美国页岩气发展之路

水力压裂和水平钻井这两项核心技术在Barnett页岩区被成功运用之前，美国丰富的页岩气资源一直被忽略，因为早期的开采技术并不能使页岩气开发具有商业价值。

低自然渗透率使页岩气区别于其他类型的天然气，也降低了这种资源的经济性，因为在正常条件下，岩层中只有非常少量的天然气能够涌入钻井孔。在天然气价格较低的年代，开发商一直没有动力投入页岩气开采技术的研发。

上世纪70年代，两次石油危机推高了天然气价格，1978年，美国出台《全国天然气政策法案》。受此鼓励，上世纪80年代美国兴起了开发页岩气的热潮，但是随着天然气价格在上世纪90年代回落，早先使用的垂直钻井技术丧失了经济性，页岩气开发也跌至低谷。

技术革新让页岩气产业再次出现质的变化。技术革新降低了开采成本，从而催生了一个巨大的市场。

美国能源部国家能源技术实验室的资料显示，2000年，美国页岩气产量尚不足美国天然气供应量的1％，但现在，这一数字已经攀升到30％，页岩气一跃成为解决美国未来能源供应的重要资源。

“这完全是一个由技术和经济因素推动起来的产业，”美国地下水保护委员会（Ground Water Protection Council, GWPC）,执行总监Mike Paque对《财经》记者说，“当然美国能源部也为推动技术转让做出了不少贡献。”

如何解决技术问题

美国低地地区48个州都有页岩气，到目前为止，最为活跃的是得克萨斯州的Barnett页岩、路易斯安那州的Haynesville /Bossier页岩、密歇根州的Antrim页岩、阿肯色州的Fayetteville页岩、横跨纽约州和宾夕法尼亚州等东北部州的Marcellus页岩、跨伊利诺伊州与印第安纳州等中西部州的New Albany页岩，以及新近被开发的俄克拉荷马州的Woodford页岩。

Barnett页岩成功，为之后的大规模开发起到了示范性作用。

很快，那些在Barnett成功的公司发现，北部的Fayetteville页岩在地质年龄和地质结构上与Barnett十分相近。于是在2000年，同样的水力压裂和水平钻井技术被运用于Fayetteville，取得了同样丰厚的收益。

2003年，Range Resources公司在Marcellus页岩使用与Barnett页岩相近的水力压裂和水平钻井技术，第一次在美国东北部实现了页岩气的商业性开采，此后，该地区的页岩气被大规模开发。

Woodford页岩在2003年和2004年刚刚被开采的时候，使用的完全是垂直钻井技术，因为Woodford页岩的结构比Barnett更为复杂，开采难也更高。但是随着其他地区纷纷效仿Barnett并获得巨大经济成功，水力压裂和水平钻井这两项技术也取得了进一步突破，因此，Woodford地区的天然气开发商也转而使用水平钻井技术。

Barnett页岩的开采在一定程度上奠定了该行业的技术标准：横管为2500英寸到3000英寸长、采取以水为主的泥灌、以溶于酸的水泥固定、裂压时横向油管上分布射孔。

“这个产业的技术发展非常快，但是技术也不会自然地进行转移，”Mike Paque对《财经》记者说，“但一些专门负责水力压裂的公司，会在不同地区的许多项目中负责同一个环节，那么他们的技术就能从一个页岩区转移到另一个页岩区。”

根据油气服务公司Halliburton的介绍，现在全行业都会去关注Barnett页岩的最新开采动态，比如最新的横向油管有多长、是否会增加射孔的数目、是否研发新的环保技术、是否采取可循环的水处理技术、更多在农村开采还是在城市附近开采，等等。

即便如此，考虑到每个页岩气盆地地质构造的独特性，每个地区又都有着不同的开采条件和管理挑战。

比如Barnett页岩位于得克萨斯州北部的Fort Worth盆地，是一块密西西比时代页岩，深度位于6500英尺到8500英尺之间，上部覆盖着大理石石灰石，下部覆盖着奥陶纪石灰石。而临近的俄克拉荷马州与阿肯色州Fayetteville页岩虽然也是密西西比时代页岩，但却夹在彼得金石灰石和倍茨维尔砂岩之间，深度位于1000英尺到7000英尺。

因此，从开始的勘探评估阶段到后期的开采产气阶段，每个气井都要找到最为合适的技术，从而实现其经济效益的最大化。

正是由于页岩气资源在地质结构上的复杂性，美国页岩气的储藏量也是在开采过程中被一步一步探明的。例如，经过多年的钻井与测试，Haynesville页岩在2007年成为家喻户晓的天然气储备资源，但其储量只有等未来开采不断深入后才能被最终确定。

如何监管

页岩气大规模开发后，监管与环境问题凸显出来。目前开采页岩气的区域，此前都没有油气开发的经历，因此页岩气产业的监管规则是在传统油气行业监管法规的基础上不断完善而成的。由于每个地方的地质条件、自然环境以及人类定居状况都不一样，因此对环境保护和开采技术也需要采取不同的监管指标。

例如，五大湖区的密歇根州Antrim页岩与伊力诺依州New Albany页岩都属于浅层页岩，与美国其他大部分地区的页岩气开采条件非常不同，这种页岩中蕴含了大量的地层水。

阿肯色州的Fayetteville页岩位于该州北部的农村地区，而得克萨斯州的Barnett页岩则是位于城市周边的生态地区。

根据美国能源部的介绍，美国页岩气的开采和运行受到联邦、州、县三级监管，所有与传统油气相关的法律、监管法规、以及许可同样适用于页岩气。例如《清洁水法案》、《安全饮用水法案》、《清洁空气法案》、《全国环境政策法案》，等等。

如果是在联邦政府所拥有的土地上开采页岩气，上述法律由内政部下属的土地管理局和农业部下属的森林服务局执行。其余土地上的开采，执法机构为环境保护署（EPA）。

联邦之下，每个产油气的州都有自己的一个或多个监管部门，负责处理油井设计、选址、面积、操作、废弃问题，以及水处理、垃圾处理、气体排放、地下喷射、野生动物影响、地表影响和工人工作环境与安全性等问题。大部分联邦法律，在联邦政府的授权下，由地方政府执行。

而州一级的机构不仅执行联邦的法律，也执行本州的法律，因为每个州都根据自身的地质条件、水纹情况、气候环境、地形状况、工业特点、州法律结构、人口密度以及区域经济特点等因素，制定了适合本州州情的法律。

各州的法律以联邦的法律为基础，但往往会规定更严格的环评制度。一旦各州的监管机构得到联邦机构授权，它们便对本州的事务具有优先管辖权。大部分州的监管要求已经被写入法律或者法规，但是也有一些目前还是基于环境评估、实地调查、公共意见或委员会听证会基础上的案例叠加。

而各州级机构在监管本地页岩气开发的同时，也受到联邦机构的监管。虽然各州都发展出一系列复杂的监管法律和法规，但是也会有一个机构，对所有的油气井许可和开发监管问题承担主要职能，这个机构会和其他机构一道参与到监管程序中。

与此同时，各州也参与到NGO或者行业协会的各种自愿性的评估项目中，以确保各州的环保项目能够有效实施。

根据地下水保护委员会介绍，该委员会有一个专门的项目，用于评估各州对地下水注射控制（Underground Injection Control，下称UIC）的执行。

除了地下水保护委员会的UIC评估项目之外，各州的油气开发还定期接受由州、行业和环境保护者共同组织的STRONGER（State Review of Oil and Natural Gas Environmental Regulations, Inc.）评估项目。

在联邦与州一级的要求之外，油气开发还会因选址而受到其他政府部门的监管。比如说城市、县、部落和区域的水资源当局会在联邦和州政府之外，提出额外的要求，进而影响到钻井的许可和操作。

如果开采发生在靠近人口稠密的地区，地方政府对环境影响、洪水区域、噪声级别、远离人群和保护地的具体距离，以及作业现场监护和交通等又有具体的管理办法。油气公司则需要根据不同开采地点的法律来调整作业方式，以满足当地专门的要求。

对于那些跨州的页岩区，区域水资源部门就对该流域具有跨州监管权限。这些联邦政府设立的机构可以对整个盆地进行水资源的质量，以及开采中所需要的水资源量进行监管，并为此发放专门的开采许可。

例如，特拉华河盆地委员会对纽约州、宾夕法尼亚州、新泽西州以及特拉华州的部分地区具有监管效力。任何在这一地区抽水的天然气开发项目，必须首先获得该委员会的许可，与此同时，该委员会也拥有处罚权。

“环境记者们也会组织各种信息分享的平台，分享他们对该流域上水资源问题的报道，并且还会在网站上给出‘工具箱’，帮助当地居民理解复杂的科学参数。”波士顿环球报的资深环境记者Elizabeth Daley向《财经》记者介绍。因此，一个流域内的环境治理经验，很快就能被其他流域的公众熟悉并学习。

在美国，页岩气开采的许多自然与人文保护条款与其他油气资源开发类似，两者的核心区别在于水力压裂。

在水力压裂和水平钻井逐渐成为业内公认技术的同时，页岩气的开采也越来越靠近人类居住地，而所有上述监管规则，也都是在这一过程中，在居民、社会、企业和政府的互动博弈中相继出台的。