的经济、社会、环境影响的研究，为我国页岩气产业政策的制定提供科学的决策依据。

关键词：页岩气；开发利用；研究现状

中图分类号：F205文章编号：1004-4051(2016)06-0049-05

 在常规油气资源的不断消耗而全球能源需求仍然日益增长的背景下，油气供需矛盾成为全球性的矛盾，美国“页岩气革命”为缓解全球能源供需矛盾提供了一种现实可行的途径。据国际能源署IEA《世界能源展望2014》报告预测，到2035年将全球能源供应体系将形成包括核能和可再生能源在内的低碳能源、石油、煤炭和天然气各占四分之一的供应格局，其中天然气的主要增长来源于页岩气和煤层气等非常规天然气资源，以页岩气为主的非常规天然气产量到2035年会达到1.6×1012m3。

 得益于水平井和水力压裂增产技术的成功应用，美国页岩气产量从2000年的118亿m3增加到2013年的3025亿m3，大大提高了美国化石能源供应保障。就我国情况而言，“缺油少气”的资源特点制约着天然气在我国的发展，我国一次能源消费结构中的天然气所占比重仅为4%，低于世界平均水平(24%)近20个百分点，长期以来对煤炭资源的依赖累积形成了严重的环境影响，因此，在能源结构转型和节能减排的驱动下，我国页岩气开发利用发展迅速。国土资源部网站数据显示，截至2014年7月底，我国共设置页岩气探矿权54个，面积17万km2；累计投资200亿元，中石油、中石化、延长石油相继在多地获得三级储量近5000亿m3，形成年产15亿m2产能，累计生产页岩气6.8亿m3，标志着我国页岩气由勘探阶段步入开发阶段。

 随着美国及中国等国家页岩气资源开发利用实践进展的逐步推进，关于页岩气开发利用的政策选择及其经济社会和环境影响成为关注的焦点。通过现有文献进行归纳总结，发现当前文献主要开展了这些方面的研究：①中美页岩气开发利用政策现状；②我国页岩气商业化面临的问题及挑战；③页岩气开发利用的社会、经济及环境效益分析。

1  中美页岩气开发利用政策现状

1.1  美国页岩气开发利用政策体系

 美国率先实现页岩气产业化开发利用后，其政策体系就成为各国页岩气开发利用政策选择的基本参照。美国政府为促进页岩气的产业化发展，出台了一系列的产业扶持政策，如提供资金资助研究机构开展技术研发，突破技术约束；在页岩气开采前期对页岩气勘探、开发实行税收减免及财政补贴，降低企业开采成本；同时开放投资市场，打造多元化的投资环境，充分调动民间资本等。美国现有的页岩气法律法规及其规制内容见表1。

 表1中最主要的两款法案是《能源政策法案》和《能源意外获利法》，2005年《能源政策法案》修正案中规定页岩气开采的关键技术因素——水力压裂增产技术——不受《安全饮用水法案》限制，这一规定被认为是为保护页岩气正常开发而暂时不考虑其可能产生的环境污染。《能源意外获利法》第29条规定，19 80～19年2年间生产的页岩气享受3.5美分／m3的税收补贴，这一补贴对非常规天然气的开发起到了巨大的正面推动作用，极大的提高了页岩气生产企业的积极性。据美国康菲公司估计，这一期间非常规天然气生产企业30%的利润来自政策优惠。

1.2国内页岩气政策现状

 页岩气在我国属于第172种全新的矿种，当前矿产资源法律体系中并没有具体用于规制页岩气开发利用的法律法规，但是仍然有部分现有法律法规对页岩气的开发利用形成约束，表2对我国页岩气开发管理法律制度框架进行了梳理。

 表2中的法律法规是规制我国页岩气开发利用的基本框架，但是还没具体的条款是针对页岩气的开发利用过程，总体上滞后于我国页岩气生产实践，约束力有待进一步优化提高。近年来，一方面为完善页岩气开发利用过程中的监管，另一方面为加快页岩气产业化的进程，提高生产积极性，我国政府也陆续出台各项政策来规范并力图推进页岩气的开发，主要有：①2011年12月24日，国家发改委和商务部联合发布《外商投资产业指导目录( 2011)年修订》，该《目录》规定将岩气列入鼓励外商投资产业目录，在合资、合作的条件下鼓励外商投资中国页岩气产业；②2012年11月1日，财政部和国家能源局发布实施《关于出台页岩气开发利用补贴政策的通知》，针对2012～2015年间的页岩气的生产实施0.4元／m3的补贴政策；③2012年国土资源部出台了《关于加强页岩气资源勘查开采和监督管理有关工作的通知》，规定页岩气勘查开采实行“开放市场”的原则，鼓励社会各类投资主体依法进入页岩气勘查开采领域；④2013年6月6日，国家税务总局发布公告称油气田企业从事煤层气、页岩气生产以及为生产煤层气、页岩气提供生产性劳务，缴纳增值税可采用与开发石油、天然气一样的17%的税率；⑤2013年10月30日，国家能源局发布《页岩气产业政策》，将页岩气纳入国家战略性新兴产业。

 这一系列的政策旨在充分借鉴美国经验，从开放市场环境和财政补贴降低企业成本、提高企业生产积极性两方面推进我国页岩气产业的发展。

2我国页岩气开发利用面临的挑战

 在借鉴美国政策经验的问题同时，我国学者开始关注国内页岩气开发利用实践进展中可能面临的挑战进行分析。我国页岩气开发利用面临的挑战分布于勘探、开采、生产及终端销售的整个产业链中。

 首先，勘探阶段面临的问题主要矿权重叠的问题，页岩气作为新增的独立矿种，其埋藏较深的地质特点造成同一空间区域与其他矿种重叠。国土资源部页岩气资源潜力调查评价结果显示，我国页岩气可采资源量25万亿m3，有利区块180个，面积111万km2，而其中77%的有利区块面积、80%的资源潜力处于现有油气区块内。特别是划定的页岩气勘查开发区块中，很大一部分与中石油、中石化的常规油气权重叠，一个现实的矛盾是如何调解开放的市场环境尝试鼓励社会各界资本进入页岩气开发利用而无法获得实际的探矿权问题，并且当民企尤其是规模相对较小的企业遇到矿权重叠的问题时如何与已有其他矿权的企业进行公开的谈判和对话。

  其次，在生产阶段面临着三大问题，一是开采成本较高，二是水资源约束，三是环境风险的控制。目前，从同类产品角度，我国页岩气勘查开采成本远高于美国页岩气的开采成本；从替代品角度，国内的常规石油和天然气开采比页岩气更具有经济效益。根据中国石油和中国石化的统计，国内每口水平井的钻完井和压裂成本范围为8000万～10000万元，在初始

产量10万m3 /d的情景下，开采页岩气仍然没有明显的经济效益。此外，随着美国页岩气产量的持续增长，对国际天然气和油价必然造成价格下行的压力，如果全球天然气价格下跌，处于起步阶段的中国页岩气产业必然面临高成本门槛，并进一步降低企业生产页岩气的效益预期。另一个生产阶段的问题是水资源约束，页岩气的开发生命周期包括钻探场地准备、钻井、完井和压裂释放气体、压裂液回流、气体生产等五个环节，各个生产环节都需要用水，其中耗水量巨大的缓解是水平井压裂，一般每口水平井需要进行八次左右的压裂才能产气，每口压裂井需要5000～8000t水，由此可见生产过程中的水资源需求量巨大；而我国页岩气资源和水资源的分布具有区域差异性，即页岩气资源开发地区大部分处于水资源短缺区域，这进一步加剧了我国页岩气开发水资源短缺的严峻形势，更为严重的是，对于缺水地区而言，页岩气开发对水资源的大量消耗势必会加重水资源的短缺状况，引起对环境的累积影响，威胁开发区域的水资源可持续利用和发展。根据美国页岩气开采经验，页岩气的生产过程中潜在的环境风险有：甲烷泄漏、地下水层污染和引发地震，而其中压裂液泄漏或返排过程中可能造成地下水层污染是页岩气生产面临的最严重的环境风险。

 最后，生产末端产品运输的管网问题。完善的管网体系及运输无壁垒进入是美国页岩气革命取得成功的重要因素，同时，美国政府对天然气开发商和管道运输商进行不同的政策监管，在监管管道输送费用的同时放开天然气价格，保证天然气生产商和用户对管道拥有无歧视准人条件。另外，从管道绝对长度的角度，美国输气管道系统长度约48万km，我国目前建设形成的天然气主干管网仅6万余千米，与美国差距明显，并且我国页岩气开采区域多位于偏远山区，区位因素进一步制约我国页岩气产业发展。

3页岩气开发利用的效益分析

 无论是对比分析中美页岩气发展政策或归纳总结国内页岩气产业发展面临的挑战问题都是关于如何促进及保障页岩气开发利用的讨论，而中美的实践现状表明页岩气开发利用过程中及之后所产生的经济社会和环境影响及效益也亟需深化研究。目前关于页岩气开发利用的经济社会影响主要集中在能源安全效益、社会效益和环境效益这三个方面。

 首先是能源安全效益，美国页岩气革命的起点是美国能源独立战略的实施，因而能源安全影响是第一效益。从全球角度，如果不开采页岩气资源，那么到2040年全球天然气消费将消耗已探明储量的66%，因此，页岩气资源的开发利用确实提高了全球的能源供应安全。就国家层面而言，美国页岩气生产的大规模商业化使美国的能源供应不再完全依赖中东地区的油气，能源独立战略得以实施，其中页岩气产量从2000年的118亿m3增加到2013年的

3025亿m3，美国从天然气进口国成为出口国。此外，廖永远等(2012)认为一国页岩气长期稳定的规模化开发相当于增加了国内原油供给量，减少了原油进口量，有助于缩减国家战略石油储备规模，从而节约储备成本，而节约的储备成本可视为减少的能源安全方面投入，将其视为页岩气开发利用产生的能源安全效益。

 其次是页岩气开发利用的社会效益，这里的社会效益不包括环境影响。基于页岩气产地的区域调查数据显示，页岩气开发利用对产地产生了较大的地区性社会效益，一是带来开采地区财政收入的增长和就业岗位的提升，二是与煤炭行业相比，产品从煤炭转向页岩气，对当地工人健康带来正向的社会效益。特别是作为煤炭消费大国的中国而言，未来随着页岩气开发力度的加大，对煤炭行业的影响更为明显，将逐渐减轻对煤炭消费的依赖，煤矿新建项目的冲动将会减弱，矿井数量、煤矿事故隐患也会逐步减少，将有利于改善煤矿安全生产形势。另外，罗佐县(2012)认为美国页岩气产量激增使美国国内和北美地区的天然气价格大幅降低，但其供给量的增加程度并未对全球天然气价格产生实质性冲击。

 最后是页岩气开发的环境影响，部分学者认为页岩气开发利用能够对环境产生正向效益。王丽波、郑有业(2012)认为页岩气作为一种重要的低碳排放的清洁环保型绿色能源，加快页岩气的勘探开发利用对我国的节能减排和缓解油气资源短缺将会起到重要作用。另外，我国“十二五”能源发展战略规划的重点是增大以天然气为代表的清洁能源的供给比例，页岩气作为非常规天然气的重要组成部分，大规模开发会提高我国能源安全保障并减少二氧化碳排放。从能源替代的角度，与煤炭相比，如果年产量65亿m3的页岩气用于发电可每年减少二氧化碳年排放约1400万t、二氧化硫排放约11.5万t、氮氧化合物排放约4.3万t和烟尘排放约5.8万t。

 但是当前对页岩气开发利用的环境影响处于争论阶段，肖刚、白玉湖( 2012)通过总结美国的页岩气发展经验，认为页岩气开发对环境的影响必须在生产之前就要充分考虑，虽然页岩气产业的发展可以提供就业机会并增加财政收入，但这些社会效益的实现前提是其开发所带来的环境风险能够得到有效规制管理，特别是页岩气开采对周边居民及生态环境所构成的区域环境风险。目前争议最大的就是页岩气生产过程中的甲烷排放问题，页岩气的整个开发利用过程甲烷排放主要有8种途径：钻井和完井过程中的排放，井场生产过程中的排放，气体在加工、存储（例如存成LNG形式）、运输、分配和终端燃烧过程中的排放，如果甲烷排放得不到有效控制，从气候变化的角度看页岩气是否能作为清洁能源是值得怀疑的。目前，国外较多文献基于生命周期法(LCA)对不同地区页岩气生产过程中的甲烷排放率（页岩气生产过程中甲烷排放量占页岩气产量的比重）进行了测算，余晨等(2014)对现有关于甲烷排放率的文献作了较为详细的总结，估计范围由于区域差异从0. 4%至11%不等，综合估计值约为2%。另外，甲烷排放不仅造成温室效应，同时也可能对地下水产生影响，宾夕法尼亚大学研究人员2010年在《美国科学院院刊》上撰文称，在宾夕法尼亚州使用水力压裂法开采页岩气的地区，地下饮用水中甲烷含量比未钻探区域高出17倍。

4结语

 通过对现有针对页岩气的文献研究进行系统的梳理和总结，虽然有部分文献关注页岩气开发利用短期及长期的经济、社会及环境影响，但仍然滞后于页岩气的开发实践，未来的研究应更多的关注如何采用科学、系统的方法分析页岩气开发利用经济效益，从而进一步为页岩气产业发展提供决策参考。

 基于能源经济学的视角，页岩气作为传统能源的一个新的潜力品种，其开发利用效益的分析，或者说在当前的能源格局中加入页岩气会对整个经济社会产生哪些的影响以及影响的程度如何才是应该深入研究的重点，而不应当过分专注于其开发利用的甲烷排放测算，生产中的甲烷泄露随着技术进步将不会成为主要制约因素。需要说明的是，当前关于矿产资源开发利用影响评价都力图构建科学合理的评价指标体系并运用层次分析法( AHP)、灰色关联分析、模糊综合评价及主成分分析法等综合评价方法对矿产资源开发利用的综合效益进行评价研究，但是模糊的、综合性的评价并不能给政策制定者一个清晰的政策制定方向，因而未来关于页岩气开发利用效益评价的研究趋势应该是从页岩气开发利用产生的主要社会经济影响来人手，重点把握其各种影响的主次，即能源安全效益、环境效益和经济效益，力图将三方面的影响进行有机的划分，从而为页岩气产业发展的政策制定提供清晰有效的决策参考。