美国页岩油气勘探开发现状、趋势及成功因素

(一)美国页岩油气勘探开发现状与趋势

1、页岩气资源丰富,探明储量不断提高。

        美国的页岩气资源非常丰富。据美国能源情报署(EIA)公布的资料,可采资源量达21.2万亿立方米。主要分布于东北部地区的Marcellus页岩、墨西哥沿岸的Haynesville页岩和Eagle Ford页岩、西南地区的Barnett页岩和Barnett-Woodford页岩、中部地区的Fayetteville页岩和Woodford页岩、落基山地区的Mancos页岩。

        随着勘探力度加大,页岩气探明储量不断提高,由2007年的6595亿立方米增长到2010年的27578亿立方米。主要分布在得克萨斯州、路易斯安那州、阿肯色州、宾夕法尼亚州、俄克拉荷马州和西弗吉尼亚州。详见下表:

美国页岩气探明储量表(单位:亿立方米)
  2007 2008 2009 2010
得克萨斯 4883 6415 7971 10768
路易斯安那 2 243 2634 5680
阿肯色 413 1085 2567 3545
宾夕法尼亚 27 25 1073 3030
俄克拉荷马 267 1088 1808 2737
西弗吉尼亚 0 4 195 705
密歇根 929 819 707 653
其它 74 65 208 461
合计 6595 9743 17162 27578

2、页岩气产量快速增长,占天然气总产量的比例不断提高。


        随着技术的进步,美国页岩气开发取得突破。本世纪以来特别是2006年以后,美国页岩气产量增长迅猛。2000年只有90亿立方米,到2006年增长到284亿立方米,年均增长21%;到2011年增长到1937亿立方米,2006-2011年年均增长47%。页岩气占天然气总产量的比例由2000年的2%提高到2011年的30%。详见下表(单位:亿立方米):
        EIA预测,美国页岩气产量2020年将达2743亿立方米、占总产量的39%,2030年将达3514亿立方米、占总产量的46%。详见下图:
注:预测2013页岩气产量将有一定下降,主要原因可能是今年天然气价格过低
3、页岩油产量增长迅速,未来增长潜力大但有不确定性。

        美国页岩油资源也很丰富。据EIA的资料,页岩油可采资源量达33亿吨。随着页岩气的开发成功,页岩油资源也受到重视。目前,北达科他州的巴肯页岩(Bakken)、德克萨斯州的鹰滩(Eagle Ford)和巴奈特(Barnett)是页岩油的主要产区。美国页岩油产量已经由2000年的约15万桶/日(750万吨/年)增长到2011年的接近100万桶/日(约5000万吨/年),年均增长19%。页岩油占石油总产量的比例由1.9%增长到12.8%。

        EIA预测,2020年美国页岩油产量将达120~224万桶/日(6000万吨~1.12亿吨/年)。IHS预测,2020年美国页岩油产量将达300万桶/日(1.5亿吨/年),占石油总产量的三分之一。

(二)美国页岩油气勘探开发成功的关键因素

1、资源是基础。

        1)美国海相页岩非常发育,在美国本土大面积分布,其页岩资源量非常丰富。页岩气可采资源量超过24万亿立方米,页岩油可采资源量达33亿吨。

        2)油气资源埋藏深度适中,一般不超过3000米,而且具有单层厚度大、含气高、易于压裂开采的特点。

        3)大多分布在地广人稀的中部平原,有利于大面积作业和机动运输。

        4)具有完善的基础设施。美国天然气管道四通八达,总长度约45万公里,并实施无障碍准入,使页岩气能够便利地进入成熟的天然气市场。

2、技术是关键。

        美国页岩油气开采技术全球领先。页岩油气的突破源自于一些关键技术的突破,包括水平钻井、水力压裂、微地震检测等,其中核心技术是水平井技术的推广和分段压裂技术的突破。2000年以后,水平井技术在页岩气开发中大量推广,使单井产量有所提高。当时美国市场气价高达7-8美元/百万英热单位,很多石油公司看到有利可图,开始卖掉海外资产回归美国并大量圈地。2005年水平井分段压裂技术突破,使单井产量进一步提高,开发利润大幅提升。这时大石油公司开始介入,但土地资源多被中小公司占有,他们便大量收购中小公司(如埃克森美孚花410亿美元收购XTO公司)。由于大公司的介入,页岩气勘探开发投资与工作量呈几何级数增长,同时钻井和压裂费用进一步降低,单位成本从2000年的5-6美元降到4美元以下。投资量不断放大,使页岩气产量由2005年的196亿立方米增长到2010年的1378亿立方米。随着供应量的急剧增加,美国市场气价则由7-8美元/百万英热单位降到目前的3.5美元/百万英热单位左右。由于气价降低,石油公司则把大量投资用于页岩油开发而减少了对页岩气的开发投入。

3、政策是保障。

        1)政府有长期战略规划。美国很早就发现页岩油气,从上世纪80年代就开始加大页岩油气的研究投入,到1992年钻了99口直井,虽然产量很低,但是美国政府和相关机构用30多年开展基础地质研究和资源普查以及技术攻关,始终没有放弃对页岩油气资源进行开发的努力。

        2)由于直井产量很低,从事开发的都是小公司,美国联邦政府为了推动页岩油气的开发对这些公司实行税收优惠政策。一方面减税,另一方面给予财政补贴以降低企业经营成本。各州政府也有针对页岩气的免征生产税及增加额外补贴等税收和财政扶持优惠政策,使这些小公司能够长期坚持进行页岩油气的勘探开发实践,不断提高对页岩油气储层和开采技术的实验。

        3)扶持企业开展技术研发和攻关。美国能源部是扶持技术研发的主要机构。上世纪80年代以来,美国政府先后投入60多亿美元支持大学、企业进行页岩油气的地质研究、资源普查、开发工程技术攻关及人员培训,这些支持带动了企业和民间的投入。经过近30年的努力,页岩油气开发技术不断创新、不断进步,最终形成了可以经济性开发页岩油气的配套技术。

        4)加强市场监管。随着页岩油气开发力度不断加大、产量不断上升,美国联邦政府和州政府都制定和完善了对页岩油气的监管规则,其中包括逐渐放开对油气价格的管制,创造了相对自由竞争的市场,也对小公司的投入起到了保护作用。同时,加强对非常规油气生产的监管和调控,建立了上至联邦下至各州政府的完善监管体系,确保非常规油气产业的可持续发展。

(三)美国页岩油气开发成功带来的影响

1.对美国经济社会的影响。

        (1)带来新的经济增长点。

        国际金融危机爆发以来,油气开发行业为美国经济创造了至少60万个高薪就业岗位。当前美能源消费和经济增长正“向天然气冲刺”,将在天然气装备制造和服务领域催生新的产业链,创造大量就业岗位和商机。美国天然气协会预测,到2015年,美石化行业将新增投资160多亿美元,创造41万个就业机会,为美经济贡献接近1%的GDP,使失业率下降0.5个百分点。与石化行业关联度较高的钢铁、建筑、农业、电子和医疗等行业,也将面临新的发展机遇。

        (2)能源成本优势明显。

        由于页岩气供应激增,美国内天然气价格大幅下降,甚至低于煤炭价格,仅为欧洲和亚洲天然气价格的1/3和l/8。大量发电厂弃煤改气,拉低美电价成本近50%。在世界“高油价”和美国“低气价”的格局下,美制造业能源成本比欧亚竞争对手低60%到80%,部分抵消了美劳动力成本较高的劣势。化工这一夕阳产业重获竞争力,其利用从天然气分离出来的乙烷制造乙烯的成本仅为欧亚化工企业利用原油产品石脑油制造乙烯成本的1/3。2011年,美化工行业开工率超过93%,出口额同比增长l1%,盈利水平甚至超过了中东企业。

        (3)间接刺激消费。

        能源保持低价有助于减少家庭相关开支。全美已有7000万家庭使用天然气作为供暖燃料。据高盛公司研究,燃气价格保持在每千方英尺3美元左右,将为一户家庭节省7%的用电和取暖费用,这有利于间接提升购买力,刺激消费支出,提振经济需求。

        (4)获得技术垄断优势。

        全球现有20多个国家追随美国开展页岩气勘探和开采工作,在页岩气革命中分一杯羹。但只有美国和加拿大实现了页岩气的商业化大规模开发,而页岩气勘探开发所需的水平钻井和水力压裂等技术、设备,主要掌握在埃克森美孚、哈里伯顿、戴文、切萨皮克等美国公司手中,其垄断地位短期内难以撼动。

        (5)推动美国经济再平衡。

        美能源自给率不断提升,逐步减少石油、天然气进口量,开始出口石油产品和液化天然气(LNG),有助于大量减少美能源贸易赤字。美国花旗银行研究报告认为,以LNG为主的油气出口将在2020年使美国经常项目赤字下降2%。如将低能源成本刺激制造业“回流”、“美国制造”出口扩大等因素考虑在内,美国经济再平衡的改善力度将更为可观。

        反观主要经济竞争对手,不论是日本、德国等发达国家,还是中国、印度等新兴经济体,均不同程度存在能源“瓶颈”。在后危机时期的世界经济竞争中,美国获得了先行优势。德国《世界报》认为,“页岩气革命”将像上世纪初“石油革命”一样,再造美国经济“黄金年代”,有助于维护其世界第一经济强国地位。

2.对国际能源市场和全球地缘政治的影响。

        (1)国际能源市场格局发生重大变化。

        一是油气供应上,西半球快速崛起,中东地位相对下降。美国页岩气、加拿大油砂和巴西盐下石油是过去10年世界非常规油气领域三大发现,成为世界油气资源的主要增长点。美国、加拿大、委内瑞拉、墨西哥和巴西成为全球油气生产和出口国“新贵”,美国逐步摆脱对中东石油依赖,全球能源生产格局重心将加快从中东向西半球转移。但是中东在全球能源格局中的地位短期内难以替代,仍将是全球地缘战略争夺的重点地区之一,美国不会完全撤出中东。

        二是油气消费上,亚太的重要性进一步上升。以美国为出口市场的传统油气出口国将寻找替代市场,国际油气消费市场重心将加快从欧美向亚洲东移。从中东到东亚的“环亚洲石油贸易弧”重要性更为突出。美正拓宽巴拿马运河,在太平洋沿岸修建天然气、煤炭出口的港口、油气管道等设施;加拿大也在兴建“北方门户”输油管道,跨太平洋能源贸易将迎来新的发展契机。

        三是能源和地缘政治结合的方式出现新变化。油气管道走向长期主导世界能源地缘政治格局。过去十年,LNG贸易额翻了一番,已占全球天然气交易量近1/3,当前仍保持10%的年增长率。将来,天然气进口国的命运将不再取决于管道走向,海上贸易通道的重要性将进一步上升,LNG终端和运输船队在能源政治中的话语权将增大。

        (2)美国在全球战略中掌握攻防兼备的“能源武器”。

        一是增强了战略防御和进攻手段。美国将成为“天然气领域的沙特阿拉伯”,从而免受中东和俄罗斯等油气生产国的“能源勒索”,有效制约俄罗斯和伊朗、委内瑞拉等反美国家开展能源外交的努力。其中,对俄罗斯影响最大。今年以来,俄能源开发和出口频频遇挫,在国际天然气出口市场上的垄断地位受到重大打击。美国智库贝克研究所预计,如全球页岩气革命进展顺利,到2040年,俄天然气占欧洲市场的份额将下降一半。俄如何应对这一挑战,直接关乎其经济走势和“能源兴国”战略的实施。

        二是天然气出口将赋予美国开展能源外交新的杠杆。由于美国内天然气价格与国际市场价格存在巨大差价,其出口竞争优势明显。今年4月,美国联邦能源管理委员会正式批准过去40多年来美首个天然气出口项目,美国谢尼埃能源公司将从2015年开始出口LNG。该公司最近已同英国、西班牙、印度和韩国天燃气公司署了20年期的LNG出口合同。此外还有7家美国公司正式向政府申请LNG出口项目。一旦美拟建中的LNG出口终端落成,将使全球LNG出口能力提升30%以上。据EIA预测,美将在2016年成为LNG净出口国,2021年成为天然气净出口国。美LNG大规模出口,将直接冲击天然气出口国论坛垄断的现有国际天然气出口市场格局及其定价模式。

        三是在能源关联领域产生“外溢”效应,引发连锁反应,如推动美对气候变化立场进行调整。页岩气比煤炭和石油更为清洁、高效和低碳,其碳排放量分别是煤和石油的50%与70%。据国际能源署(IEA)统计,归功于发电行业弃煤改气,过去5年美国碳排放量已减少4.5亿吨,减排形势较之前趋于乐观。不能排除美国向欧盟立场靠拢,利用减排来遏制中国、印度等发展中新兴大国的崛起。

        随着页岩气革命继续推进,美国能源战略调整还将继续,将来会在美国引发“新孤立主义”,凭借能源自给自足独善其身;还是催生“新干涉主义”,挥舞“能源大棒”打压异己和竞争对手,还有待进一步观察。