页岩气背后的秘密

徐馨凯

自21世纪初美国页岩气革命爆发至今,美国乃至整个世界都开始逐渐关注页岩气这种新型天然气资源。为了缓解大气污染、能源结构等方面的压力,中国早在2012年3月就发布了《页岩气发展规划(2011-2015年)》,规划规定在2015年我国页岩气产量要达到65亿立方米,力争在2020年产量达到600-1000亿立方米。其后,国家发展改革委、财政部、国土资源部、国家能源局等均出台政策对页岩气开发进行政策上的支持和补贴。

2014年3月24日,中石化集团公司董事长傅成玉在中石化2013年业绩发布会上宣布,中石化页岩气勘探取得重大突破,我国首个大型页岩气田——涪陵页岩气田提前进入商业化开发阶段,2015年将建成50亿方产能,2017年将建成百亿方大气田。

从以上一系列的规划和措施中可以看出,中国想要大力发展页岩气的决心已经付诸行动。然而,中国大力开发页岩气究竟是好是坏?本文试图从几个不同的角度来分析这个问题。

页岩气开发经济效益如何?

近日,彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)发表了一篇关于中国页岩气的报道(China’s Shale Gas Costs Are At Least Double Those In The US, but Rising Output Will Aid Its Bargaining Position In World Markets)。文中提到涪陵区块的开采数据显示中国大有希望实现其2015年65亿立方米(480MMcfd)的页岩气产量目标,但目前11.20美元/MMBtu的井口成本远高于美国的开采成本。在美国,生产商的干气开采成本可低至3.40美元/MMBtu(MMcfd为每天百万立方英尺,MMBtu为百万英热)。文中还指出:虽然中石化过去两年来在降低涪陵项目的成本方面取得了显著进展,但是美国的价格最多比中石化的价位低75%。彭博新能源财经预计,2015-2017年中石化需要投资168-190亿元人民币(27-31亿美元)在场地预备、钻井、完井以及采集活动中。即使在额外投入数以十亿计美元的情况下,中国的页岩气产量仍然将远低于美国的水平。中国2015年的产量目标相当于美国在上世纪末的页岩气产量,其2020年产量目标也只能赶上美国2009年的页岩气产量。

国内首家大规模利用页岩气的企业重庆建峰化工在2013年累计使用页岩气1.19亿立方米,向中石化预付款项2.14亿元,这一价格参照重庆天然气市场价格暂估。从涪陵区经信委和企业一季度报来看,建峰化工使用页岩气的定价仍在研究之中。从草案来看,价格可能在2.68元/立方米左右(约等于11.65美元/MMBtu)。中石化最新披露的页岩气商用保本价为2.78元/立方米(约等于12.09美元/MMBtu),这样一来,中石化可能面临亏损。根据中石化的测算,未来涪陵气田页岩气在重庆当地的门站价格就将高达2.78元/立方米,而通过川气东送长输管道输往江浙的页岩气,其售价将达3.3元/立方米左右。根据广发证券的估算,在不考虑单井产量逐年衰减且假设天然气价格至少能维持现有水平的情况下,大约10年的持续出气才能勉强收回钻井成本。

因此,高额的初期资本投入、较长的投资回报期、利润的不足等导致中国大规模开发页岩气在经济上来说是否具有效率尚存疑问。

地震风险是否剧增?

页岩气的开采需要水力压裂法(Hydraulic Fracturing)。水力压裂法,顾名思义是用大量掺入化学物质的水灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气的方法。2013年4月16日的美国地质学年会上,美国地质调查局发布一份报告,称美国中西部地区近十年来的地震频发现象,“几乎可以肯定是人为的”。据该局统计,2001年以来,美国中西部阿拉巴马州到北方落基山脉地区地震频发。仅2009年,该地区就发生了50次3级及以上地震;2010年,3级及以上地震达到87次;2011年则达到惊人的134次,为上世纪同期的6倍。上述报告认为,石油和天然气钻探活动是该地区地震频发的主要贡献者。其中,页岩气开发使用的水力压裂法及该方法涉及的废水处理井,尤其值得人们关注。除了美国之外,页岩气开采国之一的荷兰、加拿大等国也均有类似的研究试图找出增加的微震数量与页岩气开采的关系。

图1 1970-2013年美国累计地震数(大于等于3级)

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尽管壳牌中国新闻发言人史江涛在接受彭博社采访的时候称他们在钻井前已经对当地地质结构做过详尽的调查。然而,在这些过去几年的地震频发地区进行大规模的页岩气开采,这是否会是又一场悲剧的导火索,我们不得而知。

开发页岩气对环境有何影响?

页岩气开采过程中面临最大的环境风险是水污染。根据美国环保署(Environmental Protection Agency, EPA)2004年的报告,水力压裂法对于饮用水没有危害。报告发布后,国会甚至将水力压裂法排除在了美国清洁水法案(Clean Water Act)、清洁空气法案(Clean Air Act)以及安全饮用水法案(Safe Drinking Water Act)之外。然而随着越来越多由于页岩气开采导致的地下水污染、有毒化学物质泄漏、饮用水污染等事故的陆续报道,越来越多的人开始呼吁限制、甚至禁止水力压裂法开采页岩气。

另一个争议之处是使用水力压裂法开采页岩气的全生命周期温室气体排放(指从原材料的获取、产品的生产直至产品使用后的处置整个过程的温室气体排放)相比传统化石能源是否真的减少了。Burnham在2012年的研究中提到:使用水力压裂法开采页岩气的全生命周期温室气体排放比传统天然气降低6%,比汽油降低23%,比煤炭降低33%。但Howarth在2011年的研究中提出:水力压裂法开采页岩气会伴随甲烷泄漏,甲烷作为一种辐射强迫很高的温室气体,将使得使用水力压裂法开采页岩气的全生命周期温室气体排放比传统天然气高20%。

另外,还有一些人指出页岩气的大规模开发会使得天然气价格大幅回落,从而阻碍可再生能源的商业化和未来的发展。类似的争议至今为止没有定论,开发页岩气是否真的对环境有益还需要进一步的考察。

中国作为一个处在能源结构转型起步阶段的国家,也许确实需要页岩气所提供的大量天然气资源,但是同时我们也要考虑页岩气大规模开发背后可能存在的弊端。只有经过充分的利弊权衡之后,我们才能以最小的代价顺利完成能源结构调整。