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页岩气引发的能源革命效应分析

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页岩 引发 能源 革命 效应 分析
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展历史、现状与展望美国天然气产量在 1973 年至 1983 年期间呈下降的态势,1973 年为 2000 年以前时段的生产高峰年。其后由于海上天然气产量的增长,美国天然气产量在逐步上升,2000~2007 年期间产量保持稳定,2008 年以后天然气产量大幅增加,到 2009 年美国一举超越俄罗斯,成为世界第一大天然气生产国。美国天然气产量的增长与页岩气有很大关系。2000 年中期以前,美国天然气产量主要以常规天然气为主,2007 年以后常规天然气产量占比明显下降,非常规天然气产量开始增加。2007 年美国页岩气产量为360 亿立方米,2011 年达到 1800 亿立方米,2014 年达到 2700 亿立方米,2015 年估计能够达到 2800 亿立方米,页岩气已经成为美国天然气产量增量的主力来源。预计到2035 年,美国页岩气产量将占到本国天然气总产量的 45%。由于美国页岩气产量的突飞猛进,页岩气革命的提法随之产生。术突破是推动页岩气革命的主要因素页岩气革命的发生及延续缘于市场、技术、财税、政策和法律等多方面的合力,具有明显的美国政治、经济和社会的特点。业界一致认为,多分段水力压裂技术及水平井技术的诞生、成熟及推广应用,在美国页岩气产业大发展中起到了关键作用。20世纪 80 年代,巴尼特页岩的作业公司开始采用大型水力压裂技术,90 年代虽试钻水平井,但在当时并不成功。1998 年作业者用清水压裂取代了凝胶压裂,完井技术取得突破,1999 年二次压裂增产技术获得成功应用,2002 年后水平井取得巨大成功并成为主流钻井方式。此后水平井钻完井及压裂技术得以推广和应用,由此掀开页岩气革命的序幕。如果没有这两项技术的诞生及推广应用,美国页岩气的勘探开发还得在实践中探索一段时间。2014 年下半年,由于油气价格处于低位,美国页岩气产量出现拐点,但页岩气生命力依然顽强,主因就在于业界致力于技术创新。例如, 司目前就在伊格尔福特进行在页岩油气区带生产井实施注水、注气及加注二氧化碳的相关试验。实验证明该项技术可以使得单井页岩油气生产采收率提高一倍,由当前的 6~8%增加至 12~15%。水力重复压裂技术也在进行试验,戴文和 司试验的地点在巴尼特和伍德福德。从结果看,部分单井页岩油气产量在应用此项技术后可以实现产量翻番。文以及司这些作业者被业界寄予厚望,业界希望他们能为低油价下页岩资源开发找到出路。可见,技术突破不仅是页岩气革命发生的必要条件,也是页岩气革命延续的重要保证。业政策为页岩气革命的发生和延续提供了制度保障自 20 世纪 70 年代以来,美国政府针对非常规油气资源开发采取了一系列财税优惠和支持政策,为加快非常规油气发展创造了有利条件。一是价格激励政策。《1978年天然气政策法》规定,非常规天然气实行特别的价格激励政策。将页岩气、煤层气、致密气等非常规天然气划归为“高成本”天然气,并给予较高的管制价格上限。政策实施后,符合条件的非常规天然气钻井数量(主要是致密气井)从 1980 年的 819 口猛增到 1982 年的 7639 口。二是税收抵免政策。《1980 年原油暴利税法》规定,对非常规燃料生产商实行税收抵免政策。非常规天然气,税收抵免额约合 元/千立方英尺(当年天然气井口价格为 元/千立方英尺);之后还进行了多次调整。三是实施财政补贴。《2005 年能源政策法案》规定,2006 年投入运营且用于非常规能源生产的油气井可在 2006~2010 年享受每桶油当量 3 美元的补贴。此项政策出台后,美国页岩气可采储量由 2007 年的 6500 亿立方米猛增到 2010 年的 亿立方米,同期产量由 370 亿立方米增至 1500 亿立方米。四是政府资助技术发展。美国政府成立了非盈利性研究机构,开展非常规能源技术研究,资助研发水平井钻井、水平井多段压裂、清水压裂等技术,这些先进技术的规模化应用提高了非常规油气产量,降低了开采成本。2 美国的影响页岩气革命后美国天然气进口量开始大幅下降,天然气的大量使用增强了绿色发展进程。2014 年美国国内天然气产量达到 7700 亿立方米,其中居民、商业、工业、交通及发电等市场化层面的用气量达到 6900 亿立方米。2014 年用于发电的天然气消费量较 2010 年增长了 工业用气量、居民用气量、6%、 进入 2015 年之后,美国天然气消费结构在沿用之前年度的“传统”的同时悄然发生着一些变化,其中最突出的表现有两个方面。一是美国天然气发电量在 2015 年 4 月首次超过煤炭发电量,属于 1973 年有数据记录以来的首次。虽然在其后的 5 月,煤炭发电量再度超越天然气发电量,但从发展趋势看,天然气发电量上升已是不可阻挡。煤炭发电量份额的下降受新能源发电量增长的影响,更主要的是受天然气发电量上升的挤兑。二是美国的业界正在规划建设一批天然气化工项目,以消化日益增长的天然气。目前有一批天然气化肥和甲醇项目正在美国各地规划上马。计,到2015 年年末工业消费天然气将比 2014 年增长 到 2016 美国政府对环境问题的重视也是造成天然气消费量快速增长的重要推动因素。如美国环境保护部推行的空气质量标准,由于严格强调减少和控制污染物和其他有毒有害物质的排放,使得不少火力发电企业倒闭。美国环境保护署新近推出的洁净能源计划可能自 2020 年开始实施。若该计划实施,可能会有更多的火力发电企业退出电力生产舞台,届时天然气替代将成为重要选择。全球的影响一是美国天然气进口减少,拖低了全球气价,改变了贸易流向。据 数据(如图 1)显示,2010 年之前美国天然气价格与全球气价基本保持一致,亨利天然气价格与英国 本 格走势基本一致。但是自 2010 年之后,三者价格出现了偏离,美国气价开始全面下滑。2008 年美国的气价曾高达 12 美元/百万英热单位,到 2010 年之后长期徘徊在 4 美元/百万英热单位之下。由于进口天然气规模下降,之前流向美国的天然气只有寻求新的市场,引起全球天然气市场结构的变化。例如卡塔尔 2011 年在美国页岩气产量快速增长之后,就不得不将其计划销往美国的天然气销往亚太。图 1 美国、日本天然气价格二是产生了全球化产业示范效应。加拿大正在借鉴美国模式发展本国天然气。加拿大是美国近邻,页岩气革命之后效法美国比较成功,也取得了页岩气勘探开发的成功和快速发展。目前蒙特尼页岩气已大规模开发,艾伯塔省中东部页岩气已投入小规模开发,霍恩河盆地内页岩气处于开发早期评价阶段。2013 年加拿大页岩气产量约为300 亿立方米,成为全球第二个页岩气生产国。墨西哥页岩气勘探进程正在逐步加快。墨西哥国油公司计划于 2016 年之前投资 30亿美元钻探 175 口页岩探井,用于评价墨西哥页岩油气潜力。2014 年 8 月墨西哥通过能源改革法案,允许和鼓励外资和私营资本进入墨西哥页岩油气领域。政府承诺一旦外资企业在页岩油气领域取得发展,墨西哥政府将对其予以承认和保护。新法案出台后,墨西哥政府即着手页岩气招标工作。南美页岩气勘探开发取得一定成效。阿根廷的页岩气技术可采资源量为 亿立方米,仅次于美国和中国。2011 年埃克森美孚联合加拿大美洲石油天然气公司共同研究开发阿根廷页岩气。同年道达尔与 作,获得了内乌肯盆地的 4 个页岩气区块权益,道达尔担任其中两个区块的作业者,任另外两个页岩气区块的作业者。美国阿帕奇公司也是阿根廷页岩气开发大军中的一员,此外 与雪佛龙、陶氏化学以及挪威国油在该区联合开展页岩气勘探。欧洲页岩气表现出一定的发展前景。波兰是近年来开发页岩气最为积极的欧洲国家,拥有页岩气资源量 4 万亿立方米。雪佛龙、康菲和埃尼在该国经营页岩气。为德国的页岩气技术可采资源量为 4814 亿立方米。包括莱茵河北部地区在内的德国多个地区都有大型油气公司在进行页岩气勘探。2014 年年初以来,英国政府向包括道达尔、苏伊士集团等在内的多家公司发放了页岩气勘探许可。非洲页岩气产业处于起步。壳牌于 2011 年 2 月第一个进入南非页岩气领域。随后澳大利亚 气公司、南非 美国切萨皮克公司也相继与南非政府签订了技术合作合同。2012 年年底美国雪佛龙和英国 气公司与南非政府签订了卡鲁盆地为期 5 年的勘探许可证。挪威国家石油公司也表示了对南非页岩气的兴趣。国际能源署(为阿尔及利亚页岩气资源量可满足欧盟 27 国 10 年的天然气需求。阿尔及利亚也比较重视页岩气勘探开发,目前正在对其石油法进行修改,拟出台优惠的税费政策以吸引页岩气领域的外国投资。3 外机构预测伍德麦肯兹认为中国页岩气加速发展会在 2020 年之后。伍德麦肯兹认为中国页岩气未来一定会有大发展,估计在 2030 年产量达到 1500 亿立方米/年,主要产地是四川盆地和塔里木盆地。不过伍德麦肯兹认为中国页岩气在 2020 年后才可能加速发展,2020 年之前的年产量不会超过 300 亿立方米。伍德麦肯兹还认为中国 2020 年之前的页岩气开发面对的困难比较多:中国页岩气储量的地质学认识以及开发技术存在限制;国家石油公司主导局面下页岩气投资效率具有不确定性以及页岩气开发产业链上基建和服务缺乏;面临土地和环境问题等。为中国是北美以外最具页岩气发展潜力的国家。司在其《界能源展望》中预计,到 2035 年中国页岩气产量将占全球页岩气增量的 13%,未来 20 年内中国天然气产量将保持年均 增长,其中页岩气是增长主力。到 2035 年北美页岩气产量将占全球页岩气供应的四分之三,中国是北美以外页岩气最有发展潜力的国家。预测主要基于中国丰富的页岩气资源量、政府对开发页岩气采取的政策扶持以及目前页岩气勘探开发的成果。内预测国内有地质专家认为 2000 年以来全国新增探明储量中已有 亿立方米天然气属于非常规天然气,占陆上新增探明储量的 43%,2014 年达到 77%,陆上油气勘探开发已经进入常规与非常规并行阶段。业界估计 2020 年前国内页岩气产量可达 200 亿立方米,2030 年 3000~4000 米井深开发技术获得突破之后,产量规模可达 400 亿立方米。中国工程院则给出了较为明确的国内页岩气发展路线图。将中国的页岩气产业划分为三个阶段,当前为探索准备阶段,从 2015 年起将进入工业起步阶段,2020 年后进入快速发展阶段。考虑页岩气工业化推进过程中地质、经济等多种因素的趋势及不确定性,未来我国页岩气的商业化产量目标可以分为高、中、低三种情景。高情景是到 2015 年实现商业化生产,2020 年产量达到 300 亿立方米,到 2025 年达到 800 亿立方米,到2030 年达到 1500 亿立方米。中情景是到 2015 年实现商业化生产,到 2020 年产量达到200 亿立方米,到 2025 年达到 500 亿立方米,到 2030 年产量达到 1000 亿立方米。低情景是到 2015 年实现商业化生产,到 2020 年实现产量 100 亿立方米,到 2025 年实现产量 200 亿立方米,到 2030 年实现产量 600 亿立方米。4 加快国内页岩气发展的思考综合考虑国内页岩气的资源量、产业化进展以及体制机制与政策方面的综合因素,当前可在充分借鉴美国经验的基础上加快发展国内的页岩气产业。现阶段应做好以下方面的工作。进页岩气勘探开发关键技术攻关低成本是商业化规模开发的关键。目前我国页岩气开发利用的主要技术、关键工具、材料及设备主要依靠引进,高成本制约了页岩气商业开发和产业的发展步伐。为促进自主创新,尽快形成核心技术,制造出关键工具以及实现材料及设备的国产化,形成适合我国页岩气地质特点的工程工艺配套技术系列,须积极推进技术攻关,引进与研发并重。善页岩气对外合作政策我国页岩气产业目前基本上处于起步,引进消化吸收先进技术、管理理念对页岩气产业发展具有重要作用。页岩气作为独立矿种,相关的对外合作政策还不是很明朗,企业在具体操作方面无法与外国公司开展合作,外资和技术引进方面存在困难或障碍。需要尽快制定页岩气对外合作政策法规,明确与外方开展页岩气合作的具体方针与政策。大对页岩气勘探开发的财税政策扶持我国非常规油气资源处于勘探开发初期,企业面临投入大、风险高等现实问题。不妨借鉴国外经验,设立非常规油气风险勘探基金,对于不成功的非常规油气(包括页岩气)勘探投入,按照一定比例由企业和国家共同分担,减轻企业非常规油气勘探风险,积极鼓励企业加大非常规油气勘探力度。国家可以每年划拨一定的资金用于勘探开发工程关键技术研发。决矿权重叠和页岩气入网问题页岩气分布区和常规天然气分布区有重叠,国内前两轮招标的区块避开了重叠区。鉴于此,下一步政策调整可以通过国有石油公司与外资、民企合资方式开采页岩气以解决矿权重叠问题。天然气产业对上下游一体化要求程度高,对管网有着较高的依赖程度。目前我国的陆上天然气管网主要由国家石油公司控制,需要加快出台相关政策,针对目前国内管道由国家石油公司运营的现状,对第三方准入作出明确规定,以使各种气源都能有机会进入管道,激励更多企业进入页岩气开采领域。善页岩气勘探开发环境标准和监管制度页岩气开发需要采用工厂式连片钻井和大规模水力压裂,存在地下水层污染、水资源消耗等环境风险。为实现页岩气产业健康可持续发展,在开放准入标准的同时,应当尽快完善相关环境标准、规范和监管制度、明确责任主体,发展针对性的环保监测手段和技术,形成一套适合现阶段页岩气开发生产的环境监管体系,提升页岩气开发企业的社会责任和环境责任意识,引导企业开展绿色、环保技术研发推广,实现页岩气产业健康可持续发展。5 小结页岩气革命在美国发生后,引发了美国的绿色能源革命。我国提出能源革命新思维后,发展天然气等清洁能源的轮廓日益清晰。在此形势下,加快国内页岩气勘探开发成为国家能源战略的重要组成部分。国内页岩气发展处于起步阶段,具有良好的发展前景。须在借鉴美国等发达国家经验基础上,加快技术创新与引进,同时做出政策与体制机制方面的调整,为国内页岩气产业的可持续发展提供保障。(来源:石化管理学报)
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