建言“三步走”战略 ——中国工程院副院长谢克昌谈非常规天然气开发利用

  从2011年6月20日启动开始，中国工程院重大咨询项目“我国非常规天然气开发利用战略研究”就备受各界关注。该项目得到了国务院领导的充分重视，中国工程院主席团名誉主席徐匡迪、中国工程院院长周济均表示，要从国家战略的高度认识这一项目的重大意义。

  “科学判断中国非常规天然气资源潜力、工程技术挑战，明确总体发展的策略和路线图，提出政策建议，推动非常规天然气科学发展，是咨询项目关注的焦点。”项目负责人、中国工程院副院长谢克昌院士日前向《科学新闻》表示。

  《科学新闻》：从各个机构评估的结果看，我国非常规天然气资源潜力巨大，从能源战略角度看，其开发利用的意义何在？

  谢克昌：从国际上看，非常规天然气的大规模开发利用，已经改变美国能源供应的格局，并有助于美国所谓的能源独立战略的实施，导致了其全球战略布局的重大调整，影响深远。

  从国内来看，中国油气对外依存度持续攀升，加快非常规天然气开发利用对改善中国能源结构、保证国家能源安全具有重大战略意义。

  《科学新闻》：您所牵头负责的工程院咨询项目评估显示，中国页岩气、致密气与煤层气技术可采资源量达31万亿立方米，大约是常规天然气可采资源量的1.5倍，开发利用前景令人鼓舞。但是众所周知，其开发利用技术难度大、成本高。您认为，现阶段应如何推进非常规天然气的发展？

  谢克昌：应该说，非常规天然气开发利用在整个天然气工业发展中占有非常非常重要的战略地位。一方面它的资源潜力巨大，开发利用前景很好，当前虽然开发利用程度低，但是恰恰说明，它具备加快发展的有利条件和与常规天然气并重发展的后发优势。

  项目组认为，非常规天然气的总体发展的策略应该是，通过机制引导和政策扶持，积极推动非常规天然气领域的科学技术创新，加快先导开发示范区建设。在保障常规天然气加快速度进行发展的同时，加快非常规天然气开发利用步伐。

  最近，中央财政安排专项资金支持页岩气开发，制定了在2012~2015年间补贴0.4元/立方米的政策，这将大大有助于页岩气的开发。这一政策的出台与我们咨询项目的建议的助推分不开。

  我们认为，按照工程院对非常规天然气的总体发展的策略建议，2020年前后非常规天然气产量有望达到1500亿立方米，与常规天然气产量大致相当；到2030年前后可能达到3000亿立方米，约占天然气总产量的2/3，成为支撑我国天然气工业快速、健康发展的主体能源。届时煤炭在能源结构中的比例有望大幅度降低，这对我国能源安全保障和环境保护是一个重大贡献。

  《科学新闻》：非常规天然气包括页岩气、致密气、煤层气、天然气水合物，各自发展程度存在一定的差异，应如何分类发展？

  谢克昌：我们在咨询项目中针对不一样类型的非常规天然气进行了专题研究，分别从资源可靠性（包括总量和分布）、经济性和技术成熟度等方面评估各自的发展策略和路线图。

  针对页岩气，现在大家关注度很高，我们大家都认为通过加强科技攻关和加快先导开发示范区建设，它是足以担当非常规天然气发展的生力军。

  未来页岩气开发利用能采取“三步走”的路线：第一步，“十二五”期间，选择海相、海陆过渡相和陆相页岩气有利富集区，做好先导开发示范区建设，实现页岩气工业开发的顺利起步。

  第二步，“十三五”期间以南方海相页岩气规模开发为重点，同时突破海陆过渡相和陆相页岩气工业性开发，页岩气实现规模开发利用，2020年实现200亿立方米左右产量；

  第三步，2020年以后形成适合我国地质与地表特点的便捷、高效、低成本、环境友好的页岩气勘探开发配套技术和行之有效的管理体制机制，页岩气产量迅速增加，2030年达到1000亿立方米左右产量。

  《科学新闻》：近期，社会上页岩气关注度非常热，同时也存有不同声音。从企业界到决策层都急需学术界对页岩气有一个中肯的评价，对此，学术界应该做哪些工作？

  谢克昌：页岩气本不属于天然矿藏，是靠人工改造形成的可利用资源，国外有人形象地把页岩气称为“人造矿藏”（Artificial Reservoirs）。这是在技术进步以后，在天然矿藏之外新增加的一块资源。因此，各国争相关注这一新兴资源的利用地位就不足为怪了。我国的地质条件比较有利于页岩气的形成，是一个页岩气资源比较丰富的国家。同时，也应该看到我国的地质条件与美国有很大不同，地表环境和水资源分布也与美国差异很大。因此，美国已经取得的成功经验和技术不能完全照搬，需要结合我国的客观实际，创造性地开发适合我国特点的工程技术和体制、机制。

  对我国页岩气的未来发展，一个比较理性的态度应该是：首先要认识到，中国页岩气比较丰富，未来具备比较好的开发利用前景，应该积极准备，择机加快开发利用，以造福经济和社会持续健康发展。其次，在现存技术条件下，多数页岩气资源的经济性偏差，一方面需要国家出台政策予以扶持，另一方面也需要创新发展技术，以实现低成本有效、规模开发。同时，由于特定的地质条件与地表环境，决定我国页岩气规模开发利用还需要一个相对较长的准备期，需要通过分类建立若干先导开发试验区，开展页岩气基础研究和富集条件与分布规律研究，开展适合我国特点的工程技术和设备研发和试验，以使技术达到优化和成型配套；需要开展有效推动页岩气加快速度进行发展的体制、机制研究，探索形成低成本发展之路。当这些过程走完之后，技术和政策、措施条件都完全具备了，我国页岩气大规模开发利用的时机自然就会到来。

  在当前情况下，学术界应该积极做好以下工作：一是要明确中国页岩气的基本内涵，首先在学术界达成共识。国外页岩气特别强调是在一套连续沉积（即集中段（Continuous Interval of Organic Rich Shale）） 的富有机质页岩中含有的天然气，包括吸附气和游离气两种类型的天然气（一般各占50%左右，或以吸附气为主）。其中，有机碳含量（TOC，一般大于1~2%）和脆性矿物含量比较高，热成熟度（Ro）比较高（一般大于1.1~1.2%）。我国学术界对页岩气存在两种观点，一种是坚持美国的标准；二是把页岩气标准放宽：如TOC和Ro标准较低，把Ro= 0.5 %或0.7%和吸附气含量在20%以上者全部列为页岩气范畴。上述概念和划分标准的不统一，将会极度影响对页岩气资源总量和发展前途的评价。

  二是要抓住一切机会，以实事求是的态度，积极与国家相关决策部门和企业充分交流，从正反两方面客观介绍我国页岩气的发展的潜在能力与面临的挑战，让社会各界客观了解我国页岩气的真实情况，让国人对页岩气认识恢复理性。

  三是加强对美国页岩气发展历史与驱动力内涵的深刻剖析，从中悟出可为我国借鉴利用的建议。

  四是加强产学研联合优势，形成合力围绕重大关键基础地质与工程技术问题，开展科技攻关，以尽快突破制约发展的瓶颈。

  五是扎实工作，深入研究我国页岩气资源形成的特点，客观回答我国页岩气资源潜力及规模开发的现实性。我国既有海相页岩气，也有煤系和湖相页岩气。三种页岩气形成的特点差异较大，研究程度也不同。我国海相页岩气现实性最好，多方评价结论基本一致，而对煤系页岩气和湖相页岩气则分歧较大。煤系页岩单层厚度薄，集中段横向稳定性差，实现单井工业突破的可能性较大，能否选出有规模的范围，实现工业性生产目标还有待进一步研究落实。湖相页岩厚度大，分布范围广泛，但进入生气阶段的范围有限，埋深较大，研究程度也不高，能否在未来发展中担当重任，要进一步落实。上述结果导致不同的机构对我国页岩气资源认识差异非常大，有的高达几倍甚至十几倍之差，如不尽快达成共识，一定会造成决策层和社会各界的认识差异以及期望值与现实间的巨大反差。

  《科学新闻》：相比较而言，许多业内专家都十分看好致密气，对此您持什么观点？

  谢克昌：致密气在非常规天然气中发展的现实性最好，通过积极推动，可以先行一步，担当加快非常规天然气发展的主力军。

  未来致密气发展也可采取“三步走”路线：第一步，“十二五”期间加快鄂尔多斯、四川两大基地上产步伐，加强塔里木、准噶尔、松辽和渤海湾等盆地的致密气勘探，发展完善勘探开发配套技术，实现致密气加快速度进行发展，2015年产量达到500亿立方米左右。

  第二步，“十三五”期间形成系统配套、高效和低成本技术体系，主要盆地致密气实现大规模大发利用，产量大规模增长，2020年达到800亿立方米产量。

  第三步，2020年以后致密气实现稳定发展，2030年产量达到1200亿立方米左右。

  谢克昌：我国煤层气经过了近20年的发展，已经初步实现了地面工业化生产，2011年煤层气产量已达115亿立方米。应该说未来发展的基础很好，通过积极推动，能担当加快发展的重任。

  项目组做了大量的调研，认为未来应按照“能源、安全、环境”三重效益兼顾的原则，坚持地面与井下“两条腿走路”，采取三步走战略：第一步，“十二五”期间依托沁水、鄂尔多斯东部两大基地奠定产业规模，突破关键技术，产业化基地扩大到3~4个盆地，2015年产量达到300亿立方米左右。

  第二步：“十三五”期间实现煤层气产量规模扩张，突破深部煤层气地面开发技术及矿井与地面煤层气联合开采技术，产业化基地扩展到4~6个盆地，2020年产量达到500亿立方米。

  第三步：2020年以后基本完成煤层气产业的战略布局，突破构造煤地区煤层气地面开发技术，产业化基地覆盖全国主要含煤盆地，2030年产量达到900亿立方米左右。

  《科学新闻》：中国天然气水合物勘查在海洋和永久冻土带相继取得突破，在未来发展情景如何？

  谢克昌：天然气水合物资源前景广阔，通过加快勘查、适时开展试采，有望尽早实现商业化开发利用。项目组认为，一样能分三步走路线。

  首先，在“十二五”期间要初步查明我国天然气水合物资源潜力和分布状况，提高南海北部水合物资源评价精度，加强具有自主知识产权的水合物勘探开发技术创新与储备，着手开展先导性开发利用研究。

  第二步，“十三五”期间在南海北部陆坡区选择可靠、有规模的富集区开展试采。

  这里需要指出的是，天然气水合物的大规模商业开采目前还面临许多困难，主要是有效实现开采过程中的温度、压力控制，防止甲烷逸散；避免开采过程可能会导致的地质灾害和降低过于高昂的开采成本。中国的天然气水合物储量巨大，应尽早通过协同创新对其做到合理、科学的勘探开发。

  《科学新闻》：在未来10~20年的时间里，中国非常规天然气实现加快发展的核心问题是什么？您有哪些措施建议？

  谢克昌：总的来说，非常规天然气资源丰度偏低，开发难度大，技术方面的要求高，现阶段经济性偏差。但作为战略性新兴起的产业，因其专业分工要求高、创新驱动性强，政策作用大，更适合采用多元竞争和分工协作的开发模式。因此技术进步和政策扶持是其大规模开发利用的关键所在。

  项目组提炼了五条建议，首先就是要提升非常规天然气开发利用的战略地位。要视其为支撑我国天然气工业长期稳定发展的主体能源，统筹兼顾国家、地方和企业利益，建立勘探、开发新机制，充分的发挥市场机制，如适度放开准入门槛、引入多元投资主体，培育专业化分工服务体系等，调动多方面积极性，积极组织，快速推进非常规天然气资源的开发利用。

  二是要分类加大非常规天然气先导开发示范区建设，形成有中国特色的技术体系、管理体制机制和低成本有效发展道路。优先在川渝、湘鄂、云贵和苏皖等地区，加快页岩气先导开发示范区建设，尽快形成规模产量，替代高危瓦斯区煤炭生产。选择有规模、难动用的致密气储量区以及多类型煤层气富集区，加快先导开发示范区建设。

  三是给予非常规天然气财税优惠政策。对2020年以前企业在非常规天然气领域投入的勘探开发、关键设备、技术引进、开发与创新费用给予免税政策。在气价改革方案基础上，进一步加大对非常规天然气开发利用的价格补贴，如前面提到的中央专项资金对页岩气开发的支持政策。

  四是搭建国家级研发平台，加强基础理论研究、重大关键技术攻关、有关标准的制定等，客观落实我国非常规天然气资源与核心区分布。尽快设立页岩气科技重大专项，适时增加水合物科技重大专项，建立页岩气、致密气、煤层气和水合物国家重点实验室，集中优势力量，加强协同攻关。

  五是战略谋划天然气与能源安全、气候平均状态随时间的变化、生态环境、地理政治学、法律和法规及经济发展相关策略体系。对非常规天然气的开发尤其要关注对地质、生态、环境和水资源的影响，创新开发技术，减少负面影响。

  《科学新闻》：从去年开始，科技界对设立页岩气科技重大专项呼声很高，您刚才提到，应设立科技重大专项。请问现在有什么最新进展？

  谢克昌：今年上半年，根据科技部的安排，开展了国家页岩气专项的重新立项工作，原属于大型煤层气田及煤层气开发项目下的页岩气开发关键技术课题，分解成7个项目，重新进行论证。科技部重大专项办主任许倞一行5月份还专门来到工程院就如何组织、运行页岩气科技重大专项和该专项应该关注和解决的主体问题征求院士和专家们的意见。

  《科学新闻》：页岩气科技重大专项应着重关注哪些制约页岩气开发的核心问题？您对重大专项有哪些建议和期待？

  谢克昌：有以下几个核心问题需要攻关研究：一是我国页岩气资源家底不清，需要开展页岩气基础地质与富集条件研究。包括加强分类样品分析和基础数据采集，加强页岩气资源评价技术和方法的研发，加强三类页岩气有利富集区的评价和筛选。

  二是我国地质和工程条件与北美差异大，国外成熟的页岩气开发技术存在很大不适应性，需要开展工程技术和设备的攻关研究。包括不用水和少用水的储层规模改造技术，如井下爆破和有限水力压裂引导加超声波增强技术，开发轻型压裂液支撑陶粒，以及环保型压裂液体系等。同时，要加强研究，以保持装备小型化、大功率化和模块化，以便于设备在复杂地表环境下的作业施工。

  三是分类加强页岩气先导开发示范区建设。要分海相、海陆过渡相（含陆相）煤系和陆相三类页岩气，筛选若干先导开发试验区，加强工程技术攻关试验，做好产业高质量发展体制和机制研究。同时，探索形成适合我国特点的页岩气低成本发展之路。

  谈到对重大专项的建议和期待，根据前述的非常规天然气的内涵和页岩气在其中的地位与现状，我首先建议将拟设的页岩气科技重大专项拓展为“非常规天然气（最重要的包含页岩气、致密气和天然气水合物）”的重大科学技术专项，并对其战略性、科学性、前瞻性和可行性进行论证。其次，在专项的组织形式和运行机制上一定要有所创新，克服陈疾，探索新路。第三，专项应就上述三类非常规天然气，根据它们三步走的发展的策略所需解决的主体问题，集中优势力量、加强组织协调、共享资料与知识、开展协同创新和联合攻关，突破勘探开发技术瓶颈，攻克重大关键技术难题，以发挥专项的重大技术支撑作用。■