不久前召開的全國地質調查工作會議上傳來消息，我國長江中游鄂西地區(qū)頁巖氣調查去年取得重大突破，在震旦系、寒武系和志留系三個地質層系均獲高產頁巖氣流，頁巖氣地質資源量達11.68萬億立方米，具有建成年產能100億立方米的資源基礎，有望與重慶涪陵、四川長寧形成“三足鼎立”的資源基地。
那么，頁巖氣對于世界未來的能源需求到底有多重要？鄂西頁巖氣的重大發(fā)現(xiàn)又有著怎樣的意義？
能源產業(yè)里的“頁巖氣革命”
頁巖氣，本質上就是一種非常規(guī)天然氣。但是，和采自常規(guī)天然氣田的天然氣和油田的伴生氣不同，頁巖氣以吸附或游離方式儲存在黑色頁巖中。有人比喻說，如果說常規(guī)天然氣為一個封閉空間內的所有甲烷等氣體的結合，那么頁巖氣的狀態(tài)就是封閉空間內裝滿了“泡沫材料”后的甲烷等氣體的結合。
有了這些“泡沫材料”，就使得頁巖氣的開采要比常規(guī)天然氣難得多。還有人打了這樣的比方，說開采頁巖氣就像“從細雞尾酒吸管中吸出濃奶昔或像在枕頭里吸氣”一樣困難。因此，雖然人們很早就知道在頁巖層中有巨量的天然氣，但長期以來卻被人們認為是沒有多少開采價值的“邊角余料”。
美國是全球頁巖氣開發(fā)利用最早、產量最大的國家。2000年以來，隨著連續(xù)型油氣藏理論認識的深入、水平井鉆井和分段體積壓裂技術的廣泛應用，在美國掀起了一場“頁巖氣革命”，呈現(xiàn)出油氣（頁巖氣與頁巖油）并舉、產量大幅增長局面。2000年美國頁巖氣產量約100億立方米，占美國天然氣總產量的2.0%；2006年美國頁巖氣產量311億立方米，占美國天然氣總產量的5.9%；2017年美國頁巖氣產量達到4746億立方米，占美國天然氣總產量的63%。
面對金融危機以來經濟增長疲軟、失業(yè)率居高不下的陰影，“頁巖氣革命”無疑為美國經濟注入了一劑“強心針”。美國“頁巖氣革命”的巨大成功，有效降低了工業(yè)生產中的能源成本，進而帶動美國制造業(yè)的復蘇、拉動可再生能源產業(yè)的發(fā)展。美國相關產業(yè)振興不僅能夠創(chuàng)造源源不斷的就業(yè)崗位，而且可以逐漸減少美國對外石油進口、穩(wěn)步促進美國本土的油氣資源出口，進而有效平衡貿易赤字。頁巖氣革命，不僅使美國初步實現(xiàn)了“能源獨立”，同時極大地刺激了經濟發(fā)展。
美國“頁巖氣革命”還帶來了油氣工業(yè)的科技革命，推動了全球非常規(guī)油氣快速發(fā)展。這場突如其來的“頁巖氣革命”不僅影響了全球能源格局，而且對國家地緣政治具有重大影響。一種流行的觀點認為，美國由一個油氣進口國轉變?yōu)橛蜌獬隹趪?，從海灣及中東地區(qū)進口石油的需求將大大減少，美國可能將大大降低在中東地區(qū)的外交和軍事介入力度，從中東“抽身”。
世界頁巖氣資源豐富，開發(fā)利用進展迅速。根據權威機構2015年的評價，全球頁巖氣技術可采資源量為220.69萬億立方米，其中，中國、阿根廷、阿爾及利亞、美國分別占到總量的14.31%、10.29%、9.07%、7.99%。目前，世界上實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)性開發(fā)的國家共有4個，2017年頁巖氣產量5422億立方米，美國、加拿大、中國、阿根廷頁巖氣產量分別為4746億立方米、570億立方米、91億立方米、15億立方米。此外，波蘭、英國、烏克蘭、澳大利亞、新西蘭、沙特、印度、南非、巴西等10多個國家在進行頁巖氣的勘探與評價工作。
我國頁巖氣技術可采資源量達31.57萬億立方米，居世界第一位。自2008年開始，我國開展了全國頁巖氣資源潛力評價，指出我國海相、陸相和海陸過渡相頁巖蘊藏著豐富的頁巖氣資源，四川盆地及周緣是頁巖氣有利的勘查地區(qū)；自2009年以來，中國石油、中國石化在頁巖氣綜合選區(qū)評價的基礎上，實施頁巖氣勘探，先后在四川威遠、長寧和重慶涪陵實現(xiàn)了四川盆地內志留系龍馬溪組頁巖氣勘探的重大突破，截至2018年年底，累計探明頁巖氣地質儲量10455億立方米，2018年頁巖氣產量達到109億立方米，我國成為北美以外第一個實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)開發(fā)的國家。
近年來，國內天然氣消費需求的增長速度已超過煤炭和石油，對外依存度快速上升，供需缺口也越來越大。而僅僅依靠常規(guī)天然氣的增產不能有效緩解供需矛盾，迫切需要加大對頁巖氣的勘探和開采力度，增加我國頁巖氣產量，對常規(guī)天然氣形成有效的補充。
科技創(chuàng)新帶來鄂西頁巖氣重大發(fā)現(xiàn)
數億年以前，鄂西地區(qū)是一片汪洋大海，氣候溫暖潮濕，水生生物繁盛，由于新陳代謝作用，大量死亡的生物與細粒的泥質沉積于海底形成富含有機質的黑色頁巖。隨著埋藏深度的不斷加大，溫度和壓力持續(xù)升高，這些生物有機質通過熱解和裂解作用生成天然氣，這些天然氣一部分從頁巖中運移出去，并聚集在多孔的砂巖中，形成常規(guī)天然氣，一部分滯留在富有機質頁巖中形成頁巖氣。
斗轉星移，滄海變桑田，強烈的地殼運動使鄂西地區(qū)由海洋變成了陸地，形成了溝壑縱橫、山水交融的復雜地表地貌和地層起伏、斷層發(fā)育的復雜地下構造。一部分含氣頁巖暴露地表，頁巖氣發(fā)生散失；一部分含氣頁巖仍然埋藏在地下，頁巖氣才得以保存。
長江經濟帶發(fā)育多套富有機質頁巖，頁巖氣資源豐富。地質研究表明，長江經濟帶廣泛沉積了從震旦系到第三系十余套富含有機質的頁巖，既有海洋環(huán)境沉積形成的海相頁巖，也有湖泊環(huán)境沉積形成的陸相頁巖，還有沼澤環(huán)境沉積形成的海陸過渡相頁巖，頁巖氣地質資源潛力達84.96萬億立方米，技術可采資源潛力14.67萬億立方米，分別占全國的69.07%、67.17%，也就是說，我國頁巖氣資源的三分之二分布在長江經濟帶。
經過了半個多世紀的調查勘查，油氣和頁巖氣發(fā)現(xiàn)仍局限于構造穩(wěn)定的四川盆地等地區(qū)。常規(guī)油氣勘探開發(fā)集中在長江上游的四川盆地、中游的江漢盆地和下游的蘇北盆地，頁巖氣僅僅在四川盆地涪陵、威遠、長寧等地區(qū)實現(xiàn)了勘探開發(fā)，且僅限于志留系龍馬溪組一個層系，累計探明頁巖氣地質儲量超過萬億立方米，頁巖氣年產量突破了百億立方米。自2009年開始，多家單位在鄂西地區(qū)先后開展了頁巖氣資源調查勘查工作，實施頁巖氣鉆井二十余口，也僅僅在志留系龍馬溪組取得了頁巖氣顯示。
與構造穩(wěn)定的北美大陸相比，我國南方開采頁巖氣面臨地質與地貌條件嚴峻挑戰(zhàn)。一是頁巖時代老，熱演化程度高；二是構造活動強烈，且具多階段性；三是地形地貌復雜，頁巖氣鉆井井場選擇難度大；四是山川交錯，交通不便。
面對我國南方復雜構造區(qū)頁巖氣發(fā)展的多重挑戰(zhàn)，中國地質調查局科技人員發(fā)揮區(qū)域地質調查的優(yōu)勢，首次創(chuàng)新提出“強中找弱、高中找低”的選區(qū)評價思路，創(chuàng)新建立古老隆起具有“隔熱保整”作用的復雜地質構造區(qū)頁巖氣地質理論認識和古隆起控藏型富集保存模式。應用這一頁巖氣理論認識和富集保存模式，指導頁巖氣調查取得了重大突破和發(fā)現(xiàn)。此外，復雜構造區(qū)選區(qū)選層評價技術、水平井優(yōu)快鉆探技術、復雜儲層壓裂返排試氣工藝技術“三大技術體系”，支撐鄂西地區(qū)頁巖氣調查取得重大突破。調查表明，鄂西頁巖氣遠景地質資源量達11.68萬億立方米，有利區(qū)頁巖氣可采資源量超過4000億立方米，證實鄂西地區(qū)具備建成100億立方米頁巖氣產能的資源基礎，相當于一個年產1000萬噸石油的大型油田，有望與重慶涪陵、四川長寧形成“三足鼎立”的資源基地。
院士專家一致認為：鄂西頁巖氣調查的重大突破，是具有創(chuàng)新性、導向性、引領性的重大成果，創(chuàng)新性的理論認識和工程實踐達到了國際領先水平。
延伸閱讀
鄂西頁巖氣發(fā)現(xiàn)意味著什么
鄂西地區(qū)豐富的頁巖氣資源，可以規(guī)劃建設年產能100億立方米的頁巖氣資源基地，每年將減排二氧化碳約1200萬噸，加快產業(yè)結構調整，有效服務長江經濟帶綠色廊道建設。
鄂西頁巖氣開發(fā)可以促進地方經濟發(fā)展，服務精準脫貧。鄂西地區(qū)地處于武陵山貧困區(qū)，又是生態(tài)環(huán)境的重要保護區(qū)，作為清潔能源的頁巖氣勘查開發(fā)，可以創(chuàng)造就業(yè)機會、帶動產業(yè)發(fā)展，有助于鄂西地區(qū)的扶貧攻堅工作。鄂西復雜構造區(qū)頁巖氣理論和技術，以及評價提出的頁巖氣有利勘查區(qū)塊，將有效指導南方復雜地質構造區(qū)頁巖氣勘查，帶動長江經濟帶面積約4萬平方千米區(qū)塊的頁巖氣勘查開發(fā)。
初步估算，鄂西地區(qū)頁巖氣開發(fā)利用后可以滿足5000萬至8000萬人口生活用氣。
